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Kostspielige Lastspitzen vermeiden
Autonomes System
Prognose des Energiebedarfs und autonome Regulierung zur Vermeidung von Lastspitzen
Langfristige Energiekosteneinsparungen
Senkung der Energiekosten / Schnelle Amortisierung und dauerhafte Kostensenkung
Effiziente Produktion
Keine Unterbrechung oder Störung der Produktion
Die Herausforderung
ZF setzt auf autonomes Lastspitzen-Management und senkt die Energiekosten dauerhaft
Die Energiepreise steigen stetig, und besonders Lastspitzen können schnell sehr teuer werden: Schon eine einzige Überschreitung der vertraglich vereinbarten Grundlast um ein Megawatt kann die Stromkosten eines Unternehmens um einen sechsstelligen Euro-Betrag in die Höhe treiben. Denn jede Lastspitze ist eine hohe Belastung für das Stromnetz und schlägt sich deshalb in der Stromrechnung durch hohe Leistungspreise nieder. Um Kosten einzusparen, muss folglich das Lastprofil geglättet werden. Ein System, das prognostiziert und rechtzeitig meldet, bevor eine Überschreitung des Höchstwertes droht? Lange Zeit ein Traum eines jeden Energiemanagers. Ein System, dass solche Überschreitungen nicht nur vorhersehen kann, sondern autonom verhindert – ohne Auswirkungen auf die laufende Produktion? Klingt wie Science Fiction, doch genau das hat GFT für den Automobilzulieferer ZF umgesetzt.
ZF hat sich zum Ziel gesetzt, den Energieverbrauch konzernweit kontinuierlich zu optimieren. Eine erste Verbrauchsanalyse identifizierte Stromlastspitzen als Kostentreiber und wichtiges Handlungsfeld. Heute sorgt eine auf SPHINX OPEN basierte, intelligente Energiemanagement-Lösung an zwei Produktionsstandorten für die Prognose und autonome Vermeidung von Lastspitzen.
Um Lastspitzen zu vermeiden, brauchte ZF Echtzeit-Transparenz, präzise Energiebedarfs-Prognosen und schnelle Maßnahmen im Bedarfsfall – ohne dass dies zulasten der Produktion geht.
Nach einer gründlichen Analyse schlug GFT eine regelbasierte autonome Steuerungslösung für Lastspitzen auf der Grundlage der IoT-Plattform SPHINX OPEN vor, wo zudem Bedarfsprognosen durch Machine Learning Verfahren aus der Cloud errechnet werden.
Unser Lösungsansatz
Spitzen beim Energieverbrauch vermeiden, ohne die Produktion zu beeinträchtigen
ZF verfügte bereits über hervorragende Grundlagen durch die Vernetzung und Digitalisierung der relevanten Energieverbraucher und -erzeuger, eine einheitliche Architektur mit bidirektionalen Zugriffen über OPC UA-Schnittstellen. Mit dem SPHINX OPEN - Load Management System (LMS) kann ZF den eigenen Energiebedarf prognostizieren und entsprechend steuern: Energiemanager definieren Regeln zum Abschalten von Energieverbrauchern oder Zuschalten von Energieerzeugern sowie die einzuhaltenden Rahmenbedingungen und können bei Bedarf selbständig Änderungen vornehmen. Bei der Regelung kann das System autonom operieren, es ist kein manueller Eingriff notwendig.
Das System wird laufend mit Daten über Stromerzeugung und -bedarf sowie über die angebundenen Komponenten des Energiesystems gefüttert. Hinzu kommen historische Daten, Wetterprognosen und Planungsdaten für die Produktion. Daraus ergibt sich im Minutentakt eine Priorisierung der Komponenten, die ab- oder zugeschaltet werden, damit die Lastgrenze im Betrachtungszeitraum nicht überschritten wird.
Herzstück der Lösung sind digitale Zwillinge, virtuelle Abbilder aller relevanten Anlagen auf Basis von SPHINX OPEN. Hier werden die Werte der Energieverbraucher, sowie -erzeuger und der verfügbaren Flexibilitäten kontinuierlich aktualisiert. Durch die intelligente Verknüpfung der aktuellen Daten mit historischen Werten und externen Daten kann das System die notwendigen Prognosen errechnen.
Dem System wird ein Ziel vorgegeben, in diesem Fall: Definierte Lastgrenze nicht überschreiten. Um das Ziel zu erreichen, sammelt es die Daten aller Erzeuger und Verbraucher und überprüft sie im Minutenrhythmus. Datenanbindung, Auswertung, Überwachung und Prognoserechnungen werden dabei in einem zentralen Modell, dem sogenannten „Model in the Middle“ koordiniert. Diese Architektur vernetzt die digitalen Abbilder aller Datenlieferanten bidirektional, so dass sie nicht nur Daten senden, sondern auch aus diesen Daten abgeleitete Optimierungsbefehle ausführen kann. Sie reagiert auch autonom auf betriebliche Änderungen, Störungen oder Ausfälle und leitet hinterlegte Lösungsszenarien in die Wege. Die Lösung kann beispielsweise lauten, dass energieintensive Prozesse bei einem drohenden Ausfall verschoben oder bestimmte Anlagen zeitweise gestoppt werden. Die entsprechenden Regeln werden von ZF-Experten hinterlegt und regelmäßig mit den betrieblichen Anforderungen abgeglichen. Dank offener Schnittstellen lassen sich an dieses System Leittechnik-Anwendungen genauso anbinden wie externe Dienste für Temperatur-, Wind- oder Photovoltaikprognosen, um ein umfassendes und jederzeit erweiterbares Energiemanagement zu schaffen.
Nutzen auf Kundenseite
Nachhaltige Kosteneinsparungen und konkurrenzloser Return on Investment
Die Lösung entwickelte sich zu einem integralen Bestandteil der Energiemanagementstrategie von ZF. Kurzfristig reagiert das System laufend auf veränderte Rahmenbedingungen und reguliert entsprechend. Potenzielle Bedarfsspitzen lassen sich zudem bis zu einer Woche im Voraus prognostizieren, sodass ZF die Produktion entsprechend planen kann.
Der Einsatz der autonomen Lösung für das Energiemanagement brachte nachhaltige Vorteile:
- Bedarfsspitzen werden prognostiziert und regelbasiert automatisch geglättet, wodurch die Energiekosten dauerhaft gesenkt wurden.
- Die Lastspitzen beim Energieverbrauch konnten alles in allem von 24 Megawatt auf ca. 20 Megawatt gesenkt werden.
- Amortisation der Investition innerhalb von 18 Monaten
„SPHINX OPEN ist das einzige System, mit dem wir unsere ehrgeizigen Ziele zur Energieverbrauchsreduzierung beim Lastspitzenmanagement erreichen konnten. Das ist ein echtes Alleinstellungsmerkmal.“
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Projektreferenz
Kostspielige Lastspitzen vermeiden
