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Technische SchriftenreiheAusgabe 11Energiemanagement-Norm DIN EN ISO 50001

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Anlass, Ziel und Vorgehensweise der DIN EN ISO 50001

Anlass der Entstehung

Unternehmen1 verschiedener Arten und Größen wollenzunehmend ihren Energieverbrauch reduzieren. DieseForderung wird getrieben von der Notwendigkeit bzw.dem Wunsch:

· Kosten zu reduzieren,

· die Auswirkungen steigender Energiekosten zu redu-zieren,

· selbstauferlegte oder staatlich auferlegte Emissionszie-le einzuhalten,

· die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zu redu-zieren und

· das Ansehen des Unternehmens hinsichtlich gesell-schaftlicher Verantwortung zu stärken.

Zudem wollen Staatsregierungen zunehmend Treibhaus-gasemissionen ihrer Bürger und Industrien reduzieren undbeschließen immer häufiger gesetzliche Auflagen mit demZiel der Emissionsreduzierung.

Treibende Staaten waren China, Dänemark, Irland, Japan,Südkorea, die Niederlande, Schweden, Thailand und dieUSA welche diverse Energiemanagementstandards, -spezifikationen und -vorschriften entwarfen.

In der Folge entwickelte das Europäische Komitee fürNormung (CEN) die EN 16001:2009 Energiemanagement-systeme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendungals erste internationale Energiemanagementnorm. Siewurde im Juli 2009 veröffentlicht und im April 2012 durchdie ISO 50001 ersetzt.

Seit 2008 entwickelte die amerikanische Stelle zur Nor-mung industrieller Verfahrensweisen zusammen mit sei-nem brasilianischen Partner ABNT die ISO 50001.Unterstützt wurden sie von Experten aus über 40 Staaten.Dank der engen Zusammenarbeit mit den europäischenISO-Mitgliedsstaaten konnte man viele Themen und Inhal-te aus der vorangegangenen Norm EN 16001 übernehmenund in die neue Norm ISO 50001 eingliedern.

Seit dem 17. Juni 2011 gilt die ISO 50001:2011Energiemanagementsysteme – Anforderungen mitAnleitung zur Anwendung.

1 Die ISO 50001 verwendet in diesem Zusammenhang denBegriff „Organisationen“.

Ziel der Norm

Das wesentliche Ziel der Norm ist es, die energiebezogeneLeistung und die Energieeffizienz kontinuierlich zu verbes-sern sowie Energieeinsparungen zu erzielen. Dies ge-schieht durch einen systematischen Ansatz, der Unter-nehmen bei dem Aufbau von Systemen und Prozessenunterstützen soll.

Ein konsequentes Energiemanagement hilft Unternehmenungenutzte Energieeffizienzpotenziale zu erschließen undzielgerichtete Maßnahmen umzusetzen. Sie profitieren vonKosteneinsparungen und leisten einen wesentlichenBeitrag zum Umwelt- und Klimaschutz, beispielsweisedurch die dauerhafte Reduzierung von CO2-Emissionen.

Das aktuelle Energiekonzept der Bundesregierung siehtzudem vor, dass ein Energiemanagementsystem die not-wendige Voraussetzung für steuerliche Vergünstigungendarstellt.

Die Mitarbeiter und speziell die Führungsebene sollendurch die Norm für ein gradliniges und langfristiges Ener-giemanagement sensibilisiert werden. Auf diesem Wegkönnen Einsparpotenziale ausgeschöpft und zudem Wett-bewerbsvorteile sowie ein enormer Imagegewinn für dasUnternehmen geschaffen werden.

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Vorgehensweise

Energiemanagementsysteme (EnMS) nachDIN EN ISO 50001 sind Teil des Qualitätsmanagementsinnerhalb eines Unternehmens und können von Betriebenjeder Art und Größe eingeführt werden. Sie bezieht sichauf alle Energiearten, sowohl auf Strom als auch auf Wär-me, Kälte und Primärenergiearten wie Gas, Kohle und Öl.

Es mangelt jedoch in einigen Betrieben noch an der Trans-parenz, den spezifischen Kenntnissen, wie die Energie-ströme fließen und sich anteilig aufgliedern. Häufig fehlenauch Vergleichswerte zur Ableitung quantifizierbarer Aus-sagen, mit Hilfe derer dann Entscheidungen getroffenwerden können. Alle Unternehmen, die ein EnMS einfüh-ren, sprechen sich für einen nachhaltigen Energieeinsatzaus und reduzieren gleichzeitig ihre Kosten. Ab 2013 sindEnergiemanagementsysteme für energieintensive Unter-nehmen notwendige Bedingung, wenn sie von Steuerer-mäßigungen profitieren wollen.

Die Umsetzung der Anforderungen der DIN EN ISO 50001wird durch spezielle Institute zertifiziert und durch wieder-kehrende Audits bestätigt.

Die DIN EN ISO 50001 Norm beschreibt einen kontinuierli-chen Verbesserungsprozess zur effizienteren Energienut-zung, der Energieüberwachung und Energieanalyse.

Der prinzipielle Aufbau folgt dem PDCA-Zyklus wie beimISO 9000 Standard angewendet: Plan – Planen, Do – aus-führen, Check – kontrollieren, Act – optimieren.

Der Kreislauf beginnt mit der Energiepolitik und Planung,setzt sich mit der Einführung und Umsetzung fort, danachfolgen die Nichtkonformitäten, Korrekturen, Korrektur- undVorbeugemaßnahmen und anschließend wird nach denPhasen der internen Auditierung und dem ManagementReview mit der Optimierung wieder von vorne begonnen.

Der EnMS-Prozess ist von kompetenten Personen durchzu-führen bzw. zu begleiten. Wenn die Person aus dem inter-nen Betriebspersonal rekrutiert wird, muss sie eine Positi-on besetzen, die eine neutrale und objektive Sichtweiseerlaubt.

Für die Zielsetzung der Energiepolitik ist die Firmenleitungeines Unternehmens verantwortlich. Die Inhalte des Fol-geschrittes, der Energieplanung, sind ebenfalls durch dasTopmanagement festzulegen.

Die interne Auditierung ist von einer durch die Firmenlei-tung bestätigten Person durchzuführen.Innerhalb des Management Reviews muss das Topmana-gement in bestimmten Abständen das EnMS überprüfen,um dessen kontinuierliche Eignung, Angemessenheit undWirksamkeit sicherzustellen.

Die für den Planer interessanten EnMS-Schritte sind diePhasen der Einführung und Umsetzung, Überwachung,Messung und Analyse und Nichtkonformitäten, Korrek-turen, Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen.

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Für den Planer relevante Phasen

Einführung und Umsetzung

Zweifelsohne sind alle vier Hauptprozesse einesPDCA-Zyklus wichtig für einen erfolgreichen kontinuierli-chen Verbesserungsprozess, jedoch scheint auf den erstenBlick der Prozess der Einführung und Umsetzung ("Do") amwichtigsten zu sein.

Die in der Planungsphase ausgeführten Schwerpunktewerden in der Phase der Einführung und Umsetzung wei-ter beschrieben. Die einzusetzenden Messgeräte, derenGenauigkeit und Einbaupositionen sowie deren Auswerte-systeme sind eindeutig zu spezifizieren.

Fähigkeiten, Schulung, Bewusstsein

Neben dem Automatisierungsgedanken wird auch derMensch als Teil des Unternehmens, der den Energieeinsatzbeeinflussen kann, berücksichtigt.Die ISO 50001 erwartet hier eine ausreichende Befähigungder im oder für das Unternehmen tätigen Personen. Diesekann durch geeignete Ausbildung, durch Schulung,Kenntnisse oder Erfahrung erlangt werden. Alle Mitarbei-ter und Personen, die im Namen des Unternehmens arbei-ten, müssen nicht nur

verstehen, wie wichtig es ist, entsprechend dem EnMS zuhandeln, sondern sie müssen sich auch ihrer Einflussmög-lichkeiten bewusst werden, um aktiv Einsparungen zuerkennen und durch ihre Handlungen umzusetzen.

Hier werden entsprechend die Zielgruppen für Schulungenund Schulungsinhalte definiert.

Kommunikation

Bei der Einführung und Umsetzung ist auch die Kommuni-kation mit zu berücksichtigen. Die unternehmensinterneKommunikation ist zwingend zu beschreiben, die externeKommunikation bei Bedarf. Im Weiteren ist deren Inhaltund zeitliche Aktualisierung zu dokumentieren.

Die Einführung und Umsetzung eines Prozesses zum Ein-reichen von Verbesserungsvorschlägen hinsichtlich desEnMS ist dagegen verpflichtend und ist somit zwingendeinzuführen.

Alle Mitarbeiter müssen informiert und in die strategischeAusrichtung des Unternehmens bezüglich Energiethemenmit einbezogen werden.

Dokumentation

Eine normgerechte Dokumentation umfasst die Hauptbereiche

· Geltungsbereich und Grenzen des EnMS,

· Energiepolitik,

· strategische und operative Energieziele sowieAktionspläne für deren Erreichung,

· Dokumente und Aufzeichnungen.

Ablauflenkung

Aus den strategischen und operativen Energiezielen sowieden definierten Aktionsplänen leiten sich die Ablaufpläneab. Hierin wird beschrieben, welche Anlagen/Standorte,Prozesse, Systeme und Einrichtungen auf den Energie-

bedarf Einfluss nehmen und wie ein verbesserter Betriebermöglicht werden kann. Dazu zählen auch Instandhal-tungsmaßnahmen, die einen effizienteren Anlagenbetriebermöglichen.

Auslegung

Anlagen leben, sie werden erweitert, umstrukturiert,rückgebaut. Innerhalb dieser Planungen muss direkt

die energetische Optimierung und eine entsprechendeAblauflenkung mit erstellt werden.

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Beschaffung von Energiedienstleitungen, Produkten, Einrichtungen und Energie

Die Norm beschreibt nicht nur den betriebsinternen Ver-besserungsprozess sondern erwartet auch die Betrachtungder eingekauften Ressourcen. Das heißt, alle Zulieferersind von den Aktivitäten zu unterrichten und können auchgezwungen werden entsprechende Unterlagen / Kennwer-te für die gelieferten Mengen zur Verfügung zu stellen.

Sind zum Beispiel die CO2 Emissionen laut Ziel der Ener-giepolitik zu reduzieren, müssen die Stromlieferanten denCO2 Anteil je gelieferter Kilowattstunde offenlegen. DerEinkauf kann jetzt den optimalen Lieferanten auswählen.

Überwachung, Messung und Analyse

Eine grundlegende Anforderung an die Überprüfung ist dieSicherstellung, dass in geplanten Zeitabständen die Vor-gaben überwacht, gemessen und analysiert werden.

In diesem Schritt wird speziell auf die einzelne AnwendungBezug genommen, welche Energieart mit welchen Mes-sungen erfasst und dokumentiert wird. Der Istwert undder zu erwartende Zustand werden beschrieben, diesbeinhaltet auch EnPIs (Energy Performance Indicators).

In der Analyse dieser Vorgaben ist das Vorgehen sowie dieEinhaltung des erwarteten Zustands aufzuarbeiten undschriftlich niederzulegen.

Bei der Erstellung des Planes zur Energiemessung legt dieISO 50001 Wert darauf, bestehende Messungen zu integ-rieren. Unter Messungen wird aber nicht nur die reineMesstechnik sondern auch deren Messwertaufbereitung,Messwertkommunikation, Datenkonsolidierung bis hin zuDatendokumentation (Grafiken, Tabellen) verstanden.

Innerhalb des kontinuierlichen Verbesserungsprozesseskann sich eine Anpassung der Mess- und Zähleinrich-tungen ergeben. Insbesondere wenn sich im Rahmen derenergetischen Bewertung ergibt, dass hinsichtlich wesent-licher Energiemengen keine verlässlichen Aussagen bezüg-lich zeitlicher oder funktionaler Verteilung möglich sind.

Wichtig ist die Fehlerfreiheit und Reproduzierbarkeit derDaten. Die Unterlagen der Kalibrierung der Messungensowie der Fehlerfreiheit und Reproduzierbarkeit des Ge-samtsystems sind nachzuweisen. Die Daten sind auf Plau-sibilität zu überwachen. Bei nicht plausiblen Daten mussreagiert werden.

Die Ergebnisse von Überwachung, Messung und Analysesind zu dokumentieren.

Nichtkonformitäten, Korrekturen, Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen

Wird eine Anforderung aus der Einführung und Umsetzungnicht erfüllt, spricht man von einer Nichtkonformität.

Im Falle einer Nichtkonformität müssen die Gründe dafürermittelt, bewertet, sowie Korrekturen und zugehörigeMaßnahmen eingeleitet werden um ein erneutes Auftretender Nichtkonformität zu verhindern. Die Norm verstehtunter Korrektur eine Maßnahme zur Beseitigung einererkannten Nichtkonformität und unter Korrekturmaßnah-me eine Maßnahme zur Beseitigung der Ursache einer

erkannten Nichtkonformität. Unter Vorbeugemaßnahmenversteht die Norm alle Maßnahmen zur Beseitigung derUrsache einer möglichen Nichtkonformität.

Auf jeden Fall sind Korrektur- und Vorbeugungsmaßnah-men zu dokumentieren.

Die Wirksamkeit der eingeleiteten Maßnahmen mussüberprüft werden. Dies kann schlimmstenfalls Auswirkun-gen bis hin zur Änderung des Energiemanagementsystemsbeinhalten.

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Beratung in den relevanten Phasen

Beratung bei Einführung und Umsetzung

Schon zur Einführung und Umsetzung des EnMS könnenBerater maßgeblich beitragen.

Sie können den Kunden helfen die Messpunkte zu definie-ren, die Messintervalle festzulegen und die interne Kom-munikation zu beschreiben, um aufzuzeigen, welche In-formation für wen innerhalb des Unternehmens nützlichist.

Die Beratung umfasst dabei auch die Auswahl der Mess-geräte und deren Platzierung innerhalb der Energievertei-lung. Es sollten auf jeden Fall Einspeisungen sowie großeVerbraucher messtechnisch erfasst werden.Alle Einspeisungen für Areale, die weitervermietetwerden sollen, benötigen kommunikationsfähigeEnergiezähler. Sollen die Messwerte zu Rechnungslegungdienen, sind Energiezähler mit MID-Konformi-tätskennzeichen einzusetzen (MID = Measuring Instru-ments Directive; Messgeräterichtlinie).

Die Dimensionierung von Einspeisung, Transformatorenund Generatoren erfolgt nach ihrer ScheinleistungS in kVA. Für die Schienen, Kabel, Schutz- und Schaltkom-ponenten der elektrischen Verteilung sind die StrömeI in A ausschlaggebend. Verbraucher gehen grundsätzlichmit ihrer Wirkleistung P in kW und dem zugehörigen Lei-stungsfaktor λ in die Verteilungsdimensionierung ein.Sollen diese Größen der Planungsgrundlagen während desBetriebes nachgewiesen werden, sind entsprechendeMesseinrichtungen vorzusehen. Bei der Verrechnung derverbrauchten Energie auf diverse Kostenstellen ist zusätz-lich die Arbeit beziehungsweise Energie W in kWh inne-rhalb der Einspeisung und bei dem jeweils zu verrechnen-den Verbraucher zu erheben.

Ein Generator wird wie ein Transformator behandelt, wo-bei zusätzlich die erzeugte Arbeit W in kWh zu messen ist.Bei vermieteten Flächen wird nach Energieverbrauch W in

kWh abgerechnet. Ein Energiezähler erfasst den Ver-brauch, wobei bereits bei der Planung geklärt werdensollte, inwieweit der Zähler ein geeichter Verrechnungs-zähler sein muss.

Für die Transparenz beim Anlagenbetrieb ist es sinnvoll,am Transformator, zusätzlich zu der oben bereits erwähn-ten Scheinleistung, die Spannung U in V, den Strom I in A,den Leistungsfaktor und den Total-Harmonic-Distortion(THD)-Anteil (Summe aller Oberschwingungen, jeweils fürdie Spannung als auch für den Strom) zu messen. Im Ver-teilungsnetz ist eine einmalige Spannungsmessung direktunterhalb des Transformators ausreichend. Für die Vertei-lungsnetze nach dem Transformator genügt es, den Span-nungsfall zu kennen. Bei der Dimensionierung des Span-nungsfalls wird ausgehend vom maximal zu erwartendenStrom der Nachweis erbracht, dass an jedem letzten Ver-braucher die Spannung innerhalb der erlaubten Grenzenvon maximal +10 %/-14 % bleibt. Dabei gibt die IEC 60038(VDE 0175-1) für die Wechselstromnetze mit einer Nenn-spannung zwischen 100 und 1.000 V eine zulässige Ab-weichung von ±10 % vor und verweist auf den zusätzlichzulässigen Spannungsfall von 5 % in einer unmittelbar voneinem öffentlichen Energieversorgungsnetz gespeistenNiederspannungsanlage und 8 % in einer von einem priva-ten Energieversorgungsnetz gespeisten Niederspannungs-anlage, wie in IEC 60364-5-52 (DIN VDE 0100-520, An-hang G, informativ) beschrieben.

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Equipment für Energietransparenz und Energiemanagement

Siemens bietet Multifunktionsmessgeräte (7KM PAC),Zähler (7KT) und Messgeräte zur Energiequalität (SICAM Pbzw. Q) an. Spannungen können innerhalb der Nieder-spannung direkt von den Messgeräten erfasst werden,Ströme über Wandler die dann als 1 A bzw. 5 A Normstroman das Messgerät geführt werden. Eine Ausnahme bildenZähler, die bis 63 A direkt messen können.

Neben den reinen Messgeräten verfügen heute auch Mo-torschutz- und Steuergeräte (SIMOCODE) sowie Schutzge-räte (3WL, 3VL, NJ) über Messfunktionen.

Neben den elektrischen Messungen bietet das SITRANS-Spektrum Messungen nicht elektrischerMedien an.

Zur Übertragung der Messwerte für die weitere Auswer-tung, Analyse und Archivierung wird eine Infrastruktur vonBussystemen benötigt, z. B. TCP/IP, PROFIBUS oder Mod-bus. Hier wird üblicherweise auf die existierende Busland-schaft zurück gegriffen.

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Software für Energietransparenz und Energiemanagement

Siemens hat verschiedene Softwarepakete für unterschied-liche Anwendungen entwickelt.

Für Gebäude hat die Division Building TechnologiesDESIGO für den gesamten Bereich der Gebäudetechnikund EMC (Energy Monitoring and Controlling) als eineServerapplikation für Energiewerte entwickelt.DESIGO hat direkten Zugriff auf die Messgeräte, wobeiEMC eine Datenbankschnittstelle besitzt.

B.data und powerrate kommen aus der Industrie,wobei B.data neben dem Operation Level auch Teile einesManagement Levels abdeckt. Powerrate als WinCC- bzw.PCS7-Applikation kann über die SIMATIC direkt auf dieMesswerte zugreifen. Nur hier ist ein Lastmanagementsy-stem verfügbar.

Der powermanager als ein Stand-alone-System hat einendirekten Zugriff auf die Messungen und ermöglicht eineTransparenz der Energieflüsse.

Alle Systeme sind nicht nur für die Erfassung und Darstel-lung elektrischer Messwerte ausgelegt, sondern es sindalle Energiearten darstellbar.

Power-Management Konzept

Um eine Energietransparenz mit Hilfe von Darstellungen,Kennwerten und Auswertungen realisieren zu können,wird ein Konzept für ein Power-Management-System ers-tellt, das exemplarisch auf eine Verteilungsebene undeinen Etagenverteilerstrang beschränkt ist. Dabei wird aufdie Projektierung mit SIMARIS design zurückgegriffen. DieKernelemente sind ausschnittsweise dargestellt. WeitereEtagen können analog angefügt werden, desgleichenweitere Etagenverteiler.

Für die Eingänge der Schaltanlage SIVACON S8 werdenMultifunktionsmessgeräte des Typs 7KM PAC4200 ge-wählt, da eine Aufzeichnung der Power Quality erfolgensoll. Zudem ist für die Kommunikationsanbindung an dieDatenleitungen im Gebäude eine Ethernet-Verbindungnötig. Dafür wird die Gateway-Funktion von 7KM PAC4200genutzt. Die Auswertung der übermittelten Daten erfolgtauf einem Windows-PC mit Hilfe der Software powerma-nager.

Zwischen den Feldern erfolgt die Kommunikation zumGateway per Modbus RTU. Die Photovoltaikanlage wirdmesstechnisch über den offenen Leistungsschalter 3WLmit einer für Modbus geeigneten COM16-Baugruppe ein-gebunden. An den beiden Ausgängen der SchaltanlageSIVACON S8 überwachen zwei 7KM PAC3200 die Versor-gungsdaten.

Da von jeder Etage aus die Daten per Ethernet an dieSoftware powermanager übertragen werden, ist dazujeweils ein 7KM PAC4200 als Gateway nötig. Dieses misstnicht nur die Daten des Ebenenverteilers, sondern leitetauch die per Modbus übermittelten Informationen aus deneinzelnen Schienenabgangskasten (Messgeräte7KM PAC3100) und Installationsverteilern (3-Phasen-Zahler 7KT PAC1500) weiter.

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Beratung für Überwachung, Messung und Analyse

Überwachung, Messung und Analyse sind die Aufgabenwährend des Betriebes.

In dieser Phase kann Siemens sein Know-how einbringenund über die Transparenz, durch die Aufarbeitung undzielgerichtete Darstellung der Messwerte, die Grundlagefür die Analyse schaffen.

Hier muss herausgefunden werden, wie was kontrolliertwird und welche Zeitzyklen für die Kontrolle angemessensind. Z. B. könnten die Ganglinien tages- und schichtbezo-gen dargestellt werden.

Für die Überwachung sollte man sich darüber im Klarensein, wie die Messwerte verarbeitet werden sollen.

Es gibt verschiedene Messintervalle mit verschiedenenDarstellungsarten. Auf der rechten Seite sind längereIntervalle wie Tage oder Monate zu finden wie sie in Be-richten verwendet werden. Werden die Daten in15-Minutenintervallen erfasst, sind die Investitionen fürMessgeräte und Überwachung höher. Diese Methodensind jedoch nur passiv und geeignet für Datenauswertun-gen.

Ist es Ziel ein aktives Lastmanagement zu betreiben, wer-den die Zyklen noch kürzer, für Istwerte hinunter bis zumindestens 10 Sekunden. Für die Anwendungen auf derlinken Seite haben Messgeräte, Businfrastruktur und Soft-ware eine höhere Qualität und verursachen höhere Ko-sten.

Werden nur Messinstrumente für eine passive Auswertunggesetzt, so ist kein aktives Management mehr möglich.Wenn Messinstrumente für ein aktives Management instal-liert werden, ist es dagegen immer möglich die Daten füreine passive Auswertungen auszulesen. Es ist wichtig sichdessen bewusst zu sein, wenn die Entscheidung für dieInstallation der Messgeräte gefällt wird.

Es müssen also schon in der Planungsphase von elek-trischen Energieverteilungen alle Messungen, die für dieISO 50001 wichtig sind, mit betrachtet und eingeplantwerden. Die Kosten sind wesentlich geringer, wenn durchzielgerichtete Planung die Messungen schon bei der Neu-errichtung implementiert werden, als bei der Nachrüstungwährend des Betriebes der Anlage.

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Beratung bei Nichtkonformitäten, Korrekturen, Korrektur- undVorbeugungsmaßnahmen

Da in der Phase der Nichtkonformitäten, Korrekturen,Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen das erwarteteErgebnis mit dem verglichen wird, was tatsächlich vorliegt,müssen hier die Abweichungen analysiert, dokumentiertund Konsequenzen gezogen werden. So muss die Fahrwei-se unter Effizienzgesichtspunkten bewertet und optimiertwerden. Dies kann durch den Vergleich von Ganglinieninnerhalb verschiedener Betriebsphasen geschehen.

Die Dokumentation der Analysen gliedert sich in die dreiBereiche Verbrauchsverhalten, Nutzungsrhythmus undHilfsmittel zum Controlling.

Verbrauchsverhalten

Der Energieverbrauch wird über verschiedene Arten vonGanglinien abgebildet, aus denen anschließend das Ver-brauchsverhalten abgeleitet wird.

Ganglinien sind die grafische Darstellung von Messwertenin ihrer zeitlichen Reihenfolge. Auf der x-Achse wird dieZeit, auf der y-Achse werden die Messwerte aufgetragen.

Eine Jahresganglinie beginnt mit dem Messwert des erstenTages des Jahres um 0:15 Uhr und endet mit dem Wert fürden letzten Tag des betrachteten Jahres um 24:00 Uhr.Aufgetragen werden die Mittelwerte im 15-Minuten-Raster, beginnend mit der vollen Stunde. Für Leistungs-ganglinien wird die mittlere Leistung eines 15-Minuten-Intervalls über dem zugehörigen Zeitraum aufgetragen.Typische Auswertungen, die eine Gangliniendarstellungermöglicht, sind:

Wann wurden hohe Bezugsleistungen benötigt?

· Zeigt sich ein typisches Verhalten des Energiever-brauchs (z. B. ein typisches Zeit-Leistungs-Muster)?

· Gibt es zeitliche Zusammenhänge mit starken Ände-rungen bei den Leistungsmesswerten?

· Wie hoch ist die Grundlast?

Je nach Auflösung der zeitlichen Achse werden dabei im-mer spezifischere Aussagen möglich, beispielsweise zumVerhalten bei Sondersituationen oder Trendaussagen.

Die Auswertung von Jahresganglinien ist geeignet einen Überblick zu erzeugen über:

· Lastverhalten

· Kontinuität über Monate

· Stromspitzen an einzelnen Zeitpunkten im Jahr

· saisonale Schwankungen

· Betriebsferien und weitere Betriebsbesonderheiten

· Mindestleistungsanforderungen als Leistungssockel

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Die grafische Darstellung einer Monatsganglinie kann zur Verdeutlichung eines möglicherweise typischen Verhaltensgenutzt werden:

· Ähnlichkeit des Leistungsbezugs

· Kontinuität an den Wochenenden

· Leistungsbezug in den Nächten

· Grundlast

· Feiertage/Brückentage/Wochenenden und weitereBetriebsschließungstage

Bei der Wochenganglinie werden tagesspezifische Unterschiede deutlich:

· Tagesbedarf

· Tagesschwankungen

· Typisches Schichtverhalten

· Bedarfsspitzen

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Bei den Tagesganglinien werden einzelne 15-Minuten-Intervalle aufgetragen, damit zum Beispiel folgende Zeitpunkteerkennbar werden:

· Genaue Darstellung des Tagesbedarfs undÄnderungszeitpunkte

· Pausen

· Schichtwechsel

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Nutzungsrhythmus

Zur Bewertung der Kontinuität des Energiebezuges wer-den die Ganglinien verschiedener Tage über 24 Stundenaufgetragen.

Die Zusammenführung der Daten in überlagerte Gangli-nien ermöglicht nun noch mehr Aussagen bezüglich desNutzungsrhythmus.

Beim Überlagern von Ganglinien werden gleiche Zeitab-schnitte (z. B. Tage, wie hier) in einer Graphik dargestellt.Sie liefern den Beweis dafür, ob das Verbrauchsverhalten

innerhalb der betrachteten Zeiträume wirklich ähnlichsind. Definierte Zeiträume können auf Monate,Wochen, Tage, aber auch auf Feiertage, Brückentage oderBetriebsferien bezogen sein.

Bei dieser Graphik ist anhand des kontinuierlichen Kurven-verlaufs der Arbeitstage von Montag bis Freitag deutlich zuerkennen, dass der Verbrauch an denWochentagen über 24 Stunden hinweg ähnlich ist. Spitzenund Täler treten zur gleichen Zeit auf.

Die Kurve für die absolute Abweichung wird von der Hüll-kurve der überlagerten Tagesganglinien abgeleitet. Dafürwerden drei Kurven erstellt: Die rote Maximumkurve, dieschwarze Durchschnittskurve und die grüne

Minimumkurve. In dieser Abbildung zeigen sich nur mini-male Abweichungen, aber es können noch keine konkre-ten Aussagen getroffen werden. Dafür ist die Darstellungder relativen Abweichung notwendig.

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Dabei wird der Mittelwert auf 0 % gesetzt. Anschließendwerden die Minimal- und Maximalwerte als prozentualeAbweichung vom Mittelwert dargestellt. Es fallen Abwei-chungen zwischen +10 und -25 % auf. Die größten Abwei-chungen treten zwischen 18 und 6 Uhr auf. Beim Verfol-gen des Ursprungs zeigt sich, dass die Abweichungenzwischen 0 und 6 Uhr vom Montag und zwischen 18 und24 Uhr vom Freitag stammen.

Es ist angebracht, bezüglich dieser Abweichungen Nach-forschungen anzustellen und herauszufinden, wo dieseherkommen.

Hier sollte überprüft werden, ob in der Fahrweise Anpas-sungen gemacht werden können, indem die Mitarbeiterdurch Best Practice Sharing vom besten Leitstandfahrerlernen.

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Hilfsmittel zum Controlling

Die Hilfsmittel für das Controlling sind u. a. Kennwerte, dieeinen Überblick und Vergleiche für zyklische Reporte lie-fern, um z. B. die ISO 50001 zu erfüllen, für KPIs undEnPIs.

Kennwerte spiegeln die Eckpunkte der Betrachtung wider.

Basis der Kennwerte stellen die ¼-h-Messwerte dar. InTabellen und Grafiken werden monats- bzw. jahresbezo-gen die Maximalwerte, Mittelwerte (arithmetischer Mit-telwert) und Minimalwerte aufgelistet.

Die Arbeit wird monats- und jahresbezogen sowohlabsolut als auch kumuliert ausgewiesen.

Die Nutzungsdauer als Quotient von Arbeit und maximalerBezugsleistung wird monats- und jahresbezogen in Stun-denwerten dargestellt. Die prozentualen Angaben errech-nen sich aus den Stunden der Nutzungsdauer bezogen aufdie Monats- bzw. Jahresstunden.

Zur Bewertung der verbrauchten Arbeit ist die Tagesanzahlje Monat und den jeweiligen Arbeitstagen aufgelistet.

Die monatlichen Kennwerte für den Energieverbrauch sindhier graphisch als grüne Balken aufgetragen. Die rotenDreiecke stehen für den maximalen Leistungsbezug. Das

Verhältnis zwischen Verbrauch und maximaler Leistung istumso besser, je näher die Dreiecke an den Balken liegen.

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Bei den n höchsten Jahres-/ Monatsbezugswerten sind dieWerte tabellarisch mit ihren absoluten Leistungswerten inihrer absteigenden Reihenfolge aufgetragen.

In der Spalte Datum/Uhrzeit ist deren zeitliches Auftretendokumentiert. Die Leistungswerte der Spitzenminderungbeziehen sich auf den größten ¼-h-Wert. Die Differenz derhöchsten n Werte bezieht den letzten der n höchsten Wer-te auf den höchsten ¼-h-Wert.

In der Grafik ist auf der x-Achse die Reihenfolge der nhöchsten Werte aufgetragen, auf der y-Achse die ¼-h-Leistungswerte.

Als kontinuierliche Linien sind noch die Spitzenminderun-gen um 5 und 10 % eingezeichnet.

Bei der Tagesverteilung ist die zeitliche Verteilung der ngrößten Werte innerhalb des Tages und deren Häufungdargestellt. Bei der Tagesverteilung der n höchsten Werteist auf der x-Achse die Uhrzeit in vollen Stunden, auf der y-Achse die Leistung aufgetragen.

Diese beiden Grafiken dienen der Beurteilung, ob es sichlohnen würde ein Lastmanagement in Erwägung zu zie-hen.

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Analyse der nachgeordneten Abgänge

Sollten sich innerhalb dieser Auswertungen Unregelmä-ßigkeiten herausstellen, so sind weitergehende Analysenangebracht. Eine vergleichende Betrachtung der nach-geordneten Abgänge hilft bei der Eingrenzung der Ursacheder Auffälligkeiten.

Die untenstehenden beiden Graphiken zeigen die Gangli-nien eines Abgangs (Summe) und dessen Unterabgänge(Abgang 1 bis 5).

Betrachtet man in Graphik 1 ausschließlich die Summen-ganglinie, so zeigt sich grundsätzlich ein kontinuierlichesVerhalten.

Erst durch die Untersuchung der Unterabgänge stellt sichheraus, dass die höhere Spitze am Montag überwiegenddurch einen Peak des Abgangs 5 erzeugt wird.

Erst durch diese Aufgliederung wird ersichtlich, wo ver-schiedene Effekte herrühren. Mit diesem Wissen könnennun Nachforschungen an den entsprechenden Abgängenangestellt und bei Bedarf Optimierungen eingeführt wer-den.

Diese Darstellung ist immer dann sehr aufschlussreich,wenn sich bestimmte Prozesse anstatt parallel auch zeit-lich versetzt betrieben werden können, womit sich eineReduzierung der Leistungsspitzen ergibt.

Um die prozentualen Anteile der Abgänge an der Einspei-sung zu visualisieren bietet sich die relative Darstellung an.

Die Summe der Abgänge entspricht 100 % und die Unter-abgänge sind dazu in Relation gesetzt.

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Fazit

Die zielgerichtete Darstellung der gemessenen Daten inverschiedene Kurven und Graphiken ist das Wesentlichebei der Herstellung von Transparenz. Dies gilt nicht nur füreine Messreihe, sondern auch für die Energieflüsse inne-rhalb der Anlage. Für eine Erstanalyse ist es ausreichenddie Messreihe der Einspeisung zu untersuchen.

Für die Interpretation der Tabellen, Kurven und Ganglinienist zusätzlich noch das Know-how des Anlagenbetriebesnotwendig.

Bindet man in diese Betrachtung noch die Aussagen derEnergiepolitik und -planung ein, ergeben sich die even-tuellen Nichtkonformitäten.

Das Wissen über Produktion bzw. Anlagennutzung liegtbeim Kunden. Die zielgerichtete Datenaufarbeitung istBestandteil der Datenerfassung und -auswertung. DasKnow-how beider Komponenten macht ein erfolgreichesEnergiemanagement auf Basis der ISO 50001 aus.

Um diese Norm einzuhalten, ist es unerlässlich, mit Hilferegelmäßiger Energiedatenauswertungen Transparenz zuerzeugen. Mit dieser Basis können Optimierungen gezieltumgesetzt werden. Bei Siemens können die TIP-Planer-betreuer dabei unterstützen, diese Analysen anzufertigenund zu interpretieren.

Weitere Literatur:

Reese, K. (2012). DIN EN ISO 50001 in der Praxis, Vulkan-Verlag GmbH, Essen, Deutschland

Siemens AGInfrastructure & Cities SektorLow and Medium VoltageMozartstr. 31c91052 ErlangenDeutschland

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