Energiemanagement für energieintensive Betriebe
Transparente Verbräuche in der Produktion
Hohe Energiepreise und neue Berichtspflichten erhöhen den Druck in energieintensiven Betrieben - das gilt auch beim Folienhersteller Horn & Bauer. Mit einem Energiemanagement-System von Janitza kann der Mittelständler erstmals seinen Energieverbrauch detailliert erfassen und gezielt analysieren. Die gewonnenen Daten schaffen die Basis für messbare Einsparungen und eine nachhaltige Investitionsstrategie.
Bild: Janitza Electronics GmbHDas mittelständische Familienunternehmen Horn & Bauer ist ein Spezialist für die Herstellung und Veredelung von Kunststofffolien. Die Produkte stellt das 1924 gegründete Unternehmen am Stammsitz Schwalmstadt und am Standort Ilmenau in Deutschland her. Sie kommen in den Branchen Food, Healthcare, Automotive sowie in weiteren technischen Industriezweigen zum Einsatz.
Bild: Janitza Electronics GmbH
Bild: Janitza Electronics GmbHEigenes Mittelspannungsnetz
Eine zentrale Mittelspannungseinspeisung des lokalen EVU versorgt den Standort Schwalmstadt mit der nötigen Energie. An dem firmeneigenen Mittelspannungsnetz sind insgesamt sechs Mittelspannungstransformatoren mit Nennleistungen von 630 bis 1.000kVA angeschlossen, die jeweils paarweise an drei verschiedenen Stellen auf dem Firmengelände installiert sind. Die Transformatoren arbeiten teilweise redundant. Die Einspeisungen auf der Niederspannungsseite sind umschaltbar. Das alles sorgt für eine hohe Versorgungssicherheit. Zusätzlich liefern zwei Solaranlagen sowie ein Blockheizkraftwerk Energie. Die drei Produktionshallen, eine Lagerhalle sowie das Verwaltungsgebäude haben einen Gesamtbedarf an elektrischer Leistung von rund 600kW. Horn & Bauer hat eine der Hallen, in der die Konfektionierung und die Druckerei untergebracht sind, erst 2022 eingeweiht. "Bei diesem Neubau haben wir viel Wert auf Energieeffizienz gelegt", betont Kariem El Sayed: "Die Halle entspricht dem KfW-55-Standard. Die Beheizung erfolgt über Wärmepumpen. Auf dem Dach ist eine große Solaranlage mit einer Leistung von 660kWp installiert." Mit einem Gesamtenergieverbrauch von 8,5GWh an Strom und Gas am Standort Schwalmstadt und zusätzlichen 5GWh am Standort Ilmenau ist Horn & Bauer nach dem Energieeffizienzgesetz zur Einführung eines Energiemanagement-Systems verpflichtet, das eine Zertifizierung nach ISO50001 ermöglicht. Nur dann kann das Unternehmen von niedrigeren Umlagen und Steuern profitieren. Im vergangenen Jahr überprüfte Horn & Bauer deswegen die vorhandene Messtechnik und die bereits installierte Software. "Wir hatten drei verschiedene Systeme, die alle nicht die benötigten Daten geliefert haben", erinnert sich Kariem El Sayed: "Letztendlich hat ein Kollege die Erfassung überwiegend manuell und die Auswertung in Excel gemacht." Die Datenqualität war entsprechend schlecht und die Auswertungen waren wenig aussagekräftig.
Software gibt den Ausschlag
Auf der Suche nach einer neuen Lösung für ein umfassendes Energiemanagement-System kontaktierte Kariem El Sayed die Firma Eskap. Das Unternehmen aus Nürnberg bietet seit 25 Jahren Energietechnik für eine nachhaltige und effiziente Energieversorgung an und hatte im Werk von Horn & Bauer in Schwalmstadt bereits die Anlagen zur Blindleistungskompensation geliefert. Als Janitza Solution Partner nutzt Eskap Hard- und Software des Messtechnik-Spezialisten und schlug diese als Lösung für das Energiemanagement-System vor. "Janitza war bei uns schon ein Begriff", so Kariem El Sayed, "da in den Niederspannungshauptverteilungen bereits Messtechnik des Anbieters verbaut war." Zusammen mit Markus Gerber, der bei Eskap für den Bereich Energiemanagement zuständig ist, definierte Kariem El Sayed die Anforderungen. Horn & Bauer wollte die Mittelspannungstransformatoren und alle wesentlichen elektrischen Verbraucher auf Niederspannungsebene separat erfassen. Auch die Erzeugung der beiden PV-Anlagen und des BHKW gehört in das System. Die Betreiber wollten noch weitere Sensoren einbinden und so beispielsweise die Drucklufterzeugung an den Kompressoren und der Druckluftverbrauch an den verschiedenen Maschinen mit überwachen. Für die ISO50001-Zertifizierung des Energiemanagements spielte das Reporting im System eine wichtige Rolle für Horn & Bauer. Das von Eskap präsentierte Konzept überzeugte Kariem El Sayed und seine Kollegen: "Den entscheidenden Ausschlag hat letztendlich die Netzvisualisierungssoftware GridVis gegeben. Die Plattform bündelt alle Daten und bildet damit die zentrale Einheit für das Datenmanagement."
Bild: Janitza Electronics GmbHSchnelle Installation dank vorgefertigter Montageplatten
Für die Erfassung von Messwerten auf der Mittelspannungsebene nutzt Eskap den Janitza Netzanalysator UMG 604-Pro, der bereits installiert war. In den Niederspannungshauptverteilungen der Transformatorstationen kommen modulare Energiemessgeräte vom Typ UMG 801 zum Einsatz. Mit passenden Erweiterungsmodulen bietet jedes Gerät bis zu 92 Strommesskanäle. Die Erweiterungsmodule können in einem benachbarten Schaltschrank untergebracht sein, was die Installation deutlich vereinfacht. RD 96 Remote Displays in den Schaltschranktüren zeigen die Messwerte direkt vor Ort an. Die Stromwandler sind an den NH-Trennern für die jeweiligen Verbraucher montiert. "Wo immer das möglich war, haben wir die aktuellen Low-Power-Stromwandler verwendet", sagt Markus Gerber. Diese liefern ein Ausgangssignal von 0 bis 333mV und müssen nicht über separate Wandlerklemmen angeschlossen werden. Dies spart Zeit bei der Installation und senkt zudem die Kosten. Insgesamt musste Horn & Bauer rund 150 Messstellen in den Niederspannungsverteilungen mit Stromwandlern ausstatten. Mit einer abgestimmten Lösung sorgte Eskap für eine kurze Installationsphase und einen ungestörten Produktionsbetrieb. "Wir haben bei uns in Nürnberg fertige Montageplatten vorbereitet, auf denen alle notwendigen Komponenten bereits montiert und verdrahtet waren", erklärt Markus Gerber. Vor Ort in Schwalmstadt mussten die Mitarbeiter dann lediglich die fertigen Montageplatten in den Schaltschrank einbauen und die Stromwandler installieren und anklemmen. Für einen reibungslosen Ablauf ergänzte Eskap das Team um einen zweiten Janitza Solution Partner: die Firma Gottschild Automatisierungstechnik. Bei der Installation in Schwalmstadt waren jeweils zwei Mitarbeiter von Eskap und Gottschild im Einsatz. "Wir kennen die Janitza-Produkte im Detail. Das sorgt bei der Installation für zuverlässige Abläufe", sagt Markus Müller, der bei Gottschild für das Projekt verantwortlich war. Bereits nach drei Tagen konnten die ersten Messwerte in der Netzvisualisierungssoftware GridVis eingelesen werden.
Bild: Janitza Electronics GmbHAlles im Blick mit den Dashboards
"Bei der Installation und Einrichtung der GridVis ist unser Abteilungsleiter IT, Matthias Schmidt, stark involviert", erzählt Kariem El Sayed: "Da er ursprünglich eine Ausbildung als Elektroniker hier im Unternehmen absolviert hat, kennt er sich mit beiden Aspekten des Projekts - Energie und IT - sehr gut aus." Nach der Installation der Hardware hat das Team die Dashboards zur Visualisierung der Verbräuche nach und nach aufgebaut. In einem Übersichts-Dashboard ist die gesamte Installation des Standorts Schwalmstadt dargestellt. Das System erfasst und dokumentiert die Einspeisung, die sechs Mittelspannungstransformatoren, die Niederspannungshauptverteilungen, die beiden PV-Anlagen und das Blockheizkraftwerk. Damit lassen sich die Lastverläufe über die Zeit sehr einfach visualisieren. Weitere Dashboards bilden die Maschinen und Anlagen im Detail ab. In der Halle mit der Blasfolienextrusion zum Beispiel zeigt das Dashboard für jede Maschine einen eigenen Verbrauchswert an. Zusätzlich kennzeichnet die Farbe den aktuellen Betriebszustand: Grün steht für Produktion, Rot für Stillstand. In Kombination mit dem Verbrauchswert erkennt der Anwender sofort, ob die Maschine produziert, im Standby läuft, vorheizt oder für eine Wartung abgeschaltet ist. Auch die Maschinen für Weiterverarbeitung, Druck und Konfektionierung der Folien erscheinen in eigenen Dashboards. Das System erfasst zusätzlich ihren Druckluftverbrauch. Dazu liest die GridVis die Messwerte der Durchflusssensoren ein. Mit generischen Modbus-Profilen gelingt die Einbindung ohne großen Aufwand. Der Standort Horn & Bauer Profiltechnik in Ilmenau war ebenfalls schnell in GridVis eingebunden. Die vorhandene Messtechnik kommuniziert über OPC UA.
Bild: Janitza Electronics GmbHAuswertung mit Kennzahlen
Erste Ergebnisse zeigten sich kurz nach Beginn der Visualisierung. Dazu gehörte die Analyse der Lastverläufe der drei Kompressoren. "Von den drei Kompressoren ist nur einer mit einem effizienten frequenzgeregelten Antrieb ausgestattet", erklärt Kariem El Sayed. Je nach Bedarf lässt sich einer der weniger energieeffizienten Kompressoren abschalten. Und auch einige Leckagen konnten identifiziert werden, deren Beseitigung große Einsparungen gebracht haben. Ein ähnliches Bild zeigt sich bei den redundanten Transformatoren. Arbeiten beide unter 50 Prozent ihrer Nennleistung, bleibt nur einer in Betrieb. Das spart Energie, besonders wenn ein Transformator eine geringere Effizienz aufweist. Einer der wichtigen Aspekte des Energiemanagements ist die Vermeidung von Lastspitzen, die sich sofort in höheren Energiekosten niederschlagen. Die Betreiber legten daraufhin beim Anfahren der Produktion eine Reihenfolge fest - und vermieden damit die hohen Spitzenlasten. Denn das Aufheizen der Extruder benötigt mehr Energie als der Dauerbetrieb. In diesem Zusammenhang hat Kariem El Sayed für den Produktionsstart eine weitere Idee entwickelt: "Unser Blockheizkraftwerk ist im Wesentlichen für die Heizung der Gebäude zuständig. Dabei erzeugt es zusätzlich 200kW elektrische Leistung. Daher startet das Blockheizkraftwerk gleich zu Beginn der Produktion, auch wenn die volle Heizleistung noch nicht benötigt wird." Die Zertifizierung des Energiemanagements nach ISO50001 erfordert eine Dokumentation der Energieverbräuche und deren Zusammenhang mit der Produktion. Diese Berichte werden jetzt bei Horn & Bauer auch in der GridVis erzeugt und abgelegt. "Für den KPI-Manager ist die Software das zentrale Datenmanagement", erklärt Kariem El Sayed. Die Daten aus der selbst entwickelten Betriebsdatenerfassung werden ebenfalls in die Software importiert. Und monatlich liefert das ERP-System die Zahlen zu den produzierten Mengen. Der Import erfolgt ohne Probleme über einen CSV-Import. Damit kann die Software die Effizienz der einzelnen Produktionsmaschinen darstellen. Eine wesentliche Kennzahl ist dabei der Energieverbrauch pro produzierter Gutmenge. Die Zahlen fließen in die Kalkulation der Maschinenstundensätze und der Stückkosten ein.
Entscheidungsgrundlagen für zukünftige Investitionen.
"Schon aus den Daten der ersten Monate konnten wir viele Erkenntnisse gewinnen", zeigt sich Kariem El Sayed begeistert: "Die Informationen und Berechnungsgrundlagen zu den KPIs hatten wir vorher nicht." Auf Basis der Effizienzkennzahlen lassen sich Entscheidungen für zukünftige Investitionen ableiten. Ineffizientere Maschinen oder Anlagen könnten beispielsweise ersetzt werden, die Amortisation lässt sich direkt aus den Kennzahlen berechnen. Kariem El Sayed bewertet die Erfahrungen mit der Hard- und Software von Janitza sehr positiv. Deshalb plant er bereits Erweiterungen: "Wir werden in den nächsten Wochen vier Ladesäulen für Elektrofahrzeuge mit einer Ladeleistung von jeweils 22kW installieren. Wir schließen das Lademanagement über Modbus ebenfalls an das Energiemanagement an." Damit verhindern die Betreiber, dass durch die Ladeinfrastruktur Lastspitzen entstehen. Die notwendigen Daten kommen direkt aus dem Netzanalysator UMG 604-Pro, das die Leistungsdaten auf Mittelspannungsebene misst.
Hohe Energiepreise und neue Berichtspflichten erhöhen den Druck in energieintensiven Betrieben - das gilt auch beim Folienhersteller Horn & Bauer. Mit einem Energiemanagement-System von Janitza kann der Mittelständler erstmals seinen Energieverbrauch detailliert erfassen und gezielt analysieren. Die gewonnenen Daten schaffen die Basis für messbare Einsparungen und eine nachhaltige Investitionsstrategie.
Bild: Janitza Electronics GmbHDas mittelständische Familienunternehmen Horn & Bauer ist ein Spezialist für die Herstellung und Veredelung von Kunststofffolien. Die Produkte stellt das 1924 gegründete Unternehmen am Stammsitz Schwalmstadt und am Standort Ilmenau in Deutschland her. Sie kommen in den Branchen Food, Healthcare, Automotive sowie in weiteren technischen Industriezweigen zum Einsatz.Bild: Janitza Electronics GmbH
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Dieser Artikel erschien in SCHALTSCHRANKBAU 2 (März) 2026 - 16.03.26.Für weitere Artikel besuchen Sie www.schaltschrankbau-magazin.de
