Bild 01: Einer der energieintensivsten Bereiche bei Veltins ist die Abfüllanlage. (Quelle: Martin Witzsch)
Im Jahr 1852 übernahm Clemens Veltins die kleine, 1824 in Grevenstein gegründete Landbrauerei [1]. Heute führt mit Susanne Veltins die fünfte Generation der Familie das Unternehmen, das mit einem Jahresausstoß von über drei Millionen Hektolitern Bier in Deutschland zu den Branchengrößen gehört.
Exakte Erfassung der Betriebsdaten
Für den stetigen Ausbau und die Modernisierung der Produktionsanlagen sind genaue Betriebsdaten unerlässlich, insbesondere in Zeiten steigender Energiekosten. Dirk Bartmann (Bild 2), verantwortlich für die Prozessleittechnik bei Veltins, befasst sich daher schon lange mit diesem Thema. „Bevor es Modbus gab, hatten wir eine SPS in jeder Elektroverteilung. Über die haben wir die Impulseingänge der Zähler aufsummiert und dem Betriebsdatenerfassungssystem (BDE-System) zugeführt. Die Direkterfassung kam erst später.“
Bertram Rösler, Leiter der Elektrowerkstatt bei Veltins, ergänzt (Bild 3): „Wir hatten schon digitale Zähler. Diese hatten aber keine Displays und keine passenden Schnittstellen. So haben wir eine Alternative gesucht und sind auf Janitza [2] gestoßen. Zunächst haben wir damit die Energiemessung bei Neuanlagen ausgerüstet. Anschließend haben wir begonnen, die vorhandenen Zähler zu ersetzen und so nach und nach die gesamte Brauerei vollständig auf Janitza umzurüsten.“ Zunächst wurden Zähler mit Impulsausgang durch die Energieanalysatoren UMG 96S mit Profibus-Schnittstelle ersetzt, die gut zu der in der Automatisierung verbreiteten SPS-Infrastruktur passte. Mit der Installation eines Ethernet-Netzwerks stellte Veltins auf eine Direkterfassung per Modbus um.
Passende Hardware
Rund 200 Messgeräte von Janitza sind bei Veltins im Einsatz. Zwei Typen sind besonders häufig zu finden: für die Trafo-Einspeisungen und zur Eingangswarenkontrolle der elektrischen Energie das Netzanalysegerät UMG 509-Pro. Damit lassen sich kurzzeitige Netzanomalien erfassen und zeitliche Zusammenhänge mit der Produktion können analysiert werden. Ergänzt wird es durch das Multifunktionsmessgerät UMG 96RM-E für größere Abgänge und Anlagen. Dieses misst neben dem Energiefluss in beide Richtungen beispielsweise auch Oberschwingungen bis zur 40. Harmonischen sowie Fehlerströme. Des Weiteren kann es Lastprofile für Energiemanagementsysteme gemäß DIN EN ISO 50001:2018 [3] lückenlos aufzeichnen. Für viele Differenzstrommessungen, z.B. bei Endverbrauchern, wird das UMG 20CM eingesetzt. Es kann sowohl für die Energiedatenerfassung als auch für die Differenzstrommessung genutzt werden. Mit 20 Strommesskanälen kann es Oberschwingungen bis zur 63. Harmonischen erfassen. Durch Zusatzmodule lässt es sich auf bis zu 116 Kanäle erweitern.
Messtechnik für alle Fälle
Die Anforderungen der Abteilungen sind vielfältig. Während es in der Elektrowerkstatt hauptsächlich um Sicherheit, Kapazitätsplanung und Netzqualitätsparameter geht, liegt der Fokus bei der Prozessleittechnik auf dem Energiemanagement und der Zertifizierung nach DIN EN ISO 50001:2018. Dafür ist es wichtig, dass auf der einen Seite Janitza passend zur Hardware mit Gridvis eine leistungsfähige Netzvisualisierungssoftware zur Verfügung stellt. Auf der anderen Seite müssen die Messgeräte offene Schnittstellen für das hauseigene BDE-System aufweisen. Dazu D. Bartmann: „Wir ziehen mehrfach Nutzen aus dem System, ganz konkret etwa bei der Energiesteuer-Rückerstattung. Und wir bilden Kennzahlen, die den Zusammenhang zwischen Energie und Produktionsmenge abbilden: wie effizient werden die Sude hergestellt, gibt es Trends oder Ausreißer. Hierfür liest unsere BDE die Zählerstände aus.“ Er erhält so einen genauen Einblick in die Anlage, auch in sehr komplexe Vorgänge. So spielen beispielsweise bei der Lüftungsanlage in der Logistik Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit und Temperatur eine Rolle. Der Stromverbrauch steigt dann unabhängig vom Bierumsatz. Auch ein Produktwechsel in der Abfüllanlage braucht Strom, ohne dass produziert wird. All dies wird im Energiemanagement über die Regressionsanalyse in Form der sogenannten r2-Werte (Beurteilung der Güte der Anpassung eines Regressionsmodells) erfasst. „Idealerweise hat man einen linearen Zusammenhang zwischen Energieaufwand und Produktionsmengen. Das lässt sich aber in der Praxis nicht erreichen. Werte über 70 % bis 80 % sind hier schon recht akzeptabel“, so D. Bartmann. Die Messungen sind so genau, dass sich Störungen und Abweichungen gut erkennen lassen. So konnten bereits anhand eines steigenden Stromverbrauchs defekte Schwimmschalter an Entwässerungspumpen identifiziert werden. Ohne die Messungen wäre dies auf unbestimmte Zeit unentdeckt geblieben.
Die Messgeräte lassen sich dank offener Schnittstellen in mehreren Systemen parallel nutzen: Zählerstände und Wirkleistung gehen an das hauseigene BDE-System, gleichzeitig lassen sich mit der Gridvis weitere wertvolle Daten, etwa über die Netzqualität, gewinnen. Es kann sogar analysiert werden, ob eine Störung in der eigenen Anlage erzeugt wird oder aus dem Netz kommt.