Grundlast und Lastspitzen im Blick: Energieverbrauch analysieren mit der Dauerlinie

OPTENDA Energy Monitor mit der Dauerlinie Energieverbrauch Analysefunktion

Analysefunktionen im Energiemanagement: Die Dauerlinie / Dauerkennlinie

Die Darstellungsform der Dauerline (auch Dauerkennlinie genannt) ist im Energiemanagement eine Visualisierungsmöglichkeit des Lastgangs. Sie stellt die bezogene Leistung in einem ausgewählten Zeitverlauf dar. Auf den Zeitraum eines Jahres betrachtet wird die Dauerlinie daher auch häufig „Jahreslinie“ genannt. Sie liefert wertvolle Informationen für die Analysen von Lastspitzen und der Grundlast der einzelnen Energieträger.

 

Aufbau und Inhalt der Dauerlinie

Sortiert werden die erfassten Messwerte bei der Dauerlinie nicht der zeitlichen Reihenfolge nach, sondern ihrer Höhe nach. Auf der X-Achse ist die Anzahl der in einem ausgewählten Zeitfenster anfallenden Stunden abgebildet. Die Y-Achse gibt den entsprechenden Leistungsbezug wieder. Dadurch kann man mit der Dauerlinie ermitteln, welche Leistung an wie vielen Stunden im ausgewählten Zeitraum anfällt. Betrachtet man also die Dauer eines Jahres, so kann man anhand der Dauerlinie bzw. Jahreslinie herausfinden, an wie vielen Stunden im Jahr eine bestimmte Leistungsmenge bezogen wurde. Im (theoretischen) Optimalfall verläuft die Kurve am linken Rand flach: Das würde keine teuren Lastspitzen bedeuten.

 

Grundlast, Prozesseffizienz und Lastspitzen mit der Dauerlinie erkennen

Diagramm Dauerlinie / Jahreslinie Energieverbrauch Lastspitzen und Grundlast
Beispiel aus der Industrie mit 2-Schichtbetrieb

 

Grundlast (im Diagramm rechts)

Der Verlauf im rechten Teil des Diagramms zeigt den Verbrauch, der die meisten Stunden im definierten Zeitraum angefallen ist. Dieser Verbrauch wird auch als Grundlast bezeichnet – also der Verbrauch, der durchgängig immer anfällt. Sehr häufig gibt es hier einige Optimierungspotenziale, da in der Regel nie alle Anlagen und Maschinen die ganze Zeit über betrieben werden müssen (mehr dazu in unserem Beitrag zum Energiesparen während Ferien- und Standzeiten).

 

Produktionsrandzeiten (in der Diagrammmitte)

Über den Verlauf des mittleren Teils der Dauerlinie lassen sich häufig Aussagen zur Effizienz eines Unternehmens ableiten. Je steiler die Kurve hier verläuft, desto besser. Denn das bedeutet, dass hauptsächlich zu den Hauptbetriebszeiten Energie verbraucht wird. Maschinen und Anlagen sind also nur dann in Betrieb, wenn sie auch gebraucht werden und ansonsten abgeschaltet.

 

Lastspitzen (im Diagramm links)

Wie bereits beschrieben sollte der Verlauf im linken Diagrammbereich der Dauerkennlinie möglichst flach verlaufen und keine Lastspitzen zeigen. Lastspitzen sind kurze, sehr hohe Energiebezüge. Sie gilt es zu vermeiden, da sie sich deutlich auf die Energiekosten auswirken. Der Grund hierfür liegt in der Berechnung und Zusammensetzung des Strompreises. Ein nicht unerheblicher Teil orientiert sich an der bezogenen Leistung (Leistungspreis). Unübliche bzw. unnötige Lastspitzen sind daher für viele Betriebe ein Problem, da sie vielfach erst nach der Entstehung erkannt werden. Dann ist es für die Preisberechnung des Energieversorgers aber bereits zu spät. Dieser muss sicherstellen, dass er seinem Abnehmer immer genug Energie bereitstellen kann – bei erhöhtem Bedarf zu entsprechenden Mehrkosten.

 

Beispiel: Was die Dauerlinie in der Energiemanagement-Praxis bringt

Die Mustermann Metallverarbeitung GmbH betreibt auf dem Firmengelände 30 verschiedene Metallbearbeitungsmaschinen; von einzelnen Dreh- und Fräsmaschinen bis hin zu größeren Anlagen, an denen ganze Prozessschritte zur Weiterbearbeitung ablaufen. Der Betrieb arbeitet im Zwei-Schichtsystem. Typischerweise fahren die Mitarbeiter zu Schichtbeginn die Anlagen und Maschinen in die Betriebsbereitschaft oder den direkten Produktions- und Bearbeitungsbetrieb hoch. Geschieht das nahezu zeitgleich, entsteht ein erhöhter energetischer Leistungsbedarf – es können Lastspitzen entstehen.

Zu Beginn des Jahres ist das aufgrund von Betriebsferien umso häufiger der Fall. Das wesentliche Problem dabei ist, dass die erhöhte Lastspitze direkt als Leistungsbenchmark für das gesamte Jahr gilt, außer sie wird erneut überschritten.

Beispielrechnung zur Veranschaulichung:

  • Auslastung beim Hochfahren der Anlagen und Maschinen nach den Feiertagen um den Jahreswechsel: 845 kW
  • Angenommener Leistungspreis: 120 €/kW
  • Kosten für die bezogene Leistung: 845 kW x 120 €/kW = 101.400 € pro Jahr

Zwei einfache Schritte können hier den Prozess deutlich optimieren:

  1. Transparenz in der Leistungsabnahme der Anlagen und Maschinen schaffen
    Nur wenn dem Energiemanagement vor Ort die individuellen Auslastungen von Maschinen und Prozessen bekannt sind, können Verbesserungen vorgenommen werden. Hier hilft ein messdatenbasiertes Monitoring. Nur so kann der Leistungsbezug einzelner Anlagen und Maschinen konsequent und effizient geplant werden.
  2. Verbesserungsmöglichkeiten ableiten
    Wird dabei festgestellt, dass zum Beispiel ein größerer Bearbeitungsprozess für 20% des Leistungsbezugs zu Schichtbeginn verantwortlich ist, könnte dieser Prozess bewusst zuerst oder nach anderen Maschinen hochgefahren werden. Eine erhöhte und teure Lastspitze wird so vermieden.

 

Für den Beispielfall würde das bedeuten: Wird der durch das Monitoring erkannte Bearbeitungsprozess vor- oder nachgelagert hochgefahren, kann eine maximale, um 20% reduzierte Leistungsgrenze (= 670 kW) eingehalten werden.

Mögliche Kostenersparnis:

Reduzierung des Leistungsbedarfs um 20%: 845kW – 670kW = 175 kW

Eingesparte Kosten für die bezogene Leistung bei Prozessänderung: 175kW x 120 €/kW Leistungspreis = 21.000 €

Ggf. ergeben sich auch Potenziale, im nächsten Jahr günstiger für noch weniger Leistung einzukaufen, wodurch noch weitere Kosten gespart werden können.

Verbesserungsmaßnahmen ableiten anhand der Dauerlinie

Die Dauerlinie zeigt also einige Ansatzpunkte zur Optimierung des Energieverbrauchs auf. Steht nicht nur die Dauerlinie für den Gesamtverbrauch eines Unternehmens zur Verfügung, sondern z.B. auch der Verbrauch einer einzelnen Anlage oder eines bestimmten Messpunktes, können daraus meist direkt schnelle und effektive Verbesserungsmaßnahmen für den Energieverbrauch abgeleitet werden. Eine entsprechende Software kann diese Auswertungen ohne Weiteres bereitstellen und erspart den manuellen Aufwand beim Erstellen der Dauerlinie(n) mit Excel oder ähnlichen Programmen.

 

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