Neue Wege bei der Energiespeicherung

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Ausgabe 1 | Januar 2014 | siemens.de/processnews
process news
Das Magazin für die Prozessindustrie
Neue Wege bei der
Energiespeicherung
Lösungen für Power-to-Gas
process news 1/2014 | Inhalt
Neue Wege bei der
Energiespeicherung
Power-to-Gas-Anlagen sind eine vielversprechende Antwort
auf die zurzeit größte Herausforderung bei der Energiewende –
die Speicherung von Ökostrom. Siemens entwickelt für diese
Zwecke zuverlässige und sichere Automatisierungssysteme und
hat bereits erste Anlagen ausgerüstet – darunter die weltweit
größte Power-to-Gas-Anlage im niedersächsischen Werlte
Titelbild: AUDI AG
Editorial
Engineering
03Energie effizienter nutzen,
Wettbewerbsfähigkeit steigern
22Daten-Kraftwerk
Comos verbessert das Daten- und Dokumenten
management bei den Stadtwerken Hannover
Titel
04 Neue Wege bei der Energiespeicherung
Ökostrom speichern mit Power-to-Gas
06 „Die Energiewende ist nicht aufzuhalten“
Interview mit Eicke Weber, Fraunhofer Gesellschaft
08 Ein Schlüssel zur Energiewende
Automatisierung von Power-to-Gas-Anlagen
11 „Grüner Wasserstoff“
Innovatives System für die PEM-Elektrolyse
Energie-Audit
12 Gute Gründe für Umweltschutz
Merck Serono reduziert Energieverbrauch
dank Energie-Audit
Energiemanagement
Antriebstechnik
24 Süßer Erfolg
Sunshine Sugar spart dank moderner Antriebstechnik
40 % Energie ein
26 Für „Feldarbeiten“ prädestiniert
Die Eggersmann Gruppe profitiert von robusten
Sinamics Umrichtern
Nahrungsmittel und Getränke
28 Gut geplant, effizient gebraut
Sitrans LR560 überzeugt in der Karmeliten Brauerei
Prozessinstrumentierung
30 Sauber bleiben
Die richtigen Prozessinstrumente für die
hygienegerechte Gestaltung von Prozessanlagen
16 Einfach transparent
Energieverbrauch analysieren mit B.Data
Web Exclusive
Erneuerbare Energien
32Neues Video zur Gasanalytik, Artikelserie
zu Biogasprojekten auf process news online,
neues Sipat-Special im Web
18 Zukunft energiegeladen
Komplettlösung für eine Anlage zur Vergärung
von organischen Abfallstoffen
Dialog
33 Apps, Online, Heftvorschau
2
Energie effizienter nutzen,
Wettbewerbsfähigkeit
steigern
Siemens AG
Editorial | process news 1/2014
Der Energiehunger der Welt ist gewaltig und wird in den kommenden
30 Jahren um etwa weitere 60 Prozent zunehmen. Gleichzeitig steigen die
Energiepreise. So haben sich zum Beispiel in Deutschland die Kosten für
Industriestrom in den vergangenen zwei Jahrzehnten um rund die Hälfte
erhöht; der Gaspreis hat sich mehr als verdoppelt.
Vor allem für die energieintensive Prozessindustrie wird das Thema
Energieeffizienz daher immer bedeutender. Wir möchten Ihnen in diesem
Heft zeigen, wie Unternehmen Energie intelligenter nutzen und somit ihre
Wettbewerbsfähigkeit erhöhen können. Industrieunternehmen haben
grundsätzlich zwei Möglichkeiten, ihre Energiekosten zu senken: Zum einen
können sie selbst Energie produzieren, etwa durch die Nutzung von
Abwärme oder Abfallstoffen, aber auch mithilfe von Windkraft- oder Photo
voltaikanlagen. Zum anderen können sie ihren Energieverbrauch senken.
Aus regenerativen Quellen erzeugte Energie, die nicht ins Netz eingespeist werden soll, muss zuverlässig gespeichert werden. Denn das Angebot kann stark schwanken. Siemens hat hierfür ein System entwickelt, das
Strom in lokal speicherbaren Wasserstoff, Methan oder Methanol umwandelt. Diese Stoffe lassen sich bei Bedarf wieder verstromen oder für chemische Verfahren nutzen. Wie das alles funktioniert, erklärt unsere Titel
geschichte.
Siemens-Produkte und -Systeme können aber auch dazu beitragen, Produktionsabfälle für eine autarke Energieversorgung zu nutzen, wie das
Beispiel des fränkischen Unternehmens Südleder zeigt. Wir unterstützen
unsere Kunden außerdem bei der Reduzierung des Energieverbrauchs,
indem wir gemeinsam Prozesse analysieren und Einsparpotenziale identifizieren, um dann energiesparende Lösungen vorzuschlagen und zu
implementieren. Das rechnet sich oft schon nach kurzer Zeit – wie beim
Biopharmaunternehmen Merck Serono in der Schweiz.
Ich hoffe, diese und weitere Themen der »process news« können Sie
inspirieren, neue Wege in eine energiereiche Zukunft zu beschreiten.
Ich wünsche Ihnen viel Spaß bei der Lektüre!
Ihr
Siegfried Russwurm
CEO Sektor Industry,
Siemens AG
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process news 1/2014 | Rubrik
kati ebner
ETOGAS, Deutschland
Neue Wege bei der
Energiespeicherung
Das Power-to-Gas-Verfahren von ETOGAS liefert überzeugende Antworten auf die
zurzeit größte Herausforderung bei der Energiewende – die Speicherung von Ökostrom.
Siemens hat das Stuttgarter Unternehmen von Anfang an begleitet und liefert für die
Anlagen zuverlässige und sichere Automatisierungssysteme.
B
is zum Jahr 2050 sollen, so das ehrgeizige Ziel,
in Deutschland 80 % der Energieversorgung aus
erneuerbaren Energiequellen gespeist werden.
Eine Voraussetzung dafür ist jedoch, dass es auch
ausreichend Speichermöglichkeiten für Strom aus
regenerativen Quellen gibt, so Michael Doll, Leiter
Elektrotechnik bei ETOGAS: „Jeder kennt die Problematik, dass zu bestimmten Zeiten mehr Strom aus
Wind und Sonne produziert als abgenommen wird.
Unsere Anlagen können diesen überschüssigen
Strom chemisch speichern.“ Dafür wird im ersten
4
Schritt mithilfe der Elektrolyse Wasser in Wasserstoff
und Sauerstoff gespalten. Im zweiten Schritt wird
der Wasserstoff dann mit CO2 zu Methan (CH4) umgesetzt, das direkt in das Erdgasnetz eingespeist und
in der vorhandenen Infrastruktur für die Erdgasspeicherung auch gespeichert werden kann.
Von der Idee in die Praxis
Die grundsätzliche Machbarkeit des Verfahrens
wurde bereits 2009 am Zentrum für Sonnenenergie-
Titel | process news 1/2014
und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg
(ZSW), dem F&E-Partner von ETOGAS, in einer
Demonstrationsanlage erfolgreich im KilowattMaßstab nachgewiesen. Bereits im Oktober 2012
weihte das ZSW eine Forschungsanlage mit einer
elektrischen Anschlussleistung von 250 kW ein.
Diese Anlage besteht aus einem alkalischen Druckelektrolyseur, einer Methanisierungseinheit sowie
einem Prozessleitsystem für die Steuerung und Rege
lung, das bereits Stand der Technik für künftige
industrielle Großanlagen ist. „Natürlich ist die Elek
trolyse kein neues Verfahren, die Herausforderungen
waren dennoch nicht zu unterschätzen“, berichtet
Doll. „Wir sind die Ersten, die diese klassischen Verfahren Elektrolyse und Methanisierung schaltbar und
damit auch lastfähig machen. Schließlich ist dies
eine der Grundvoraussetzungen für die Eignung als
Energiespeichermedium.“ Die Forschungsanlage mit
einer Leistung von 250 kW kann flexibel auf ein
wechselndes Stromangebot aus Windkraft- und
Photovoltaikanlagen sowie auf plötzliche Ausfälle
bei der Stromerzeugung reagieren.
Betrieb. Die im Forschungsbetrieb gewonnenen
Erfahrungen und Ergebnisse kommen nun der
neuen Anlage zugute. Das mithilfe von erneuerbarer
Energie gewonnene synthetische Methan, von Audi
e-gas genannt, ist für Kunden des neuen A3 g-tron
vorgesehen. Mit diesem Treibstoff können Autofahrer mit einer CO2-Bilanz von 20 Gramm pro Kilometer
nahezu kohlendioxidneutral fahren. Die Gasmenge
aus Werlte reicht aus, um 1.500 A3 g-tron mit einer
jährlichen Fahrleistung von jeweils 15.000 Kilometern zu versorgen – insgesamt sind das 22,5 Millionen Kilometer.
Den Prozess sicher führen
Siemens AG
Da es sich um ein chemisches Verfahren handelt, werden Power-to-Gas-Anlagen wie normale Prozessanlagen betrieben und auch automatisiert. Bei ETOGAS
kommt das in der Prozessindustrie bewährte Prozessleitsystem Simatic PCS 7 zum Einsatz. Ein besonderer Vorteil von PCS 7 liegt für Etogas in der Skalierbarkeit des Systems: Da – wie übrigens bei vielen Erkenntnisse für die Zukunft
Power-to-Gas-Projektvorhaben – mit einer Pilotanlage begonnen wurde, können die dort gewonnenen Trotz der großen Dimensionen in Werlte handelt es
Erkenntnisse schnell und problemlos auf die Groß sich weiterhin um ein Forschungsprojekt. Und das
anlage übertragen werden. „Die Forschungsanlage bedeutet, dass sich nach der Inbetriebnahme eine
hätte man vielleicht auch anders automatisieren kön- zweijährige Forschungsphase anschließen wird. Der
nen, aber es hat sich ausgezahlt, dass wir bereits die Remote Access des Automatisierungssystems Simatic
erste Anlage mit PCS 7 ausgestattet haben. Dadurch PCS 7 ist daher nicht nur für die Diagnose bei einem
wurde der Switch von der Pilot- auf die Produktions- eventuellen Fehler interessant, sondern vor allem
auch im Hinblick auf die Optimierung des Gesamtanlage sehr vereinfacht“, verdeutlicht Doll.
Und der Schritt in die Produktionsanlage folgte verfahrens. Denn die Daten aus dem laufenden
nahtlos. Im niedersächsischen Werlte wurde die Betrieb werden vom ZSW analysiert, um die Anlage
weltweit größte Power-to-Gas-Anlage entwickelt, noch weiter zu optimieren.
gebaut und in Betrieb genommen. Die Anlage hat
An Interessenten für das innovative Verfahren
eine elektrische Anschlussleistung von 6 MW und mangelt es nicht: Windpark-, aber auch Netzbetreiwandelt Ökostromüberschüsse in Wasserstoff und ber oder die Kraftstoffindustrie informieren sich
Methan um. Pro Jahr wird die Anlage durchschnitt- derzeit über die alternativen Möglichkeiten zur
lich drei Millionen Kubikmeter synthetisches Methan Energie
speicherung. Entscheidend dabei ist die
erzeugen. Zum Einsatz kamen die gleichen automa- Dynamik des Prozesses, damit flexibel auf das wechtisierungstechnischen Komponenten auf Basis von selnde Angebot an Solar- und Windenergie eingeSimatic PCS 7 wie in der 250-kW-Anlage. Siemens lie- gangen werden kann – und so entwickeln ETOGAS
ferte auch die Schaltschränke und übernahm Engi- und Siemens ihre Lösungen für die Energiespeicheneering-Leistungen wie einen Teil der Programmie- rung von Ökostrom ständig weiter.
rung und die elektrotechnische Projektbetreuung
sowie die elektrotechnische Anbindung der rund
Info und Kontakt
1000 IOs.
siemens.de/solar-industrie
Nach erfolgreichen Tests der neuen Ö[email protected]
[email protected]
speichertechnologie ging diese erste Anlage im
industriellen Maßstab im Herbst 2013 erfolgreich in
Die in der Anlage
installierten Feldgeräte
liefern zuverlässig Werte
über aktuelle Drücke
und Temperaturen. Die
Diagnosefunktionen
der Geräte lassen sich
zentral über das in PCS 7
enthaltene Softwaretool
Simatic PDM auslesen
und parametrieren
5
process news 1/2014 | Titel
Interview mit Professor Eicke Weber,
Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE)
„Die Energiewende ist
nicht aufzuhalten“
Die Speicherung elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen ist eine der
zentralen Fragen in der Energiewendediskussion. Experten schätzen, dass
der Bedarf an Speicherkapazität in Deutschland bis 2020 auf 14 GW wachsen
wird. Gegenwärtig sind in Deutschland Energiespeicher in Form von Pumpspeicherkraftwerken und Druckluftspeichern mit einer Kapazität von rund
7 GW installiert. Wir sprachen mit Professor Eicke Weber darüber, wie diese
„Speicherlücke“ für regenerative Energiequellen sinnvoll geschlossen
werden kann.
Herr Professor Weber, welche Rolle spielen
Energiespeicher für die Energiewende?
Eicke Weber: Die Energiewende ruht auf insgesamt
vier Säulen – dem Thema Energieeffizienz, den erneuerbaren Quellen für Energie sowie den Themenkomplexen Netzausbau und Energiespeicher. Im
Moment fokussieren sich die Verantwortlichen sehr
stark auf den Ausbau der erneuerbaren Energien –
und schaffen damit Herausforderungen für die
Säulen Netzausbau und Speicherung. Denn die
Quellen für erneuerbare Energie, wie insbesondere
Sonne und Wind, fluktuieren – und Netze und
Energiespeicher müssen diese Schwankungen sozu
sagen wegpuffern und überschüssigen Strom speichern können.
Ein Ansatz für die Langzeitspeicherung ist die
Power-to-Gas-Technologie. Welche Rolle können
diese Anlagen für die Energiespeicherung und
-nutzung zukünftig spielen und welche Heraus
forderungen gilt es dafür zu bewältigen?
Eicke Weber: Power-to-Gas-Anlagen sind in der Tat
gut geeignet, um Überschussstrom, also Strom, der
über den Bedarf hinaus produziert wird, abzubauen.
6
Dabei ist der energetisch günstigste Weg, über eine
Elektrolyse Wasserstoff herzustellen, der entweder
als Grundstoff für chemische Prozesse verwendet
werden oder aber auch ins Erdgasnetz eingespeist
werden kann. Was viele nicht wissen: Wasserstoff
kann schon heute einfach und völlig gefahrlos bis zu
einem Gehalt von 5 % in das Erdgasnetz eingespeist
werden. Dort steht in Form von Kavernen eine sehr
leistungsfähige Infrastruktur für die Speicherung zur
Verfügung, die man so auch für erneuerbare Energie
nutzen kann.
Gerade das Thema Wirtschaftlichkeit spielt in
der Diskussion über die sinnvolle Nutzung
regenerativer Energien eine große Rolle. Wie
sieht es mit der Wirtschaftlichkeit von Power-toGas-Verfahren aus? Wann rechnen sich solche
Anlagen?
Eicke Weber: Gerade die Elektrolyse steckt als Technologie noch in den Kinderschuhen, und ich bin
überzeugt, dass wir hier in den nächsten Jahren
enorme Fortschritte sehen werden – und das wird
sich auch auf die Kosten von Power-to-Gas-Prozessen
auswirken. Aktuell muss man klar sagen, dass sich
Prof. Dr. Eicke R. Weber,
Fraunhofer ISE
ist Leiter des Fraunhofer-Instituts
für Solare Energiesysteme ISE
in Freiburg sowie Inhaber des
Lehrstuhls für Physik/Solarenergie
an der Fakultät für Mathematik
und Physik und an der Technischen
Fakultät der Albert-LudwigsUniversität. Weber ist seit Januar
2013 Gründungspräsident des
Bundesverbands Energiespeicher
(BVES), Berlin. Im Mai 2013 wurde
er zum Geschäftsführenden Direktor
des Zentrums für Erneuerbare
Energien der Albert-LudwigsUniversität Freiburg bestellt. Im
Juni 2013 wurde Weber mit dem
SolarWorld Einstein Award geehrt.
die Rückverstromung des gewonnenen Wasserstoffs – welchen Beitrag können sie leisten und welche
noch nicht lohnt – aber in 10 oder 15 Jahren wird Erwartungen haben Sie an diese Unternehmen?
das sicher anders aussehen. Was sich schon heute Eicke Weber: Aus meiner Sicht kann Siemens für
rechnet, ist der Einsatz von Wasserstoff als Kraft- Power-to-Gas eine Gesamtlösung anbieten und
stoff für Fahrzeuge und als Grundstoff für die che- optimieren – und damit sicherlich bessere Ergebnisse erzielen, als es mit der Optimierung einzelner
mische Industrie.
Komponenten möglich wäre. Die Verfahrensoptimierung ist ein ganz entscheidender Punkt, um erHier nennen Sie ein gutes Stichwort: Es gibt ein
neuerbare Energien effizient chemisch speichern zu
starkes Interesse großer Unternehmen aus dem
können. Daher müssen sich Technologieanbieter
Bereich der chemischen Industrie und der
diesen Herausforderungen stellen – denn eines ist
Produktion technischer Gase, die Power-to-GasAnlagen teilweise mit entwickeln. Welche Vorteile klar: Die Energiewende ist global nicht aufzuhalten.
Diese Chancen sollten sich Unternehmen nicht entversprechen sich diese Unternehmen davon?
Eicke Weber: Wasserstoff ist ein wertvoller Rohstoff gehen lassen.
für die Industrie und kann direkt in die chemische
Synthese gespeist werden. Bislang wird der Wasser- Herr Professor Weber, wir danken Ihnen für das
stoff aus Kohlenwasserstoffen gewonnen – jetzt Gespräch.
ergeben sich Möglichkeiten, neue Synthesewege
vom Wasserstoff und Kohlendioxid aus zu realisieren.
Daraus eröffnen sich neue Ansätze für die Chemie
industrie.
Info und Kontakt
Welche Rolle spielen Unternehmen wie Siemens
bei der Entwicklung von Speichertechnologien
[email protected]
7
Fotolia/Siemens AG
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Aufgrund wetter- und tageszeitbedingter Schwankungen
bei erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind kommt
es zunehmend dazu, dass an sonnigen oder windigen
Tagen große Mengen erzeugter Energie ungenutzt
bleiben. Daher müssen variable Energiespeicher mit
großer Kapazität entwickelt werden
D
ie Vorteile der chemischen Speicherung von Strom in Form von
Wasserstoff sind sowohl die hohen Energiedichten als auch die vielfältigen direkten Nutzungsmöglichkeiten
von Wasserstoff und dem damit produzierten Methan für Mobilität, Energie
wirtschaft und Industrie. In Power-toGas-Anlagen wird Wasserstoff mittels
Elektrolyse aus Wasser hergestellt. Die
dazu benötigte Energie liefert überschüssiger, regenerativ erzeugter Strom
aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen. In einem weiteren Schritt kann der
Wasserstoff direkt verwendet oder unter Einsatz von Kohlendioxid in Methan
umgewandelt werden.
Viele Aspekte vereinbaren
Die Automatisierung einer Power-toGas-Anlage ist eine multidimensionale
Herausforderung: Shareholder erwarten
Rentabilität, Anlagenbetreiber erwarten Qualität, Flexibilität und Termintreue, und Träger öffentlicher Belange
erwarten die Einhaltung der geltenden
Gesetzgebung, vor allem in umweltrechtlichen Angelegenheiten. Zudem
muss für eine maximale Verfügbarkeit
der Anlage und – besonders in explo
sionsgefährdeten Anlagenteilen – für
eine Reduzierung von Sicherheitsrisiken gesorgt werden.
Durch die Integration aller Anlagenteile inklusive der zentralen Package
Units in eine durchgängige Informations- und Steuerungsarchitektur können Anlagenbetreiber all diese Anforderungen erfüllen. Alle Teilanlagen und
Feldgeräte sind in das System eingebunden. Die dadurch geschaffene
Datentransparenz ermöglicht es, die
Anlage über den gesamten Lebens
zyklus effizient zu betreiben. Hierbei
unterstützen auch die zahlreichen
Automatisierung von Power-to-Gas-Anlagen
Ein Schlüssel zur
Energiewende
Strom aus erneuerbaren Quellen lässt sich in Form von
Wasserstoff aus Power-to-Gas-Anlagen speichern. Mit
Lösungen für die Automatisierung der Anlagen kann diese
Technologie effizienter als bisher eingesetzt werden.
Diagnosefunktionen von Simatic PCS 7.
Da im Bereich Power-to-Gas viele Projektvorhaben mit einer Pilotanlage beginnen, bietet die Skalierbarkeit von
Simatic PCS 7 den Vorteil, dass die in
der Pilotanlage gewonnenen Erkenntnisse schnell und problemlos auf die
Großanlage übertragen werden können. Die offene Architektur von Simatic
PCS 7 ermöglicht die reibungslose
Integration von Teilanlagen, die von
Maschinen- und Anlagenbauern geliefert werden. Sämtliche Daten und
Dokumente der Anlage sind in einer
zentralen Engineering-Datenbank organisiert, die auch von den Subsystem
lieferanten einheitlich genutzt werden
kann. Dadurch verkürzt sich die Zeit für
Planung und Inbetriebnahme deutlich,
wozu auch die zahlreichen vorkonfigurierten Bausteine beitragen.
Klare Struktur, leistungsfähige
Kommunikation
Typischerweise sind Power-to-GasAnlagen in zwei große Einheiten gegliedert: die Elektrolyse sowie die Prozesstechnik und Hilfssysteme. Je nach
Verfahrensvariante kann als dritter An
la
gen
teil eine Methanisierung dazu
kommen.
Die Einheit Elektrolyse hat die Aufgabe, alle in der Anlage betriebenen
Elektrolyseure und dazugehörigen Nebenanlagen zu steuern. Die Feldgeräte werden über Ein-/Ausgabegruppen
auch in explosionsgefährdeten Bereichen eingebunden. Eine eventuell erfor
derliche Verdichterstation mit eigener
Steuerung kann über einen ProfibusLink eingebunden werden. Unter die
Einheit Prozesstechnik/Hilfssysteme
fallen alle weiteren Komponenten der
Anlage, die entweder direkt über ex
fähige Ein-/Ausgabegruppen oder bei
eigener Steuerung über einen ProfibusLink angekoppelt werden. Profibus
fähige Geräte, wie beispielsweise die
Gasanalytik, können ebenfalls direkt
9
angebunden werden. Die Sicherheitstechnik lässt sich bei jeder Package Unit
in die einzelnen Controller integrieren,
sodass ein zusätzlicher Controller nur
für die Sicherheitstechnik eingespart
werden kann.
Bei Großanlagen mit mehreren Elektrolyseuren und Reaktoren steht vor
allem die Übersichtlichkeit im Vordergrund. Sie sind aus einzelnen Package
Units wie zum Beispiel Elektrolyseur,
Reaktor sowie Prozesstechnik und Hilfs
systemen aufgebaut. Jede dieser Einheiten besitzt einen eigenen Controller
mit eigenem Netzwerk, der individuell
Know-how für optimale Lösung
Diagnose- und Wartungsfunktionalitäten leisten die Prozessinstrumente einen
Beitrag zu erhöhter Verfügbarkeit und
deutlich reduzierten Stillstandzeiten.
Für Power-to-Gas-Anlagen sind die Geräte auch in speziellen Varianten erhältlich, so zum Beispiel mit Spezialb e
schichtungen der Druckmesszelle, um
das Diffundieren von Wasserstoff zu minimieren. Über den Simatic PDM Device
Manager können die Geräte schnell
und einfach in das Prozessleitsystem
Simatic PCS 7 eingebunden werden. Im
Bereich der Prozessanalytik liefert
Siemens die komplette Bandbreite vom
Für die Effizienz der Anlage ist allerdings die Auswahl der richtigen Instrumentierung von wesentlicher Bedeutung. Da oftmals unterschiedliche
Messverfahren eingesetzt werden können, diese jedoch in ihrem Ergebnis
unter Umständen stark voneinander
abweichen, sollte frühzeitig das vorhandene Applikations- und Instrumentierungs-Know-how eingebunden werden. Das Gleiche gilt für die Prozess
analytik, wo Siemens eine spezielle
Lösung für Power-to-Gas-Anlagen entwickelt hat. Dabei werden zwei voll
automatische Analysenstrecken mit
unterschiedlichen Trägergasen (Helium
und Argon) betrieben und ermöglichen
so die Auftrennung von insgesamt
14 Komponenten einschließlich der
Bestimmung von Helium im Wasserstoff. Dadurch gelingt es, den Energie
inhalt des Gases mit extrem hoher
Genauigkeit zu bestimmen. Für alle
14 Komp onenten sind eichfähige Messbereiche zugelassen, wobei – als Vorbereitung auf zukünftige Entwicklungen
der Wasserstoffbeimengung – der
Mess
b ereich für Wasserstoff bis auf
25 % erweitert wurde.
Sitrans Druckmesstechnik und Sipart
Stellungsregler im
Einsatz an einem
Wasserstoffbehälter
an einer Wasserstofftankstelle
Siemens AG
Energie-Alternative mit
Potenzial
an die jeweiligen Anforderungen der
einzelnen Einheiten angepasst werden
kann.
Instrumentierung und Analytik
Neben der eigentlichen Prozesssteuerung unterstützt Siemens den effizienten
und sicheren Betrieb von Power-toGas-Anlagen mit einem umfangreichen
Portfolio an Geräten und Systemen für
die Prozessinstrumentierung und -analytik. Damit lassen sich kontinuierlich
Informationen über Temperaturen, Drücke oder Durchflussmengen zuverlässig
und präzise erfassen. Dank moderner
10
einzelnen Analysengerät bis zur indi
viduellen Systemlösung – angefangen
beim Online-Prozess-Gas-Chromat o
graph MicroSAM oder MicroSAM CV zur
Qualitätskontrolle nach der Elektrolyse
(Spurenmessung von O2 und N 2 in
hochreinem H2) bis hin zum Sitrans CV
für die eichpflichtige Gasbeschaffenheitsmessung bei der Einspeisung ins
Erdgasnetz. Daneben lassen sich auch
weitere Syntheseschritte, etwa die Methanisierung des Wasserstoffs, durch
die leistungsfähigen Gasanalysatoren
Ultramat und Oxymat 6 überwachen.
Alle Geräte gibt es auch in Ex-Ausführung.
Die Power-to-Gas-Technologie hat gegenüber etablierten Speicherverfahren einige entscheidende Vorteile in
ihrer Speicherkapazität und Anwendungsvielfalt. Sie besitzt das Potenzial,
künftig einen entscheidenden Beitrag
in einer sicheren und sauberen Energieversorgung zu leisten. Deshalb
lohnt es sich, frühzeitig Pilotanlagen
zur Erprobung des Verfahrens zu
bauen – und bereits in dieser Phase
entsprechende Automatisierungstechnik zu nutzen. Mit Simatic PCS 7 kann
diese Automatisierung schrittweise
mit den Anlagen mitwachsen – und ermöglicht in jeder Phase einen sicheren
und effizienten Betrieb.
Info und Kontakt
[email protected]
PEM-Elektrolyse
„Grüner“
Wasserstoff
Siemens AG
Mit dem Silyzer Elektrolysesystem
auf Basis der PEM (Proton Exchange
Membrane)-Technologie kann
elektrischer Strom in Wasserstoff
umgewandelt werden, um große
Energiemengen aus erneuerbaren
Quellen aufzunehmen und dann zu
speichern.
Das Silyzer System wandelt mit der PEM-Technologie elektrischen Strom in Wasserstoff um
D
ie Stromgewinnung aus erneuerbaren Energien unterliegt starken Schwankungen. Speicherverfahren für diese Energie müssen daher
äußerst schnell und zuverlässig auf die fluktuierende
Stromerzeugung reagieren können, um die Energie
optimal nutzen und gleichzeitig auch zur Netzstabilität beitragen zu können. Siemens hat deshalb eine
Elektrolyse-Technologie entwickelt, die gegenüber
dem konventionellen alkalischen Verfahren Vorteile
bietet: Die PEM-Elektrolyseure eignen sich für hohe
Stromdichten und können innerhalb von Millisekunden auf die großen Sprünge bei der Stromproduktion
von Wind- und Solaranlagen reagieren.
Dynamisch und effizient
Neben dieser hohen Dynamik haben die neuen Elektrolyseure den Vorteil, dass sie nicht auf einer bestimmten Betriebstemperatur gehalten werden müssen, sondern vollständig abschaltbar sind und vor
dem Einschalten keine Vorwärmphase brauchen. Das
eliminiert die Betriebskosten im Stand-by und ermöglicht einen effizienten und zuverlässigen Betrieb
ohne Rückstände wie zum Beispiel Kalilauge. Außerdem liefern die PEM-Elektrolyseure den Wasserstoff
mit einem Druck von mindestens 35 bar. Dadurch
muss das Gas bei vielen Anwendungen nicht erst auf
einen höheren Druck gebracht werden, um weiterverarbeitet oder gespeichert zu werden. Das spart
Investitionskosten für Kompressoren.
Erste Projekte
Die von Siemens entwickelte PEM-Technologie ist
mittlerweile so weit ausgereift, dass sie Anwendung
in der Praxis findet, so zum Bespiel im Rahmen des
Projektes CO2RRECT zusammen mit Bayer, RWE und
zehn weiteren Partnern aus der Wissenschaft. Untersuchungsgegenstand des Projekts war die Umwandlung fluktuierender Energiequellen (Wind) in Polymere als Basis für weitere chemische Synthese
prozesse. Reaktionsmedien waren dabei zum einen
Wasserstoff aus dem Siemens PEM-Elektrolyseur und
zum anderen Kohlendioxid aus einem konventionellen Kraftwerk. Der nächste Meilenstein ist die Aus
lieferung eines Silyzer Elektrolyseurs für das Projekt
„Energiepark Mainz – Elektrolysewasserstoff als Energiespeicher und -vektor“. Dieses Forschungsprojekt
hat das Hauptziel, eine Energiespeicheranlage in
einer Skala zu entwickeln, die sich für die dezentrale
Bewirtschaftung von Netzengpässen eignet. Das System soll eine Spitzenleistung von bis zu 6 MW haben
– und ist damit ein wichtiger Schritt auf dem Weg von
heutigen kleinen (100 kW) zu zukünftigen großen
(100 MW) Elektrolyse-Systemen.
Info
siemens.com/hydrogen-electrolyzer
11
process news 1/2014 | Energie-Audit
Merck Serono, Schweiz
Gute Gründe für
Umweltschutz
<KeineüberschneidendeVerknüpfung>
Merck Serono
Umweltschutz wurde bei Merck Serono im schweizerischen Aubonne schon immer
groß geschrieben. Management und Mitarbeiter verpflichteten sich im Rahmen
einer standortbezogenen Initiative darauf, die Ressourcen- und Energieeffizienz in
der Produktion und den Nebenanlagen zu verbessern. Diese Ausgangsmotivation
und ein Energie-Audit von Siemens ergaben zusammen gleich mehrere konkrete
und mit Zahlen zu Einsparungen hinterlegte Projekte, mit denen Aubonne einen
bedeutenden Beitrag zu Mercks unternehmensweitem Edison-Programm leisten
kann. Mit Edison will Merck die CO2-Emissionen in allen Produktionsstätten des
Unternehmens senken.
12
Energie-Audit | process news 1/2014
D
er Standort Aubonne von Merck Serono S.A. ist
nur wenige Kilometer vom Genfer See entfernt
und hat einen spektakulären Blick auf die
Schweizer Alpen. Vielleicht liegt es auch an dieser
malerischen Lage, dass der Schutz der natürlichen
Ressourcen und die Reduzierung von Emissionen sowohl bei der Belegschaft als auch beim Management
in Aubonne schon immer einen großen Stellenwert
hatten. Die Verantwortlichen am Standort unterstützten dieses Engagement zusätzlich durch die
lokale GoGreen Initiative. Das unternehmensweite
Edison-Programm umfasst außerdem eine Reihe von
Incentives, die die Reduzierung von Emissionen und
die Energieersparnis zum persönlichen Ziel für jedes Belegschaftsmitglied werden lassen, vom TopManagement bis zu den Mitarbeitern. „Für uns ist
Energieeffizienz ein fixes Kriterium in unseren täg
lichen Arbeitsabläufen. Wir sind hochmotiviert, den
Betrieb diesbezüglich zu verbessern”, erklärt Bertrand
Huguelet, Director of Technical Services and Project
Management Office bei Merck Serono in Aubonne.
„Das von der Merck Group ins Leben gerufene EdisonProgramm gab uns dabei einen zusätzlichen
Anschub.” Ziel von Edison ist es, die Kohlendioxid
emissionen (CO2) in den Produktionsstätten von
Merck bis 2020 gegenüber den Werten von 2006 um
insgesamt 20 % zu senken. Um die Produktionsstätten auf der ganzen Welt bei diesem ehrgeizigen Ziel
zu unterstützen, hat Merck ein gesondertes Budget
für passende Effizienzprogramme an allen Stand
orten zur Verfügung gestellt.
Zahlen liefern die nötigen Argumente
„Die Herausforderung bestand darin, belastbare Zahlen zu einigen potenziellen Projekten zu bekommen,
mit denen wir zusätzliche Energieeinsparungen erzielen wollten”, so Huguelet. „Unsere Teams und
Experten hatten bereits einige Bereiche identifiziert,
was uns jedoch fehlte, waren Analysen und Zahlen
zu den tatsächlichen Einsparungen und den dafür
notwendigen Investitionen.” Daher wandte sich
Merck Serono an Siemens. „Eines unserer Argumente
für einen externen Partner für das Energie-Audit war,
dass wir objektive und detaillierte Analysen zum Einsparungspotenzial in den verschiedenen Bereichen
erhalten wollten. Schließlich wollten wir geeignete
Projekte für das Edison-Programm im Hinblick auf
CO2-Einsparungen und ROI identifizieren. Dazu fehlt
unseren Teams schlichtweg die nötige Zeit in ihrer
täglichen Arbeit”, ergänzt Stefano Siviero. Er ist
Merck Serono ist die biopharmazeutische Sparte von Merck.
Das Unternehmen führte gemeinsam mit Siemens einen
Energie-Audit durch, mit dem verschiedene Maßnahmen für
eine bessere Energieeffizienz identifiziert wurden – sowohl
in der Produktion als auch bei den Nebenanlagen. Dadurch
spart Merck Serono in Aubonne Energie und Geld.
Das Energie-Audit in Zahlen
Am Ende des Audits hatte das Team
13 Bereiche für Verbesserungen identifiziert und analysiert. Die insgesamt
möglichen CO2-Einsparungen betrugen
über 1.100.000 kg pro Jahr und die jährlichen Einsparungen mehr als 700.000 €.
Von diesen Bereichen wurden drei Projekte
ausgewählt, die besonders bei Einsparungen und ROI hervorstachen:
• Ersetzen der Kondensatableiter
• Austauschen von Kühlaggregaten
• Automatisierung von Beleuchtung
und Beschattung
Director of Engineering and Technology, Global
Manufacturing and Supply bei Merck Serono und war
verantwortlich für das Energie-Audit am Standort
Aubonne.
Siemens war dabei ein naheliegender Partner, so
Siviero weiter: „Wir hatten mit Siemens bereits bei
anderen Projekten zusammengearbeitet. Sie kannten sowohl den Standort als auch die Systeme, und
wir wollten das Audit möglichst effizient durchführen, da wir ein Team aus Mitarbeitern für eine Woche
für das Audit abstellten. Dieser Zeitaufwand sollte
sich natürlich auszahlen. Entscheidend war aber der
wirklich ausgezeichnet strukturierte Prozess, den
Siemens für ein solches Energie-Audit entwickelt hat,
sowie das dazu passende schlagkräftige Team bei
Siemens aus Experten mit dem richtigen Fachwissen
und der richtigen Motivation, die eng mit uns zusammenarbeiten konnten. Siemens führt für uns nicht
nur das Audit durch, sondern kann uns außerdem
auch bei den notwendigen Maßnahmen im Anschluss unterstützen – damit ist Siemens unser Partner für den gesamten Prozess rund um das Thema
Energiesparen.“
Eine Woche für intensive Analysen
Das eigentliche Audit dauerte eine Woche und wurde
in der ersten Märzhälfte 2013 durchgeführt. „Wir
haben alle Fakten von unserer Seite sorgfältig vorbereitet”, sagt Huguelet. Das Merck-Serono-Team sammelte alle verfügbaren Informationen, wie Pläne des
Standorts und Details zu den größeren Verbrauchern.
„Sowohl die Zusammenarbeit als auch die Vorbereitung durch Merck Serono waren wirklich hervor
ragend”, bestätigt Walter Huewels, Projektleiter bei
Siemens. „Diese exzellente Teamarbeit war entscheidend für die guten Resultate des Audits. Die Expertise und das Wissen der Mitarbeiter beim Kunden vor
Ort sind sehr wertvoll, denn sie arbeiten täglich mit
den Systemen und wissen, was warum wie gemacht
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process news 1/2014 | Energie-Audit
„Siemens hat einen ausgezeichnet
strukturierten Prozess für das EnergieAudit und ein schlagkräftiges Team
aus Experten mit dem richtigen Fach
wissen und der richtigen Motivation.
Siemens ist unser Partner für den
gesamten Prozess rund um das Thema
Energiesparen.”
Publicis
Stefano Siviero, Director Engineering and Technology,
Global Manufacturing and Supply, Merck Serono
wird – Informationen, die ein externer Partner benö- und das Optimierungspotenzial sowie eine erste Eintigt, um den besten Vorschlag zu erarbeiten.” In nur schätzung der potenziellen Energieeinsparungen und
fünf Tagen erstellten das Team um Huewels und die der nötigen Investitionen für jede Maßnahme – komExperten von Merck eine technische Analyse vor Ort, plett mit einem vollständigen ROI Business Case und
um die ersten Maßnahmen bezüglich der Energie- einem kompakten Report zu den Ergebnissen.
effizienz zu identifizieren und die allgemeine Situation der Anlage bezüglich ihrer Energieeffizienz be- Veränderungen anregen, Kosten senken
urteilen zu können. Das Audit-Team analysierte und
bewertete alle Formen von Energie, die Energiever- Dem Management in Aubonne wurden dann in der
sorgung und -verteilung, die Energiedatensammlung Tat sehr überzeugende Gründe für die geplanten
und -archivierung sowie Verlustströme (z. B. Ab- Maßnahmen präsentiert, wie Huguelet bestätigt:
wärme). Ergebnisse dieses Schritts waren ein Über- „Wir hatten endlich die Zahlen, um ganz klar darzu
blick über geeignete Energieeffizienzmaßnahmen legen, wo wir wie viel Kosten für Energie unnötig
Das Energy & Environmental Services Konzept von Siemens
Audit-Report
14
Wirksamkeit
Siemens AG
Transparenz
Bewusstsein
Analyse
Implementierungskonzept
Konzept
ManagementReview
Entwicklung einer
Strategie,
von Tools und
Prozessen
DatentransparenzReview
Entwicklung eines
Datensammelkonzepts
Technisches
Energie-Audit
Entwicklung eines
Implementierungskonzepts
Projektübergabe
Implementierung
ISO 50001Zertifizierung
erlangen
Implementierung
eines EnergieDatenmanagementsystems
Implementierung von
technischen
Verbesserungsmaßnahmen
Service
Bewusstsein erhalten
Wertschöpfung durch
Managed Services
Nachhaltige
Einsparungen erhalten
Energie-Audit | process news 1/2014
„Wir hatten endlich die Zahlen,
um ganz klar darzulegen, wo
wir wie viel Kosten für Energie
unnötig ausgeben, und was wir
investieren müssen, um diese
Kosten zu sparen.”
Publicis
Bertrand Huguelet, Technical Services and
Project Management Office Director, Merck Serono, Aubonne
ausgeben, und was wir investieren müssen, um diese Nächstes Audit auf gutem Weg
Kosten zu sparen.” Die Ergebnisse bei Merck Serono
sind ganz typisch für die Ergebnisse eines Energie- „Eine Woche zu finden, in der unsere Mitarbeiter ausAudits, so Huewels: „Die Quintessenz unserer Ana- reichend Zeit hatten, um sich gemeinsam mit Siemens
lyse ist, dass wir aufzeigen, wo Unternehmen ein- dem Energie-Audit zu widmen, war nicht ganz einfach Geld zum Fenster hinauswerfen. Wenn unsere fach, aber der Aufwand hat sich gelohnt – und wir
Kunden das sehen, ist man sich ganz schnell einig, haben positives Feedback von unseren Mitarbeitern
erhalten, die das Audit als Chance erkannten, sich
dass da etwas passieren muss.”
In Aubonne wählte Merck Serono drei Projekte aus: wirklich mit der Situation zu beschäftigen. Das ist
Erneuerung der Kondensatableiter für Prozessdampf, auch noch ein Argument für einen externen Partner:
den Austausch eines Kühlaggregats sowie die Auto- Das Team kommt in die Anlage und dann muss man
matisierung der Beleuchtung und Beschattung der sich Zeit nehmen. Es gibt einen Plan, und den muss
Bürogebäude. Diese Projekte werden ergänzt durch man einhalten”, resümiert Siviero. Dank des Engageein neues System für die Erfassung und Über ments des Teams waren die Resultate in Aubonne so
wachung des Energieverbrauchs, mit dem Merck beeindruckend, dass andere Standorte dieses Audit
Serono sowohl die Ergebnisse der umgesetzten als Best-Practice nutzen werden, so Siviero weiter:
Maßnahmen analysieren als auch weitere Einspar- „Aubonne war unser Pilotprojekt und die Resultate
maßnahmen und Defizite bei bestehenden Systemen hier setzen den Standard für die nächsten Audits. Wir
identifizieren will. Die Projekte werden in den nächs- sind gespannt, was andere Standorte erreichen könten zwei Jahren implementiert und befinden sich nen.” Vor dem Bürogebäude in Aubonne sprechen
derzeit in der Konzeptphase. „Wir planen, die Kon- Huguelet und Siviero einen weiteren Aspekt des
zeptphase Anfang 2014 abzuschließen und werden Audits an, der mit der schönen Umgebung des
dann die Projekte in Abstimmung mit dem Betrieb Betriebs zu tun hat. „Wir glauben, dass wir zu einer
bei uns umsetzen“, so Huguelet. Alle Projekte sollen nachhaltigen Gesellschaft beitragen müssen, nicht
bis 2015 abgeschlossen sein. Dieser relativ lange nur in unserer Arbeit, sondern auch im privaten
Zeitraum ist das Ergebnis betrieblicher Anforderun- Umfeld. Bei Energieeffizienz geht es nicht nur um
gen. „Die Erneuerungen betreffen Nebenanlagen, Kosten und Investitionen. Es ist eine Einstellung,
die für die Produktion unerlässlich sind”, erklärt die unsere Mitarbeiter mit nach Hause nehmen
Huguelet. „Die Produktion sollte möglichst wenig be- können.“
einträchtigt werden, deswegen müssen wir die passenden Zeitpunkte für die Systemmodernisierung
Info und Kontakt
sorgfältig wählen. Die hier in Aubonne hergestellten
siemens.de/pharma
Biopharmazeutika werden auch anderen Produk
[email protected]
tionsstätten zur Verfügung gestellt, sodass wir dazu
Mehr zu Siemens energy efficiency services:
nicht nur unseren eigenen Terminplan, sondern auch
siemens.de/energyanalytics
die Anforderungen anderer Standorte berücksich
tigen müssen.”
15
process news 1/2014 | Energiemanagement
Energiemanagement
Einfach transparent
Wer die bestmögliche Entscheidung treffen will, braucht vor allem
eine schnelle Analyse der relevanten Daten. Umfassende Transparenz
ist darum wichtiger denn je. Wie aber bekommt man den großen
Durchblick und die damit verbundene Entscheidungshilfe tatsächlich?
Mit Simatic B.Data können Energiemanager jetzt neue Wege gehen.
Energiedaten-Management
schafft Transparenz
Das Energiedaten-Management Simatic
B.Data stellt gleich eine Reihe von leis
tungsstarken Funktionen zur Verfü
gung, die Unternehmen dabei helfen,
den genauen Energieverbrauch zu ana
lysieren. Dabei können auch spezifische
Auswirkungen für einzelne Produk
tionsstandorte ausgewertet werden.
Der Anwender kann unter verschiede
nen Visualisierungsmöglichkeiten wäh
len, darunter auch Energie-Dashboards
(Cockpits), die alle wichtigen Daten
schnell erfassbar bereitstellen.
Zusätzlich zu den typischen Anwen
dungsfällen wie der Darstellung wichtiger
Kennzahlen wie Verbrauch oder Kosten
wird sogar der Einfluss klimatischer
16
Bedingungen wie Temperatur oder Energie kostengünstig einkaufen
Luftfeuchtigkeit berücksichtigt. Simatic
B.Data kann die Normierung automa Simatic B.Data hilft dem Anwender –
tisch durchführen. Neben einem allge zusätzlich zur Effizienzsteigerung –, so
meinen Verbrauchs-Überblick auf allen wohl den Bezugspreis mittels besserer
Ebenen lassen sich auch Energiefresser Planbarkeit zu senken als auch den für
aufspüren und selbst versteckte Poten das eigene Verbrauchsprofil passenden
ziale im Betrieb von bereits optimierten Tarif auszuwählen. Ermöglicht wird das
durch die Vorhersage des Energiebe
Anlagen werden sichtbar.
Ein leistungsfähiges Energiemanagement hilft, die Kosten für Energie durch ein verbessertes
Controlling und effizientere Prozesse bei Einkauf und Betrieb zu senken
Energiemanagement
Ist-Zustand
Gesamtkosten
der Energieverund -entsorgung
• Wärme
• Strom
• Gas
• Wasser
• Druckluft
• Öl
• Sonstige
Energiecontrolling
• Transparente und
verursachergerechte
Energie- und
Stoffbilanzierung
• Automatische
Abrechnung und
Übergabe ins
Abrechnungssystem
• Aufspüren von
Anlagen-Optimierungspotenzialen
Energieeinkauf
• Bildung von aktuellen
Vertragsgrundlagen
• Prognose des
Energieverbrauchs
• Automatische
Fahrplanerstellung
• Einhaltung von
Bezugsverträgen
Energiebetrieb
• Rasche aktive
Entscheidungsfindung
• Ressourcenschonung
und personelle
Entlastung
• Fehlervermeidung
Siemens AG
S
elbst das modernste Energiemana
gement leidet unter einer beson
ders hartnäckigen, chronischen
Erkrankung: der Datenflut. Um mehr
Transparenz bezüglich der Daten zum
Energieverbrauch zu schaffen und
schnell aussagefähige Auswertungen
von Verbrauch und Bedarf zu erhalten,
benötigen Unternehmen leistungs
f ä
hige Tools.
Siemens AG
Energiemanagement | process news 1/2014
Einfach und übersichtlich: Simatic B.Data unterstützt den Anwender durch zahlreiche Features bei
Routineaufgaben rund um Energieeinkauf und -abrechnung sowie der Verbrauchsoptimierung
darfs und des Lastverlaufs für einen
oder mehrere Standorte, einzelne Ver
braucher, Produktionsbereiche oder
Gebäude.
Der größte finanzielle Vorteil wird
dadurch erzielt, dass die Differenz
zwischen erwartetem und tatsäch
lichem Verbrauch innerhalb einer de
finierten Periode möglichst gering
bleibt und gleichzeitig das Lastauf
kommen auf Tarifzeiten verlagert wird,
in denen der Energiebezug günstiger
ist oder der Anwender seinen Bedarf
durch eigene Energiequellen, bei
spielsweise eine Photovoltaikanlage,
decken kann.
Simatic B.Data bietet dafür drei ver
schiedene Prognoseverfahren an: ers
tens die Regressionsanalyse, die die
Tagesproduktionsmengen und die
entsprechenden Verbrauchsdaten ana
lysiert, zweitens die genaue analy
tische Betrachtung eines Referenz
zeitraums von Vergleichstagen und
Schichtmodellen und drittens die Be
rechnung des Energieverbrauchs auf
der Basis des Produktionsplans. So kön
nen alle Anwender, deren Verbrauchs
profil von Batch- oder Materialmengen
bestimmt wird, ihren Energiebedarf
prognostizieren.
Vielfältige Schnittstellen
Bereits in der Konfigurationsphase gibt
es viele Möglichkeiten, Berichte ein
fach und schnell zu erstellen. Simatic
B.Data unterstützt die Anwender mit
automatisch generierten Berichten,
unter anderem Kostenstellenberichten,
die allen beteiligten Einheiten den je
weiligen Verbrauch sowie die angefal
lenen Kosten aufzeigen.
Zum Einlesen von Verbrauchswerten
verfügt Simatic B.Data über eine große
Auswahl an Schnittstellen. Neben dem
komfortablen WinCC Kanal für Simatic
WinCC und PCS 7 stehen weitere Schnitt
stellen wie OPC oder ASCII zur Verfü
gung, über die Simatic B.Data Verbrauchs
werte und Produktionsdaten von ver
schiedenen Quellen gleichzeitig erfassen
kann.
Mit Simatic B.Data gibt es darüber
hinaus die Möglichkeit, das System bei
geringer Datenauslastung auf vorhan
denen PC-Stationen des Anwenders zu
installieren. Wahlweise kann es aber
auch auf einem gesonderten Einzel-PC
und bei höherem Datenvolumen oder
bei verteilten Standorten auf mehreren
PCs installiert werden. Außerdem bie
tet die Skalierbarkeit in Simatic B.Data
dem Anwender die Chance, mit einem
einzigen Standort und/oder geringe
rem Mengengerüst zu starten und das
System später zu erweitern.
Zum einfachen und kostengünstigen
Systemaufbau unterstützt Simatic
B.Data außerdem die Anbindung von
Web-Clients, sodass die Anwender ihre
individuell für den Web-Client einge
richtete Sichtweise des Monitorings,
Controllings oder der Prognose weiter
hin nutzen und dank Unterstützung für
mehrere Browser mobil bleiben können.
Fazit
Energiemanagement ist zu einem Muss
für jedes Unternehmen geworden, und
grundlegende Transparenz bildet die
Basis dafür. Schon allein eine Ver
brauchsdarstellung führt nachweislich
zu einer Verhaltensänderung. Wenn
noch weitere unterstützende Funktio
nen wie Controlling und Prognose zur
Verfügung stehen, dann wird Energie
management zum Erfolgsfaktor.
Info und Kontakt
siemens.de/bdata
[email protected]
17
Siemens AG
SÜDLEDER GmbH & Co KG, Deutschland
Siemens AG
Zukunft energiegeladen
18
Erneuerbare Energien | process news 1/2014
Die Biogas-Anlage bei SÜDLEDER arbeitet mit dem
REHAU TanERGY®-Prozess, der über die Vergärung
der organischen Inhaltsstoffe aus Leimleder und
Abwasser die energetische Verwertung von
Produktionsabfällen aus Gerbereien ermöglicht
Im oberfränkischen Rehau ist die kommunale Energiewende in vollem Gange.
Das zeigt sich vor allem bei der SÜDLEDER GmbH & Co KG, die mit ihren organischen
Abfällen den gesamten Strom- und Wärmebedarf ihrer Gerberei deckt. Geplant und
realisiert wurde die Anlage von der REHAU Energy Solutions GmbH aus Plauen, die
sich dabei für eine integrierte Automatisierungs- und Instrumentierungslösung auf
Basis von Siemens-Technologie entschieden hat.
W
er sich auf den Weg nach Rehau in Oberfranken im Landkreis Hof macht, begibt sich auf
eine kleine Zeitreise. „Hier kann man heute
schon viel von dem erfahren, was die Zukunft in
Sachen Energiewende bringen und wie sich vieles
verändern wird“, erklärt Bürgermeister Michael Abraham begeistert. Wer vor die Tore der Stadt fährt,
Industriestandort mit mehr als 80.000 MWh Jahresstromverbrauch.
Dass dieses herausragende Ziel überhaupt angesteuert werden kann, ist den Visionen der örtlichen
Unternehmen wie SÜDLEDER, der REHAU AG, dem
Land, der Stadt und der Behörden zu verdanken. Mit
seinen 240 Mitarbeitern gehört SÜDLEDER zu den
„Die Anlage gewährleistet eine perfekte Vergärung der organischen
Inhaltsstoffe aus Leimleder und Abwasser. Dadurch ist die
Gerberei der SÜDLEDER GmbH & Co KG nahezu energieautark.“
Eric Priller, REHAU Energy Solutions GmbH, Plauen
dem fällt sofort eine Baustelle ins Auge – und auf die
ist man besonders stolz. Sogar aus dem Ausland
schaut man nach Rehau. Das bislang einzigartige Projekt eines kommunalen Bio-Energie-Zentrums nimmt
immer mehr Gestalt an. In den vergangenen Monaten wurde im ersten Schritt eine Bio-Energie-Anlage
(BEA) fertiggestellt. Demnächst wird das Zentrum
dann um eine Bioabfallvergärung (BVA) erweitert.
Das liegt zwar für viele Kommunen voll im Trend,
doch in Rehau passiert deutlich mehr: Soll nach
den Plänen der Bundesregierung bis zum Jahr 2020
der Anteil aus erneuerbaren Energien am Gesamt
stromverbrauch bei 35 % liegen, wird das in Rehau
mit 40 % schon 2014 erreicht – erstmals an einem
führenden Lederherstellern in Europa. Kein Wunder
also, dass in seiner Gerberei bei der Produktion von
feinstem Leder jährlich ca. 70.000 Tonnen organische
Abfälle anfallen, die bisher als Sondermüll entsorgt
werden mussten und jetzt zur Energieerzeugung
genutzt werden können.
Komplettlösung für Automatisierung,
Antriebstechnik, Messtechnik und Analytik
Seit diesem Jahr wird durch eine betriebseigene
Bio-Energie-Anlage der gesamte Strom- und Wärmebedarf der Gerberei gedeckt. Das aus dem Gärungsprozess gewonnene Gas wird in ein selbstbetriebenes
19
process news 1/2014 | Erneuerbare Energien
Gasnetz gespeist, das rund 1,4 MW Strom und 1,6 MW
Wärme erzeugt. Damit ist SÜDLEDER ein praktisch
energieautarkes Unternehmen und Vorreiter in diesem Bereich.
Dass diese Neuausrichtung in verhältnismäßig
kurzer Zeit realisiert werden konnte, ist der REHAU
Energy Solutions GmbH aus Plauen und SiemensExperten aus Berlin und Leipzig zu verdanken. REHAU
Energy Solutions hat mithilfe der Siemens-Technologie
hierfür ein patentiertes Verfahren zu Umwandlung
der bisherigen Substrate in Biogas (TanERGY®) für
die lederverarbeitende Industrie entwickelt und
trägt hiermit wesentlich zur Abfallreduzierung bei.
Die Elektrotechnik der Anlage wurde mit modernstem Know-how sowie Geräten und Maschinen
einheiten von Siemens umgesetzt. Kernstück der
Automatisierungslösung ist ein Simatic PCS 7 Ein
platz
s ystem mit einem leistungsfähigen AS414
Automatisierungss ystem, das von dem Solution Partner AllTec aus Borna realisiert wurde. Insgesamt sind
rund 200 Prozessobjekte im System implementiert.
Die Signale aus dem Prozess werden über Profibus
eingebunden, darunter auch die autarken Steuerungen der drei Blockheizkraftwerke und des Heizungscontainers sowie die Prozessinformationen aus der
Prozesswasseraufbereitung der Gerberei. Insgesamt
13 Sinamics G120 Frequenzumrichter sorgen für den
energieeffizienten Antrieb der Rührwerke und Pumpen in der Anlage. Ebenfalls über Profibus ist der
größte Teil der 68 Sensoren an die Anlage angebunden: 15 Sitrans P300, P Compact sowie P210 Druckmessumformer für die Druckmessung, 11 Grenzstandschalter CLS200 und LVL200 für die Füllstandüberwachung in Schächten und Behältern, ein
Sitrans MAG 3100 Durchflussmesser für die Erfassung des Präzipitats im Vorlagebehälter sowie diverse
Sitrans T Temperaturfühler und -messumformer. Der
Füllstand wird wegen der anspruchsvollen Mess
bedingungen durch mehrere Sitrans LR 200 und
LR 250 Radarmessgeräte überwacht. Rein- und Rohgaszusammensetzung werden jeweils von einem
Ultramat 23 im SetBGA Analytik-Komplettsystem
analysiert und ausgewertet.
Zusätzlich zur lokalen Steuerung kann die Anlage
auch über einen sicheren Remote-Zugang über ein
Scalance S Security Modul von der Produktion von
SÜDLEDER aus der Ferne überwacht werden. Zukünftig
20
Siemens AG
Die Anlage ist mit einer umfangreichen
Lösung aus Siemens Prozessinstrumenten
ausgerüstet, darunter auch ein magnetischinduktiver Durchflussmesser für die
Messung des Präzipitats im Vorlagebehälter
rehau-energy-solutions.com
Mit Gründung der Energy Solutions GmbH
hat sich REHAU frühzeitig auf den Markt
und das Potenzial erneuerbarer Energien
spezialisiert. In Rehau, Oberfranken, wird
nicht auf Windkraft oder Solarstrom gesetzt,
sondern in erster Linie auf Energie aus
Abfällen. Die von Energy Solutions entwickelten Verfahren sind darauf konzipiert und
machen bereits europaweit Schule:
• TanERGY®: Das weltweit bislang
einzigartige Verfahren generiert Energie
aus Produktionsabfällen – in Rehau aus
Reststoffen aus der Gerberei, die einen
Energieanteil von bis zu 76 % liefern. Über
Vergärung entstehen Strom und Wärme.
• WastERGY®: Mit diesem neu entwickelten
Verfahren könnten künftig kommunale
Bioabfälle das Substrat für ein Vergärungs
prinzip liefern, das Energie aus Kompost
bergen gewinnt.
• NetERGY®: Ein übergeordnetes, selbst
lernendes Steuerungssystem könnte
künftig alle Parameter einer kommunalen
Selbstversorgung mit Energie aus Bioabfällen erfassen und regeln. Neben
Witterungseinflüssen wie Wind, Sonnen
kraft und Außentemperatur beobachtet
das System auch das Verhalten der
Energieerzeuger und -verbraucher.
Erneuerbare Energien | process news 1/2014
Rein- und Rohgaszusammensetzung werden
von einem SetBGA Analytik-Komplettsystem
analysiert und ausgewertet
ist auch eine Anbindung an die geplante Bioabfallvergärung Hochfranken über Industrial Ethernet vorgesehen.
Einsparungen bei Emissionen und Kosten
Siemens AG
Siemens AG
Seit ihrer Inbetriebnahme leistet die Biogasanlage
einen wichtigen Beitrag dazu, dass die drastische
Reduzierung der CO2-Produktion als Folge der eingesparten Heizenergie und der Stromproduktion aus
betriebseigenen Abfallmengen und der damit einhergehenden Entsorgungskosten gewährleistet werden kann. „Das sind immerhin weitere 5.500 Tonnen“,
erklärt SÜDLEDER-Geschäftsführer Peter Pöppel. Die
Wärmeproduktion selbst findet für den eigenen Prozess statt. Die Notstromversorgung für die Gerberei
ist dadurch auch aus eigenen Mitteln gewährleistet.
„Die Einkünfte aus der Stromproduktion sowie die
Einsparungen bei der Wärmeversorgung und der
Leimlederentsorgung führen dazu, dass sich die
Investition schon in wenigen Jahren amortisieren
wird“, beschreibt Eric Priller, REHAU Energy Solutions
GmbH, die Zukunftsaussichten für SÜDLEDER. Das
Unternehmen profitiert zudem von der hohen Inves
titionssicherheit und zukunftssicherer Technologie
sowie reduzierten Total Cost of Ownership.
Alle Informationen laufen im Simatic PCS 7
Prozessleitsystem der Anlage zusammen
Schritt für Schritt zur Energiewende
Das alles ist ein großer Schritt in Richtung Bio-EnergieZentrum Hochfranken. Mit der Energiewende setzt
die oberfränkische Stadt ein Zeichen: Die weitere
Standortentwicklung wird sich vor allem am Einsatz
regenerativer Energien beweisen. Ein ehrgeiziges
Ziel, das man mit Fortune angeht. Betrug bis 2010
die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen in
Rehau gerade einmal 3.700 MWh, so wird sie in diesem Jahr insgesamt mehr als 65.000 MWh erreichen.
Derzeit laufen die Planungen für eine Bioabfallver
gärung. Wenn dieses Projekt realisiert wird, werden
REHAU Energy Solutions GmbH und Siemens als
Projektpartner wieder mit an Bord sein.
Info und Kontakt
siemens.de/biokraftstoffe
[email protected]
21
Das Gemeinschaftskraftwerk Linden
Stadtwerke Hannover AG
Daten-Kraftwerk
Die Softwarelösung Comos sorgt im
Gemeinschaftskraftwerk Linden dafür,
dass die richtigen Daten immer zur
richtigen Zeit der richtigen Person zur
Verfügung stehen, und unterstützt einen
flexiblen und effizienten Anlagenbetrieb.
enercity
K
22
ommunale Energieversorgungsunternehmen
stehen vor der großen Herausforderung, den
lokalen Energiebedarf von privaten Haushalten
und der Industrie jederzeit problemlos zu bedienen.
Gleichzeitig müssen diese Unternehmen trotz steigender Kosten weiterhin wirtschaftlich arbeiten. So
auch das kommunale Energieversorgungs- und Dienst
leistungsunternehmen „Stadtwerke Hannover AG
(enercity)“. Das Unternehmen betreibt unter anderem das Gemeinschaftskraftwerk Linden, das 1962
in Betrieb ging und seitdem mehrfach modernisiert
wurde. Im Jahr 1998 wurde mit einer Gasturbine und
der alten Dampfturbine aus dem Jahr 1962 die erste
Gas- und Dampfturbinenanlage (GuD-Anlage) in Betrieb
gesetzt. 2011 wurde dann eine weitere Gasturbine
eingebaut und die Dampfturbine gegen eine deutlich größere gemeinsame Dampfturbine ausgetauscht.
Dadurch werden pro Jahr 210.000 Tonnen CO2 eingespart.
Durch den Einsatz moderner Technologie, wie
etwa solcher hochproduktiven GuD-Anlagen, steigt
auch die Datenmenge innerhalb der Kraftwerke an.
Deshalb entschloss sich enercity, in ein elektro
nisches Anlagen- und DokumentenmanagementSystem zu investieren. „Wir suchten kein reines Dokumentenablage-System, sondern ein intelligentes
Datenmanagement-System, mit dem wir schnell und
einfach die Anlage digital abbilden und weitere
Engineering | process news 1/2014
„Bei den vorliegenden Daten
und Dokumenten haben wir
jederzeit die Sicherheit, dass
diese auch den ‚As-built‘Zustand des Kraftwerks
abbilden.“
enercity
David Röbbing, Systemadministrator von enercity
im Heizkraftwerk Linden
Planungen vornehmen können“, beschreibt David
Röbbing, Systemadministrator im Heizkraftwerk
Linden, die Anforderungen an die Software.
Einheitlich und immer aktuell
(R&I)“-Schemata, Lagepläne, Freischaltpläne, SingleLine-Pläne, Regelschemata, das BrandmeldeanlageSystem, Daten von Aggregaten sowie diverse weitere
Dokumente implementiert – alleine für die neue
GuD-Anlage 400 DINA4-Ordner mit ca. 300.000
Dokumenten. Trotz der enormen Datenmenge kann
mit der leistungsstarken Softwarelösung schnell und
einfach mit den Daten gearbeitet werden. „Bei den
vorliegenden Daten und Dokumenten haben wir jederzeit die Sicherheit, dass diese auch den ‚As-built‘Zustand des Kraftwerks abbilden“, nennt David
Röbbing einen weiteren Vorteil von Comos.
Nach intensiver Analyse verschiedener Softwareprodukte entschied sich enercity für die Softwarelösung
Comos. Diese Softwarelösung basiert auf einer einheitlichen Datenplattform und verfolgt einen objekt
orientierten Ansatz. Damit wurde eine lückenlose,
konsistente und navigierbare Datenbank zur Abbildung der Bestands- und Erweiterungsanlage (beginnend mit der neuen Gasturbine) realisiert. Das kom- Integrierte Lösung
plette Kraftwerk lässt sich mittlerweile im aktuellen
Ist-Zustand digital abbilden. Als übergeordnetes An- Die Softwarelösung wird zudem auch für die Projektlagenkennzeichensystem wird das KKS in der Daten- und Anlagenplanung verwendet. Dies hat den Vorbank verwendet. Bevor im Kraftwerk Linden mit der teil, dass die Mitarbeiter nur mit einem System arbeiDatenimplementierung der Anlagendokumentation ten müssen – das spart zusätzlichen Aufwand für
begonnen wurde, entwickelten die zuständigen Schulungen und Systempflege.
Mitarbeiter gemeinsam ein Konzept für das spätere
Daneben hat der Kraftwerksbetreiber schon vor
Dokumentenmanagement-System und definierten einigen Jahren damit begonnen, ein spezifisches Ineine Grundstruktur, an die dann die Standard-Soft- formationssystem für die Mitarbeiter im Kraftwerk
warelösung kundenspezifisch angepasst wurde. „Ein Linden aufzubauen. Mittlerweile beinhaltet dieses
großer Vorteil von Comos ist, dass die Software fle- „elektronische Schichtbuch“ über 145.000 Einträge,
xibel an die gegebenen Arbeitsprozesse angepasst auf denen die Mitarbeiter über Freitextsuche zugreiwird und nicht umgekehrt, wie es sonst bei anderen fen können. Das Informationssystem ist außerdem
Software-Produkten üblich ist“, beschreibt System- mit der Softwarelösung über eine Schnittstelle veradministrator Röbbing die Softwareanpassung. Nach knüpft. Dadurch können die Mitarbeiter bei Bedarf
der Festlegung der Datenbankstruktur wurden die weitere Informationen zu den in Comos abgelegten
Daten erfasst und eingegeben und die Dokumente Objekt- bzw. Anlagenbauteilen aufrufen und somit
implementiert. Bei der Definition der Datenbank- wesentlich schnellere und bessere Entscheidungen
struktur, der Kapitelkartenentwicklung, dem Daten- treffen.
import und der Dokumentenmigration unterstützte
das Berliner Ingenieurbüro Thielert den KraftwerksInfo und Kontakt
betreiber.
siemens.de/comos
In die Datenbank wurden Blockdiagramme, [email protected]
fahrensschemata, „Rohrleitungs- und Instrumenten
23
process news 1/2014 | Antriebstechnik
Sunshine Sugar, Australien
Süßer Erfolg
Sunshine Sugar
produziert Rohzucker aus
Zuckerrohr in seinen
Zuckerfabriken in New
South Wales, Australien,
und betreibt zusätzlich
die Zuckerraffinerie
Manildra Harwood Sugar
Refinery (MHS) als 50:50
Joint Venture mit
den Unternehmen der
Manildra Group. Der
gesamte produzierte
Rohzucker wird an MHS
weiterverkauft, die die
nötige Kapazität hat, um
ihn weiterzuverarbeiten
Matthew Krumins
„Wechselstrom oder Gleichstrom?” – diese Frage stellte sich Sunshine Sugar beim
Austausch des in die Jahre gekommenen Zentrifugenantriebs. Das Unternehmen
entschied sich am Ende für eine Kombination aus Antrieb und Motor mit Wechsel
spannung von Siemens, mit der sich der Energieverbrauch um 40 % reduzieren ließ.
D
ie Entscheidung, den 298-kW-Gleichstroman- gemäß und sogar unter dem veranschlagten Budget
trieb der Zentrifuge durch eine Kombination umgesetzt wurde. „Siemens verwies auf weltweit
aus Motor und Antrieb mit einer Wechselspan- 1.200 Referenzen, in denen Zentrifugen erfolgreich
nung von 184 kW zu ersetzen, fiel den Verantwort- mit AC-Antrieben arbeiten. Weitere Vorteile waren
lichen bei Sunshine Sugar zunächst nicht leicht, aber die Reduzierung von Motor- und Antriebsgröße
Siemens hatte gute Argumente für seine einzigar- durch das Steuern der Schalthäufigkeit der IGBTs
tige Lösung, wie Werkleiter Stephen King erklärt. (Insulated-Gate Bipolar Transistors). Ein Experte für
Siemens half dem Unternehmen bei der Entschei- Antriebstechnik aus dem Competence Center für
dung für ein Upgrade des Antriebssystems, das frist- Zucker aus Deutschland besuchte uns, um uns genau
24
Antriebstechnik | process news 1/2014
zu erläutern, warum dies die richtige Lösung ist”, so
Stephen King.
Siemens für ein I/O Device, um die Lösung in das
bestehende Leitsystem zu integrieren.
Die richtige Technik
Beträchtliche Einsparungen
Brian Jackson, verantwortlich für die elektrische Aus- Seit Inbetriebnahme des neuen Antriebs konnte
rüstung bei Sunshine Sugar, war ebenfalls beein- Sunshine Sugar seinen Stromverbrauch erheblich
druckt: „Das 184-kW-Antriebssystem hat uns auch reduzieren. „Unsere Aufzeichnungen bestätigen,
mit der Active-Front-End-Technologie überzeugt. Mit dass der Stromverbrauch der Zentrifuge von 1,7 auf
diesem Standardfeature bei Sinamics Antriebssys 1,0 kWh pro Tonne gesunken ist – und das noch vor
temen können wir Motor- und Antriebsgröße ohne der Optimierung des Antriebs. Wir planen deshalb
Leistungsverlust reduzieren, Oberwellen von weni- weitere Analysen, um die endgültigen Einsparunger als 1 % erreichen und folglich unsere Energie gen zu ermitteln”, sagt Brian Jackson. Angesichts
kosten erheblich senken.” AC-Antriebe können die für der guten Ergebnisse verwundert es nicht, dass
Active Front End
Die für Umrichter in zentrifugalen Antrieben
gebräuchliche Technik bietet einige wichtige
Vorteile:
• Selbstgeführte Umrichter mit IGBTs und
einem Clean Power Filter am Eingang
• Sinusförmige Ströme und Spannungen
ohne netztypische Oberwellen und dadurch
minimale Netzrückwirkung auf der
Systemseite; somit keine Kompensationsund Filterkreisanlagen erforderlich, der
gesamte Leistungsfaktor cos phi = 1
• Dank aktiver Auslösung keine Ableitung
durch ausgelöste Sicherungen infolge von
Netzunterspannung oder Ausfall im
Generatorbetrieb; macht die Lösung
besonders geeignet für schwache oder
instabile Systeme
• Kompensation von Netzunterspannung
mithilfe des spannungserhöhenden Modus
• Außergewöhnliche Dynamik
Mit der neuen
AC-Motor- und
Antriebslösung für
seine Zentrifuge
konnte Sunshine
Sugar bereits Energieeinsparungen von
40 % realisieren
• Von Oberwellen ausgelöste Netzresonanz
ist ohne Einfluss auf die Netzspannung
Zentrifugen erforderliche Leistung bereitstellen – die
größten Zentrifugen fassen 1.200 kg pro Ladung.
Drehzahlgeregelte AC-Antriebe sind wartungsarm,
robust und langlebig, können eine ganze Kampagne
lang durchlaufen und sind insgesamt zuverlässiger
als drehzahlgeregelte DC-Antriebe. Bei Sunshine
Sugar ist jetzt eine Sinamics AC-Antriebs- und Motorlösung im Einsatz, die von Siemens vor Ort in Betrieb
genommen und optimiert wurde. Zusätzlich sorgte
Matthew Krumins
• Keine Verzerrung der Netzspannung durch
Einbrüche in der Kommutierungsspannung
Sunshine Sugar Siemens damit beauftragt hat, das
Antriebssystem einer zweiten Zentrifuge zu mod er
nisier en.
Info und Kontakt
siemens.de/antriebe
[email protected]
25
process news 1/2014 | Antriebstechnik
Eggersmann-Gruppe, Deutschland
Für „Feldarbeiten“
prädestiniert
Siemens AG
Die hohe Schutzart IP55 war für einen Hersteller innovativer Biorecycling- und
Biogasanlagen das entscheidende Argument für den Ersteinsatz neuer Frequenzumrichter. Die Umrichter lassen sich ohne Schaltschrank im Feld montieren und
zudem einfach in Automatisierungslösungen einbinden und komfortabel fernwarten.
Über sogenannte
Tunneleintragsgeräte
von Eggersmann
Anlagenbau (hier in
einem Fermentertunnel) werden auch
die neuen Rottetunnel
mit zerkleinerten
Bio- und Grünabfällen
beschickt
26
D
as Metier der Eggersmann-Gruppe in Marien- Zusammenarbeit mit Siemens ist, wie Holger Iderhoff,
feld sind innovative Anlagen für das Verwerten Leiter Automatisierungstechnik bei Eggersmann
biogener Reststoffe zu hochwertigen Kom- Anlagenbau in Bad Oeynhausen, betont: „Steuerungs-,
postprodukten und zunehmend auch Biogas. Der Antriebs- und Visualisierungssysteme von Siemens
familiengeführte Verbund aus den vier eigenständi- sind weltweit bekannt und schnell verfügbar. Auch
gen Unternehmen Bauwesen, Anlagenbau, Kompotec Fachpersonal, das damit umgehen kann, findet man
und Objektmanagement ist sowohl Entwickler und nahezu überall.“
Hersteller als auch langjähriger Betreiber dieser
Anlagen. Ein Beispiel ist der Kompopark Gütersloh, Wirtschaftlich belüften
der jüngst um eine innovative Biogaserzeugung
mit Blockheizkraftwerk und eine zweite Kompost Das Kompostieren ist ein rauer, in weiten Teilen aulinie erweitert wurde. Die Anlagen und Verfahren tomatisiert geführter Batchprozess. In dessen Verlauf
von Eggersmann sind längst auch weltweit gefragt, müssen die Stoffströme unter anderem gefördert,
was wiederum ein maßgeblicher Grund für die gemischt, zerkleinert, befeuchtet, temperiert und
Siemens AG
Siemens AG
Antriebstechnik | process news 1/2014
Sämtliche Prozesse im Kompopark können zentral von der Warte
aus über Simatic WinCC bedient und beobachtet werden
Rund 30 Frequenzumrichter Sinamics G120P wurden dank hoher Schutzart IP55
ohne zusätzlichen Schaltschrank direkt im Feld platziert
vor allem belüftet werden. Letzteres übernehmen im
Kompopark Gütersloh diverse Großlüfter an zwei
sogenannten Rottehallen bzw. an acht jetzt neu hinzugekommenen Rottetunneln. Die rund 30 Lüfter
werden drehzahlgeregelt betrieben, um die erforder
lichen Luftmengen individuell und flexibel an die
Gegebenheiten der biologischen Prozesse anpassen
zu können. Im Rahmen der Erweiterung des Kompoparks wurden die Lüfter jetzt mit dezentralen Umrichtern Sinamics G120P ausgerüstet und auch die
Steuerungen und Umrichter für die Lüfterantriebe in
den Rottenhallen auf den neuesten Stand gebracht.
Die in Schutzart IP55 (UL Type 12) ausgeführten
Umrichter sind staubdicht, vollständig vor äußeren
Zugriffen geschützt und strahlwasserfest, sie können
daher ohne zusätzlichen Schaltkasten in der Anlage
verteilt eingebaut werden. Das spart Zeit und Geld,
auch weil nur das kurze Stück Leistungskabel zwischen Umrichter und Motor abgeschirmt ausgeführt
werden muss. Zum Bedienen und Beobachten direkt
am Umrichter setzt Eggersmann durchgängig auf das
Sinamics BOP-2 Basic Operator Panel mit zweizeiliger
Anzeige und Menüführung.
Die Fäden der weitläufigen Anlage laufen über
Profibus- und Profinet-Kommunikation auf mehreren
Steuerungen Simatic S7-300 zusammen – wo nötig
in fehlersicherer Ausführung. Zum Bedienen und
Beobachten sämtlicher Anlagenteile von zentraler
Stelle aus nutzt der Kompopark Simatic WinCC.
Engineering-Systems Drive ES Basic nutzen. Aus der
Ferne kann auch ein ausgetauschter Umrichter
Sinamics G120P schnell und kostengünstig neu parametriert, die Software eingespielt und der Antrieb wieder in Betrieb genommen werden, wie Holger Iderhoff
erläutert: „Der Betreiber ruft kurz an, man baut die Verbindung auf und behebt Störungen gemeinsam in kürzester Zeit – unsere Anlagen sind dadurch ein weiteres
Stück verfügbarer. Außerdem lässt sich das gesamte
Automatisierungsprojekt einfach zusammenfassen
und dokumentieren.“ Letzteres wird unterstützt und
beschleunigt durch vorgefertigte PDF-Dateien, die der
Anlagenbauer teilweise auf dem Visualisierungs
system bereitstellt. Auch das beschleunigt die Fehlersuche und hält die Verfügbarkeit hoch.
Durchgängige Ferndiagnose
Die durchgängige Lösung von Siemens ermöglicht
eine effiziente und zugleich sichere Ferndiagnose bis
in die Antriebsebene. Für gezielte Diagnosen lassen
sich dazu auch die integrierten Funktionen des Drive-
Alles aus einer Hand
Der Anlagenbetreiber profitiert ebenfalls von der zuverlässigen und integrierten Automatisierungs- und
Antriebslösung. „Damit sind wir beim Vergären von
Grünabfällen und der Methangasgewinnung vor dem
Kompostieren auf der gewohnt sicheren, zuverlässigen
und komfortablen Seite“, so Betriebsleiter Sebastian
Böhme, „wie auch bei der Übergabe an das eigene
Blockheizkraftwerk (BHKW), das aus dem Bio(roh)gas
Strom und Wärme erzeugt.“ Pro Jahr sollen rund
5,7 Millionen Kilowattstunden in das Netz der Stadtwerke Gütersloh eingespeist werden. Mit etwa 15 %
des erzeugten Stroms wird der Eigenbedarf des
Werks gedeckt.
Info und Kontakt
siemens.de/sinamics-g120p
[email protected]
27
process news 1/2014 | Nahrungsmittel und Getränke
Karmeliten Brauerei, Deutschland
Gut geplant,
effizient gebraut
In der Brauereibranche herrscht ein hoher Wettbewerbsdruck. Um am Markt
bestehen zu können, setzen viele Unternehmen deshalb auf sparsame Energiekonzepte. So auch die Karmeliten Brauerei im niederbayerischen Straubing:
In den nächsten fünf Jahren soll dort gemeinsam mit der Firma Ziemann International
GmbH und Siemens eine energieeffiziente Produktion realisiert werden.
„Gerade für uns als mittelständisches Unternehmen
ist es wichtig, möglichst
energieeffizient zu produzieren, um gegen die Großen
der Branche bestehen zu
können und unsere Wettbewerbsfähigkeit langfristig
Siemens AG
zu sichern.“
Christoph Kämpf, Geschäftsführer der Karmeliten
Brauerei Karl Sturm GmbH & Co. KG
30
Nahrungsmittel und Getränke | process news 1/2014
C
hristoph Kämpf ist Geschäftsfüh- Betriebsabläufe zu optimieren, Energie
rer der Karmeliten Brauerei Karl zu sparen und den Ausstoß bei gleichSturm GmbH & Co. KG und ein bleibenden oder kleineren Kapazitäten
Pionier seiner Branche. Seine Vision: zu erhöhen. Durch den Einsatz von
Er will sein klösterliches Bier energie MES-Anwendungen wie Simatic IT kann
autark brauen. Hintergrund sind die die Brauereileitung mittels der erfasssteigenden Energie- und Produktions- ten Daten die Prozesse auswerten und
kosten sowie der zunehmende Kosten- fortlaufend optimieren. Diese Informadruck. „Wenn ich mir jeden Monat die tionen lassen sich in handfeste wirtRechnungen angesehen habe, ist mir schaftliche Vorteile ummünzen: So
schnell klar geworden, dass wir han- wurde etwa der Wasserverbrauch für
deln müssen“, sagt Kämpf. Allein von die Herstellung von einem Liter Bier in
2012 auf 2013 sind die Ausgaben für den letzten zwei Jahrzehnten von rund
Energie um rund 20 % gestiegen. Bei 10 l auf durchschnittlich 3,5 l reduziert.
einem Energieverbrauch von mehr als Mit neueren Automatisierungslösun650.000 kWh Strom und über 2 Millio- gen lassen sich nicht nur mehr Daten
nen kWh Gas kommt da schnell eine verarbeiten, sondern die einzelnen Prohohe Summe zusammen.
zessschritte auch besser vernetzen und
Anlagen umfassend über einen LeitVon Anfang an durchdachte
stand zentral steuern. Vorteil für die
Brauereien: Die Produktion ist flexibler,
Planung
die Schwankungsbreiten bei HauptproAnlagenbauer Ziemann und Siemens zessen zur Bierherstellung werden verunterstützen die weitsichtigen Pläne ringert und auch Nebenprozesse lassen
der Brauerei mit einem breiten Angebot sich präziser steuern.
an Lösungen und Dienstleistungen zur
energietechnischen Optimierung der Transparenz ermöglicht Effizienz
Prozesse, Maschinen und Anlagen – angefangen bei einer vorausschauenden Diese Automatisierungslösungen sind
Planung. Rund 43 % der benötigten Wär- Teil eines breit gefächerten Energieeffimeenergie werden im Sudhaus ver- zienzkonzeptes, mit dem Siemens seine
braucht – in dem Teil der Bierbrauerei, Kunden in den verschiedensten Indusin dem die Würze produziert wird. Rund trien unterstützt. Ziel ist es, die Produkzwei Millionen Euro hat die Brauerei in- tivität der eingesetzten Energie in der
vestiert, um das 1980 in Betrieb genom- Getränkeindustrie kontinuierlich zu ver
mene Sudhaus komplett zu erneuern.
bessern: vom Design der Anlagen über
Der Einsatz von Informationstechno- die Produktionsplanung und das Engilogie leistet einen entscheidenden Bei- neering bis hin zum realen Betrieb und
trag, um in bestehenden Brauereien den entsprechenden Services.
Der Einsatz von Auto
matisierungs- und
Antriebstechnik in den
Fertigungsanlagen von
Sudhäusern trägt dazu
bei, dass Brauereien ihre
Biersorten schneller,
kostengünstiger und
mit gleichbleibender
Geschmacksqualität
ausliefern können
Die Transparenz über Prozesse und
Energiebedarf zu erhöhen, ist dabei
eine wesentliche Voraussetzung für
Energieeffizienz. Mit dem Energiedatenmanagementsystem Simatic B.Data
lassen sich wichtige Kennzahlen zum
Energieverbrauch erfassen, wie zum
Beispiel der Energiebedarf in Bezug zur
Produktionsmenge oder in Bezug zu
Hilfsstoffen. Über spezielle Services
unterstützt Siemens den Anwender zudem dabei, geeignete Energieeffizienzmaßnahmen zu identifizieren und den
Allgemeinzustand der Anlage bezüglich
der Energieeffizienz zu bewerten. Ein
Beispiel ist die energetische Maschinenund Linienanalyse, die Experten vor Ort
mit mobilen Messsystemen durchführen, um versteckte Energiesparpotenziale zu heben.
Am Ende der Analyse stehen Energieeffizienzmaßnahmen und ein passendes Umsetzungskonzept. Dies kann
zum Beispiel der Einsatz eines Energie
datenmanagementsystems, die Ins tal
lation einer Wärmerückgewinnungs
anlage oder die Modernisierung der
installierten Basis beispielsweise mit
Simatic Steuerungen oder Simotics
Motoren sein.
Ausgezeichnetes Energiekonzept
In Straubing zahlen sich die Investitionen in eine energieautarke Produktion
bereits heute aus: Die Karmeliten Brauerei erhielt für ihr Konzept der energie
autarken Brauerei mit optimaler Rohstoffnutzung den „Bundespreis 2013
für hervorragende innovatorische Leistungen des Handwerks“. Laut Begründung der Jury überzeugte das entwickelte individuelle Konzept vor allem
durch seine Energieeffizienz: „Das ressourcenschonende Gesamtkonzept der
Karmeliten Brauerei Karl Sturm GmbH
erreicht durch den Einsatz des innovativen Sudhaus-Konzepts Cascade von
Ziemann Energieeinsparungen von
ca. 30 % sowie die Reduktion des benötigten Bedarfs an elektrischer Energie
von ca. 12 % bei gleichzeitiger Einsparung von bis zu 20 % an Trinkwasser“,
heißt es dort.
Siemens AG
Info und Kontakt
siemens.de/food&beverage
siemens.de/energieeffizienz
[email protected]
29
Siemens AG
process news 1/2014 | Prozessinstrumentierung
Instrumentierung im hygienischen Umfeld
Sauber bleiben
Die Gestaltung von leicht reinigbaren Prozessanlagen, das sog. „Hygienic
Design“, ist in bestimmten Industrien Voraussetzung für eine sichere
Produktion. Eine hygienegerechte Gestaltung gilt auch für die Prozess
instrumentierung, die eine sichere und kontaminationsfreie Aufnahme
von Messwerten gewährleisten muss.
D
er Kerngedanke einer hygienegerechten Pro
duktion ist schnell formuliert: Prinzipiell geht
es darum, durch bestimmte Maßnahmen zu
verhindern, dass biologisch aktives Material, bei
pro
spielsweise Keime oder giftige Stoffwechsel
dukte bestimmter Bakterien oder Pilze, ein Produkt
kontaminieren. Ausgehend von der Lebensmittel
industrie hat sich dabei aus Gründen der Wirtschaft
lichkeit die ortsgebundene Reinigung (cleaning in
place – CIP) bzw. Sterilisierung (sterilization in place
– SIP) durchgesetzt.
Hygienisch gestaltete Produktionsanlagen und ein
zelne Bauteile müssen daher einige wesentliche Kri
terien erfüllen: leichte Reinigbarkeit, Verhinderung
von Keimwachstum, keinerlei Beeinflussung des Pro
dukts und absolute Beständigkeit gegenüber Reini
gungsprozessen. Diese Anforderungen bestimmen
die Bereiche Materialauswahl, Oberflächenqualität,
30
Konstruktion und Verbindungsgestaltung. Das heißt
insbesondere, dass auf Spalte, Vertiefungen, kons
truktive Toträume und strömungsfreie Bereiche so
weit wie möglich verzichtet wird, da hier Ablagerun
gen oder Festsetzungen drohen oder sich leicht
Biofilme bilden können.
Der Einsatz von Messtechnik macht in den meisten
Fällen eine Intervention ins Prozesssystem notwendig
und stellt somit ein erhöhtes Kontaminationsrisiko dar.
Um dieses Risiko zu minimieren, sollten Prozessan
schlüsse einfache Dichtgeometrien aufweisen und
möglichst keine Kanten und Vorsprünge haben. Die
Dichtungen sollten selbstzentrierend sein und sich
möglichst wenig thermisch ausdehnen, wobei die
Dehnung stets zur prozessabgewandten Seite erfol
gen sollte. Zusätzlich sollten die Anschlüsse voll CIPund SIP-fähig sein sowie nur FDA-konforme (Food and
Drug Administration) Dichtmaterialien enthalten.
Prozessinstrumentierung | process news 1/2014
Siemens AG
Der Coriolis-Durchfluss-
messer Sitrans FC430
ist für den hygieneger echten Einsatz zertifiziert und prädestiniert
für ans pruchsvolle
Anwendungen wie
schnelles Befüllen,
Batch-Steuerung oder
exaktes Mischen und
Dosieren
Hygienic Design in der Praxis
Besonders für den Einsatz in der sterilen Herstellung
von Pharmazeutika, der sicheren Lebensmittelferti
gung oder biologischen Wirkstoffproduktion ist der
Drucktransmitter Sitrans P300 in einer speziellen hy
gienegerechten Ausführung erhältlich, die sich dank
eines Gehäuses aus elektropoliertem Edelstahl, der
Ausführung in Schutzart IP69K (Hochdruckreini
gung) und dem gelaserten Typenschild optimal rei
nigen lässt. Der Druckmessumformer kann neben
fast 100 Anschlussvarianten auch nach DIN 11864-1,
-2 oder -3 aseptisch an den Prozess angebunden wer
den. Die Messzellen sind so konstruiert, dass prozess
seitig keinerlei Dichtung verwendet werden muss:
Die Messzellenmembranen werden direkt mit dem
Prozessanschluss verschweißt, ebenfalls in EHEDGkonformer Ausführung.
Mit denselben Stärken tritt der Sitrans FC430 im
Bereich Durchflussmessung nach dem Coriolisprinzip
an. Neben den EHEDG- und 3A-Zeugnissen verfügt
dieses System auch über FDA- und NAMUR-Konfor
mität. Der Durchflussmesser ist CIP- und SIP-tauglich
und wurde bereits während der Entwicklung nach
Hygienic-Design-Richtlinien zertifiziert.
Ein anderer hygienegerechter Ansatz lässt sich mit
sogenannten Clamp-on-Produkten verfolgen. Diese
Sensoren werden von außen auf produktführende
Rohre aufgebracht. Neben Ultraschall-Durchfluss
messern sind beispielsweise auch Widerstandsthermometer in Clamp-on-Ausführung erhältlich. Da
es hierbei im Gegensatz zur Inline-Messung keine
direkte Medienberührung gibt, ist eine dichtungs-,
schweißnaht-, totraum- und verwirbelungsfreie
Messung garantiert.
Zukünftig auch Sensoren zum Wegwerfen
Neue Anforderungen an das Hygienic Design resultie
ren aus sogenannten „single use“ bzw. „disposable“
Sensoren. Sie finden einmalige Verwendung in Bio
reaktoren und werden nach Abschluss der Reaktion
und Abziehen des Produkts zusammen mit dem Re
aktor entsorgt. Hier ist eine preiswerte und robuste
Sensortechnik mit hoher Messgenauigkeit gefragt.
Momentan werden meist optische Sensoren ein
gesetzt, die aufgrund des lichtempfindlichen Mess
prinzips aber nicht für alle Anwendungen infrage
kommen. Außerdem lassen sich Messgrößen wie
Temperatur, pH-Wert oder Sauerstoffgehalt nicht
exakt optoelektronisch erfassen. Für neue Impulse
könnte hier der Einsatz von RFID-Technik sorgen. Es
wird aber noch eine Zeitlang dauern, bis die EinmalSensoren die Messgenauigkeit und Flexibilität ihrer
hygienegerechten dauerbetriebenen Kollegen errei
chen.
Info und Kontakt
siemens.de/prozessinstrumentierung
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31
process news 1/2014 | Web Exclusive
Dreimal „Grüne
Energie“
E
xklusiv aus process news online: Gleich dreimal entschied
sich die Firma Thöni Industriebetriebe GmbH aus Telfs in Österreich für Siemens als Partner bei
der elektrotechnischen Ausrüstung
von Biogasanlagen in Italien und
Großbritannien.
Siemens war für Projektierung
und Engineering, Montage und Installation sowie die Inbetriebnahme inklusive der erforderlichen
Schulungen und der Dokumentation der Mess-, Steuerungs- und
Regeltechnik verantwortlich. Die
Steuerung übernimmt jeweils ein
zentraler Simatic S7-300 Controller.
In der Anlage kommen die leistungsfähigen und effizienten
Sinamics bzw. Micromaster Antriebe zum Einsatz, die Prozessdaten werden über Sitrans und Pointek Geräte erfasst.
Gasanalytik spart Emissionen
D
ank Gasanalytik von Siemens konnte die Firma Nitto
Europe nicht nur ihre CO2-Emissionen um rund 9.000
Tonnen pro Jahr verringern, sondern auch ihre Produktionskosten senken. Ein speziell konfigurierter Gas-Chromatograph überwacht seit einiger Zeit die Rückgewinnung der
Lösemittel, die bei Nitto in der Produktion von Klebebändern
anfallen. Zuvor musste Nitto Europe die beladene Luft in
Nachbrennern thermisch oxidieren – bis das Unternehmen
sich an Siemens wandte. „Wir haben Siemens als Lieferanten
ausgewählt, weil sie uns als einziges zugelassenes Unternehmen mit unseren Spezifikationen helfen konnten. Siemens
hat seine Analytik-Expertise genutzt und einen für unsere
Anwendung genau passenden Gas-Chromatographen entwickelt“, berichtet Paul Clusters, Utilities Specialist von Nitto
Europe. Um die ganz individuellen Anforderung des Kunden
genau erfüllen zu können und eine optimale Analytiklösung
für die Aufgabenstellung zu ermitteln, führte Siemens eine
„Front Engineering Design“-Studie durch. Das Ergebnis ist ein
Gas-Chromatograph mit einer außerordentlich kurzen Zykluszeit und einer sehr niedrigen Nachweisgrenze für die spezifizierten Verunreinigungen. Nitto ist mit der Lösung hochzufrieden.
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Eingebaute Qualität
P
rocess Analytical Technology (PAT) ist einer der ganz
entscheidenden Ansätze, mit denen die Pharmaindustrie ihre Prozesse fit machen kann – fit für mehr
Wettbewerb, mehr Effizienz und vor allem für mehr Qualität. Ein Themen-Special auf process news online zeigt,
welche Lösungen Siemens rund um PAT bietet und wie
Unternehmen von diesen Lösungen profitieren können.
Eberhard Franke
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Biogas-Referenzen
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32
Dialog | process news 1/2014
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Fußball-WM und den Olympischen Spielen ist Brasilien
zudem auch Gastgeber zweier internationaler Groß
ereignisse, die das Land ebenfalls in den Mittelpunkt
der internationalen Berichterstattung rücken.
Gleichzeitig rüsten sich Unternemen in Brasilien wie
überall auf der Welt für die kommenden Herausforderungen: nachhaltiges Wachstum, ein verantwortungsvoller Umgang mit natürlichen Ressourcen und insbesondere ein effizienter Einsatz von Energie.
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denen sich Unternehmen in Brasilien gegenüber sehen,
in der nächsten Ausgabe der process news.
Die process news 2/2014 erscheint Anfang Juni.
Impressum: process news 1/2014
Herausgeber:
Siemens AG, Industry Sector, Communications
Werner-von-Siemens-Str. 50, D-91052 Erlangen
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Drive Technologies Division
Industry Automation Division
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Verlag: Publicis Publishing,
Postfach 32 40, 91050 Erlangen
[email protected]
Redaktion: Kerstin Purucker
Layout: Nadine Wachter
C.v.D., Schlussredaktion: Sabine Zingelmann
DTP: Mario Willms; TV Satzstudio GmbH
Presserechtliche Verantwortung:
Ralf Schmitt
Druck: Wünsch, Neumarkt
Auflage: 17.500
Erscheinungsweise: viermal jährlich; 19. Jahrgang
Verantwortlich für den Inhalt:
Cornelia Dürrfeld
ISSN 1430-2284 (Print)
IWI: TPOG
Artikelnummer: E20001-M6114-B100
Redaktionsbeirat:
Heiko Dambach, Ute Forstner, Petra Geiss,
Michael Gilluck, Walter Huber, Doina Pamfilie,
Elke Pilhöfer, Verena Schlierf, Rüdiger Selig,
Roland Wieser
© 2014 by Siemens Aktiengesellschaft
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