Energieeffiziente Produktion: Durch Datentransparenz zur Energieflexibilität

Für Energieeffizienz in der Produktion ist die Digitalisierung der entscheidende Hebel. Steigende Kosten und Nachhaltigkeitsziele fordern neue Ansätze: Nur wer volle Transparenz über seine Verbräuche hat, kann gezielte Einsparungen realisieren. Dieser Beitrag zeigt anhand von Praxisbeispielen, wie intelligente Datenerfassung Lastspitzen senkt und Prozesse optimiert. Erfahren Sie zudem, wie die Middleware Eclipse BaSyx als technologisches Fundament für Ihr Energiemanagement fungiert.

Warum eine energieeffiziente Produktion zum Wettbewerbsvorteil wird

Steigende Energiepreise, der Druck zur Einhaltung von Nachhaltigkeitszielen und die für den Klimaschutz unverzichtbare CO₂-Reduktion haben die Themen Energieeffizienz, Energieflexibilität und energieflexible Produktion in der Industrie in den Mittelpunkt gerückt. Produktionsunternehmen stehen heute mehr denn je vor der Herausforderung, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. Insbesondere bei volatilen Energiekosten und zunehmenden regulatorischen Anforderungen ist dies eine Herausforderung. Gleichzeitig bleiben Qualität, Lieferfähigkeit und Prozessstabilität unabdingbar. Doch wie lässt sich vor diesem Hintergrund der Energieverbrauch spürbar senken und gleichzeitig wettbewerbsfähig produzieren? Der Schlüssel liegt in Digitalisierung und Effizienz. Denn nur wer seinen Energieverbrauch kennt, kann auch gezielt und nachhaltig Energie einsparen.

Praxisbeispiele: Energieeinsparungen durch Datenerfassung und Datenmonitoring in der industriellen Anwendung

Die folgenden Beispiele aus der Industrie verdeutlichen, welche Potenziale durch Datenerfassung für eine energieeffiziente Produktion bereits heute erschlossen werden können – unabhängig von der individuell eingesetzten Systemlandschaft:

1. Intelligente Abschalt- und Taktstrategien in automatisierten Linien

In Fertigungsumgebungen mit zahlreichen elektrisch betriebenen Anlagen zählt die automatische Abschaltung oder Leistungsreduzierung während Pausen und Stillstandzeiten zu den effektivsten Maßnahmen. Moderne Steuerungssoftware erkennt anhand von Produktionsdaten, wann Maschinen nicht benötigt werden, und versetzt sie kontrolliert in einen energiesparenden Zustand. So setzt etwa die BMW Group in ihren Werken auf ein intelligentes Energiemanagementsystem (iEDMS), das u. a. mithilfe von Smart Metern Stromverbräuche einzelner Roboter und Prüfstände analysiert. [1]

2. Lastspitzenoptimierung mit Batteriespeichern

Mittelständische Produktionsbetriebe mit PV-Anlagen können durch Batteriespeicher hohe Netzlastspitzen vermeiden und gleichzeitig den Eigenverbrauch optimieren. Bei Autenrieth Kunststofftechnik wurde ein Second-Life-Batteriespeicher installiert. Dabei handelt es sich um einen Batteriespeicher aus gebrauchten, aber noch funktionierenden Batteriemodulen, mit 180 kWh Kapazität und 184 kW Leistung installiert, der bei drohenden Lastspitzen automatisiert bis zu 105 kW ins interne Netz einspeist. So wurde die Spitzenlast um über 30 % gesenkt (von 320 kW auf ~215 kW). Dadurch konnten Netzentgelte und Leistungspreise deutlich reduziert werden. Durch die zeitversetzte Nutzung von Solarstrom sinkt zudem der CO₂-Fußabdruck der Produktion. Die Produktion läuft dabei stabil weiter. [2]

3. Flexible Energiezufuhr in Wärmeprozessen

In energieintensiven Branchen wie Metall-, Keramik- oder Glasproduktion mit trägen physikalischen Prozessen ermöglichen Monitoring und digitale Prozessdaten eine dynamische Anpassung der Leistungsaufnahme. Mithilfe von Wärmespeichern, regelbaren Wärmetauschern oder Prozesspuffern lassen sich Lasten abhängig vom prognostizierten Anteil grüner Energie oder vom aktuellen Netzpreis verschieben – ohne Einbußen bei Produktqualität oder Produktivität.

TRIMET Aluminium realisierte in seiner Elektrolyselinie eine hochflexible Steuerung, die es erlaubt, die Stromaufnahme einzelner Öfen kurzfristig und automatisch um bis zu ±25 % zu variieren. Durch die Nutzung spezieller Wärmetauscher und digitaler Prozessregelung bleibt die Qualität der Schmelze konstant. So entsteht Energieflexibilität durch eine Art »virtuellen Energiespeicher« mit bis zu einem Gigawatt Kapazität, mit dem TRIMET in Zeiten günstiger Energie hohe Mengen Strom aufnehmen und in Engpasszeiten die Last reduzieren kann, ohne dafür den Prozess zu unterbrechen. [3]

Digitale Lösungen als Schlüssel zur Umsetzung von Energieeffizienz

Die drei Beispiele zeigen: Signifikante Energieeinsparungen sind möglich, ohne den Produktionsprozess zu beeinträchtigen. Welche konkreten Maßnahmen am wirksamsten sind, hängt jedoch stark von den jeweiligen Fertigungsprozessen ab. Gemeinsam ist allen Lösungen, dass Einsparpotenziale durch die Nutzung von Prozess- und Energiedaten sichtbar wurden. Energieeinsparungen beginnen nicht mit Maßnahmen – sie beginnen mit Daten!

Nur durch kontinuierliche, verlässliche und skalierbare Datenerfassung entsteht ein realistisches Bild des tatsächlichen Energieverbrauchs. Die genannten Unternehmen nutzen hierfür unterschiedliche Lösungen. Um solche individuellen Ansätze in die breite, skalierbare Anwendung zu bringen, bedarf es standardisierter Integrationslösungen. Hier setzt auch die am Fraunhofer IESE entwickelte Middleware Eclipse BaSyx an.

Eclipse BaSyx: Die technologische Basis für eine energieeffiziente Produktion

Die Grundlage für Optimierungen sind Daten. Mithilfe digitaler Zwillinge können Energiedaten in Echtzeit präzise erfasst und mit Produktionsdaten kombiniert werden. So lassen sich Ursachen analysieren und spezifische Optimierungsempfehlungen ableiten.

Möchten auch Sie Energie sparen? Mit Eclipse BaSyx stellen wir Unternehmen eine offene, modulare und industrietaugliche Open-Source-Industrie 4.0-Middleware zur Verfügung, die eine zentrale technologische Grundlage für datengetriebene Energieeffizienz in der Produktion schafft. Eclipse BaSyx ermöglicht es, digitale Zwillinge für Geräte, Prozesse und Produkte aufzubauen und Energiedaten sicher, skalierbar und in Echtzeit zu erfassen. Durch die nahtlose Integration von Daten aus IT- und OT-Systemen entsteht ein durchgängiges digitales Abbild der Fertigung, das als Basis für Transparenz, Analyse und Optimierung dient. Echtzeit-Datenströme unterstützen sowohl Dashboards und Monitoring-Lösungen als auch automatisierte Regelungen und KI-gestützte Assistenzsysteme. Auf diese Weise hilft Eclipse BaSyx dabei, Energieverbrauch gezielt zu reduzieren, Prozesse effizienter zu gestalten und neue datengetriebene Services zu entwickeln – und macht energieeffiziente Produktion nicht nur möglich, sondern wirtschaftlich attraktiv.

Referenzen

[1] Nach Angaben der BMW Group »Industry 4.0: Intelligent energy data management for sustainable production« (Pressemitteilung)
[2] Nach Angaben des Praxisbeispiels für PV-Anlage und Batteriespeicher von Voltfang/Autenrieth
[3] Basierend auf Daten der NRW Energy4Climate: Praxisbeispiel Flexible Aluminiumelektrolyse