Energieüberwachung ist die kontinuierliche Messung, Verfolgung und Bewertung des Energieverbrauchs in einer Anlage – und zusammen mit vorausschauender Wartung der direkteste Weg, Energieverschwendung an rotierenden Maschinen zu erkennen und zu beseitigen. Dieser Artikel erklärt, warum Energieeffizienz in der Industrie so wichtig geworden ist, welchen Beitrag vorausschauende Wartung und Energiemonitoring dazu leisten und wie eine solche Anwendung praktisch umgesetzt wird. Energieeffizienz ist zu einem entscheidenden Aspekt des modernen Facility Managements geworden, angetrieben durch eine Kombination aus steigenden Energiekosten, Umweltbedenken und staatlichen Vorschriften. Die Energiekosten sind im Laufe der Jahre stetig gestiegen, weshalb es wichtiger denn je ist, die Energieverschwendung in Anlagen zu minimieren. Darüber hinaus ist Energieeffizienz mit einem wachsenden Fokus auf Nachhaltigkeit und der Reduzierung von Treibhausgasemissionen zu einer Top-Priorität für Unternehmen geworden. In Anlagen verbrauchen rotierende Geräte wie Motoren, Pumpen und Lüfter normalerweise die meiste Energie. Durch die Optimierung des Energieverbrauchs dieser Maschinen können Anlagen die Energieverschwendung erheblich reduzieren und die Effizienz verbessern. Dies senkt nicht nur den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen, sondern erhöht auch die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit dieser wichtigen Teile. Die Effizienz von Produktionsprozessen hat großen Einfluss auf den Energieverbrauch. Durch die Optimierung des Energieverbrauchs in diesen Prozessen können Anlagen ihre Effizienz verbessern und Kosten senken, was zu einer erhöhten Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt führt. Viele Einrichtungen implementieren Strategien wie energieeffiziente Beleuchtung, HVAC-Systeme und Gebäudesteuerungen, um Energieverschwendung zu minimieren und die Effizienz zu verbessern. Darüber hinaus haben Regierungen auf der ganzen Welt Vorschriften zur Förderung der Energieeffizienz eingeführt und so deren Bedeutung in Anlagen weiter erhöht. Aufgrund dieser Vorschriften müssen Einrichtungen häufig bestimmte Energieverbrauchsziele erfüllen. Daher ist es für Unternehmen unerlässlich, die Energieeffizienz zu überwachen und zu verbessern, um diese Vorschriften einzuhalten.
Die Rolle der vorausschauenden Wartung
Vorausschauende Wartung ist eine proaktive Methode zur Wartung rotierender Geräte, die die Energieeffizienz einer Anlage erheblich verbessern kann. Durch die Überwachung der Leistung rotierender Geräte hilft die vorausschauende Wartung Unternehmen dabei, Probleme zu erkennen und zu verhindern, die möglicherweise Energie verschwenden, wie z. B. falsch ausgerichtete Geräte oder Geräte, die außerhalb ihres optimalen Betriebsbereichs betrieben werden. Durch die Behebung dieser Probleme kann die vorausschauende Wartung die Gesamteffizienz verbessern.
Durch vorausschauende Wartung werden ungeplante Ausfallzeiten minimiert, die eine häufige Ursache für Energieverschwendung in Anlagen sind. Durch die Erkennung potenzieller Ausfälle, bevor sie auftreten, minimiert die vorausschauende Wartung ungeplante Ausfallzeiten und verbessert die Gesamtverfügbarkeit rotierender Anlagen. Dies trägt nicht nur zur Reduzierung der Energieverschwendung bei, sondern kann auch dazu beitragen, die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit dieser kritischen Komponenten zu verbessern und so zu einer weiteren Steigerung der Energieeffizienz beizutragen. Neben der Reduzierung der Energieverschwendung trägt die vorausschauende Wartung auch dazu bei, die Energiekosten für Anlagen zu senken, indem die Effizienz rotierender Geräte verbessert wird. Durch den Einsatz vorausschauender Wartungstechniken können Anlagen einen proaktiven Ansatz zur Wartung rotierender Maschinen verfolgen, Energieverschwendung reduzieren und die Energieeffizienz steigern und gleichzeitig zu einer nachhaltigeren Zukunft beitragen.
Zusammenhang zwischen Maschinenzustand und Energieeffizienz
Geringerer Energieverbrauch in der Fertigung:
Zahlreiche Fertigungsbetriebe berichten nach der Einführung vorausschauender Wartungsstrategien von einem deutlich gesunkenen Energieverbrauch. Fallstudien zeigen, dass das rechtzeitige Erkennen und Beheben energierelevanter Anlagenstörungen zu einem effizienteren Betrieb und niedrigeren Gesamtenergiekosten führt. Beispiel: Ein großes Automobilwerk führte die vorausschauende Wartung für seine Roboterschweißanlagen ein und erreichte durch das rechtzeitige Erkennen und Beheben von Anlagenproblemen eine Senkung des Energieverbrauchs um 15 %.
Höhere Effizienz von HVAC-Systemen:
In Gebäuden, in denen Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) eine zentrale Rolle spielen, hat sich die vorausschauende Wartung als wirksames Mittel zur Optimierung des Energieverbrauchs erwiesen. Die frühzeitige Erkennung von Problemen an HVAC-Komponenten stellt sicher, dass die Systeme mit maximaler Effizienz arbeiten. Beispiel: In einem Bürogebäude mit fortschrittlicher vorausschauender Wartung der HVAC-Anlage sank der Energieverbrauch um 20 %, was auf den rechtzeitigen Austausch defekter Komponenten und die Optimierung der Systemeinstellungen zurückgeführt wurde.
Beitrag des Energiemonitorings
Energieeffizienz und Energiemonitoring gehen Hand in Hand. Der Prozess der Messung, Verfolgung und Bewertung des Energieverbrauchs in einer Anlage wird als Energieüberwachung bezeichnet. Andererseits bezieht sich Energieeffizienz auf die Minimierung von Energieverschwendung und die Optimierung der Energienutzung innerhalb einer Anlage. Die Energieüberwachung bietet umfassende Einblicke in den Energieverbrauch einer Anlage und kann zur Erkennung ineffizienter und verschwenderischer Energienutzung genutzt werden. Die Energieüberwachung kann ein umfassendes Bild des Energieverbrauchs liefern und Einrichtungen dabei unterstützen, Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz zu finden, indem der Energieverbrauch in Echtzeit bewertet wird.
Die Energieüberwachung ist auf viele verschiedene Formen rotierender Maschinen anwendbar, darunter Motoren, Pumpen, Kompressoren und andere Arten mechanischer Maschinen. Durch die Überwachung des Energieverbrauchs dieser Komponenten können Anlagen erkennen, wo Energie verschwendet wird, beispielsweise wenn Geräte falsch ausgerichtet oder überlastet sind oder außerhalb ihres idealen Bereichs laufen. Darüber hinaus können Anlagen durch die Überwachung des Energieverbrauchs rotierender Geräte Möglichkeiten erkennen, die Leistung dieser Teile zu verbessern, z. B. durch die Verlangsamung der Pumpen außerhalb der Spitzenlastzeiten oder die Neuausrichtung der Motoren, um weniger Energie zu verbrauchen. Durch den Einsatz energiesparender Techniken können Anlagen die Energieeffizienz aller rotierenden Geräte steigern und Energieverschwendung minimieren. Abhängig von den verwendeten Techniken können chronische Probleme verhindert werden, indem ermittelt wird, bei welchen Geräten oder Prozessen die Energieverschwendung entsteht. Um die Auswirkungen der Energieüberwachung auf die Wartungskosten anhand eines Beispiels zu veranschaulichen: Druckluftlecks sind eine wichtige Quelle für Energieverschwendung in Luftsystemen in der Industrie. 25–30 % der Druckluft am Kompressorauslass werden aufgrund von Undichtigkeiten in der Leitung verschwendet. In einem gut gewarteten System sollte der prozentuale Verlust aufgrund von Leckagen weniger als 10 % betragen. Die Betriebskosten eines Luftkompressors sind höher als die Anschaffungskosten. Industrielle Luftkompressoren verbrauchen viel Energie. Wenn sie nicht so effizient arbeiten, wie sie sollten, trägt ein Teil dieses Energieverbrauchs nicht zum Betrieb der Anlage bei. Wenn 170 m3/h Luft benötigt werden und 30 % der Kompressorleistung durch Leckagen verloren gehen, müssen zum Ausgleich etwa 243 m3/h Luft erzeugt werden, denn die 170 m3/h, die den Verbrauchsort erreichen, entsprechen nur 70 % der am Kompressor erzeugten Menge. Zum Vergleich: Ein Luftkompressor verbraucht durchschnittlich 20 kW Energie pro 170 m3/h. Daher erhöht die Produktion von etwa 73 m3/h mehr, um den Luftverlust auszugleichen, die Energiekosten um etwa 43 %. Das Compressed Air and Gas Institute (CAGI) schätzt, dass ein 6-mm-Leck Sie 2.500 bis 8.000 US-Dollar pro Jahr kosten könnte. Während der Anstieg des Energieverbrauchs in den Kompressoren durch das Energiemonitoring überwacht werden kann, ermöglicht es andererseits eine Ursachenanalyse auf der Seite, ob der Anstieg des Energieverbrauchs aus den im Energiemonitoring verwendeten Strom- und Spannungssignalen erfolgt Ursache hierfür ist ein Gasleck in der Leitung oder ein Fehler an der Maschine.
Förderung der Nachhaltigkeit
Die Energieüberwachung im Industriesektor, insbesondere bei rotierenden Maschinen, kann einen großen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten. Die Energieüberwachung bietet nützliche Informationen zum Energieverbrauch, die zur Durchführung von Energiesparmaßnahmen verwendet werden können, die sowohl direkt als auch indirekt die mit der Energieerzeugung verbundenen CO2-Emissionen senken.
Auch die Energieüberwachung kann den Industriesektor dazu ermutigen, umweltfreundliche Technologien zu nutzen. Einrichtungen können die Wirksamkeit verschiedener Energiesparmaßnahmen bewerten und entscheiden, welche Technologien installiert werden sollen, um die Energieeffizienz weiter zu steigern, indem sie den Energieverbrauch im Laufe der Zeit überwachen. Dabei kann es sich um die Implementierung energiesparender Technologien handeln, beispielsweise um Energierückgewinnungssysteme. Durch die Bereitstellung datengesteuerter Einblicke in den Energieverbrauch kann die Energieüberwachung rotierender Geräte im Industriesektor Anlagen dabei unterstützen, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Anlagen können die Nachhaltigkeit effektiv fördern, indem sie den CO2-Ausstoß sowie die finanziellen und ökologischen Energiekosten senken, indem sie Energiesparmaßnahmen ergreifen und umweltfreundliche Technologien nutzen.
Anwendung von Energiemonitoring
Sensemore führt Energieüberwachungsanwendungen durch, indem es den Stromverbrauch von Motoren berechnet, die rotierende Geräte antreiben. Für Leistungsberechnungen werden Strom- und Spannungsinformationen von den den Motor versorgenden Phasenkabeln über analoge Sensoren erfasst. Da die gesammelten analogen Daten die Phasendifferenzinformationen zwischen Spannung und Strom umfassen, wird auch der Leistungsfaktor berechnet. Die gesammelten Daten werden mit dem analogen Datenerfassungsgerät Duck in die Cloud übertragen und Strom- und Energieverbraucher berechnet. In der Cloud-Anwendung gesammelte und berechnete Daten werden angezeigt. Es werden punktuelle und Gesamtenergieverbräuche angezeigt und ineffiziente Punkte auf der Leitung sowie Anomalien, die zu unregelmäßigen Strömen und Spannungen in den Eingangskabeln der Motoren führen, und deren Ursachen erkannt.
Sensemore LAKE hält diese Seite der Maschine auf einer Seite: Verbrauch, Leistung und Leistungsfaktor je Maschine und je Linie, mit dem Strom am selben Messpunkt wie die Schwingung.
Weiterführende Literatur
Häufig gestellte Fragen
Was ist Energieüberwachung in der Industrie?
Energieüberwachung ist der Prozess der Messung, Verfolgung und Bewertung des Energieverbrauchs in einer Anlage. Sie liefert ein umfassendes Bild des Verbrauchs in Echtzeit und macht ineffiziente oder verschwenderische Energienutzung sichtbar, sodass gezielte Verbesserungen möglich werden.
Welche Anlagen verbrauchen in Industriebetrieben am meisten Energie?
In Anlagen verbrauchen rotierende Geräte wie Motoren, Pumpen und Lüfter in der Regel die meiste Energie. Wird ihr Energieverbrauch optimiert, sinkt die Energieverschwendung deutlich und zugleich steigen Zuverlässigkeit und Haltbarkeit dieser wichtigen Komponenten.
Wie hilft vorausschauende Wartung bei der Energieeffizienz?
Durch die Überwachung der Leistung rotierender Geräte erkennt die vorausschauende Wartung Probleme, die Energie verschwenden, etwa falsch ausgerichtete Geräte oder Betrieb außerhalb des optimalen Bereichs. Zugleich verhindert sie ungeplante Ausfallzeiten, die eine häufige Ursache für Energieverschwendung sind.
Wie viel Energie geht durch Druckluftlecks verloren?
In industriellen Luftsystemen werden 25 bis 30 Prozent der Druckluft am Kompressorauslass durch Undichtigkeiten in der Leitung verschwendet; in einem gut gewarteten System sollte der Verlust unter 10 Prozent liegen. Das Compressed Air and Gas Institute schätzt, dass ein 6-mm-Leck jährlich 2.500 bis 8.000 US-Dollar kosten kann.
Wie wird der Energieverbrauch von Motoren gemessen?
Strom- und Spannungsinformationen werden über analoge Sensoren an den Phasenkabeln erfasst, die den Motor versorgen. Da die Daten auch die Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom enthalten, lässt sich der Leistungsfaktor berechnen. Die Daten werden anschließend in die Cloud übertragen und dort ausgewertet.
