Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »BIG«
Projektziel
Energieverbräuche sind aufgrund stetig steigender Preise ein erheblicher Kostenfaktor in jedem Produktionsbetrieb – Beleuchtung, Heizung und Klimatisierung tragen hierzu in starkem Maße bei. Aktuelle Systeme der Gebäudeautomation orientieren sich jedoch lediglich an Sollwerten. So werden zwar angemessene Arbeitsbedingungen gewährleistet, eine bedarfsgerechte Steuerung liegt allerdings nicht vor.
Das Forschungsprojekt »BIG – Bedarfsabhängige und innovative Gebäudeautomation in Produktionsstätten« im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme »KMU-innovativ: Ressourcen- und Energieeffizienz« hat das Ziel, mit der Kopplung von Produktionsplanung und -steuerung (PPS), Wetter-Forecasts und Gebäudeautomation den Energiebedarf von Unterstützungsprozessen produzierender Unternehmen durch bedarfsabhängige und prädiktive Steuerung zu verringern. Studien prognostizieren bei der Kombination der genannten Parameter Einsparungen bei den peripheren Energiekosten von 30 bis 40 Prozent.
Besonderheiten im Vergleich zum Stand der Technik
Deutschlandweit gibt es mehr als 50 Unternehmen die Systeme und/oder Hardwarekomponenten zur Gebäude- oder Hausautomation anbieten. Diese beschränken sich jedoch auf Privathäuser und damit die klassischen HVAC-Parameter. Lösungen für Produktionsbetriebe und deren individuellen Anforderungen, Möglichkeiten und Randbedingungen existieren derzeit nicht am Markt.
Es existiert eine Vielzahl von Patenten zur Gebäudeautomatisierung, die sich isoliert mit Temperierung, Belüftung oder Beleuchtung beschäftigen. Zudem existieren Patente zur prädiktiven Regelung nach Belegung und zur Anpassung an Wettervorhersagen, die sich jedoch nicht auf die individuellen Anforderungen der Produktion fokussieren und darüber hinaus lediglich Insellösungen anstelle eines integrierten Konzepts anbieten.
Beitrag des Projekts zur Nachhaltigkeit, zur Energieeffizienz und zum Klimaschutz
Das Projekt »BIG« soll mit einem integrierten Konzept einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und zur Erreichung der Klimaziele leisten: Vor allem durch die Vernetzung unterschiedlicher Ansätze und Gewerke in der Gebäudetechnik sowie der Energieerzeugung und -verwendung sind, im Vergleich zu bisherigen Ansätzen, die die Gewerke einzeln und für sich betrachten, erhebliche Einsparungen zu erwarten. Der Anspruch, eine herstellerunabhängige Lösung zu entwickeln, birgt ein hohes Innovationspotential und viele Vorteile hinsichtlich Flexibilität und Wirtschaftlichkeit.
Da nicht wie bisher unterschiedliche Ansätze zur Energieeinsparung einzeln betrachtet werden, bietet das Produkt einen hohen Innovationsgrad und den Nutzern einen klaren Wettbewerbsvorteil. Die Anwendung der Software führt zu Einsparungen von Energiekosten, welche eine Erhöhung der Wertschöpfung der Erzeugnisse zur Folge haben.
Bedeutung des Projektergebnisses für produzierende Unternehmen
Die Entwicklung einer derartigen Gebäudeautomation bedeutet eine erstmalige Integration sämtlicher Anwendungsmöglichkeiten in diesem Themenfeld. Die Nutzung von Informationen anderer Systeme und darauf abgestimmte Hardwaresteuerung trägt unter Einbezug der neuen Möglichkeiten der Gebäudeautomation zur Einsparung von Energie bei steigender Regelungsperformance bei. Die Übertragung auf nun auch die peripheren Bereiche der Produktion unter Rückgriff auf die Fertigungsplanung ist möglich.
Verschiedene Studien gehen von einem hohen Einsparpotenzial durch eine intelligente Gebäudeautomation aus: So werden im produzierenden Gewerbe 17 Prozent des Endenergieverbrauchs durch Raumwärme und Beleuchtung verursacht. Für ein beispielhaftes, mittelständisches Produktionsunternehmen in Deutschland ergeben sich dadurch Kosten von rund 700 000 €/Jahr für Raumwärme und 150 000€/Jahr für Beleuchtung. Hier ergeben sich also jährliche Einsparpotenziale von rund 281 000 bis 340 000 €.
Die von »BIG« angestrebte Kombination einzelner Automatisierungsfunktionen ermöglicht gegenüber deren isolierter Verwendung weitere Einsparungen von 33 bis 40 Prozent. Durch eine Kombination von Tageslichtnutzung, Anwesenheitssteuerung, Belegungsplanung und Lastabwurf ist laut Studien auch bei der Beleuchtung eine Einsparung bis zu 40 Prozent an elektrischer Energie zu erwarten.
Ansprechpartner
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