Energiemanagement DIN EN ISO 50001
Energiedatenerfassung, Auswertung &
Optimierung
10.November 2014D. Zürn
1. Titel
Agenda
November 2014 D. Zürn 2
1. Vorstellung Karlsberg Brauerei GmbH / Energiebedarf
2. Einführung Energiemanagement
3. Aufbau der Energiedatenerfassung
4. MessDas Live
5. Auswertung der Energieverbrauchsdaten
6. Optimierungsmaßnahmen
� CO2 Gewinnung� Kälteanlage� Reduzierung Dampfeinsatz Warmwasser� Reduzierung Erdgasbezug� ...weitere kleinere Beispiele
Agenda
1. Titel
Agenda
3
Karlsberg Brauerei
Am Standort Homburg werden pro Jahr rund
2,6 Mio. hl Bier / Biermischgetränke produziert und abgefüllt.
Abfüllung
1 Fassabfülllinie 350 Fass/h
2 Dosenlinien á 60.000 Do./h
1 Dosenlinie 5 ltr. Partydosen
2 Flaschenlinien á 60.000 Fl./h
Herstellung
2 Sudstraßen á 750 hl pro Sud
28 Gärtanks Inhalt Tank 4.000 hl
Lagerkeller 100.000 hl
3 Filterlinien á 300 hl/h
Ausmischanlage 500 hl/h
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
4
Strom ~ 27 GWh / Jahr• Verteilung über 20kV-Netz
• Eigenstromerzeugung mit Gegendruckdampfturbine & Mikrogasturbine (ca. 40% des Strombedarfs)
• Leistung ~ 5MW
Wasser ~ 1,2 Mio. m³ / Jahr• 4 eigene Brunnen
• 2 Stadtwasseranschlüsse
Dampf ~ 130.000 t / Jahr (Sattdampf 145°C, 3,5 bar)• 1 Dampfkessel 50bar / 450°C (Kohle, Erdgas, Biogas)
• 2 Dampfkessel 12bar / 190°C (Erdgas, Biogas, Heizöl)
• 1 Aprovis Dampferzeuger 0,25 t/h (Abgas Mikrogasturbine)
• Verteilung über 3,5 bar-Netz
• ~ 10.000 t Kohle/a
• ~ 1,6 Mio Nm³ Erdgas
• ~ 600.000 Nm³ Biogas (Abwasserreinigungsanlage)
• ~ 300.000 l Heizöl
• Abgabe von ~ 15.000 t Dampf an die Fernwärme
November 2014 D. Zürn
Karlsberg Brauerei
1. Titel
Agenda
5
Druckluft ~ 13 Mio.Nm³ / Jahr• Kompressorstation 6,5 bar
- 1 Verdichter ZR75 655 Nm³/h- 1 Verdichter ZR3 1.170 Nm³/h- 1 Verdichter ZR 132FF 1.300 Nm³/h- 1 Verdichter ZR160VSD (drehzahlgeregelt) 1.500 Nm³/h
• Kompressor zum Austrebern 3,5 – 4 bar- 1 Verdichter ZR75 VSD (drehzahlgeregelt) 785 Nm³/h
gesteuert durch Sudzyklus
CO² ~ 10.000t / Jahr• 3 Kolbenverdichter à 1.000 kg/h• 8 / 10 bar Netz
Kälte• 2 Kältezentralen
• 8.000kW Kälteleistung Schiene 0°C / Schiene –5 °C• 2.200 kW Kälteleistung Schiene –4°C
November 2014 D. Zürn
Karlsberg Brauerei
1. Titel
Agenda
6
Abwasserreinigung• Auslauf gereinigtes Abwasser: 890.000 m³
(100.000 Einwohner Gleichwerte)
• Erzeugte Menge Biogas: ~ 650.000 Nm³
November 2014 D. Zürn
Karlsberg Brauerei
1. Titel
Agenda
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Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN ISO 50001
Chronologie
• Ziel 2013:
− Nachweis / Testat zur Einführung eines Energiemanagementsystems zur Verbesserung der Energieeffizienz gemäß §5 SpaEfV.
− Beginn der Einführung eines Energiemanagementsystems
− Ausbildung / Weiterbildung der Mitarbeiter
− Zusammenführung der Managementsysteme IFS Food & Energie
− ein Managementhandbuch
− eine Dokumentenverteilung
− 2 Mitarbeiter für die Managementsysteme, 1 Büro
− Aufbau der Struktur und der Dokumentation
− Informationsaustausch mit Verbundunternehmen
• Ziel 2014: Erstzertifizierung nach DIN EN ISO 50001 im Oktober 2014
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
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Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN 50001
Energiepolitik & Energieziele
November 2014 D. Zürn
April 2013:
Verabschiedung und Veröffentlichung der Energiepolitik der Karlsberg Brauerei.
Aushang an den Informationstafeln und im Intranet unter „Managementsysteme“.
abgeleitet aus der Energiepolitik:
strategische Ziele
operative Ziele
1. Titel
Agenda
9
Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN 50001
Energiepolitik & Energieziele
November 2014 D. Zürn
1. Titel
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Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN 50001
Energiepolitik & Energieziele
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
11
Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN 50001
Energieteam
November 2014 D. Zürn
Qualitäts- und Energiemanagementbeauftragter GF Technik und Logistik
Dr. H.-G. Eils
Energiemanagement
D.Zürn
Qualitätsmanagement
J.Scholtes
E N E R G I E T E A M
Energiebeauftragter Leiter techn. Service
B. Franzmann
Organigramm Energiemanagement
Herstellung
Energie-verantwortlicher
S. Hanusch
Abfüllung
Energie-verantwortlicher
H. Würth
Energie &
Instandhaltung
Energie-verantwortlicher
Th. Regneri
Facility
Management
Energie-verantwortlicher
A. Kayser
Qualitäts-sicherung
Energie-verantwortlicher
M. Fecht
Zentral- einkauf
Energie-verantwortlicher
R. Schönenberger
Verladung
Vollguthalle
Energie-verantwortlicher
Th. Johann
Verwaltung
Vertrieb
Energie-verantwortlicher
F. Denger
Karlsberg Service
Energie-verantwortlicher
K. Kiehl
Informationen / Vorschläge können auch per Mail ( [email protected] ) an das Energieteam gesendet werden.Weitere Informationen (z.B. Energiepolitik der Karl sberg Brauerei) finden Sie im Intranet unter Manage mentsysteme.
1. Titel
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Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN 50001
Aufbau Anlagenkataster
November 2014 D. Zürn
1. Titel
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Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN 50001
Interne Energieaudits
November 2014 D. Zürn
• Systemaudit
Einmal im Jahr ist ein internes Systemaudit geplant. Dies wird durch ausgebildete Energieauditoren aus Verbundunternehmen durchgeführt.
• Termin: 25KW (Juni) 2014
• Anlagenaudits
Zur Analyse der Energieeinsparpotentiale und zur Steigerung der Energieeffizienz werden 8 Anlagenaudits in den Bereichen Herstellung, Abfüllung, Energieversorgung, Verladung und Gebäude von den ausgebildeten internen Energieauditoren durchgeführt.
• Termine: Nov. Bis Dez. 2014; Jan. bis Mai 2015
1. Titel
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Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN 50001
Interne Energieaudits
November 2014 D. Zürn
1. Titel
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Einführung Energiemanagementsystem nach DIN EN 50001
Mitarbeiterinformation / „Roadshow Energie“
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
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Aufbau der Energiedatenerfassung
Optimierung der Auswertungsmöglichkeiten
Ausgangssituation:
• Zählerablesung monatlich
- sehr große Zeitspanne → keine Problemanalyse möglich
• Leistungsspitzen beim Strombezug nur Momentaufnahme keine Viertelstundenwerte zur Einhaltung des Leistungsbezugs
- unnötiges Zuschalten der Warmwassererzeugung
- unnötiges Abschalten der Kälteverdichter
• keine Analyse bei Überschneidungen, Spitzen, Verbräuchen, etc. möglich
• ungenaue Messtechnik bei Druckluft, CO2 und Dampf
• sehr stark steigende Energiekosten
• monatliche Auswertungen & jährliche Teilnahme am Betriebevergleich Energie für Brauereien
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
17
Ausgangssituation:
Juni 2014 D. Zürn
Aufbau der Energiedatenerfassung
Optimierung der Auswertungsmöglichkeiten
1. Titel
Agenda
18November 2014 D. Zürn
Anforderungen an das System / Hersteller:
• einfache Bedienung
• alle Medien müssen darstellbar sein
• Erweiterung der Busstrecken & Messstellen in Eigenleistung
• das System muss unbegrenzt erweiterbar sein (keine max. Anzahl der Messstellen)
• es müssen möglichst viele Nutzer gleichzeitig am System arbeiten können
• vorhandene Infrastruktur muss nutzbar sein (LWL Techniknetz)
Aufbau der Energiedatenerfassung
Optimierung der Auswertungsmöglichkeiten
1. Titel
Agenda
19November 2014 D. Zürn
Start Mitte November 2005:
• Aufnahme aller vorhandenen & gewünschten Strommessstellen
• Einrichtung der Server & Software
• Verkabelung und Erneuerung der Zählerschränke
(Einbindung der Ausbildung von der Planung bis zur Inbetriebnahme)
Auswahl des Online Energiedatenerfassungssystems MESSDAS® der Firma HOCHHUTH.
Aufbau der Energiedatenerfassung
Optimierung der Auswertungsmöglichkeiten
1. Titel
Agenda
20
Eingebaute Messungen (~ 1.850 Tags)
– 220 Drehstromzähler
– 50 Gas- / Druck- / Temperaturmessungen (Bereich Druckluft / CO2/ Dampf)
– 52 Wasserzähler (Warmwasser Wärmemengemessung mit Temperatur)
– 60 Aufnehmer 0/4-20mA Signalen
– 63 Betriebsstundenzähler (berechnet aus Stromaufnahme)
– Berechnete Tags & Handeingaben
November 2014 D. Zürn
Aufbau der Energiedatenerfassung
Optimierung der Auswertungsmöglichkeiten
1. Titel
Agenda
21
Aktueller Stand:
• Kopplung zum Prozessleitsystem (Braumat)
– OPC-Kopplung digitale Signale
• Anbindung Server Energiemanagement an eine S7 400 / CP443
• Steuerung des Lastabwurfs bei erhöhtem Stromleistungsbezug
• Ausgabe von Meldungen auf E-Mail
November 2014 D. Zürn
Aufbau der Energiedatenerfassung
Optimierung der Auswertungsmöglichkeiten
1. Titel
Agenda
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Aktueller Stand:
• Erstellung von Auswertungen über das Reporting Tool von MessDas und Excel
• Bereitstellung der Auswertungen für alle Bereichs- & Abteilungsleiter über das Intranet der Karlsberg Brauerei
November 2014 D. Zürn
Aufbau der Energiedatenerfassung
Optimierung der Auswertungsmöglichkeiten
1. Titel
Agenda
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MessDas Live !
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
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Durchführung erster Analyse- & Optimierungsmaßnahmen
Viele Maßnahmen können ohne weitere finanzielle Investition umgesetzt werden !
- Mitarbeiter direkt mit einbinden & begeistern
- Ergebnisse / Veränderungen mitteilen
November 2014 D. Zürn
Auswertungen & Optimierungen
1. Titel
Agenda
25
Optimierung CO2 Gewinnung
Analyse der CO2-Rückführung Gärkeller -> Einschalten CO2-Verdichter
Je nach Öffnungsstellung der Klappe beim Entlasten der Gärtanks erfolgt eine Rückführung der CO2in kurzer Zeit mit höherer Spitze, bzw. in längerer Zeit mit niedrigerer Spitze. Bei höherer Grundlast der Anlage, können die höheren Spitzen nicht mehr abgefangen werden. Eine Abblasung über die Wasservorlage ist unvermeidlich.
November 2014 D. Zürn
1. Titel
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26
Optimierung CO2 Gewinnung
November 2014 D. Zürn
Tankentlastung durch Mitarbeiter
1. Titel
Agenda
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Tankentlastung durch Mitarbeiter nach Informationsveranstaltung
Optimierung CO2 Gewinnung
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
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Beim Zuschalten eines CO2 Verdichters wurde Luft mit angesaugt. Die Reinheitsmessung fängt ab einem Wert von 97,5% an die Inertgase abzublasen. Ursache : Im Speicherballon war eine Klebestelle aufgerissen.
Optimierung CO2 Gewinnung
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
29
nach erfolgter Reparatur:
Optimierung CO2 Gewinnung
November 2014 D. Zürn
1. Titel
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30
Durch das Projekt zur Optimierung der CO2 Gewinnungkonnte der Zukauf an Fremd CO2 bis auf „0“ reduziert werden.
Zukauf 2005 = 2.097.536 kg ~ 235.000 €Zukauf 2006 = 1.233.649 kgZukauf 2007 = 501.281 kg Zukauf 2008 = 0 kgZukauf 2009 = 0 kg Zukauf 2010 = 0 kg Zukauf 2011 = 0 kgZukauf 2012 = 0 kgZukauf 2013 = 89.260 kg 9.985 € (Umbaumaßnahmen Gärkeller)Zukauf 2014 = 1.404.295 kg 157.000 € (Schaden CO2-Ballon, Umbaumaßnahmen
Gärkeller)
Ergebnis Optimierung CO2-Erzeugung:
Optimierung CO2 Gewinnung
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
31
Kälteanlage I:
max 625 kW
Montag
Nach erfolgter Gärung wird das Bier im Tank von 18°C auf 4°C vorgekühlt.Montags morgens wurden die vergorenen Tanks alle zeitgleich zur Kühlung eingeschaltet.
Optimierung Kälteerzeugung
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
32
Kälteanlage I:
max 391 kW
Durch Absprache mit der Herstellung, die zu kühlenden Tanks im 30 Minuten Rhythmus zuzuschalten, konnte die Stromspitze um 200KW reduziert werden.
Optimierung Kälteerzeugung
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
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Reduzierung Dampfeinsatz Warmwasser
Juni 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
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Reduzierung Dampfeinsatz Warmwasser
November 2014 D. Zürn
Dampfkosten von ca. 25,00 € / t ~ 325.000 €
Durch den Einsatz eines Lastabwurfsystems konnten im Vergleich 2005 zu 2013~ 13.000t/a Dampf eingespart werden, bei gleicher Strombezugsleistung.
1. Titel
Agenda
35
Erdgasbezug Februar 2006 239.940 Nm³ >> 2.682 MWhKohlebezug Februar 2006 677 t >> 6.166 MWh Referenzwert Bier Februar 2006 179.167 Hl >> 0,05 MWh/hl
Reduzierung Erdgasbezug
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
36
Erdgasbezug Februar 2007 89.7310 Nm³ >> 1.004 MWhKohlebezug Februar 2007 973 t >> 8.571 MWh Referenzwert Bier Februar 2007 201.501 hl >> 0,05 MWh/hl
Reduzierung Erdgasbezug
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
37
Reduzierung Erdgasbezug
November 2014 D. Zürn
1. Titel
Agenda
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Blaue Kurve: Kühlwasser Y-Achse: 0 - 50 m³/h
Rote Kurve: Eigenstrom Y-Achse: 0 - 4000 kWh
konstanter Monatsverbrauch
November 2014 D. Zürn
Kühlwasserverbrauch Turbine
1. Titel
Agenda
39
Blaue Kurve: Kühlwasser Y-Achse: 0 - 50 m³/h
Rote Kurve: Eigenstrom Y-Achse: 0 - 4000 kWh
defekte Wasserventile erneuert
November 2014 D. Zürn
Kühlwasserverbrauch Turbine
1. Titel
Agenda
40
Kühlwasser Y-Achsen: 0 - 50 m³/h
Kühlwasserverbrauch nach Revision 2014
November 2014 D. Zürn
Kühlwasserverbrauch Turbine
1. Titel
Agenda
41
konstanter Monatsverbrauch
Zähler läuft vorwärts und rückwärts
Rückschlagklappe defekt
Blaue Kurve: Kaltwasser Zählerstand Y-Achse: 31 - 37 m³
Rote Kurve: Kaltwasser Durchfluss Y-Achse: 0 - 5 m³/h
November 2014 D. Zürn
Kaltwasserverbrauch Pasteur A14
1. Titel
Agenda
42
keine Wochenendarbeit / Zeitschaltuhr defekt / keine Regelung
Blaue Kurve: Strom Lüftung A14 Y-Achse: 0 - 50 kWh
Rote Kurve: Strom Lüftung A14 Y-Achse: 0 - 50 kWh
November 2014 D. Zürn
Lüftungsanlage
1. Titel
Agenda
43
keine Wochenendarbeit / defekte Zeitschaltuhren gewechselt / Regelung instandgesetzt
Blaue Kurve: Strom Lüftung A14 Y-Achse: 0 - 50 kWh
Rote Kurve: Strom Lüftung A14 Y-Achse: 0 - 50 kWh
November 2014 D. Zürn
Lüftungsanlage
44November 2014 D. Zürn
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !