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Energiecontrolling: Monitoring, Kennzahlen & Software

Was ist Energiecontrolling? Wie werden die Daten erfasst? Wie bildet man geeignete Kennzahlen? Welche Vorteile bietet der Einsatz einer Controlling-Software?

Das Energie-Controlling ist ein automatisiertes Verfahren in Unternehmen, um den Energieverbrauch systematisch zu kontrollieren und bestenfalls zu senken. Hierbei werden nicht benötigte Energieverbraucher automatisch herunter geregelt oder abgeschaltet und permanent auf Grenzwertüberschreitungen überwacht.

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Was versteht man unter einem "Energiecontrolling"?

Energiecontrolling ist ein Bestandteil eines Energiemanagementsystems (EnMS) und baut auf die Daten des Energiemonitorings auf. Teilweise wird das Monitoring auch Bestandteil des Controllings beschrieben. Die aus dem Monitoring gewonnenen Daten werden im Controlling zu Kennzahlen zusammengefasst, die i.d.R für unterschiedliche Verbraucher gebildet werden.

Anhand der im Controlling gewonnenen Kennzahlen und deren Analyse (z.B. Benchmarking) werden Einsparpotenziale identifiziert und praktische Lösungen zur Umsetzung (z. B. Umstellung von Produktions- oder Arbeitszeitplänen) erarbeitet. So können dann Anwendungen wie z.B. Anlagen, Beleuchtung, Heizung usw. zeitgenau gesteuert oder geregelt werden.

Auch selbst erzeugte Energie (z.B. von der eigenen PV-Anlage) kann durch Energie-Controlling umfassender genutzt werden, da jederzeit alle Informationen über die aktuell erzeugte Leistung sowie den Verbrauch vorliegen. Energiespeicher können ebenfalls eingebunden und dadurch mit einem sehr hohen Wirkungsgrad betrieben werden.

Ziel des Energiecontrollings ist es, die Energieverbräuche in Unternehmen zu identifizieren, zu quantifizieren und als Entscheidungsgrundlage den zuständigen Personen bzw. automatisiert der Steuerung der Energietechnik zur Verfügung zu stellen, um die Betriebsabläufe energieeffizienter zu gestalten.

Schematische Darstellung der wichtigsten Ablaufschritte innerhalb eines Energiemanagementsystems. (Grafik: energie-experten.org)
Schematische Darstellung der wichtigsten Ablaufschritte innerhalb eines Energiemanagementsystems. (Grafik: energie-experten.org)

Energiemonitoring als Grundlage des Controllings

Grundlage des Controllings bildet die systematische Erfassung und Dokumentation des Energieverbrauchs und der damit einhergehenden Kosten eines Unternehmens. Als einfachste Grundlage des Energiecontrollings dient daher die Auswertung der Rechnungen der Energieversorgungsunternehmen (EVU).

Um ein zeitnahes Verbrauchsbild zu erzeugen und auch zeitnah reagieren zu können, sollte der Verbrauch eines Gebäudes jedoch auch intern mindestens monatlich (oder öfter) gemessen werden, um auf gegebenenfalls vorhandenen, übermäßigen Verbrauch schnell eingehen zu können. Es wird grundsätzlich zwischen zwei Methoden der Datenerfassung unterschieden.

Manuelle und automatische Erfassung

Bei der manuellen Erfassung werden die Zählerstände manuell abgelesen, beziehungsweise die Verbrauchsrechnung wird kontrolliert, um die Werte anschließend an einen Administrator weiter zu geben, der diese dann zusammenfasst und auswertet.

Die automatische Erfassung hingegen ermöglicht eine Fernübertragung der Daten vom Verbrauchszähler an einen Zentralrechner, die entweder in regelmäßigen, festgelegten Abständen erfolgt, oder sogar kontinuierlich in Echtzeit.

Je nach Unternehmensgröße und Ziel des Energiecontrollings, können unterschiedliche Herangehensweisen sinnvoll sein. Die automatische Erfassung hat zum Vorteil, dass, nach einmaligen Installationskosten, die laufenden Kosten niedrig sind. Zudem können Daten detaillierter und schneller weitergegeben werden, als bei der manuellen Erhebung, die eher für kleinere Datensätze geeignet ist.

Zu welcher Controlling-Lösung ein Unternehmen greift, sollte also vom Budget, Arbeitsaufwand, den eine Firma bereit ist zu investieren, und dem gewünschten Detaillierungsgrad beziehungsweise der Häufigkeit der Messungen abhängen.

Hardware zur Datenerfassung

Um Energieverbrauchsdaten insbesondere automatisiert zu erfassen, ist unterschiedliche Mess- und Sensortechnik nötig. Diese misst in Gebäuden den Energieverbrauch der Heizung, Warmwassererzeugung, Klimatisierung, Lüftung oder Beleuchtung. In Produktionsbetrieben werden der Verbrauch u.a. aller Maschinen und Anlagen, Kompressoren zur Drucklufterzeugung, Dampf- und Prozesswärmeerzeugung usw. gemessen.

Neben dem reinen Energieverbrauch können auch der Betriebsstatus, die Abhängigkeiten, sowie die Auslastung von Anlagen zeitnah erfasst und parallel zum Energie-/Ressourcenverbrauch aufgezeichnet werden. Die Erfassung des Verbrauchs weiterer Ressourcen, wie z.B. von Wasser, ist ebenfalls möglich und bietet weitere Möglichkeiten, den Ressourcenverbrauch besser zu managen.

Die Erfassung all dieser Daten erfordert entsprechende Messgeräte, die die Verbrauchsdaten aufzeichnen und (je nach Bedarf) automatisiert an das Energiecontrolling bzw. die das Controlling steuernde Software weiterleitet.

Der Stromverbrauch wird dabei über Stromzähler wie Ferraris-Zähler bzw. moderne Smart Meter erfasst. Im Bereich des Wärmeverbrauchs kommen hingegen verschiedene Messgeräte zum Einsatz. Im einfachsten Fall werden z.B. die Laufzeiten des Brenners einer Heizungsanlage aufgezeichnet. Die Integration von entsprechenden Sensoren oder Messeinrichtungen ist in der Regel sogar bei älteren Heizungsanlagen mit nur geringem Aufwand möglich. Neben der Laufzeit kann bspw. auch der Brennstoffverbrauch (z.B. Öl, Gasmengen) direkt oder zusätzlich erfasst werden.

Techniken zur Datenübertragung

Die Daten können manuell eingegeben werden oder - was heute immer mehr zum Standard wird - per Schnittstelle digital weitergeleitet werden. Die Informationen werden dann vom Zähler entweder in einfacher Form durch einen Impulsausgang (meist elektrisch) weitergeben oder schon im Zähler erfolgt die Umsetzung von digitalisierten Messwerten in ein Protokoll.

Zähler mit höherer Intelligenz können direkt das Internetprotokoll TCP/IP realisieren, Feldbusprotokolle wie M-Bus oder Modbus sind weniger komplex und bedeuten geringeren technischen Aufwand. Eine weitere Variante stellen proprietäre Protokolle dar, mit denen sog. Slaves an einen sog. Master angebunden werden, der dann wiederum über TCP (IP-) angebunden wird.

In vielen Fällen können jene Geräte, die die Zählerdaten erfassen (z.B. Datenlogger oder Leittechniksysteme) nicht in dasselbe IT-Netz eingebunden werden, in das die zentrale Datensammlung der Organisation eingebunden ist. Dann müssen die Daten über ein öffentliches Netz weitergeleitet werden, man spricht dann von einer Kommunikation über ein Wide-Area-Network (kurz WAN).

In der Vergangenheit wurden für die Anbindung von Datenloggern auch Telefonverbindungen genutzt, nicht nur die Tarifgestaltung der Mobilfunkbetreiber, sondern auch die schnellen Entwicklungen des technischen Standards führen dazu, dass WAN-Kommunikation defacto mit Kommunikation über das Internet gleichgesetzt werden kann.

Möglichkeiten der Verbrauchsanalyse- und steuerung

Bildung von Energiekennzahlen

Grundlage des Controllings ist die Bildung von geeigneten Entscheidungsgrößen (Kennzahlen). Die Energiekennzahlen werden dann anhand eines Soll-Ist-Vergleiches oder innerhalb eines Periodenvergleiches der betrieblichen Energieverbräuche ausgewertet.

Die Sollzahlen können dabei aus den früheren Energieverbrauchsdaten stammen und manuell festgelegt werden oder aus allgemeingültigen Branchenkennzahlen innerhalb eines Quervergleiches ("Benchmarking") hergeleitet werden.

Anwendungsmöglichkeiten für Kennzahlen in Anlehnung an VDI 4661 (Grafik: energie-experten.org)
Anwendungsmöglichkeiten für Kennzahlen in Anlehnung an VDI 4661 (Grafik: energie-experten.org)

Energiekennzahlen können zum Beispiel innerhalb und zwischen Unternehmen für Quervergleiche des Energieverbrauchs einzelner Anlagen genutzt werden. Vor allem für das interne Energiecontrolling sind zusätzlich Zeitvergleiche und Soll‐Ist‐Vergleiche möglich und sinnvoll.

Energiekennzahlen hängen jedoch von verschiedenen Einflussfaktoren (z. B. Auslastung) ab. Zudem ist es in der Regel schwierig, zwei oder mehrere Betriebe zu finden, die bezüglich Standort, Produktionsprogramm, Prozess, Fertigungstiefe und sonstiger Unternehmensspezifika vergleichbar sind. Daher besitzen Kennlinien gegenüber statischen Energiekennzahlen eine höhere Aussagekraft. Benchmarks als auch Energiekennzahlenkataloge sollten daher eher orientierend eingesetzt werden.

Wie man Energiekennzahlen bildet und welche Vor- und Nachteile diese haben, wird sehr informativ in "Energiekennzahlen für Betriebsvergleiche" der Sächsischen Energieagentur beschrieben.

Einsatz spezieller Controlling-Software

Während man in kleineren Unternehmen und Gewerbebetrieben ein Controlling der Energieflüsse auch manuell betreiben kann (z. B. auf Grundlage der Rechnungen der Energieversorgungsunternehmen (EVU)), so setzt man doch zunehmend auf eine entsprechende Software-Unterstützung.

Die Energiecontrolling-Software wird dabei zur Analyse der Monitoring-Daten eingesetzt und reduziert den Arbeitsaufwand, die Verbrauchszahlen auszuwerten und zu archivieren. Damit die Hauptverbraucher und eventuelle Energieverluste schnell erkannt werden können, erzeugen gängige Energiecontrolling-Software vielfältige Diagramme o.ä., um die Ergebnisse besser zu visualisieren.

Zudem beziehen Controlling-Software auch moderierende Umstände mit ein (z. B. aktuelle Gradtagzahlen, Außen- und Innentemperaturen, Feiertage oder Betriebsferien etc.), um innerhalb eines Soll-Ist-Vergleichs beurteilen zu können, ob eine Verbrauchsspitze aus den normalen Umständen her resultiert oder z. B. ein technischer Fehler vorliegt. In diesen Fällen können die im Unternehmen für das Energiemanagement zuständigen Mitarbeiter automatisch von der Software per SMS, Email o.ä. benachrichtigt werden, um die Ursache des vermeintlich abnormalen Verbrauchs zu identifizieren und ggf. abzustellen.

Eine weitergehende Entwicklung stellt die Energiecontrolling-Software von IngSoft dar, die automatisch Muster errechnet, sodass Auffälligkeiten im Energieverbrauch besser erkannt werden, ohne dass es mehr einer manuellen Sichtung aller Verbrauchsdaten und einer detaillierten Definition von Soll- und Grenzwerten durch den Anwender bedarf. Die Algorithmen des Mustererkennungsmoduls detektieren und klassifizieren in automatisch erfassten Daten Auffälligkeiten, Ereignisse, Trends oder Drifts aus der Datenflut von bis zu Zehntausenden an Energieverbrauchsdaten automatisch.

Musterkennung auf Basis von Energieverbrauchsdaten ist ein wertvolles Hilfsmittel, um mit der Datenflut automatischer Erfassungssyteme sinnvoll umzugehen. (Grafik: IngSoft GmbH)
Musterkennung auf Basis von Energieverbrauchsdaten ist ein wertvolles Hilfsmittel, um mit der Datenflut automatischer Erfassungssyteme sinnvoll umzugehen. (Grafik: IngSoft GmbH)

Da diese Energiecontrolling-Software selbstlernend ist, sind keinerlei Konfigurationsaufwand und Zusatzinformationen notwendig. Abhängig von der Klassifikation werden Energiemanager systemgesteuert und zielgerichtet auf diese Auffälligkeiten hingewiesen, können so zeitnah die Ursachen identifizieren und darauf reagieren. Die Verantwortlichen brauchen nicht mehr alle erfassten Datenreihen einzeln zu sichten, sondern können sich auf die entdeckten Auffälligkeiten konzentrieren.

Prozesssteuerung von Verbrauchern und Erzeugern

Eine moderne Energiecontrolling-Software lässt sich überdies dazu einsetzen, die Verbraucher auch automatisiert zu steuern und ihren aktuellen Verbrauch zu reduzieren. Ist keine direkte Steuerung möglich, so können diese auch durch die Steuerung nachgeschalteter Systeme mittelbar in ihrem Verbrauch beeinflusst werden.

Zudem kann das Energiecontrolling als Grundlage dienen, je nach Verfügbarkeit andere Energiequellen hinzu zu schalten (Koppelprozesse). Wird z. B. gleichzeitig Strom und Wärme benötigt, so kann eine externe Strom- und Wärmeversorgung kurzfristig durch den Einsatz eines Blockheizkraftwerkes substituiert werden. Wird gerade viel Solarstrom produziert, so kann dieser gezielt Prozessen zugeführt werden, die nicht zeitpunktgenau im Unternehmen benötigt bzw. deren Energieform speicherbar ist (siehe z. B. "Heizen mit PV-Strom").

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"Energiecontrolling: Monitoring, Kennzahlen & Software" wurde am 20.07.2017 das letzte Mal aktualisiert.