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Energiemanagement Einfacher Einstieg: Energieflüsse analysieren und sparen

Autor / Redakteur: Martin Witzsch* / Sariana Kunze

Mit Energiemanagement wollen viele Betreiber Einsparmöglichkeiten aufdecken, doch wird nur allzu oft der Aufwand für eine hochautomatisierte Leittechnik gescheut. Dass der Einstieg mit entsprechender Messtechnik auch einfach sein kann, zeigt das Beispiel des Lebensversicherungskonzerns Swiss Life.

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UMG-Messgeräte von Janitza in der Niederspannungshauptverteilung von Swiss Life.
UMG-Messgeräte von Janitza in der Niederspannungshauptverteilung von Swiss Life.
(Bild: Martin Witzsch)

Mit Energiemanagement die Kosten senken. Klingt verlockend, aber auch komplex. Doch der Einstieg muss nicht immer gleich kompliziert sein. Mit der passenden Messtechnik an den entscheidenden Stellen lassen sich Energieflüsse analysieren und die Kosten durch simple Maßnahmen senken. Manchmal genügt sogar eine Zeitsteuerung, um teure Lastspitzen zu kappen. Auch der deutsche Stammsitz des Unternehmens Swiss Life in Garching bei München analysiert jetzt seine Energieflüsse. Auf 22.000 m2 Nutzfläche gehen täglich rund 700 Mitarbeiter in einem Gebäude mit ungewöhnlicher Form ihrer Arbeit nach. Es zeichnet sich durch spiralförmig angeordnete Bauabschnitte aus, die sich oben verjüngen. Das Untergeschoss ist der umfangreichen Technik vorbehalten. Dazu gehören seitens der Elektroinstallation neben Einspeisungen, Niederspannungshauptverteilung etc. auch ein komplettes Rechenzentrum. Insbesondere die EDV zieht entsprechende Sicherungsmaßnahmen, wie mehrere USV-Anlagen und zwei Dieselaggregate mit je 1.250 kVA nach sich. Für die stetig wachsenden Anforderungen an die IT gibt es sogar noch eine Ausbaureserve für ein weiteres Rechenzentrum. Insgesamt vier Transformatoren, zwei mit 1.000 kVA und zwei kleinere mit 630 kVA eigens für die Rechenzentren stellen die Energieversorgung sicher. Die Hauptleitungen von den Transformatoren zu den Niederspannungshauptverteilungen sind als 2.500 A-Stromschienen ausgeführt. Besonderheiten gibt es an unerwarteter Stelle. Frank Urmann, technischer Objektleiter bei Swiss Life, beschreibt: „Wir unterscheiden bei der Stromversorgung drei große Bereiche: das allgemeine Netz, das Rechenzentrum und die Küche. Sie spielt energietechnisch eine besondere Rolle, denn hier wird nicht nur aufgewärmt, sondern tatsächlich gekocht. Das verursacht markante Lastspitze in den Vormittagsstunden.“ Lastspitzen, die bekanntermaßen kostspielig sind. Deswegen versucht Frank Urmann die Gesamtauslastung möglichst kontinuierlich zu gestalten. Schon bei der Planung war das Energiemanagement ein wichtiges Thema. Dafür waren zwei langjährige Partner Raible + Partner sowie die Kappenberger + Braun E-Tech mit im Boot. Verantwortlich für die Planung war Christian Stuckenberger, Niederlassungsleiter München bei Raible + Partner: „In der ersten Phase müssen wir über die Fachplanungskollegen die jeweils benötigten Anschlussleistungen zusammentragen“, beschreibt Christian Stuckenberger. Große Objekte, Banken, Rechenzentren usw. sind für Christian Stuckenberger nichts Ungewöhnliches. Die Erfahrungen flossen auch in das Garchinger Projekt ein. Ein wichtiger Punkt ist die Beurteilung von Gleichzeitigkeitsfaktoren.

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Lastspitzen per Diagramme identifizieren

Es gibt natürlich Standards, wie etwa für Durchlauferhitzer in Toiletten und Teeküchen. Hier nimmt man eine Gleichzeitigkeit von 0,1–0,3 an. Bei einer größeren, gut ausgestatteten Küche wird für die Gleichzeitigkeit von Küchengeräten eine Spanne von 0,5–0,7 angesetzt. Ein anderer Blick auf die Stromversorgung erfolgt über die Leistungsaufnahme pro Quadratmeter. Ein erster Richtwert für Rechenzentren und auch die Vorgabe der IT-Abteilung der Swiss Life lag bei rund 2.000 W/m2. Trotz all dieser Erfahrungswerte und Standards fällt später der tatsächliche Verbrauch in der Praxis oft geringer aus. Das schließt aber nicht aus, dass unter Umständen einzelne Lastspitzen auftreten. Die Niederspannungshauptverteilung des Swiss-Life-Gebäudes ist an den relevanten Abgängen mit Janitza-Messgeräten bestückt. Rund 37 dieser UMG-Messgeräte, arbeiten in den Technikzentralen. Die Messwerte fließen an einem separaten PC zusammen und werden dort mittels der Software Gridvis von Janitza bis ins Detail ausgewertet. Zwar bieten die UMG-Geräte schon viel mehr Daten, als eine normale Auswertung über die Gebäudeleittechnik. Es wäre jedoch viel zu zeitaufwändig, diese vor Ort auszulesen. Mit der Kombination aus Hard- und Software kann man Detaildiagramme erzeugen, die den minütlichen Verlauf der Wirkleistung und damit Lastspitzen zeigen. Mit so einer Datenbasis lassen sich Einsparmöglichkeiten ausmachen, die sonst verborgen geblieben wären. Hier wurde die durchschnittliche Scheinleistung im Tagesverlauf ermittelt. Die Messungen liefen über acht Monate. Nach den gesammelten Erfahrungen will Christian Stuckenberger die Möglichkeiten des Energiemonitorings ausbauen. Die Janitza-Lösung ist für ihn ein gutes Werkzeug: „Für eine genaue Analyse benötigt man genügend Messstellen“, resümiert er. „Physikalische Datenpunkte, wie potenzialfreie Kontakte, sind jedoch kostenintensiv. Mit den UMG kann man mit virtuellen Datenpunkten arbeiten, die man per Modbus erfasst. Das reduziert den Aufwand erheblich – gerade wenn es um die Kommunikation per Datenbus geht ist.“

Mobiler Messkoffer für leichtes Energiemanagement

Doch selbst wenn der Kunde den Aufwand in der Investitionsphase scheut, weiß Christian Stuckenberger einen Ausweg: mobile Messkoffer. Janitza bietet Messgeräte auch als Einbau in einem robusten Koffer an. Dem Anwender stehen alle Anschlüsse einschließlich einer Schnittstelle zu einem Notebook zur Verfügung. Mitgelieferte Klappwandler erlauben hierbei Strommessungen ohne Eingriff in die Verdrahtung. Stuckenberger erklärt: „Diese Dienstleistung per Messkoffer wollen wir verstärkt anbieten. Besonders für Bestandsgebäude ist dies interessant. Wir können zwar sehr gut einschätzen, welche Maßnahmen z. B. eine Erweiterung erfordert. Wenn der Kunde jedoch unsicher ist, lassen wir über einige Wochen den Messkoffer laufen. Dann können wir objektive Daten präsentieren.“ Die Realisierung des Konzeptes lag in den Händen von Thomas Pongratz, dem Projektleiter von Kappenberger + Braun. Im Lauf eines Jahres waren bis zu 100 Mitarbeiter nur für die Elektroinstallation im Einsatz. Thomas Pongratz kennt sowohl Swiss Life als auch Raible + Partner aus einer langjährigen Zusammenarbeit. „Wir haben im Unternehmen einen eigenen Schaltanlagenbau und machen dort seit Jahren beste Erfahrungen mit Janitza. Wir können dem Kundendienst ein Problem schildern und bekommen die passende Lösung geliefert. Auch der Service ist unbürokratisch und die Qualität stimmt. Bei Swiss Life ist von über hundert Geräten ein einziges ausgefallen. Das wurde sofort ohne Diskussion ersetzt“, sagt Pongratz. Natürlich ist auch er in das Energiemanagement involviert und beschreibt erste Maßnahmen: „Zunächst ist uns aufgefallen, dass die Lüftungen alle zur gleichen Zeit starteten. Das ist oft noch standardmäßig so eingerichtet. Wir haben dies als erste Maßnahme so umprogrammiert, dass die einzelnen Anlagenteile zeitversetzt starten. Dadurch konnten wir erste Spitzen kappen.“ Die Lüftungssteuerung erwies sich dann auch als wertvolle Stellschraube für weitere Sparmaßnahmen, als Frank Urmann zusammen mit Thomas Pongratz die Messdaten analysierte. Er beschreibt den Prozess: „Uns war von Anfang an klar, dass der Sonderbereich Küche und Casino ein großer, separat zu zählender Verbraucher sein würde. Durch die Messdaten konnten wir die Lastprofile dort sehr viel genauer ermitteln, als dies mit einer theoretischen Analyse möglich ist. Im Zeitraum zwischen 9:00 und 11:00 Uhr haben wir den höchsten Verbrauch. Das fangen wir mit der Lüftung ab. Wir können in dieser Zeit deren Leistung problemlos drosseln und so eine weitere Verbrauchsspitze kappen. Durch die Analyse mit der Gridvis sind wir in der Lage, diese Energie ohne Einbußen bei Komfort und Funktionalität zu sparen.“

Der überschaubare Mehraufwand für die Messtechnik hat sich bei Swiss Life bezahlt gemacht. Das Unternehmen spart Geld ohne ein aufwändiges Energiemanagement oder Lastabwurfschaltungen. Nachdem die Messungen den Tagesablauf energietechnisch vorhersagbar gemacht hatten, musste Frank Urmann nur die Zeitsteuerung der Lüftung anpassen, um teure Lastspitzen zu vermeiden.

* *Martin Witzsch, freier Journalist

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