Verbrauchsdatenerfassung für Energiemanagement
Zählerdaten auf den Punkt gebracht
Ganz gleich ob Unternehmen dazu verpflichtet sind, Energieaudits durchzuführen oder Energie- bzw. Umweltmanagementsysteme einzuführen oder nicht: Eine hohe Effizienz der Systeme ist in jedem Fall entscheidend. Das wohl essenziellste Basiselement ist die Verbrauchsdatenerfassung. Sie liefert die Grundlage jedweder Dokumentation, Vergleichswertberechnung und Analytik zur Verbrauchs- und Lastgangoptimierung. Sie sollte automatisiert, zählergenau und bei Bedarf in kürzesten Zeitintervallen erfolgen. Nur so können ausdifferenzierte Daten jederzeit auf den Punkt gebracht bereitgestellt werden.
Bild: © STV Elektronik/Dirk IndiestelnNachhaltiges Wirtschaften wird immer wichtiger. Steigende Energiekosten zwingen Unternehmen, deutlich mehr auf den Energieverbrauch zu achten. Deutsche Unternehmen stehen hier besonders unter Druck, denn die Energiekosten sind in Ländern wie Frankreich, USA oder China günstiger. Energieintensive Industrien evaluieren deshalb die Verlagerung der Produktion. Nicht für jedes Unternehmen eignet sich jedoch die Standortverlagerung und Betreiber von Wohn- und Geschäftsimmobilien, die für circa 40% der globalen CO2-Emissionen verantwortlich sind, können ihre Häuser nicht umsetzen. Langfristig ist die Verlagerung darüber hinaus auch keine Lösung: Schließlich wird es immer deutlicher, dass Klimaneutralität zwingend erforderlich ist.
Bild: STV ElektronikAuf dem Weg zur Klimaneutralität
Einsparungen kurzfristig aus dem Weg zu gehen, hilft zudem ebenfalls ohnehin nicht - zumindest innerhalb der EU. Schließlich strebt sie Klimaneutralität bis 2050 an. Hierzu wurde 2021 das neue EU-Klimagesetz eingeführt und aus der Willenserklärung eine Verbindlichkeit gemacht. Mit Einführung des Gesetzes wurde gleichzeitig das EU-Emissionsreduktionsziel bis 2030 von 40 auf mindestens 55 Prozent gegenüber den Werten von 1990 gesteigert. Der Druck, an Energieeinsparungen zu arbeiten, hat sich dadurch nochmals erhöht. Es gibt somit auf breiter Front Handlungsbedarf. Doch gehandelt wird zumeist erst, wenn es Gesetze gibt oder die Kosten explodieren. Schließlich steht in dem meisten Fällen die Wirtschaftlichkeit des Geschäftsbetriebs im Vordergrund. Nur wenige Unternehmen tun aus eigener Überzeugung mehr, als sie müssen. Aus diesem Grund gibt es diverse Richtlinien und Gesetze, die Unternehmen zum Handeln zwingen. Mit Umsetzung der europäischen Richtlinie 2012/27/EU im Energiedienstleistungsgesetz (EDL-G) wurden im Jahr 2015 z.B. erstmals rund 50.000 deutsche Großunternehmen dazu verpflichtet, ein Energieaudit durchzuführen. Das Energieaudit richtet sich nach den Anforderungen der Norm DIN EN 16247-1 und kann entweder durch fachkundige interne oder externe Personen durchgeführt werden. Als Alternative zum Energieaudit können verpflichtete Unternehmen ein Energiemanagementsystem nach der ISO50001 oder ein Umweltmanagementsystem nach der europäischen EMAS-Verordnung einführen. Das Zertifikat bzw. die EMAS-Registrierung dienen als Nachweis zur Erfüllung der gesetzlichen Pflicht.
Gesetzliche Pflichten umsetzen
Diesen gesetzlichen Pflichten wollen Unternehmen natürlich möglichst effizient gerecht werden - ganz unabhängig davon, ob sie dadurch auch selbst Energie einsparen oder sogar auch noch von Vergünstigungen profitieren. So brauchen energieintensive Unternehmen des produzierenden Gewerbes, die nach EMAS oder ISO50001 zertifiziert sind, unter bestimmten Bedingungen nur noch eine stark begrenzte EEG-Umlage zahlen. Um die Vergünstigung der so genannten besonderen Ausgleichsregelung in Anspruch nehmen zu können, brauchen sie lediglich beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle einen Antrag stellen. Auf Antrag bei der zuständigen Zollverwaltung können energieintensive Unternehmen des produzierenden Gewerbes zudem ihre Strom- und Energiesteuerlast über den sogenannten Spitzenausgleich senken. Auch dafür müssen sie lediglich nachweisen, dass sie im betreffenden Jahr ein Energiemanagementsystem nach der ISO50001 oder ein Umweltmanagementsystem nach der europäischen EMAS-Verordnung betreiben bzw. betrieben haben. Kleine und mittlere Unternehmen können sogar ein noch einfacheres alternatives System zur Verbesserung der Energieeffizienz betreiben. Durch die Einführung des nationalen Brennstoffemissionshandels werden zudem auch Emissionen aus fossilen Brennstoffen mit einem CO2-Preis belegt. Um Unternehmen, die diesem Brennstoffemissionshandel unterliegen, im internationalen Wettbewerb zu entlasten bzw. das Abwandern ins vom Brennstoffemissionshandel nicht betroffene Ausland zu verhindern (Carbon Leakage), hat das Bundeskabinett am 21.07.2021 die Verordnung über Maßnahmen zur Vermeidung von Carbon Leakage durch den nationalen Brennstoffemissionshandel (BECV) beschlossen. Die BECV ist am 28.07.2021 in Kraft getreten, bedarf aber wegen ihres Beihilfecharakters noch der Genehmigung durch die Europäische Kommission. Die Zertifizierung eines Unternehmens nach DIN 50001 (alternativ auch DIN 50005 / Level 3) ist jedoch auf jeden Fall eine der möglichen Gegenleistung für die Gewährung von Beihilfen nach der BEHG-Carbon-Leakage-Verordnung (BECV). Dies erfolgt auf Antrag bei der deutschen Emissionshandelsstelle (DEHSt).
Aufwand möglichst gering halten
Diverse Pflichten und Anreize sind also von der Politik gesetzt worden und haben zur zunehmenden Verbreitung von Systemen zur Verbesserung der Energieeffizienz geführt. Ganz gleich ob Unternehmen diese aus Überzeugung betreiben, aufgrund gesetzlichen Zwangs oder dem Wunsch, Beihilfen oder Steuerentlastungen zu erlangen. Der Aufwand, die gesetzten Ziele zu erreichen, soll jedoch möglichst gering gehalten werden. Deshalb ist es erforderlich, die jeweiligen Systeme schlank und effizient aufzubauen. Ein nicht unerheblicher Aufwand entsteht dabei vor allem bei der Erfassung der Verbrauchsdaten. Das Ziel ist schließlich den Energieverbrauch und Lastgang exakt zu messen, überwachen und zu analysieren, um Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz einzuleiten. Die ISO50001 macht jedoch keine Vorgaben, wie die Datenerfassung zu erfolgen hat. Sie besagt nur, dass sie Bestandteil des Energiemanagementsystems sein muss. Unternehmen ist es daher freigestellt, zu entscheiden, welche Daten sie erfassen. Ein wirklich professionelles Energieverbrauchsmonitoring sollte jedoch nicht nur die Verbrauchswerte an den offiziellen Messstellen der Energieversorger als Proof-of-Performance zur Grundlage haben. Es ist vielmehr sinnvoll, sämtliche Energieströme eines Unternehmens möglichst differenziert darstellen zu können.
Daten bedarfsgerecht erfassen
Je nach Zielsetzung ist dabei der technische Aufwand unterschiedlich. So wird an ein Energieaudit nur sehr geringe Anforderungen an die Häufigkeit der Erfassung gestellt. Wird jedoch nach ISO5001 bereits eine Validierung der Verteilungsanalyse erforderlich, sind Zähler bereits häufig auszulesen. Manuell ist das bereits nicht mehr sinnvoll umzusetzen. Sind zudem auch Korrelationsanalysen von Einflussfaktoren gewünscht und soll eine Überwachung von Effizienzprojekten erfolgen, wird eine Erfassung des Verbrauchs nahezu in Echtzeit erforderlich. Ab der Anforderung, ins Spitzenlastmanagement eingreifen oder sogar ein Demand Side Management umsetzen zu wollen, kommt man an der Echtzeitdatenerfassung nicht vorbei. Solche Momentan-Werte, die z.B. für Lastspitzenglättung oder Condition Monitoring genutzt werden, erfordern dabei eine hohe Auflösung im Sekunden-Takt. Reine Verbrauchsdaten können hingegen üblicherweise im 1- bis 15-Minuten-Takt aufgenommen werden.
Smarte Submeter als Messstellen
Fast immer ist es deshalb erforderlich, smarte Submeter als Messstellen zu installieren. Eine weitverbreitete technologische Grundlage hierfür liefert die M-Bus-Technologie, die Zählerdaten bereits auslesbar machte, bevor smarte Meter in offiziellen Messstellen Gesetz wurden. Der seit Anfang der 1990er Jahre im Einsatz befindliche Feldbus hat in industriellen Applikationen jedoch oftmals nur eine Einbindung in die technischen Steuerungssysteme. Die installierten Submeter kommunizieren mit Aktoren, die aktiv in den Energiefluss eingreifen können, z.B. die Strom- oder Gaszufuhr abschalten oder begrenzen können. Die Daten dieser Zähler braucht man jedoch für das Energiemontoring auf dem Monitoringlevel der Energiemanagementsysteme. Es muss folglich eine Art Gateway für die smarten Meter in den Gebäuden und Fabriken implementiert werden, um diese Business-IT anzubinden und entsprechende Transparenz zu schaffen. Daten können M-Bus-Zähler dabei in jedweder Präzision liefern - ob sekunden- oder minutengenau oder gar nur jährlich. Die Herausforderung: Systeme zu schaffen, die man schnell und effizient an bestehende M-Bus-Installationen andocken kann, also auch an HKL-Anlagen oder Maschinen- und Anlagen, die grundsätzlich geschlossene Systeme darstellen - und die man dann auch so parametrieren kann, dass sie dem Bedarf der Energiemonitoring- und Managementsysteme gerecht werden. Eine solche Lösung hat STV Electronic mit dem Smart M-Bus Data Manager entwickelt.
Datenhub für Energiemonitoring
Der webbasierten M-Bus Datenhub akquiriert Daten von verteilten M-Bus-Zählern über IP-basierte Pegelwandler und stellt sie bedarfsgerecht auf dem integrierten Webserver bereit und versendet sie bei Bedarf per eMail als CSV-Datei. Die Systemlösung dient vor allem zur Verbrauchsdatenerfassung im Rahmen von ISO50001 konformen Energiemanagement- und Verbrauchsmonitoringsystemen sowie für die Abrechnung von Verbräuchen, die mittels Submetern erfasst werden. Weitere Anwendungsfälle sind die Visualisierung von Lastgängen in Echtzeit sowie Cloud-native Steuerungen. Der Support von Protokollen wie OPC-UA oder MQTT sowie Rest-API-Schnittstellen macht die Integration der Zählerdaten in Energiemanagement- und -steuerungssysteme komfortabel. Der Data Manager erfasst Verbrauchsdaten zeitpunktgenau. Die Zeitintervalle der Verbrauchsdatenerfassung, die Datenversandtermine sowie die Zuordnung und Clusterung von Subbetern sind über das Web-GUI parametrierbar. Die Installation kann jeder Elektroinstallateur umsetzten. Integriert in Ethernet-Netzwerkinfrastrukturen wird das System über seinen eingebetteten Webserver remote in Betrieb genommen und parametriert. M-Bus-Zähler erkennt der Datenmanager über die IP-basierten M-Bus-Pegelwandler automatisch. Zwischen 16 und 32.384 M-Bus-Standardlasten lassen sich mit einer Data-Manager-Installation verwalten. Der IP-basierte Datenhub eignet sich damit für den Einsatz in zahlreichen Einsatzszenarios - von kleinen Liegenschaften bis hin zu komplexesten Installationen energieintensiver Industrien. Auch große kommerzielle oder kommunale Liegenschaften und Wohnquartiere sowie Krankenhäuser und Universitäten sind potenzielle Anwender.
Ganz gleich ob Unternehmen dazu verpflichtet sind, Energieaudits durchzuführen oder Energie- bzw. Umweltmanagementsysteme einzuführen oder nicht: Eine hohe Effizienz der Systeme ist in jedem Fall entscheidend. Das wohl essenziellste Basiselement ist die Verbrauchsdatenerfassung. Sie liefert die Grundlage jedweder Dokumentation, Vergleichswertberechnung und Analytik zur Verbrauchs- und Lastgangoptimierung. Sie sollte automatisiert, zählergenau und bei Bedarf in kürzesten Zeitintervallen erfolgen. Nur so können ausdifferenzierte Daten jederzeit auf den Punkt gebracht bereitgestellt werden.
Bild: © STV Elektronik/Dirk IndiestelnNachhaltiges Wirtschaften wird immer wichtiger. Steigende Energiekosten zwingen Unternehmen, deutlich mehr auf den Energieverbrauch zu achten. Deutsche Unternehmen stehen hier besonders unter Druck, denn die Energiekosten sind in Ländern wie Frankreich, USA oder China günstiger. Energieintensive Industrien evaluieren deshalb die Verlagerung der Produktion. Nicht für jedes Unternehmen eignet sich jedoch die Standortverlagerung und Betreiber von Wohn- und Geschäftsimmobilien, die für circa 40% der globalen CO2-Emissionen verantwortlich sind, können ihre Häuser nicht umsetzen. Langfristig ist die Verlagerung darüber hinaus auch keine Lösung: Schließlich wird es immer deutlicher, dass Klimaneutralität zwingend erforderlich ist.
STV Electronic GmbH
Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 1 (Februar) 2024 - 16.02.24.Für weitere Artikel besuchen Sie www.gebaeudedigital.de
