ZF Friedrichshafen Lastspitzenmanagement mit IoT-Plattform

Das Hauptgebäude der ZF Friedrichshafen

Friedrichshafen setzt für die Optimierung des Energieeinsatzes auf Energiemanagement. Dadurch erzielte der weltweit zweitgrößte Automobilzulieferer bereits hohe Einsparungen. Eine IoT-Plattform hilft dabei, Lastspitzen zu vermeiden.

Seit 2017 unterstützt in-integrierte informationssysteme die Energieeinsparziele mit einem prognose- und regelbasierten Lastspitzenmanagement auf Basis von sphinx open online.

Mit Einführung des Energiemanagements bei ZF wurde das Problem der kontinuierlich steigenden Kosten für Lastspitzen transparent. So ist der Preis für Lastspitzen von 61,25 Euro im Jahre 2013 auf 83,18 Euro pro Kilowatt in 2017 am Standort Friedrichshafen gestiegen, Tendenz steigend. Zu Beginn des Energiemanagements lag die Lastspitze bei über 28 Megawatt. Das Ziel war es, Lastspitzen auf 22,5 Megawatt zu reduzieren. Auf der Suche nach einer Systemlösung zur Vermeidung von Lastspitzen stieß Christoph Weippert, Leiter Energie-Management bei ZF, auf das Forschungsprojekt SmartEnergyHub, dem sich ZF in der Folge als assoziierter Partner anschloss. Einer der Projektpartner war die in GmbH als Spezialist für Industrie-4.0-Software-Lösungen. Prognosealgorithmen wurden von der Fraunhofer-Gesellschaft IAO entwickelt und als digitaler Service aus der Cloud bereitgestellt.

Lastspitzen vermeiden

Zielsetzung des gemeinsamen Projektes war das Vermeiden von Lastspitzen. Die Basis dafür bildeten die von ZF über das Industrie-4.0-Standardprotokoll OPC UA an sphinx open online bereitgestellten aktuellen und historischen Energiedaten von Verbrauchern und Erzeugern in den Betriebsliegenschaften von ZF Friedrichshafen. Daraus ergeben sich Potenziale zur Lastverschiebung zu- und abschaltbarer Verbraucher und Erzeuger, wobei diverse Rahmenbedingungen eingehalten werden müssen. Die Produktion darf dadurch in keiner Weise beeinträchtigt werden. Ein besonderes Merkmal des Lastspitzenmanagements (LMS) ist, dass auch unvorhersehbare Ausfälle zuverlässig ausgeregelt werden. Im laufenden Betrieb können Anlagendaten oder Rahmenbedingungen geändert werden. Selbst bei einem Ausfall der Prognose fährt das System auf Sicht und arbeitet weiter.

Heute senkt ZF mit dem prognose- und regelbasierten Lastspitzenmanagement auf Basis der IoT-Plattform sphinx open online nachhaltig die Energiekosten. Drohende Lastspitzen werden schnell erkannt und durch autonome Schalthandlungen ohne menschliches Zutun innerhalb des 15-Minuten-Rasters kompensiert. Die Plattform mit Datenerfassung und Steuerung läuft als Edge-Anwendung im Firmennetz, Energiebedarfsprognosen werden in der Cloud berechnet und weitere notwendige Daten für die Optimierung, wie beispielsweise Wetterprognosen, werden aus dem Internet als Service bezogen. Der Datensicherheit und dem Zugriffschutz kommt dabei eine besondere Bedeutung zu.

»Durch eine Prognose des Energiebedarfs können Energieverbraucher und -erzeuger ausgleichend eingeplant werden. Das Beispiel ZF zeigt, dass das übergreifende Zusammenwirken von Mess-, Prognose- und Steuerungstechniken auf Basis von offenen Standards wie OPC-UA ein weites Feld von neuen Optimierungsmöglichkeiten eröffnet. Neben dem ökologischen Effekt werden Kosten gesenkt und der Service rechnet sich so in kurzer Zeit«, erklärt Siegfried Wagner, Geschäftsführer der in-integrierte informationssysteme.