Ein intelligentes Energiemanagement wirkt sich günstig auf die Betriebskosten aus, ohne Sauberkeitsanforderungen und kurze Taktzeiten zu beeinträchtigen.  

Durchlaufanlage, Energieeffizienz, Gesamtbetriebskosten 

Energie-Management

Waschen und Entfetten

Engergiesparpaket zeigt Wirkung 

Prof.  Eberhard Abele, Leiter des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) an der TU Darmstadt, hat sich im Jahr 2000 einen Herzenswunsch erfüllt. Der studierte Kybernetiker und promovierte Maschinenbauer aus Waldstetten (Kreis Schwäbisch Gmünd) wollte nach 15 Jahren in der Industrie an der Technischen Universität eine Fabrik aufbauen, um Studenten praxisnah auszubilden. Diesen Wunsch hat sich Abele seitdem sogar zweimal erfüllt: Der umtriebige Schwabe aus dem Ostalbkreis gründete in Darmstadt 2007 die Prozesslernfabrik (CiP) und 2016 das Energieeffizienz,- Technologie- und Anwendungszentrum (ETA-Fabrik). 

Konkrete Lösungen der ETA-Fabrik und Bosch Rexroth 

EMO 2017: Energieeffizienz im Visier 

40 Prozent weniger Energie verbraucht die ETA-Fabrik als eine konventionelle Produktion. Das ist das Ergebnis des Forschungsprojekts ETA-Fabrik unter der Federführung des PTW (Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen) der Technischen Universität Darmstadt. Wissenschaftler und Produktionsexperten optimierten die Energieeffizienz ganzheitlich am Beispiel einer mehrstufigen Fertigung eines Serienbauteils von Bosch Rexroth. Bei dem nun abgeschlossenen Projekt engagierte sich Bosch Rexroth als Industrie- und Forschungspartner. »Die Optimierungspotenziale setzen wir aktuell in unseren Werken um«, betont Leo Pototzky, Projektleiter GoGreen bei Bosch Rexroth. »Darüber hinaus fließen die neuen Erkenntnisse in unsere Energieeffizienzberatungen für Industrieunternehmen ein.« 

Bosch Rexroth überträgt Ergebnisse in eigene Werke 

Industrie 4.0

ETA-Fabrik: Forschen für die Praxis 

Unternehmen müssen jetzt ihre Energiemanagementsysteme auf den Prüfstand stellen und mit der Umsetzung der zahlreichen Neuerungen beginnen, die aus der Neufassung der Norm ISO 50001 resultieren. Denn die Zeit drängt: Anders als bei Normumstellungen gemeinhin üblich, haben Unternehmen faktisch diesmal nur 18 Monate statt drei Jahre Zeit, die Anforderungen zu erfüllen. Diese Frist endet am 20. Februar 2020; ab dann dürfen Zertifizierer nur noch nach der neuen Norm prüfen. 

Umsetzung zahlreicher Neuerungen  

Energiemanagement: neue ISO-Norm 50001  

Die neueste Version der Energiemanagement-Software ›econ 3‹ von econ solutions verfügt jetzt über eine Prognose- und Füllmengen-Funktion. Zudem wurde das Maßnahmen-Tool erweitert. Die Prognosefunktion unterstützt Anwender dabei, Verbräuche abzuschätzen. Rollierende Vorhersagen von Lastgängen, Temperaturkurven und beliebigen Messstellen lassen sich für die Prognose der Energiebeschaffung, Auslastung et cetera nutzen. Die Möglichkeit zum Single-Sign-On (SSO) durch LDAP-Authentifizierung via SAML 2.0 ermöglicht es vor allem Unternehmen mit weltweiter Präsenz, mit nur einer Anmeldung am Arbeitsrechner auch auf die Energiemanagement-Software econ 3 zugreifen. Die Füllmengen-Funktion (Bild) visualisiert die Füllstände von Gas-, Öl- oder Flüssigkeitstanks. Das Maßnahmen-Tool erlaubt nun die Integration grafischer Elemente. 

Energiemanagement-Software 

Funktionsumfang erweitert 

Gehring stellte seinen Auftritt unter das Motto ›Technologieoffenheit zur CO2-Reduzierung und Verbrauchsoptimierung‹. So stand neben dem Nanohonen und Formhonen als Produktionsverfahren für Verbrennungsmotoren die Einführung des neuen Produktportfolios für die Statorproduktion im Elektromotor im Fokus. Außerdem zeigte Gehring die Neuentwicklung GLS 1000 zum Laserstrukturieren von Funktionsoberflächen und enthüllte die neue Industrie 4.0-Kundenplattform für anwenderspezifische Digitalisierung in der Produktion. Gehring hat für die Elektromotorherstellung gemeinsam mit Tochter copperING durchgängige Produktionslösungen für Statoren entwickelt. Automobilhersteller und Zulieferer erhalten alle maßgeblichen Technologien sowie die Prozess- und Systemauslegung aus einer Hand. Parallel dazu will Gehring dazu beitragen, Verbrennungsmotor so weiterzuentwickeln, dass sie der verschärften Emissions-Gesetzgebung entsprechen. Zwei effiziente Methoden dazu sind das Nanohonen und Formhonen. Dabei handelt es sich um eine Prozessfolge zur Herstellung von Motoren mit beschichteten Zylinderlaufbahnen (Nanohonen) und eine Technologie zur Kompensation von Verzügen im Motor (Formhonen). Anhand des neuen zweispindligen Honzentrums PT 600 präsentiert Gehring die komplette Bandbreite der Hontechnologie rund um Maschine, Automation, Werkzeug, Schneidleisten und Lohnfertigung. Zudem präsentierte Gehring die neue Laserstrukturiermaschine GLS 1000 zur Erhöhung der Haftreibung. Sie kann sowohl als Stand-alone-Lösung eingesetzt, als auch in eine Produktionslinie integriert werden. Schließlich feierte Gehring die Premiere der neuen IoT-Kundenplattform ›Gehring Core‹ (Bild), mit der die Anwender individuell aufbereitete Daten ihrer Maschinen erhalten, um die Vorteile vorausschauender Instandhaltung und einer transparenten Fertigung zu nutzen. 

Produktionslösungen für den Antriebsstrang 

Für Verbrenner und Elektromotoren 

Viele mittelständische Unternehmen müssen immer höhere Summen berappen, wenn der Energieversorger seine Rechnung schickt. Denn die Kosten für Beschaffung, Netzentgelt und Vertrieb, die durch Prognoseabweichungen verursachte Ausgleichsenergiekosten beinhalten, sind für Industriekunden innerhalb von fünf Jahren um 32 Prozent gestiegen.  

Fraunhofer IPA forscht an verbesserten Energiemanagementsystemen 

Wie Mittelständler ihre Stromkosten drücken können 

Edge-Computing wird zum wichtigen Baustein innerhalb der Digitalisierungskette. Für die On-Premise-Lösung sprechen Echtzeitfähigkeit und geringere Sicherheitsrisiken.

NC-Optimierung – Datenerfassung, -visualisierung und -analyse – Edge-Computing

Smart Factory

Energieeffizienz

Virtual Machining für die spanende Fertigung

Industrie 4.0 für die spanende Fertigung

Neue Apps zur Steigerung der Prozessqualität

Intelligente Datenvisualisierung in Echtzeit als Schlüssel zu Effektivität und Prozesssicherheit in digital vernetzten Produktionsketten.

Andon-Board – Prozessvisualisierung – Fertigungs-Kennzahlen – Fertigungsplanung

Prozessvisualisierung

Automatisierungstechnik

 Prozessdaten sichtbar machen und nutzen

Die APG-S-DT-Schleifmaschinenreihe hat durch den konsequenten Einsatz seines virtuellen  Funktionsmodells optimale Voraussetzungen für verbesserte Produktivität auf allen Ebenen.

Digitaler Zwilling – virtuelle Simulationsmodelle – prädiktive Analyse – Time-to-market

Schleifmaschinen

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Digitaler Zwilling

Software

Simulation

Doppeltes Potenzial mit dem Digital Twin

Neben vollintegrierten, kundenspezifischen Lösungen hat DMG Mori über 50 Standard- Automationsprodukte im Portfolio, die sich in ganzheitliche Prozesse einbetten lassen.

Werkstückhandling – Maschinenauslastung – Smart Factory – Nebenzeiten verringern

Handling, Handhabungstechnik für die spanende Fertigung

Handling, Handhabungstechnik

Fertigungsautomation

Trends in der Automatisierung

ISG-virtuos ist eine offene Simulationsplattform für digitale Zwillinge. Anwender im Anlagen- und Maschinenbau verkürzen die Inbetriebnahmezeit und schaffen weitere Mehrwerte.

Digital Twin – digitale Transformation – Time-to-market – virtuelle Inbetriebnahme

Maschinen-Inbetriebnahme, -Kalibrierung

Dienstleistungen

Dienstleistungen in der Metallbearbeitung

Simulationssystem für digitale Zwillinge

Sinumerik One überzeugt durch die Vorteile des digitalen Zwillings für Maschinenhersteller und -betreiber. Das virtuelle Abbild wird zur Führungsgröße für reales Handeln. Dennoch: Was am Ende zählt, sind Qualität und Geschwindigkeit bei der Produktion des Werkstücks.

CNC-Steuerung – Digitaler Zwilling – HMI – Leistungssteigerung – Usability

Steuerungen / CNC für Werkzeugmaschinen

Steuerungen (Hardware und Software)

Sinumerik One im Shopfloor – Was leistet die neue CNC?

Die intelligente Pumpensteuerung bplogic übernimmt das Monitoring der angeschlossenen Aggregate und lässt sich optimal in digitalisierte Fertigungsabläufe einbinden.

Industrie 4.0 – Pumpensteuerung – Konnektivität – Predictive Maintenance

Kühlschmiermittelmanagement

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Pumpen und Kompressoren

Maschinenbau

Hydraulikpumpen

Maschinenelemente

Hydraulik-Komponenten

Smarte Steuerung für KSS-Pumpen

„Mit der Veröffentlichung der OPC UA for Machinery sind wir nach langen Jahren der Standardisierungsarbeit im Bereich OPC UA unserem Ziel einer ‚Weltsprache der Produktion‘ einen wichtigen Schritt nähergekommen“, freut sich Hartmut Rauen, stellvertretender VDMA-Hauptgeschäftsführer.

OPC UA for Machinery und OPC UA for Machine Tools

VDW und VDMA: Meilensteine für Plug and Play

Grieshaber Präzision installiert Energieeffizienz-Anlage gleich mehrfach

»Jährlich über drei Prozent Strom sparen – wer da nicht zugreift, ist selbst schuld«

Wer im Schwarzwald zu Hause ist, hat eine enge und verantwortungsbewusste Bindung zur Region und zu den Menschen, die hier leben. Umweltschutz liegt den Meisten schon im Blut. Beim Drehteilehersteller Grieshaber Präzision, Schiltach, schlägt sich dieses unter anderem in konsequent ressourcenschonendem Handeln nieder. Mit dem Einbau der dritten Anlage ist nun die gesamte Stromversorgung mit der zentralen Stromfiltertechnik von Livarsa ausgestattet. Mit ihr reduziert das Unternehmen jährlich circa 100 Tonnen an CO2-Emissionen.

Tannen- und Fichtenwälder, stille Seen, tiefe Täler und sanfte Anhöhen – es ist dieses Bild, das den Schwarzwald prägt und in aller Welt bekannt gemacht hat. Damit es auch in Zukunft erhalten bleibt, wurden große Teile des Schwarzwalds zum Nationalpark erklärt. Aber auch alle, die hier leben und arbeiten, leisten täglich durch nachhaltiges Handeln ihren Beitrag dazu. Auch die Unternehmen. Zu ihnen zählt die Grieshaber Präzision aus Schiltach. Clever: Ressourcenschonung bedeutet hier schon seit Jahrzehnten auch, das eigene Budget zu schonen. Dazu Grieshaber Geschäftsführer Simon Heil: »Unsere Firmengruppe setzt seit ihrer Gründung 1903 in Triberg auf umweltfreundliche Energie wie etwa Wasserkraft. Das lag auf der Hand, denn das Triberg-Tal ist für seine Wasserfälle bekannt. Selbst als die Firma aus Platzgründen in den zwanziger Jahren nach Wolfach und später nach Schiltach umzog, blieben wir am und beim Wasser. Wir haben schon immer versucht, mit Ressourcen verantwortlich umzugehen. Deshalb haben wir unser Energie- und Umweltmanagement auch schon sehr frühzeitig nach ISO 50001 und ISO 14001 zertifizieren lassen und versuchen ständig unsere Effizienz beim Verbrauch von Ressourcen zu optimieren.« Aber das allein ist nicht der Grund für diesen Einsatz: viele Mitarbeiter von Grieshaber sind im 25 Kilometerumkreis zu Hause, die Verbundenheit zur und das Verantwortungsbewusstsein gegenüber der Region ist generell groß.

Bei der Umsetzung von Energiespar- und Umweltschutzmaßnahmen hat die Geschäftsführung weitgehend freie Hand und den uneingeschränkten Rückhalt der Gesellschafter. Grieshaber ist noch immer komplett in Familienbesitz, und deshalb nicht ausschließlich von betriebswirtschaftlichen Zahlen getrieben. So kommen auch Investitionen mit etwas längerer Amortisationszeit zum Zuge, die sich langfristig aber durchaus rechnen. Ein gutes Beispiel dafür ist <b>das EPplus-System,</b> eine zentral hinter dem Trafo installierte Filterlösung, der über das gesamte elektrische Netz jedes Jahr über drei Prozent Strom einspart. Gleich drei davon wurden in den vergangenen Jahren sukzessive eingeführt.

Entwickelt haben die Lösung die ebenfalls im Schwarzwald ansässigen Energieeffizienz-Spezialisten der Livarsa GmbH. Auf diese war man bei Grieshaber bereits 2013 durch einen Vortrag beim Verband der Deutschen Drehteile-Industrie aufmerksam geworden. Kurz darauf wurde Livarsa zur Präsentation ihres Ansatzes zu Grieshaber geladen. Simon Heil erinnert sich: »Der Kontakt kam genau im richtigen Moment zustande, denn wir waren gerade dabei, unsere ältere Umspannstation neu zu planen: Durch den Kauf neuer Maschinen war es hier zu einem Kapazitätsengpass gekommen. Hinzu kam, dass wir ja durch unserer ISO-Zertifizierung eine Verpflichtung eingegangen sind, in puncto Energieeffizienz jedes Jahr ein wenig besser zu werden. Insofern klang der Ansatz, über eine einzige Grundinstallation den Stromverbrauch gleich mehrerer unserer Verbraucher auf einmal zu optimieren, natürlich verlockend.«

Bis die Lösung schließlich implementiert wurde, vergingen aber noch einige Monate. »Nicht zuletzt deshalb, weil zum damaligen Zeitpunkt die Funktion und Wirkungsweise noch neu für uns waren und die Nachweisführung der Einsparung nur mit größerem Aufwand möglich gewesen wäre. Das Ganze klang für uns nach einer Wundermaschine – zu schön, um wahr zu sein«, begründet Heil weiter. Ein Referenzbesuch beim Schweizer Präzisionsdrehteilehersteller Aeschlimann AG Dècolltages, der die Livarsa-Lösung bereits im Einsatz hatte und mit den Resultaten mehr als zufrieden war, gab schließlich den Ausschlag: man einigte sich mit Livarsa auf eine Testinstallation des EPplus-Systems an einem der beiden Trafos in der neu geplanten Umspannstation.

Um sicherzugehen, dass die Livarsa-Filterlösung auch tatsächlich die versprochene Stromersparnis erbrachte, erarbeitete Uli Pfaff, Leiter der Grieshaber Elektroabteilung, eine Reihe von ›Drehbüchern‹ – Planszenarien, nach denen vor der Einführung der Livarsa-Lösung verschiedene Verbraucher an produktionsfreien Samstagen stufenweise an- und abgeschaltet sowie deren Verbrauch gemessen und dokumentiert wurde. Nachdem das EPplus-System implementiert worden war, wurden dieselben Drehbücher erneut durchgespielt. »Sicher hat uns das etwas Zeit gekostet, aber der Aufwand hat sich gelohnt«, begründet Pfaff die zeitliche Investition. »Denn wir haben festgestellt, dass das EPplus-System tatsächlich den Stromverbrauch senkt – und wir damit eine komfortable Möglichkeit haben, gleichzeitig eine ganze Reihe von Verbrauchern dahingehend zu optimieren.« Allerdings wurde damals nur der Energieverbrauch konstanter Verbraucher erfasst und verglichen, da sich die Stromaufnahme der in der Produktion eingesetzten Maschinen für diese Art der Messung als zu dynamisch herausstellte.

Heute muss kein EPplus-Anwender mehr solche Testszenarien durchführen, um die Ersparnis zu belegen und seine Investition zu begründen: Basierend auf Uli Pfaffs Drehbuch-Konzept entwickelte Livarsa in Zusammenarbeit mit der TH Offenburg das ECV-Messverfahren. Dieses erfasst die gesamte elektrische Energie des angeschlossenen Stromnetzes – vom Mittelspannungstransformator summiert über alle Verbraucher hinweg. Gemessen wird die Einsparung durch den direkten Vergleich aufeinanderfolgender Messintervalle, die sich durch eine Aufzeichnungsdauer auszeichnen. Auf diese Weise entstehen nach und nach zwei Messreihen, einmal mit und einmal ohne Zuschaltung der Energieeffizienz-Lösung. Die erzielte Energieeinsparung wird folglich über den Vergleich der Energiedichte aufeinanderfolgender Intervalle nachgewiesen. Zu Recht ist man bei Grieshaber Präzision stolz darauf, an der Entwicklung dieses Messverfahrens beteiligt gewesen zu sein.

Schleichender Mehrverbrauch durch höhere Anschlussleistung und Peripherie

Rund 3.500 Tonnen Aluminium, bis zu 1.000 Tonnen rostfreier Stahl und 500 Tonnen Kupferlegierungen werden bei Grieshaber jedes Jahr zu rund 100 Millionen Präzisionsdrehteilen verarbeitet. Die dazu benötigten Maschinen, die anfangs noch rein mechanisch betrieben wurden, haben in den letzten zwei Jahrzehnten einen starken technologischen Wandel vollzogen: immer präzisere und komplexere Drehteile können damit hergestellt werden. Das jedoch hat seinen Preis: Lag die Anschlussleistung eines Mehrspindeldrehautomation vor zehn Jahren noch bei 20 bis 30 kW, so sind es heute schnell über 100 kW, die abgerufen werden. Rund fünfzig Stück laufen davon bei Grieshaber Präzision von Montag bis Freitag rund um die Uhr. Gleichzeitig benötigen die modernen Maschinen Kühlwasser und Kühlschmierschmittel, das umgepumpt, gefiltert und temperiert werden muss. Eine Peripherie, deren Betrieb zusätzlich zur Antriebsleistung der Maschinen ebenfalls viel Strom verbraucht.

Parallel zur zunehmenden Präzision der Produkte nahm folglich auch schleichend der Energiebedarf zu – nicht gut, angesichts der einerseits in Deutschland ohnehin sehr hohen Energiekosten und andererseits vor dem Hintergrund des harten Wettbewerbs im Automotive-Zulieferbereich, wo häufig tatsächlich die Zahlen hinter dem Komma für die Auftragsvergabe entscheidend sind. »Da können drei Prozent Stromersparnis, die wir durch das Livarsa-System erzielen, einen spürbaren Unterschied machen«; unterstreicht der Geschäftsführer Simon Heil die Entscheidung für die Energieeffizienz-Lösung zusätzlich.

Installiert wurde die erste Anlage 2015 im Rahmen des Neubaus der Umspannstation 1, bei deren bei Planung und Umsetzung der Elektroinstallationsdienstleister Kühn Elektrotechnik federführend war. 2016 folgte die zweite Anlage, die hinter dem zweiten Trafo dieser Umspannstation implementiert wurde. Und 2020 wurde auch der Trafo der Umspannstation 2 mit einem EPplus-System ausgestattet. Für diese dritte Anlage wurde im Vorfeld sogar durch die BAFA eine Förderung bewilligt.

Implementierung am produktionsfreien Samstag

Die Implementierung aller drei Anlagen fand jedes Mal an einem produktionsfreien Samstag statt. Eine kleine Herausforderung stellte der Unterspannungsschutz einiger weniger Maschinen dar, da das Livarsa-System aufgrund des technischen Aufbaus und der physikalischen Gegebenheiten auch Auswirkung auf die Spannung hat. Doch nach kurzer Rücksprache mit den Geräteherstellern konnten die Schwellenwerte in der Überwachungseinheit eigenständig und innerhalb weniger Minuten entsprechend angepasst werden. Dasselbe galt für einzelne kleinere USV-Anlagen (Unterbrechungsfreie Stromversorgung), die eventuelle Stromausfälle für eine bestimmte Zeit abpuffern sollen.

»Überschaubar« nennt Pfaff den damit verbundenen Aufwand. Und betont gleichzeitig das Engagement der Livarsa-Mitarbeiter im Rahmen der Installation: »Immer erreichbar, immer zur Stelle und immer lösungsorientiert. Die Koordinierung der dritten Anlage konnten wir deshalb komplett Livarsa anvertrauen. Das war sehr komfortabel für uns.«

Und das Ergebnis? Rund 3,1 Prozent weniger Strom wird bei Grieshaber Präzision seit der Einführung des EPplus-Systems jährlich verbraucht. »Damit sind wir rundum zufrieden. Wir hatten unsere Amortisationserwartung mit drei Prozent gerechnet, und die haben wir auch bekommen«, zieht Geschäftsführer Simon Heil Bilanz. <br/>

Stromersparnis und hierdurch eine signifikante Verbesserung der CO2-Bilanz des Unternehmens: rund 100 Tonnen weniger Emissionen pro Jahr im schönen Schwarzwald! <br/>Simon Heil resümiert: »Geld sparen und gleichzeitig etwas für die Umwelt tun: wer da nicht aktiv wird, ist selbst schuld.«

Die Testszenarien, die Uli Pfaff für die Einführung des EPplus-Systems entwickelt hat, belegen die Senkung des Stromverbrauchs in der Praxis

Rund eine Million Drehteile produziert Grieshaber jährlich am idyllisch im Schwarzwald gelegenen Standort Schiltach

Rund 50 CNC-Mehrspindler machen aus der Fertigung bei Grieshaber einen energieintensiven Betrieb. Einsparungen im Stromverbrauch kommen der Wettbewerbsfähigkeit und natürlich der Umwelt zu Gute

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Platzsparende Installation des dritten EP-Plus-Systems bei Grieshaber Präzision

Die Ressourceneffizienz des EPplus-Systems unterstützt Betriebe dabei, ihre Gesamtenergiebilanz zu senken

EPplus-Systeme gibt es in verschiedenen Größen und Ausführungen von 110 kVA bis 2760 kVA. Aufbauend auf einem Grundmodell werden die Systeme je nach Projekt in Sonderausführungen hergestellt

2021-05-31_Livarsa

Die Livarsa GmbH ist ein deutsch-schweizerischer Anbieter von Konzepten und Hardware-Lösungen zur Optimierung des Strombedarfs im innerbetrieblichen elektrischen Niederspannungsnetz. Mit dem einzigartigen Einsparkonzept ist Livarsa in der Branche führend, wenn es um die elektrische Effizienzarchitektur in stromintensiven Unternehmen geht. Die Effizienzlösung kann unabhängig von der Unternehmensart und Branche eingesetzt werden. Livarsa wurde 2010 gegründet und hat ihren Sitz in Deutschland und der Schweiz. Beim Vertrieb und der Implementierung unserer Lösungen unterstützt uns ein Netzwerk erfahrener Partnerunternehmen, darunter Elektrogroßhandel, Energieversorger, Elektroplaner, Elektroinstallationsbetriebe und Spezialisten für Trafo- und Schaltanlagenbau.

»Geld sparen und gleichzeitig etwas für die Umwelt tun: wer da nicht aktiv wird, ist selbst schuld.«