Energieeffizienz im Produktionsprozess – wie lässt sich eine Produktionslinie analysieren und modernisieren?

Die Energieeffizienz eines Produktionsprozesses beginnt nicht mit der Frage „Wie viel Energie hat der Betrieb verbraucht?“, sondern mit „Wie viel Energie war für die konkrete Produktion erforderlich und warum genau so viel?“. Ein Betrieb kann in einem Monat weniger MWh verbrauchen und zugleich weniger effizient produzieren, wenn die Produktion stärker zurückgeht als der Energieverbrauch.

Deshalb sollte die Analyse einer Produktionslinie parallel zu den Produktionsdaten erfolgen: Stückzahl, Tonnen, Chargen oder Zyklen, Betriebszeit, Stillstände, Umrüstungen, Qualität, Temperatur, Druck und Anlagenlast. Erst diese Verknüpfung zeigt, ob Energie tatsächlich effizienter genutzt wird und wo eine Modernisierung am sinnvollsten ist.

Kurz zusammengefasst

• Bewerten Sie einen Prozess nicht ausschließlich anhand des Gesamtenergieverbrauchs. Setzen Sie den Energieverbrauch in Beziehung zu Produktionsmenge und Produktart.
• Legen Sie die Prozessgrenze fest und ordnen Sie ihr sowohl den direkten Energieverbrauch als auch den entsprechenden Anteil gemeinsamer Medien zu: Druckluft, Kälte, Dampf, Wärme oder Vakuum.
• Trennen Sie die eigentliche Produktion von Anfahren, Leerlauf, Warten, Umrüsten, Waschen, Stillständen und Abschaltungen.
• Verwenden Sie spezifische Energiekennzahlen, z. B. kWh/t, kWh/Stück, kWh/Charge oder kWh/Zyklus, wählen Sie den Nenner jedoch entsprechend der tatsächlichen Funktion des Prozesses.
• Bewerten Sie eine Modernisierung auf Ebene des Gesamtsystems. Der Austausch eines einzelnen Motors oder einer einzelnen Maschine muss nicht die beste Wirkung erzielen, wenn das eigentliche Problem ein Engpass, eine ungeeignete Regelung, Druck, Temperatur oder die Organisation des Zyklus ist.

Energieeffizienz des Produktionsprozesses – was messen wir eigentlich?

Auf Betriebsebene zeigt die Energierechnung, wie viel Energie eingekauft wurde. Sie zeigt jedoch nicht, welche Charge, Linie oder Operation für den Verbrauch verantwortlich war und welcher Anteil der Energie tatsächlich zur Herstellung des Produkts benötigt wurde.

Auf Prozessebene interessiert die Beziehung zwischen Energie und technologischem Ergebnis. Dieses Ergebnis kann eine Tonne Material, ein fertiges Stück, eine Charge, ein Meter Produkt, ein Bearbeitungszyklus oder eine andere Einheit sein, die dem tatsächlichen Output der Linie entspricht.

Die einfachste spezifische Kennzahl lautet: spezifischer Energieverbrauch = Energieverbrauch des definierten Prozesses / Produktionsmenge.

In der Praxis ist die Formel selbst einfach. Schwieriger ist die korrekte Definition von Zähler und Nenner: Welche Verbraucher gehören zum Prozess, welcher Zeitraum wird verglichen, wird Gutmenge oder Bruttoproduktion berücksichtigt und wie werden zentral erzeugte Medien zugeordnet?

ISO 50006:2023 beschreibt die Verwendung von Energieleistungskennzahlen (EnPI) und energetischen Ausgangsbasen zur Bewertung der Verbesserung der energiebezogenen Leistung. In der industriellen Praxis bedeutet dies, dass die Kennzahl die tatsächliche Betriebsweise des Prozesses abbilden muss. Hängt der Verbrauch wesentlich von der Produktionsmenge oder anderen Variablen ab, sollte der Vergleich diese Zusammenhänge berücksichtigen.

Vom Gesamtverbrauch des Betriebs zur Energie je Produkt, Charge oder Zyklus

1. Zuerst die Prozessgrenze festlegen

Die Grenze sollte eng genug sein, um die Ursache einer Verbrauchsänderung bestimmen zu können, zugleich aber weit genug, damit keine für den Betrieb der Linie erforderlichen Anlagen unberücksichtigt bleiben.

Bei einer Produktionslinie können dazu gehören:

• zentrale Prozessmaschinen,
• Antriebe, Pumpen, Ventilatoren und innerbetrieblicher Transport,
• lokale Heiz- oder Kühlsysteme,
• Absaugungen, Vakuum und Hilfseinrichtungen,
• von der Linie verbrauchte Druckluft,
• der entsprechende Anteil zentral erzeugter Medien, sofern sie für den Prozess benötigt werden.

Es ist nicht sinnvoll, den Energieverbrauch von Büros oder der Parkplatzbeleuchtung in eine Prozesskennzahl einzubeziehen, nur weil er auf derselben Rechnung erscheint. Soll eine Kennzahl für den gesamten Betrieb gebildet werden, ist die Grenze entsprechend weiter. Wird die Energieintensität eines konkreten Produkts analysiert, sollte die Grenze dessen tatsächlichem Herstellungsprozess entsprechen.

2. Die Energiebilanz „von oben nach unten“ aufbauen

Ausgangspunkt ist der Gesamtverbrauch des Betriebs nach Energieträgern: Strom, Gas, Wärme, Brennstoffe, Dampf oder andere Medien. Anschließend geht man eine Ebene tiefer: Bereiche, Linien, wichtige Hilfssysteme und einzelne Verbraucher.

Eine gute Energiebilanz sollte aufgehen. Die Summe aus gemessenen und plausibel geschätzten Verbräuchen sollte innerhalb einer akzeptablen Unsicherheit mit der übergeordneten Messung übereinstimmen. Bleibt die Hälfte des Verbrauchs in der Kategorie „Sonstiges“, lässt sich die Wirkung einer Modernisierung einer konkreten Linie später nur schwer belastbar bewerten.

Das bedeutet nicht, dass jeder Motor gemessen werden muss. Häufig ist es sinnvoller, einige wenige Schlüsselpunkte zu messen, die den größten Teil des Lastprofils erklären, und anschließend dort zusätzliche Messungen vorzunehmen, wo sich eine konkrete Einsparhypothese ergibt.

3. Energiemessung mit der Prozesszeit verknüpfen

Energiedaten müssen mit den tatsächlichen Vorgängen auf der Linie synchronisiert werden. Ein Lastgang ist deutlich weniger aussagekräftig, wenn nicht bekannt ist, wann eine Charge gestartet wurde, wann ein Stillstand auftrat, wann die Rezeptur geändert wurde oder wann die Maschine auf Material wartete.

Zeitmarken aus PLC, SCADA oder MES sind hilfreich, die Analyse kann aber ebenso mit einem einfachen Ereignisprotokoll beginnen. Wichtig ist, den Verbrauch verknüpfen zu können mit:

• Beginn und Ende eines Zyklus,
• Chargennummer oder Produktionsauftrag,
• Produktart,
• Liniengeschwindigkeit oder Durchsatz,
• geplanten und ungeplanten Stillständen,
• Umrüstungen,
• Anfahren und Abschalten,
• Temperatur, Druck und anderen relevanten Sollwerten.

Die zeitliche Auflösung der Messung muss zum Prozess passen. Dauert ein Zyklus nur wenige Minuten, können 15-Minuten-Daten Anfahrvorgänge, Leerlauf und kurze Stillstände verdecken. Bei einem kontinuierlichen Prozess kann ein stabiles Stundenprofil in Verbindung mit dem Produktionsdurchsatz aussagekräftiger sein.

4. Den Zyklus in Betriebszustände aufteilen

Bei vielen Linien wird ein wesentlicher Teil der Energie nicht während der eigentlichen Produktion, sondern zwischen den Produktionsphasen verbraucht. Deshalb sollten getrennt erfasst werden:

1. stabilisierte Produktion,
2. Anfahren und Aufheizen,
3. Leerlauf oder Warten auf Material,
4. Umrüstung,
5. Waschen, Reinigen oder Vorbereiten,
6. geplanter Stillstand,
7. ungeplanter Stillstand,
8. Standby-Modus und vollständige Abschaltung.

Erst dann wird sichtbar, ob die Ursache in der Effizienz der Anlage während der Produktion liegt oder in der Zahl der Stunden, in denen sie Energie verbraucht, ohne Gutprodukt zu erzeugen.

5. Gemeinsame Medien zuordnen

Am schwierigsten sind meist zentral erzeugte Medien. Eine Druckluftstation, Kälteanlage, Kesselanlage oder Vakuumversorgung bedient mehrere Linien, sodass deren Energieverbrauch nicht automatisch gleichmäßig aufgeteilt werden kann.

Am besten wird das Medium am Verbraucher bzw. am Prozesszweig gemessen und gleichzeitig der Energieverbrauch des Erzeugungssystems erfasst. Ist eine vollständige Messung nicht möglich, wird ein transparenter Verteilungsschlüssel auf Basis der tatsächlichen Nutzung verwendet, z. B. Durchfluss, Betriebszeit oder Last. Das Ergebnis sollte als Schätzung und nicht als Direktmessung gekennzeichnet werden.

Bei Druckluft sollten nicht nur die Kompressoren betrachtet werden, sondern auch Druck, Durchfluss, Leckagen, ungeeignete Anwendungen und das Verhalten des Netzes. Bei der Kälteversorgung sind Last, Temperaturen, Sollwerte und die Betriebsbedingungen des Gesamtsystems relevant. In beiden Fällen kann die isolierte Betrachtung eines einzelnen Aggregats zu falschen Schlussfolgerungen führen.

6. Die Produktionsmenge wählen, die tatsächlich als Leistung zählen soll

Wenn 1000 Stück die Maschine verlassen, aber 80 nachgearbeitet oder verworfen werden müssen, verschwindet die für diese 80 Stück eingesetzte Energie nicht. Bei Prozessen mit relevantem Ausschuss ist deshalb häufig die Anzahl oder Masse konformer Produkte ein besserer Nenner als die Bruttoproduktion.

Bei mehreren Rezepturen sollten auch Produkte mit völlig unterschiedlichem Energiebedarf nicht in einer Kennzahl vermischt werden. Besser ist es, Kennzahlen getrennt für Produktgruppen zu führen oder eine Normalisierung anzuwenden, wenn der Einfluss des Produktmixes belastbar beschrieben werden kann.

7. Abschließend mit der Betriebsbilanz abgleichen

Auch eine detaillierte Analyse muss mit der übergeordneten Messung übereinstimmen. Weicht die Summe der Linien, Hilfsmedien und übrigen Verbraucher deutlich vom Hauptzähler ab, müssen Prozessgrenzen, Betriebszeiten oder die Methode zur Medienzuordnung überprüft werden.

Dies ist besonders vor der Bewertung einer Investition wichtig. Eine Modernisierung kann an einem Zähler sehr gut aussehen und gleichzeitig Verbrauch in eine andere Anlage verlagern. Ein Beispiel wäre ein geringerer Stromverbrauch einer Maschine bei gleichzeitig höherem Bedarf an Kälte oder Druckluft.

Welche Daten sollten an einer Produktionslinie erfasst werden?

Nicht jeder Prozess erfordert alle Parameter. Aus Sicht eines Auditors würde ich zunächst die Variablen auswählen, die eine Veränderung des Verbrauchs erklären können. Hunderte Signale ohne Hypothese zu erfassen, liefert häufig viele Daten, aber wenige Antworten.

Spezifische Kennzahlen: kWh/t, kWh/Stück, kWh/Charge oder kWh/Zyklus?

Am nützlichsten ist eine Kennzahl, die dem physischen Ergebnis des Prozesses entspricht.

• kWh/t – geeignet für Massenproduktion, Mischen, Trocknen, Mahlen, Extrudieren oder andere materialbezogene Prozesse.
• kWh/Stück – aussagekräftig für wiederholbare Produkte mit ähnlichen Eigenschaften.
• kWh/Charge – sinnvoll für Batch-Prozesse, bei denen der vollständige Zyklus entscheidend ist.
• kWh/Zyklus – geeignet für Maschinen mit sich wiederholenden Arbeitsabläufen.
• kWh je Gutstück oder Tonne konformes Produkt – sinnvoll, wenn Ausschuss und Nacharbeit einen spürbaren Einfluss haben.

Eine spezifische Kennzahl sollte nicht immer der einzige KPI sein. Hat eine Linie einen hohen, von der Produktion weitgehend unabhängigen Grundverbrauch, sollten parallel die Leerlaufleistung, die produktionsfreie Zeit und der Durchsatz beobachtet werden. Wird das Ergebnis durch die Qualität begrenzt, ist zusätzlich der Anteil des Gutprodukts relevant.

Bei komplexeren Prozessen reicht die einfache Beziehung „Energie / Produktion“ möglicherweise nicht aus. DOE Better Plants weist darauf hin, dass Ergebnisse anhand von Variablen normalisiert werden können, die den Verbrauch beeinflussen, etwa Produktion, Witterung oder Gebäudenutzung. Auf einer Produktionslinie können Produktmix, Liniengeschwindigkeit, Prozesstemperatur oder die Länge einer Produktionskampagne eine vergleichbare Rolle spielen – sofern ihr Einfluss tatsächlich wesentlich ist und dokumentiert werden kann.

Warum bedeutet ein Rückgang des Gesamtverbrauchs nicht zwingend eine Verbesserung?

Nehmen wir an, wir vergleichen zwei Monate derselben Produktion:

Der Gesamtverbrauch sank von 120 auf 100 MWh, also um 16,7%. Die Produktion sank jedoch um 30%. Dadurch stieg der spezifische Verbrauch von 1,20 auf 1,43 MWh/t, also um rund 19%.

Der Betrieb kaufte weniger Energie ein, nutzte sie bezogen auf eine Tonne Produkt jedoch schlechter. Ursachen können ein höherer Leerlaufanteil, kürzere Produktionsserien, häufigere Anfahrvorgänge, ein anderer Produktmix, eine geringere Auslastung der Linie oder Hilfsanlagen sein, deren Betrieb kaum von der Produktionsmenge abhängt.

Aus Sicht eines Auditors beginnt genau hier häufig die eigentliche Analyse. Die Rechnung zeigt die Veränderung in MWh; erst die Verknüpfung von Energie, Produktion und Betriebszuständen zeigt, ob sich der Prozess selbst verbessert hat.

Auch der umgekehrte Fall ist möglich. Nach einer Modernisierung kann der Gesamtverbrauch steigen, weil der Betrieb deutlich mehr produziert, während gleichzeitig kWh/t oder kWh/Stück sinken. Eine Bewertung ausschließlich anhand der Gesamtenergie würde dann zu dem falschen Schluss führen, die Modernisierung habe das Ergebnis verschlechtert.

Zykluszeit, Leerlauf, Anfahrvorgänge und Umrüstungen

Bei zyklischen Prozessen sollte nicht nur die Energie des gesamten Zyklus, sondern auch die Dauer der einzelnen Betriebszustände erfasst werden. Eine Maschine kann im Stillstand weniger Leistung aufnehmen als in der Produktion; dauert der Stillstand jedoch lange, steigt der Anteil dieser Energie je Stück.

Besonders wichtig sind:

• Anfahren und Aufheizen – häufige kurze Serien können den Anteil der Energie erhöhen, die allein zum Erreichen der Prozessbedingungen benötigt wird;
• Leerlauf – Antriebe, Ventilatoren, Heizungen, Pumpen und Medien können trotz fehlendem Produkt weiterlaufen;
• Umrüstungen – Teile der Anlage bleiben während des gesamten Produktwechsels mit Produktionsparametern in Betrieb;
• Warten auf Material oder Bedienpersonal – der Prozess produziert nicht, während ein Teil der Verbraucher aktiv bleibt;
• Waschen und Reinigen – in manchen Branchen ist dies ein integraler, energieintensiver Teil des Zyklus und sollte einer Charge oder Produktionskampagne konsistent zugeordnet werden.

Eine gute Modernisierung besteht daher nicht immer darin, den Wirkungsgrad einer Anlage zu erhöhen. Mitunter ist die Wirkung größer, wenn die Aufheizzeit verkürzt, automatisch in den Standby-Modus gewechselt, die Medienversorgung nach Chargenende abgeschaltet oder die Reihenfolge der Aufträge besser geplant wird.

Liniendurchsatz und Engpässe – Energie folgt dem Produktionsfluss

Eine Linie arbeitet nur so schnell, wie es ihr Engpass zulässt. Begrenzt ein Prozessschritt den Durchsatz, erhöht eine Beschleunigung anderer Maschinen die Produktion möglicherweise nicht. Stattdessen können Pufferbestände, die Zahl der Stopps und der Energieverbrauch während Wartezeiten steigen.

Deshalb ist es bei der Analyse sinnvoll, auf einer gemeinsamen Zeitachse gegenüberzustellen:

• den Durchsatz der gesamten Linie,
• Betriebs- und Stillstandszeiten der aufeinanderfolgenden Maschinen,
• Pufferfüllstände,
• Energieverbrauch,
• Ursachen für Blockierungen und Materialmangel,
• Produktqualität.

Produziert die Linie nach Beseitigung eines Engpasses in derselben Zeit mehr, kann der Gesamtverbrauch steigen. Gleichzeitig kann die Energie je Tonne oder Stück sinken, weil sich konstante Lasten auf eine größere Produktionsmenge verteilen.

Auch bei typischen Produktionskennzahlen ist Vorsicht geboten. Eine hohe Verfügbarkeit oder OEE bedeutet nicht automatisch eine hohe Energieeffizienz. Zusammen mit Energiedaten können solche Kennzahlen jedoch helfen, Veränderungen der Energieintensität zu erklären.

Wo liegen Modernisierungspotenziale?

Antriebe: das System analysieren, nicht nur den Motor

Bei Motoren und Antrieben würde ich nicht mit der Nennleistung beginnen. Zunächst sollte geprüft werden, welche Funktion der Antrieb erfüllt, wie hoch seine tatsächliche Last ist, wie sich Drehzahl, Durchfluss oder Druck verändern und ob das Aggregat im erforderlichen Betriebspunkt arbeitet.

Ein überdimensionierter Motor, eine falsch ausgelegte Pumpe, eine gedrosselte Anlage oder ein Ventilator, der dauerhaft mit voller Drehzahl läuft, können ein Problem auf Systemebene verursachen. Auch ein Frequenzumrichter ist nicht per se eine Einsparmaßnahme – die Wirkung hängt von der Kennlinie des Verbrauchers und der Regelstrategie ab.

Prozesswärme: Temperatur, Zeit und Verluste

Bei thermischen Prozessen sind die erforderliche Produkttemperatur, die tatsächlichen Temperaturen, Aufheizzeit, Haltezeit, die Auslastung von Ofen oder Trockner sowie Verluste während Unterbrechungen miteinander zu vergleichen.

DOE nennt unter anderem Regelung, Wärmeübertragung, die Verringerung von Infiltration und Wärmerückgewinnung als wichtige Themen bei industriellen Prozesswärmesystemen. Für die Produktionslinie ist jedoch entscheidend, dass jede Änderung von Parametern mit der Technologie und der Produktqualität vereinbar ist.

Kühlung: nicht stärker kühlen, als der Prozess erfordert

Bei Kältesystemen muss die Wirkung systemisch bewertet werden. Solltemperatur, Last, Verflüssigungsbedingungen, Betrieb von Pumpen und Ventilatoren sowie die Regelungsart beeinflussen sich gegenseitig.

Erfordert der Prozess eine bestimmte Temperatur, kann ein vorsorgliches weiteres Absenken den Verbrauch erhöhen, ohne die Produktion zu verbessern. Umgekehrt können eine stabilere Last und eine geeignete Regelung des Gesamtsystems wichtiger sein als der Austausch einer einzelnen Komponente.

Siehe auch: Energieeffizienz in der Industriekältetechnik.

Druckluft: Bedarf der Linie und Betrieb des gesamten Netzes betrachten

Druckluft ist häufig ein gemeinsam genutztes Medium. Deshalb müssen sowohl die Druckluftstation als auch die Verbraucher an der Linie betrachtet werden. DOE nennt als grundlegende Verbesserungsansätze unter anderem die Vermeidung ungeeigneter Anwendungen, die Absenkung des Drucks auf das vom Prozess benötigte Niveau, eine bessere Regelung und Speicherung sowie die Verringerung von Leckagen.

Auf Linienebene ist die Messung von Durchfluss und Druck während der Produktion und im Stillstand besonders wertvoll. Bleibt der Durchfluss nach dem Stoppen des Prozesses hoch, lässt sich der technologische Bedarf schnell von Verlusten unterscheiden.

Automatisierung und Monitoring: Energieverbrauch sollte auf den Prozesszustand reagieren

Automatisierung kann Wiederholbarkeit, Durchsatz und Qualität verbessern, ihre energetische Wirkung muss jedoch gemessen werden. Am nützlichsten sind Funktionen, die den Betrieb von Verbrauchern mit dem tatsächlichen Produktionszustand verknüpfen.

Die Regelung kann beispielsweise:

• den Betrieb von Ventilatoren, Pumpen oder Antrieben während Wartezeiten reduzieren,
• Anlagen nach einem Linienstopp in den Standby-Modus schalten,
• verhindern, dass nicht benötigte Medien nach Chargenende eingeschaltet bleiben,
• Rezepturen mit Temperatur- und Drucküberwachung führen,
• Energie je Auftrag oder Charge erfassen,
• bei steigendem spezifischem Verbrauch unter vergleichbaren Produktionsbedingungen alarmieren.

Sind im Betrieb bereits PLC, SCADA oder MES vorhanden, sollte häufig zunächst geprüft werden, welche Daten bereits verfügbar sind, bevor eine weitere unabhängige Plattform ergänzt wird.

Verbessert der Austausch einer alten Maschine immer die Effizienz?

Nein. Eine neue Maschine kann effizienter sein, das Prozessergebnis hängt jedoch auch von ihrer Auslastung, Zykluszeit, Verfügbarkeit, Qualität, den Hilfsmedien und der Abstimmung mit der übrigen Linie ab.

Vor einem Austausch sollten mindestens folgende Punkte verglichen werden:

1. Energie je Gutprodukteinheit,
2. Durchsatz und Zykluszeit,
3. Leistungsaufnahme während und außerhalb der Produktion,
4. Bedarf an Kälte, Druckluft, Vakuum und anderen Medien,
5. Anzahl der Anfahrvorgänge und Umrüstungen,
6. Qualität und Ausschuss,
7. Einfluss der Maschine auf den Engpass.

Erst dann lässt sich die Wirkung einer höheren Anlageneffizienz von der Wirkung eines größeren Durchsatzes, eines kürzeren Zyklus oder einer veränderten Produktionsorganisation trennen.

Finanzierung der Linienmodernisierung – erst die technische Variante, dann das Finanzierungsinstrument

Fragen zur Finanzierung der Modernisierung von Produktionslinien treten häufig auf, doch die Reihenfolge ist entscheidend. Zunächst sind Ausgangsbasis, Modernisierungsvariante, erwarteter Energieverbrauch und die Auswirkungen auf die Produktion festzulegen. Erst danach lässt sich beurteilen, ob die Investition zu einem konkreten Fördermechanismus passt.

In Polen ist eines dieser Instrumente das polnische System der Weißen Zertifikate (Energieeffizienzzertifikate). Nicht jede Modernisierung ist automatisch förderfähig. Art. 24 Abs. 3 des polnischen Gesetzes über Energieeffizienz sieht unter anderem die Verweigerung der Weiterleitung von Informationen über die Bescheinigung vor, wenn die Arbeiten vor dem Tag der Einreichung des in Art. 20 Abs. 3 genannten Antrags begonnen wurden. Der gesetzliche Begriff „Beginn der Arbeiten“ kann nicht nur den Beginn von Bau- oder sonstigen Arbeiten umfassen, sondern auch die erste rechtsverbindliche Verpflichtung zur Bestellung von Anlagen oder eine andere Verpflichtung, durch die das Vorhaben unumkehrbar wird. Daher sollte die Möglichkeit der Nutzung dieses Systems vor einem solchen Ereignis geprüft werden.

Die Bedingungen für Zuschüsse, Finanzierungen und andere Förderinstrumente ändern sich. Deshalb sollten ihre jeweils geltenden Regeln in den aktuellen Unterlagen des betreffenden Programms oder Instruments geprüft werden.

Der Nachweis der geplanten Energieeinsparung für ein konkretes Vorhaben ist eine separate Frage und kann ein Energieeffizienz-Audit erfordern.

Wie sollte die Prozessanalyse vor einer Modernisierungsentscheidung aufgebaut sein?

Eine praktische Reihenfolge ist:

1. Produkt, Linie oder Prozessschritt auswählen und die Analysegrenze definieren;
2. Energie- und Medienverbrauch innerhalb dieser Grenze erfassen;
3. Daten mit Produktion, Zyklen und Betriebszuständen synchronisieren;
4. spezifische Kennzahlen für repräsentative Zeiträume berechnen;
5. Produktion, Anfahren, Leerlauf, Umrüstungen und Stillstände getrennt auswerten;
6. technologische Parameter prüfen: Temperaturen, Drücke, Durchflüsse, Geschwindigkeiten und Lasten;
7. Engpass und Anlagen identifizieren, die ohne wertschöpfende Produktion laufen;
8. Betriebs-, Regelungs- und Systemmodernisierungsvarianten sowie einen Anlagenaustausch vergleichen;
9. die Wirkung jeder Variante auf Energieverbrauch, Durchsatz und Qualität berechnen;
10. erst danach Wirtschaftlichkeit, Finanzierung und Umsetzung bewerten.

Diese Reihenfolge verringert das Risiko, eine Modernisierung zu wählen, die auf dem Datenblatt gut aussieht, den realen Prozess aber kaum verändert.

Was sollte nach der Analyse vorliegen?

Eine gute Linienanalyse endet nicht mit einer Anlagenliste. Sie sollte einen Datensatz hinterlassen, mit dem sich die Wirkung der Modernisierung später überprüfen lässt:

• Prozessgrenze und Liste der zugeordneten Verbraucher,
• Energie- und Medienbilanz,
• Ausgangskennzahl, z. B. kWh/t oder kWh/Stück,
• Bedingungen, für die die Kennzahl repräsentativ ist,
• Zyklusprofil und Anteil der Zustände ohne Produktion,
• wichtigste technologische Parameter,
• Liste der Engpässe,
• Modernisierungsvarianten mit Auswirkungen auf Energieverbrauch, Produktion und Qualität,
• Methode zur Messung des Ergebnisses nach der Umsetzung.

Damit kann der Prozess nach der Modernisierung auf derselben Grundlage verglichen werden. Ohne eine solche Basis lässt sich eine Einsparung durch die Investition leicht fälschlich einer Änderung des Produktionsvolumens zuschreiben – oder umgekehrt.

Was tun, wenn sich der Energieverbrauch je Produkt heute noch nicht berechnen lässt?

Beginnen Sie weder mit dem Kauf eines weiteren Systems noch mit dem Austausch einer Maschine. Legen Sie zuerst die Prozessgrenze fest, wählen Sie die Produktionseinheit und prüfen Sie, welche Daten bereits in Zählern, PLC, SCADA oder MES vorhanden sind. Erst die verbleibenden Lücken sollten zusätzliche Messpunkte bestimmen.

Sind eine dauerhafte Messung und die Verknüpfung von Energie- und Produktionsdaten erforderlich, kann ein kontinuierliches Energiemonitoring in Verbindung mit Produktionsdaten der nächste Schritt sein. Eine Plattform allein ersetzt jedoch weder eine korrekt definierte Kennzahl noch eine sauber festgelegte Prozessgrenze.

Häufig gestellte Fragen

Welche Kennzahl beschreibt die Energieeffizienz einer Produktionslinie am besten?

Meist ist dies die Energie je physischer Produkteinheit: kWh/t, kWh/Stück, kWh/Charge oder kWh/Zyklus. Die Kennzahl sollte der Funktion des Prozesses entsprechen; bei relevantem Ausschuss ist es besser, die Energie auf das Gutprodukt statt auf die Bruttoproduktion zu beziehen.

Bedeutet ein geringerer monatlicher Energieverbrauch, dass die Linie effizienter arbeitet?

Nein. Sinkt die Produktion stärker als der Verbrauch, kann der spezifische Energieverbrauch steigen. Deshalb sollten mindestens Gesamtenergieverbrauch, Produktionsmenge und spezifische Kennzahl miteinander verglichen werden.

Wie lässt sich der Energieanteil von Druckluft oder Kälte einer Linie zuordnen?

Am besten wird der Medienverbrauch am Linienzweig und gleichzeitig der Energieverbrauch des Erzeugungssystems gemessen. Fehlt eine direkte Messung, kann ein transparenter Verteilungsschlüssel auf Basis von Durchfluss, Betriebszeit oder Last verwendet werden; das Ergebnis ist dann jedoch als Schätzung zu behandeln.

Wie lange sollte eine Linie vor einer Modernisierung gemessen werden?

Es gibt keine für jede Technologie gleichermaßen richtige Messdauer. Der Zeitraum sollte repräsentative Betriebszustände, Produkte, Lasten, Anfahrvorgänge und Stillstände umfassen. Bei einem wiederholbaren Prozess können für die Diagnose eines konkreten Phänomens einige gut erfasste Zyklen ausreichen; die Basis zur Bewertung von Einsparungen sollte jedoch die normale Prozessvariabilität abbilden.

Muss eine Modernisierung den Austausch einer Maschine bedeuten?

Nein. Ein Teil der Potenziale ergibt sich aus Regelung, geänderten Sollwerten, weniger Leerlauf, optimierten Medien, der Produktionsreihenfolge oder der Beseitigung eines Engpasses. Ein Maschinenaustausch ist sinnvoll, wenn die Analyse zeigt, dass die bestehende Anlage das energetische oder produktionstechnische Ergebnis tatsächlich begrenzt.

Quellen

• ISO, ISO 50006:2023 – Energy management systems — Evaluating energy performance using energy performance indicators and energy baselines.
• ISO, ISO 50001:2018 – Energy management systems — Requirements with guidance for use.
• U.S. Department of Energy, Better Plants – Frequently Asked Questions – Ansatz zu Energieintensität und Normalisierung.
• U.S. Department of Energy, Compressed Air Systems.
• U.S. Department of Energy, Motor Systems.
• U.S. Department of Energy, Process Heating Systems.
• U.S. Department of Energy, Industrial Refrigeration.
• European Commission JRC / EU-BRITE, Energy Efficiency BREF.
• Elektronisches Gesetzblatt Polens / ELI, Gesetz über Energieeffizienz – konsolidierte Fassung, Dz.U. 2025 Pos. 711.