Die Anforderungen an ein modernes Energiemanagement steigen kontinuierlich. Unternehmen dokumentieren Energieverbräuche heute nicht mehr nur, sondern analysieren und bewerten sie systematisch. Die ISO 50001 verlangt belastbare Messwerte anstelle von Schätzungen auf Basis von Anschlussleistungen oder Betriebsstunden. Erst kontinuierlich erfasste Energiedaten ermöglichen aussagekräftige Kennzahlen und schaffen die Grundlage, um Optimierungspotenziale sicher zu identifizieren. Vor diesem Hintergrund stattete Turck Beierfeld ihre SMD-Fertigung mit einer kontinuierlichen Energiedatenerfassung aus. Im Mittelpunkt stehen die Reflow-Lötöfen, die aufgrund ihrer elektrischen Anschlussleistung zu den größten Energieverbrauchern am Standort zählen. „HUB-EN200“ und die Software „siineos“ von „in.hub“ erfassen die Energieverbräuche direkt an den Maschinen, speichern die Daten lokal und bereiten sie für das Energiemanagement auf.
Gleichzeitig bringt das Projekt eine besondere Perspektive mit: Turck Beierfeld nutzt die Geräte nicht nur, sondern fertigt sie als einer der führenden EMS-Dienstleister Deutschlands auch selbst. Dadurch verbinden sich Anwenderwissen, Elektronikfertigung und industrielle Energiedatenerfassung in einem gemeinsamen Praxisprojekt. „Wir sind nach ISO 50001 und ISO 14001 zertifiziert. Gerade in den letzten Jahren sind die Anforderungen in den externen Zertifizierungen deutlich gestiegen. Abschätzungen reichen nicht mehr aus, wir müssen unseren Energieeinsatz kontinuierlich messen“, erklärt Hannes Grigull, Energie- und Umweltmanager bei Turck Beierfeld.
Energiemanagement benötigt belastbare Energiedaten
Ausgangspunkt des Projekts waren die gestiegenen Anforderungen an das Energiemanagement. Bislang konnten die Energieverbräuche einzelner Anlagen anhand von Anschlussleistungen, Betriebszeiten und Korrekturfaktoren abgeschätzt werden. Für Energieaudits und eine belastbare Bewertung wesentlicher Energieeinsätze reichte dieser Ansatz jedoch nicht mehr aus. Deshalb rückten die Reflow-Lötöfen in den Mittelpunkt. Sie gehören zu den größten Verbrauchern in der SMD-Fertigung und weisen aufgrund ihrer Betriebsweise ein dynamisches Lastverhalten auf. Während des Aufheizens entstehen hohe Leistungsspitzen, im Produktionsbetrieb verändern sich die Lasten kontinuierlich und selbst nach dem eigentlichen Prozess laufen Lüfter und Steuerungen noch weiter. Erst die kontinuierliche Messung liefert die Datenbasis, um diese Verläufe objektiv zu bewerten und daraus Maßnahmen abzuleiten. „Wir wussten natürlich, dass die Reflow-Öfen große Verbraucher sind. Aber uns fehlten die konkreten Messwerte auf Anlagenebene. Heute können wir genau sehen, wie das Lastprofil eines Ofens aussieht, vom Aufheizen über den Betrieb bis in die Nachlaufphase“, sagt Grigull.
Energiemanagement profitiert von transparenten Lastprofilen
Bereits vor Einführung der kontinuierlichen Messung wurden die Reflow-Lötöfen zeitversetzt gestartet, um Lastspitzen zu vermeiden. Mit den kontinuierlich erfassten Messwerten lässt sich das tatsächliche Verhalten der Anlagen nun jedoch deutlich genauer analysieren. Die Daten werden im Sekundentakt gespeichert und unmittelbar visualisiert. Dadurch entstehen detaillierte Lastprofile, die zeigen, wie sich Energiebedarf und Restlasten über den gesamten Betriebszyklus entwickeln. Das schafft neue Möglichkeiten, Produktionsabläufe besser zu koordinieren und vorhandene Kapazitäten effizienter zu nutzen. „Das grundsätzliche Einschaltmanagement hat sich durch die Messung bestätigt. Der Unterschied ist aber: Wir kennen jetzt die realen Werte. Wir sehen, wie lange eine Anlage nachläuft, welche Restlast vorhanden ist und ob in bestimmten Phasen vielleicht schon eine weitere Linie zugeschaltet werden kann“, beschreibt Grigull.
Einfach nachrüstbare Lösung für das Energiemanagement
Ein zentrales Ziel des Projekts bestand darin, die Energiedatenerfassung ohne tiefgreifende Eingriffe in bestehende Maschinen umzusetzen. Weder mussten SPS-Programme angepasst noch umfangreiche Umbauten durchgeführt werden. Die Stromwandler wurden an den relevanten Leitungen installiert und mit den Energiemodulen verbunden. Abhängig von den örtlichen Gegebenheiten konnten Leitungslängen von wenigen Metern bis rund 50 Metern realisiert werden. Zusätzliche Flexibilität boten die eingesetzten Klappstromwandler, die bei vier der sechs Produktionslinien ohne Anlagenstillstand montiert werden konnten. Dadurch reduzierte sich der Aufwand für die Nachrüstung erheblich. „Für uns war wichtig, dass sich das System einfach implementieren lässt. Ein großer Vorteil war die Flexibilität bei den Leitungslängen zwischen Wandler und Messgerät. Dadurch konnten wir mit weniger Schaltschränken arbeiten und mussten weniger tief in die Anlagen eingreifen“, erläutert Grigull.
Gemeinsame Datenbasis
Neben den sechs Reflow-Linien wurde auch ein „HUB-GM200“ integriert, das die Daten aller Energiemodule zusammenführt und den gesamten Fertigungsbereich als Hauptverbraucher auswertbar macht. Gleichzeitig sollten vorhandene Janitza-Messgeräte weiterhin genutzt werden. Über eine RS485-Schnittstelle wurden diese deshalb in das Gesamtsystem eingebunden. Grafana übernimmt die Visualisierung der Daten, während Victoria-Metrics als Zeitreihendatenbank dient. So entsteht eine durchgängige Energiedatenbasis, die von der Unterverteilung bis zur einzelnen Maschine reicht und unterschiedliche Datenquellen miteinander verbindet. „Am Ende muss alles miteinander sprechen. Die Daten müssen in eine gemeinsame Datenbasis gehen, damit man sie wirklich weiterverarbeiten und für das Energiemanagement nutzen kann“, betont Grigull.
Lokale Datenhaltung erhöht die Verfügbarkeit
Neben der eigentlichen Messfunktion spielte auch die lokale Speicherung der Energiedaten eine wichtige Rolle. Die Geräte erfassen und speichern sämtliche Werte zunächst direkt vor Ort. Dadurch bleibt die Datenerfassung unabhängig von einer dauerhaft verfügbaren Netzwerk- oder Cloud-Verbindung. Gerade in industriellen Produktionsumgebungen erhöht dies die Verfügbarkeit und vereinfacht gleichzeitig die spätere Integration in übergeordnete IT- und Energiemanagementsysteme. „Die dezentrale Datenspeicherung ist ein wichtiger Punkt. Wir haben die Daten zunächst vor Ort sicher im Gerät, auch wenn sie später über das Netzwerk oder in andere Systeme weiterverarbeitet werden“, erklärt Grigull.
Energiemanagement wird durch Messdaten planbar
Für Turck Beierfeld liegt der größte Nutzen des Projekts in der neu gewonnenen Transparenz. Die kontinuierliche Energiedatenerfassung macht nicht nur den absoluten Energieverbrauch sichtbar, sondern zeigt auch zeitliche Zusammenhänge wie Lastspitzen, Aufheizphasen, Nachlaufzeiten und verbleibende Restlasten. Dadurch wird Energiemanagement zu einem Instrument für die kontinuierliche Optimierung der Produktion. Gleichzeitig lassen sich wesentliche Energieeinsätze dauerhaft überwachen und belastbare Kennzahlen für Audits und Optimierungsmaßnahmen ableiten.
Das Projekt in Beierfeld bleibt nicht auf einen einzelnen Standort beschränkt. Nach erfolgreicher Einführung hat Turck entschieden, „HUB-EN200“ künftig weltweit sowohl in Bestandsanlagen als auch bei neuen Maschinen mit relevantem Energieverbrauch einzusetzen. Damit wird die kontinuierliche Energiedatenerfassung bereits bei der Maschinenbeschaffung berücksichtigt und als fester Bestandteil neuer Anlagenkonzepte definiert. Der unternehmensweite Standard reduziert zukünftige Nachrüstaufwände und schafft gleichzeitig eine einheitliche Datenbasis über verschiedene Standorte hinweg.
Mehr Transparenz durch ein durchgängiges Energiemanagement
Das Projekt von Turck Beierfeld zeigt, dass kontinuierliche Energiedatenerfassung weit über die Erfüllung normativer Anforderungen hinausgeht. Erst belastbare Messwerte machen Lastprofile, Betriebszustände und Optimierungspotenziale sichtbar und schaffen die Grundlage für fundierte Entscheidungen im Produktionsalltag. Entscheidend ist dabei die Verknüpfung von Energiedaten mit bestehenden Produktions- und Prozessinformationen. Auf diese Weise entsteht eine transparente Datenbasis, die Energieeffizienz, Anlagenverfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit gleichermaßen unterstützt. „Für uns war der Einstieg in die kontinuierliche Energiemessung ein wichtiger Schritt. Mit ,in.hub' haben wir einen soliden Partner gefunden, um das zu realisieren und die Zusammenarbeit künftig weiter auszubauen“, fasst Hannes Grigull zusammen.
Autorin
Daniela Kunze
Marketing, PR & Events Manager „in.hub”
