08.11.2019
Die ZF Friedrichshafen AG setzt für die Optimierung des Energieeinsatzes konsequent auf Energiemanagement. Dadurch erzielte der weltweit zweitgrößte Automobilzulieferer bereits hohe Einsparungen, beispielsweise im Jahr 2014 eine um 10 Prozent gesteigerte Energieeffizienz. Seit 2017 unterstützt die in-integrierte informationssysteme GmbH die Energieeinsparziele mit einem prognose- und regelbasierten Lastspitzenmanagement auf Basis von sphinx open online. Die IoT-Plattform ermöglicht die Vermeidung von Lastspitzen und optimiert damit die Energiebeschaffungskosten.
Ausgangssituation: Steigende Kosten für Lastspitzen
Mit Einführung des Energiemanagements bei ZF wurde das Problem der kontinuierlich steigenden Kosten für Lastspitzen transparent. So ist der Preis für Lastspitzen von 61,25 Euro im Jahre 2013 auf 83,18 Euro pro Kilowatt in 2017 (am Standort Friedrichshafen) gestiegen, Tendenz steigend. Zu Beginn des Energiemanagements lag die Lastspitze bei über 28 Megawatt. Das Ziel war es, Lastspitzen auf 22,5 Megawatt zu reduzieren. Auf der Suche nach einer Systemlösung zur Vermeidung von Lastspitzen stieß Christoph Weippert, Leiter Energie-Management bei ZF, auf das Forschungsprojekt SmartEnergyHub, dem sich ZF in der Folge als assoziierter Partner anschloss. Einer der Projektpartner war die in-GmbH als Spezialist für Industrie 4.0 Software-Lösungen. Prognosealgorithmen wurden von der Fraunhofer Gesellschaft IAO entwickelt und als digitaler Service aus der Cloud bereitgestellt.
Lastspitzen vermeiden mit sphinx open Last Management System (LMS)
Zielsetzung des gemeinsamen Projektes war das Vermeiden von Lastspitzen. Die Basis dafür bildeten die von ZF über das Industrie-4.0-Standardprotokoll OPC-UA an sphinx open online bereitgestellten aktuellen und historischen Energiedaten von Verbrauchern und Erzeugern in den Betriebsliegenschaften von ZF-Friedrichshafen. Daraus ergeben sich Potenziale zur Lastverschiebung zu- und abschaltbarer Verbraucher und Erzeuger, wobei diverse Rahmenbedingungen eingehalten werden müssen. Die Produktion darf dadurch in keiner Weise beeinträchtigt werden. Ein besonderes Merkmal des LMS ist, dass auch unvorhersehbare Ausfälle zuverlässig ausgeregelt werden. Im laufenden Betrieb können Anlagendaten oder Rahmenbe-dingungen geändert werden. Selbst bei einem Ausfall der Prognose fährt das System auf Sicht und arbeitet weiter.
Heute senkt ZF mit dem prognose- und regelbasierten Lastspitzenmanagement auf Basis der IoT-Plattform sphinx open online nachhaltig die Energiekosten. Drohende Lastspitzen werden schnell erkannt und durch autonome Schalthandlungen ohne menschliches Zutun innerhalb des 15 Minuten Rasters kompensiert. Die Plattform mit Datenerfassung und Steuerung läuft als Edge-Anwendung im Firmennetz, Energiebedarfsprognosen werden in der Cloud berechnet und weitere notwendige Daten für die Optimierung, wie beispielsweise Wetterprognosen, werden aus dem Internet als Service bezogen. Der Datensicherheit und dem Zugriffschutz kommt dabei eine besondere Bedeutung zu.
„Ein Lastmanagement-Service auf Basis von sphinx open online bietet durch eine vorausschauende Optimierung ein hohes Potenzial, insbesondere für produzierende Unternehmen mit hohem Energiebedarf, Lastspitzen und Lastverschiebepotenzialen. Durch eine Prognose des Energiebedarfs können Energieverbraucher und -erzeuger zudem ausgleichend eingeplant werden. Das Beispiel ZF zeigt schon heute, dass das übergreifende Zusammenwirken von Mess-, Prognose- und Steuerungstechniken auf Basis von offenen Standards wie OPC-UA ein weites Feld von neuen Optimierungsmöglichkeiten eröffnet. Neben dem ökologischen Effekt werden Kosten gesenkt und der Service rechnet sich so in kurzer Zeit“, erklärt Siegfried Wagner, Geschäftsführer der in-integrierte informationssysteme GmbH.