Im Rahmen des Transferprojekts entstand ein Energiecheck speziell für Unternehmen, der anhand einer CNC-Maschine der Firma IWN entwickelt und pilotiert wurde. Der Energiecheck bietet die Möglichkeit, über einen definierten Zeitraum verschiedene energierelevante Parameter detailliert zu erfassen. Dazu zählen unter anderem Stromverläufe, Temperaturen und Strömungsprofile. Die erhobenen Daten ermöglichen in Verbindung mit Expertenanalysen fundierte Einsparpotenziale aufzudecken – so wie es im Beispiel bei IWN erfolgreich demonstriert wurde.
Die Herausforderung:
Um sowohl die Klimaziele bei gleichzeitigem Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit einhalten zu können, als auch den durch die aktuelle Energiekrise ausgelösten steigenden Energiekosten zu entgegnen, müssen in Unternehmen kurzfristig und verstärkt Potenziale zur Energieoptimierung erkannt und genutzt werden.
Sensordaten-basierter Energiespar-Service von Fraunhofer IOSB-INA
Über einen einfachen Zugang zu Energiedaten an Maschinen und Anlagen werden skalierbaren Produktionsdatenerfassungssysteme eingesetzt. Diese beinhalten Energiemessgeräte, welche Energiedaten ohne einen signifikanten Eingriff in die Elektroinstallation der Maschinen erfassen können. Für die Energiemessungen sind lediglich ein Zugang zu den drei Phasen der Maschinenstromzufuhr sowie eine Referenzspannung über eine CEE-Steckdose erforderlich. Die erfassten Energiedaten können im Verbund mit optional weiteren Sensordaten lokal oder in der Cloud gespeichert und visualisiert werden. Somit bietet sich die Möglichkeit, über einen bestimmten Zeitraum (z.B. eine Woche) ununterbrochen Produktionsdaten zu erfassen, diese auf einem Dashboard anzuzeigen und zu speichern. Im Anschluss an die Messkampagne modellieren und klassifizieren Fraunhofer-Forscher die Daten. Hieraus kann IWN energetische Fußabdrücke generieren. Eingestellte Soll-Werte können mit dem Energieverbrauch und dem Produkt zusammengebracht werden. Es ergibt sich dann die Möglichkeit, dem Unternehmen im Livebetrieb Vorschläge zu unterbreiten wie die aktuelle Produktion angepasst werden kann, um einen historisch bekannten Fußabdruck zu erreichen, der durch Rohstoffänderungen oder Veränderungen in den Produktionsbedingungen aktuell nicht erreicht werden kann. Unternehmen erhalten zudem den OEE-Wert ihrer Maschine(n) sowie gegebenenfalls wichtige Hinweise auf erkannte Anomalien im Produktionsprozess.
Eine exemplarische Analyse des Fraunhofer IOSB-INA verdeutlicht dies: Bei der Energiedatenerfassung einer Zerspanungsmaschine wurde festgestellt, dass nach Schichtende Hydraulikpumpen nicht abgeschaltet wurden. Dies führte zu einem unnötigen Energieverbrauch von ca. 7,2 kW pro Maschine außerhalb der Arbeitszeiten. Hochgerechnet auf ein Jahr, resultiert dies bei einem 3-Schichtbetrieb in jährlichen Mehrkosten von rund 7.400 € pro Maschine, basierend auf einem Strompreis von 50 Cent/kWh.
Die gewonnenen Erkenntnisse zeigen, wie durch gezielte Energieanalysen unnötige Kosten vermieden werden können. Weitere Informationen zum Energiecheck und dem Vorgehen finden sich auf der Webseite des Fraunhofer IOSB-INA.