Zusatznutzen Differenzstromüberwachung

Während die Umstellung noch im Gange ist, profitiert Veltins von einem Zusatznutzen der Janitza-Hardware: der Differenzstromüberwachung (Residual Current Monitoring, RCM). Sie erleichtert die Anlagenüberwachung erheblich, sorgt für mehr Sicherheit und reduziert Kosten. Vor allem macht sie die wiederkehrende Isolationsmessung nach DGUV Vorschrift 3 [4] überflüssig. Hierfür muss die Anlage abgeschaltet werden und jeder N-Leiter abgetrennt, gemessen und wieder angeschlossen werden. Das Verfahren ist nicht nur extrem zeitaufwendig, sondern zugleich auch äußerst fehleranfällig. Diese Isolationsmessung kann entfallen, wenn die Differenzströme kontinuierlich erfasst werden. Dazu B. Rösler: „Die Vorschriften zur Isolationsprüfung sind in der Praxis schwer zu erfüllen. Das ist jedem klar, der eine Anlage betreut. Mit Janitza haben wir eine dauerhafte RCM-Messung. Ich muss die Anlage nicht abschalten und erkenne Isolationsfehler schneller als mit einer Wiederholungsprüfung. Damit kommen wir auch den Versicherungen entgegen, denn Brände werden häufig durch Isolationsschäden verursacht.“

Seitens Janitza hat Dipl.-Ing. Gerald Fritzen den Umbau betreut (Bild 4). Er beschreibt die Einbausituation folgendermaßen: „Wir haben die Altanlagen fast gleichzeitig mit den Neuinstallationen ertüchtigt. Bei den bestehenden Schaltschränken war das aus Platzgründen nicht so einfach, die Wandler nachträglich um die Adern zu bekommen. Deswegen haben wir fallweise unsere Rogowski-Spulen Rogo 201 verwendet. Waren viele Differenzstrommessungen erforderlich, haben wir als Messinstrument das UMG 20CM genutzt, bei größeren Abgängen und Einspeisungen das UMG 96-PA mit RCM-Modul.“ Durch die Sechs-Leiter-Messung lassen sich Isolationsfehler sehr genau differenzieren, also ermitteln, ob es sich nur um induktive Koppelströme in den PE-Leitern handelt oder wirklich kritische galvanische Fehlerströme (Bild 5). Dazu werden die Frequenzen des Fehlerstroms bewertet. Sehr kritische Fehlerströme zwischen einem Außenleiter und der Schutzerde  betragen 50 Hz. 150 Hz deuten eher auf einen Fehler zwischen Neutral- und Schutzleiter hin. „Wichtig ist auch, dass wir die Stromhöhe und den Differenzstrom in Relation setzen können, denn wir messen ganze Gruppen. Mit der Messung lassen sich trotzdem Trends erkennen, wie ein steigender Differenzstrom bei gleichbleibendem Laststrom. Das weist auf einen Isolationsfehler hin“, ergänzt G. Fritzen.

Nichts geht über Transparenz

Veltins ist auf Wachstumskurs: Altanlagen werden ertüchtigt oder auch komplett ersetzt und es gibt Erweiterungen. Die Messtechnik unterstützt hierbei in mehrfacher Hinsicht. Beispielsweise können nun Effizienzmaßnahmen überprüft werden. So wurde bei einem großen Sudhausumbau die Wärmerückgewinnung optimiert und es wurden effizientere Pumpen eingesetzt. Nur durch umfassende Messungen ließ sich der Erfolg bewerten. „Der Stromverbrauch selbst wird durch die vielen Pumpen und Wärmetauscher höher. Aber in der Bilanz sparen wir, weil wir viel weniger Wärmeenergie benötigen. Und man muss die Zahlen einordnen. So hört sich eine Ersparnis von einem Prozent oder weniger bezogen auf den Gesamtverbrauch für einen Außenstehenden nach nicht viel an. Aber wer sich auskennt und weiß, was dies in absoluten Zahlen bedeutet, ist beeindruckt“, erläutert D. Bartmann.

Auch B. Rösler baut auf die Daten, denn er muss das interne Netz auch im 10-kV-Bereich ständig ausbauen, dabei aber gleichzeitig überdimensionierte Installationen vermeiden. „Da sind Erfahrungswerte wichtig, auch weil die Anlagenhersteller immer sehr hoch kalkulieren“, beschreibt er den Balanceakt. In der Tat neigen die Lieferanten dazu, die Anlagenleistung eher zu hoch anzusetzen, um später keine Probleme zu riskieren. So war es auch bei einer neuen Lüftungsanlage. Die Hersteller hatten pro Anlage mit 1-MW-Dauerleistung kalkuliert und zwei Einzeladersysteme mit 240 mm2 Querschnitt gefordert. Der Wert war sicherlich begründet, aber beruhte wahrscheinlich auf besonders ungünstigen Bedingungen. „Ich wusste anhand der Messungen an einer vorhandenen Anlage, dass die Leistungsaufnahme bei uns gerade einmal bei 100 kW im Winter bzw. 200 kW im Sommer lag. Ich habe dann auf eigene Verantwortung  wesentlich knapper kalkuliert“, so B. Rösler. Die Entscheidung erwies sich als richtig. Die Anlage läuft ohne Probleme und Veltins hat viel Geld gespart.

Vom Energiemonitoring zum Energie- und Lastmanagement

Das Transformationskonzept hin zu nachhaltigen Produktionsverfahren ist bei Veltins in vollem Gang. So wird gerade eine PV-Anlage mit einer Leistung von 330 kW in Betrieb genommen. „Wir benötigen derzeit jährlich 30 GWh Strom und 55 GWh bis 57 GWh Wärme. Jetzt muss ich überlegen, was ich zukünftig mit Strom statt mit Gas mache oder gar nicht mehr brauche, weil ich effizienter produziere“, führt D. Bartmann aus. Dazu kommen mit der E-Mobilität auch ganz neue Verbraucher. Treffen einmal nur zufällig Lastspitzen beim Laden auf Lastspitzen in der Produktion, treibt dies die Kosten für die Stromversorgung ein ganzes Jahr lang in die Höhe. Der Schritt vom Energiemonitoring zum Energie- und Lastmanagement wurde unausweichlich. „Wir haben uns zunächst über das Lastmanagement für die Ladeinfrastruktur Gedanken gemacht. Darüber sind wir auf das Energiemanagementsystem von Janitza gekommen. Das bietet ganz andere Möglichkeiten“, erklärt D. Bartmann.

Als Beispiel führt er die Pumpstation für die Wasserversorgung an. „Früher konnte man Energieeinsatz nur vermeiden oder verzögern, um Lastspitzen zu kappen. Jetzt muss ich auch einmal einen Energieeinsatz vorziehen, wenn ich gerade viel Sonne habe. Das machen wir mit unserer hauseigenen Wasserversorgung. Wir pumpen unser Wasser in die Hochreserve und versorgen von dort aus unsere Prozesse. Bisher überlegten wir nur, wann wir besser nicht pumpen. Zukünftig werden wir pumpen, wenn wir einen Stromüberschuss haben, auch wenn der Behälter noch relativ voll ist“, so D. Bartmann.

Fazit

Abschließend zieht D. Bartmann ein positives Fazit: „Der Mehrwert aus verschiedenen Aspekten ist für mich wichtig. Ein Zähler zum Strommessen ist das eine. Aber mit den Janitza UMG kann ich auch die RCM-Messung durchführen. Ich kann die Messungen dem Energiemanagement zuführen, ich kann Lastmanagement betreiben und ich kann die Prozesse nachvollziehen.“ Da die Geräte bereits vernetzt sind, lassen sich auch zukünftig viele Prozesse, wie ein komplexeres Lastmanagement, problemlos einführen.

Literatur

1. Brauerei C. & A. Veltins GmbH & Co. KG, Meschede-Grevenstein: www.veltins.de
2. Janitza Electronics GmbH, Lahnau: www.janitza.de
3. DIN EN ISO 50001:2018: Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung. DIN Media
4.  DGUV Vorschrift 3: Elektrische Anlagen und Betriebsmittel. Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. (DGUV)