Nachhaltiges Energiemanagement & -monitoring

Warum Energiemanagement?
In der heutigen Zeit gewinnt das Thema Energie in vielen kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) zunehmend an Bedeutung. Die steigende Nachfrage nach Energie, steigende Rohstoffpreise und die daraus resultierende Erhöhung der Energiekosten beeinflussen die Wettbewerbsfähigkeit und den ökologischen Fußabdruck von Unternehmen erheblich. Ein nachhaltiges und effizientes Energiemanagement und -monitoring im Betrieb können dem entgegenwirken. Eine zielgerichtete Implementation trägt dazu bei, den Energieverbrauch zu reduzieren, Kosten zu sparen und gleichzeitig die Umwelt zu schützen. Ein weiterer positiver Effekt ist die Stärkung der Marktposition eines Unternehmens, da nachhaltiges Handeln von Kunden, Geschäftspartnern und Mitarbeitern zunehmend wertgeschätzt und belohnt wird. 

Was ist Energiemanagement? 
Das Energiemanagement selbst zielt darauf ab, Betriebsprozesse und Energiegewinnung umweltfreundlicher zu gestalten. Die zentralen Fragen dabei lauten: Woher bezieht das Unternehmen Energie? Wie wird Energie im Unternehmen verbraucht? Wo und wie lässt sich Energie einsparen? 
Nur was ich messen kann, kann ich auch wirklich sichtlich beeinflussen und verbessern. Energiemanagement beinhaltet daher zunächst die Erfassung und Analyse aller Verbräuche innerhalb eines Unternehmens. Es dient in erster Linie dazu, die Energie(in)effizienz im Unternehmen sichtbar zu machen und alle beteiligten Verursacher zu sensibilisieren. Im nächsten Schritt wird zumeist auch schnell klar wo die größten Einsparpotenziale zu finden sind. 

Was ist Energiemonitoring? 
Wie zuvor erläutert ist Energiemonitoring ein wesentlicher Bestandteil des Energiemanagements. Es beinhaltet die kontinuierliche und präzise Überwachung sowie Aufzeichnung des Energieverbrauchs in Echtzeit. Die Installation von intelligenten Sensoren und Messgeräten ermöglichen eine genaue Verfolgung der Energieflüsse, Identifizierung von Mustern, Trends und Handlungsbereichen für Verbesserungen. Energiemonitoring erleichtert nicht nur die Identifizierung von Einsparpotenzialen, sondern auch eine proaktive, wenn nicht gar präventive, Fehlererkennung zur Minimierung von Energieverlusten oder gar Ausfallzeiten oder Betriebsunterbrechungen.

Digitalisierung als Schritt zum Energiemonitoring
Für eine erfolgreiche Implementierung eines Energiemanagements und -monitorings ist die Digitalisierung der Produktions- und Verbraucherprozesse ein wichtiger Schritt. Industrial IoT, also industrielles Internet der Dinge, ermöglicht es Informationen bezüglich der Energieverbräuche im Unternehmen zu sammeln, zu visualisieren und vor allem zu analysieren. Die folgende Darstellung zeigt einen Demonstrator des Labors für die Nachhaltige Produktion der Freien Universität Bozen mit Daten über den Zeitraum von einigen wenigen Minuten. Über digitale Schnittstellen werden die Verbräuche ermittelt, über MQTT-Kommunikationsprotokolle an die IoT-Plattform übermittelt und dort in Form von übersichtlichen Dashboards als Verbrauch, Kosten und CO2-Emmisionen dargestellt. 
  

Quelle: unibz - Sustainable Manufacturing Lab

Für eine Analyse der Energieverbräuche ist eine genaue Übersicht der betrieblichen Energieflüsse unerlässlich. Dies beinhaltet die Erfassung von Energieträgern, Umwandlungsprozessen, Verteilung und Verwendung von Energie sowie relevanten Emissionen. Das Ergebnis ist eine systematische Übersicht über den betrieblichen Energiefluss, meist dargestellt mittels eines Sankey-Diagramms (siehe Abbildung), welches in weiterer Folge als Grundlage für weitere Analysen und Maßnahmen dient. Ziele und Maßnahmen werden auf Basis der Analyseergebnisse festgelegt, wobei realistische und messbare Zielvorgaben im Fokus stehen sollten. Die Umsetzung des Energiemanagements erfolgt durch die Implementierung von Maßnahmen zur Zielerreichung sowie durch die Integration effizienter Energienutzung in alltägliche Abläufe. Dies beinhaltet neben technischen Lösungen auch Sensibilisierung und Schulungen für Mitarbeiter und die regelmäßige Kommunikation von erzielten Erfolgen. 

Quelle: unibz - Sustainable Manufacturing Lab

Wohin geht die Entwicklung im Energiemanagement? 
Das Energiemanagement wird in Zukunft noch stärker durch den Einsatz von IoT (Internet of Things) und Künstlicher Intelligenz (KI) gepaart mit Operations-Research (OR) unterstützt. Diese Technologien ermöglichen nicht nur eine präzise Erfassung und Analyse von Energieverbrauchsdaten. Durch die Verwendung von diesen Technologien können automatisch komplexe und gar versteckte Anomalien und Muster erkannt werden. Präzise Vorhersagen von Energiebedarf und -verbrauch ermöglichen eine proaktive Anpassung von Betriebsabläufen oder Produktionsplänen. So kann zielgerichtet die Effizienz gesteigert und gleichzeitig negative Umweltauswirkungen minimiert werden. Diese digitalen Technologien können somit einen bedeutenden Fortschritt im Bereich des nachhaltigen Energiemanagements bewirken.

Autoren

Prof. Erwin Rauch und MSc. Manuel Felder, Freie Universität Bozen, Sustainable Manufacturing Lab, Lehrstuhl für Nachhaltige Fertigung, Fakultät Ingenieurwissenschaften