Neue Tools des VDI Zentrums Ressourceneffizienz (VDI ZRE) zeigen die wichtigsten Stellschrauben für mehr Material- und Energieeffizienz mittels MSR.

MSR-Technik bietet viele Möglichkeiten, die Ressourceneffizienz eines Prozesses zu steigern: Störungen werden frühzeitig erkannt, Fehler schnell korrigiert, Stillstandzeiten und Materialverluste minimiert und die Energieeffizienz und Auslastung einer Anlage verbessert. Werden die Effizienzpotenziale dieser Technologie ausgeschöpft, lassen sich deutliche Einsatzmengen an Material und Energie im Produktionsprozess reduzieren.
Das Überwachen, Steuern und Regeln komplexer chemischer und physikalischer Prozesse in der stoffumwandelnden Industrie ermöglicht bestmögliche Prozessbedingungen. Diese bilden die Voraussetzung für einen effizienten Einsatz von Material und Energie. Die Auswahl und Anwendung geeigneter Technologien für das Messen, Steuern und Regeln von Prozessparametern sind dabei wichtige Faktoren.

Ressourcenschonende Prozessführung
Die effiziente Nutzung der im Prozess verwendeten Ressourcen wie Material und Energie wird unter anderem durch die eingesetzte Basisregelung bestimmt. Wird diese regelmäßig hinsichtlich der Erfüllung der Regelaufgabe überprüft und bewertet, so erlaubt dies ein frühzeitiges Erkennen eines ineffizienten Anlagenbetriebs. Insbesondere gilt dabei zu prüfen, inwieweit die gewählten Regel- und Stellgrößen sowie der Sollwert dazu geeignet sind, die Zielstellung der Regelaufgabe zu erfüllen. Eine Nichterfüllung der Regelaufgabe kann durch Maßnahmen wie Änderung der verwendeten Regelstruktur oder der gewählten Größen korrigiert werden.
Voraussetzung für das Erkennen eines ungünstigen Regelverhaltens während des Anlagenbetriebs durch ein fachgerechtes Reglermonitoring ist eine gewisse Beurteilungskompetenz der Anlagenfahrer. Diese kann durch kontinuierliche Schulungen gefördert und auf den aktuellsten Stand gebracht werden. Ungünstige Regelstrukturen können schon zu Beginn der Betriebsphase einer neuen Anlage verhindert werden, wenn bereits während der Anlagenplanungs- und Inbetriebnahmephase Prozessführungsingenieure oder Ingenieure mit Prozessführungserfahrung beteiligt werden.
Durch innovative Prozessführung werden in erster Linie die Produktausbeute, die Produktqualität, die Energieeffizienz und der Durchsatz erhöht. Eine Steigerung der Material- und Energieeffizienz ist die Folge. Voraussetzung hierfür ist ein umfangreiches Prozesswissen und ein gewisser Automatisierungsgrad. Zahlreiche Methoden und Instrumente wie Rezeptur­steuerungen, Model- und statistikbasierte Advanced Process Control Systeme oder Prozessdiagnosemodule stehen hierfür zur Verfügung.

Anlagenüberwachung
Eine Erfassung und Analyse des Anlagenzustands sowie die daraus abgeleiteten Maßnahmen können die Ressourceneffizienz einer Anlage deutlich erhöhen. Beispielsweise können Energieverluste eingeschränkt oder anfallende Energie genutzt werden. Verschleißeffekte oder Undichtigkeiten können frühzeitig erkannt und ungeplante Ausfälle vermieden werden, wenn eine regelmäßige Zustandsüberwachung der Anlagen oder einzelner Komponenten wie Rohrleitungen oder Wärmeüberträger regelmäßig erfolgt. Dadurch kann sich die Lebensdauer von Prozessanlagen verlängern. Instandsetzungsmaßnahmen sind besser planbar.

Energiedatenerfassung und -analyse
Die Steigerung der Energieeffizienz verfahrenstechnischer Anlagen erfolgt durch ein kontinuierliches Energiemonitoring und die Umsetzung einer energieoptimierten Prozessführung. Ziel ist es, den Nutzungs- und Wirkungsgrad einer Anlage bei gleichzeitiger Reduktion des spezifischen Energieverbrauchs zu steigern. Zur Ableitung und Umsetzung von Maßnahmen für einen reduzierten spezifischen Energieverbrauch sind folgende Schritte zielführend: Erfassung und zweistufige Bewertung des Ist-Zustandes, Auswahl geeigneter Maßnahmen und Erfolgsmonitoring. Zuerst erfolgt die Sammlung und Auswertung der Daten zum prozessspezifischen Energieverbrauch wie Art und Menge der eingesetzten Energie oder verwendete Technologien für die Bereitstellung, Umwandlung, Versorgung und Speicherung von Energie. Durch eine Grobanalyse und eine Feinanalyse werden die Anlagen und ihre Komponenten mit hohem Energieverbrauch identifiziert und priorisiert sowie Optimierungspotenziale untersucht. Die Bewertung dieser Analysen und die Maßnahmenauswahl erfolgen auf Basis technischer, ökonomischer und ökologischer Kriterien. Nach der Umsetzung erweist sich ein Erfolgsmonitoring als sinnvoll. Die gewählten Maßnahmen werden dabei in Relation zur eingesparten Energiemenge bewertet.

Mitarbeitereinbindung
Neben der Analyse und Optimierung der Prozesse mittels MSR-Technik spielen im Weiteren die eigenen Mitarbeiter eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, das einwandfreie Funktionieren dieser Technologie sicherzustellen. Insbesondere für die richtige Auswahl geeigneter Prozessmesstechnik und deren Wartung, die Optimierung der Basisregelung oder die Prüfung der Sensoralterung sind regelmäßige Schulungen und Wissensvermittlung der an der Anlage Beschäftigten essenziell.

Unterstützende Informationsangebote
Um die Potenziale für Material- und Energieeinsparungen, die durch einen optimierten Einsatz von MSR-Technik möglich sind, zu erkennen und zu erschließen, hat das VDI Zentrum Ressourceneffizienz (VDI ZRE) zwei kostenfreie Informationsangebote entwickelt.
Bei dem Ressourcencheck „MSR-Technik“ handelt es sich um einen strukturierten Online-Fragebogen zum bisherigen Einsatz von MSR-Technik im Betrieb. Die Antworten werden nach dem Ampelprinzip – Grün für geringes bis hin zu Rot für hohes Effizienzpotenzial – ausgewertet. Vertiefende Checklisten, Maßnahmen und Gute-Praxis-Beispiele unterstützen dabei, Einsparungspotenziale aufzudecken, die in den meisten Fällen auch zu einer Kostenreduktion führen.
Bei dem zweiten Informationsangebot handelt es sich um eine interaktive Grafik, die beispielhaft einen chemischen Prozess visualisiert. Hier ist Wissen zur guten Praxis und zu aktuellen Forschungsprojekten hinsichtlich eines effizienten Einsatzes von MSR-Technik integriert. Das virtuelle Wissenskompendium beinhaltet u. a. Möglichkeiten zum Monitoring der Anlagen- und Betriebszustandsgrößen wie Wärmeverlust, Temperatur, Druck oder Füllstand sowie der Stoffeigenschaften wie Konzentration oder Viskosität.
Die beiden kostenlosen Informationsangebote unterstützen insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) dabei, zielgerichtet Informationen zu sammeln. Diese lassen sich anschließend auf konkrete Fragestellungen im eigenen Betrieb anwenden.