Analysefunktionen im Energiemanagement:
Die Dauer(kenn)linie
Grundlast und Lastspitzen im Blick: Energieverbrauch analysieren mit der Dauerlinie
Die Darstellungsform der Dauerlinie (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 nach ihrer zeitlichen Abfolge, sondern entsprechend ihrer Höhe. Auf der X-Achse ist die Anzahl der in einem ausgewählten Zeitfenster anfallenden Stunden abgebildet. Die Y-Achse gibt den entsprechenden Leistungsbezug wieder. Im Energiemanagement kann man mit der Dauerlinie dadurch ermitteln, welche Leistung an wie vielen Stunden im ausgewählten Zeitraum anfällt. Betrachtet man also die Periode eines Jahres, so kann man anhand der Dauerlinie bzw. dann Jahreslinie herausfinden, an wie vielen Stunden im Jahr eine bestimmte Leistungsmenge bezogen wurde. Im (theoretischen) Optimalfall verläuft die Kurve am linken Rand möglichst flach: Das würde keine teuren Lastspitzen bedeuten.
Grundlast, Prozesseffizienz und Lastspitzen mit der Dauerlinie erkennen
Grundlast (gelber Bereich 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. Mehr dazu und wie Sie Lastspitzen vermeiden können, erfahren Sie bei uns unter Lastmanagement.
Die Analyse der Dauerlinie mit der Energy Monitor Software von OPTENDA
Die Erstellung einer Dauerlinie für das Energiemanagement ist am schnellsten mit einer entsprechenden Software-Lösung erledigt. Unsere Energiemanagement-Software Energy Monitor bietet neben weiteren Analysefunktionen auch die Visualisierungsform der Dauerlinie an. Wie man den Lastgang ganz einfach analysieren kann, um herauszufinden, welche Verbrauchsstellen maßgeblich für die Grundlast oder für Lastspitzen verantwortlich sind, erfahren Sie im folgenden Video:
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. In der Regel geschieht das nahezu zeitgleich, wodurch ein erhöhter energetischer Leistungsbedarf entsteht, der sich vom restlichen Lastprofil deutlich abhebt – es entstehen Lastspitzen.
Zwei einfache Schritte können hier den Prozess deutlich optimieren:
- 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.
- Verbesserungsmöglichkeiten ableiten Wird bei der Lastanalyse festgestellt, dass zum Beispiel die Aufnahme verschiedener Prozesse oder das Einschalten bestimmter Maschinen und Anlagen für einen signifikanten Teil des Leistungsbezugs verantwortlich sind, könnten diese Prozesse oder Maschinen bewusst nacheinander hochgefahren werden. Eine erhöhte und teure Lastspitze wird so vermieden.
Bei dem Beispielunternehmen wurde durch die Analyse des Lastgangs festgestellt, dass ein größerer Bearbeitungsprozess für 20% des Leistungsbezugs zu Schichtbeginn verantwortlich ist. Die dadurch anfallenden Lastspitzen könnten vermieden werden, wenn dieser Prozess vor- oder nachgelagert hochgefahren werden würde. Dadurch könnte eine eine maximale, um 20% reduzierte Leistungsgrenze (= 670 kW) eingehalten werden.
Insbesondere zu Beginn des Jahres kommt es bei vielen produzierenden Betrieben häufiger zu Lastspitzen. Das ist oft auf das gleichzeitige Anfahren mehrerer Maschinen, Anlagen oder Prozesse nach den Betriebsferien über den Jahreswechsel zurückzuführen. Das wesentliche Problem dabei ist, dass die Lastspitze direkt als Leistungsbenchmark für das gesamte Jahr gilt (sofern sie nicht nochmals überschritten wird). Werden die Prozesse in diesen Zeiten optimiert und besser aufeinander abgestimmt, können dadurch bedingte Lastspitzen vermieden werden.
Verbesserungsmaßnahmen ableiten anhand der Dauerlinie
Die Dauerlinie zeigt also einige Ansatzpunkte zur Optimierung des Energieeinsatzes auf. Steht nicht nur die Dauerlinie für die Gesamtlast eines Unternehmens zur Verfügung, sondern z.B. auch die Lastprofile einzelner Anlagen oder Messpunkte (wie im Video gezeigt), können daraus meist direkt schnelle und effektive Verbesserungsmaßnahmen für den Energieverbrauch abgeleitet werden. Eine entsprechende Software-Lösung wie der Energy Monitor kann diese Auswertungen ohne Weiteres bereitstellen und erspart den manuellen Aufwand beim Erstellen der Dauerlinie(n) mit Excel oder ähnlichen Programmen und stellt darüber hinaus noch weitere hilfreiche Funktionen zur Verfügung.
Bilder: OPTENDA
