HAUK: Vom Energiemonitoring zum intelligenten Microgrid

Wie ein Zulieferer von ŠKODA AUTO seine Energie nicht mehr nur bezahlt, sondern aktiv steuert

Über HAUK

• Familienunternehmen, 1928 als Textilfabrik gegründet
• 4 Milliarden CZK Umsatz und 1.000 Mitarbeitende
• Drei Produktionswerke mit einer Gesamtfläche von 186.000 m²
• Hersteller von Schweiß- und Pressteilen für die Automobilindustrie

Die Zusammenarbeit zwischen FLOWBOX und HAUK begann Anfang 2024 über das Unternehmen Blumenbecker Prag. Dieses hatte ein Jahr zuvor erfolgreich die erste Roboterstation im Presswerk installiert. In den anschließenden Gesprächen mit HAUK wurde deutlich: Energieeinsparungen waren ein zentrales Thema – und sind es bis heute.

Am Produktionsstandort Police nad Metují verbraucht HAUK jährlich rund 10 GWh Strom und 10 GWh Gas. Energie macht damit einen erheblichen Anteil der Betriebskosten aus. Mit dem weiteren Ausbau der Produktion wird ihre Bedeutung noch zunehmen.

Warum HAUK beim Thema Energie aktiv wurde

1. Manuelle Zählerablesung und Kostenverteilung. Jeder Monatsabschluss bedeutete stundenlanges Übertragen von Zählerständen und Berechnen von Kosten. Für die Mieter auf dem Gelände fehlte eine transparente Verbrauchserfassung, was auch die Abstimmung der Energiekosten erschwerte.
2. Ungenutzte Wärme und Wärmeverluste. Die Hallen wurden ineffizient beheizt, durch offene Tore ging Wärme verloren, und die Abwärme der Pressen und der Kompressorzentrale blieb ungenutzt.
3. Keine zentrale Überwachung. Störungen und ungewöhnliche Betriebszustände wurden erst anhand ihrer Folgen erkannt. Bei Pressen, Kompressoren oder der Kühlwasserversorgung bedeutet das ein unmittelbares Risiko für die Produktion.
4. Kostenrisiko durch Lastspitzen. Bei einem Standort mit Mittelspannungsanschluss kann bereits eine einzige unkontrollierte Viertelstundenlastspitze die Kosten für ein ganzes Jahr beeinflussen.
5. Ein wachsender Standort. Jede Lösung musste auf weitere Erweiterungen vorbereitet sein: ein neues Werk, eine Photovoltaikanlage und einen Batteriespeicher.

Eine Integrationsplattform für den gesamten Standort

Das Ziel war eine zentrale Plattform, mit der ein Unternehmen auch ohne eigenen Energiemanager seine Energie im Griff hat. Das System sollte:

• Bestehende Gebäude und Produktionsanlagen digital erfassen.
• Störungen und ungewöhnliche Betriebszustände zentral sichtbar machen.
• Verbräuche senken und Energiekosten optimieren.
• Verluste vermeiden, indem es Leckagen, ausgeschaltete Leuchten oder unnötig laufende Kompressoren erkennt.
• Heizung, Kühlung, Lüftung und Beleuchtung aktiv steuern.
• Weitere Einsparpotenziale kontinuierlich bewerten.
• Energiekosten automatisch auf die Mieter am Standort verteilen.

Eine wesentliche Voraussetzung war die Einbindung der bereits vorhandenen Anlagen und Systeme. FLOWBOX EMOS integriert sich in die bestehende Infrastruktur. Das FLOWBOX Supportteam passt die Zuordnung von Verbrauchsstellen und Sensoren laufend an, damit das digitale Modell auch bei Veränderungen am Standort den tatsächlichen Betrieb abbildet.

Die Umsetzung begann in Werk 2, dem ehemaligen VEBA-Betrieb. Dort ergänzte FLOWBOX zahlreiche Sensoren und Messstellen und setzte die wichtigsten Energiesparmaßnahmen um. Werk 1 mit Produktion, Verwaltung, Logistik und Wohnbereichen wurde an dieselbe Plattform angeschlossen.

Was am Standort gemessen und überwacht wird

• Strom, Gas und Wasser über Haupt- und Unterzähler
• Druckluft einschließlich Durchflussmessung
• Hallentemperaturen und das Heizungswasser der Gaskessel
• Gasverbrauch der Lackiererei und der Heizung, jeweils separat
• Photovoltaikerzeugung und Auswertung der Betriebsdaten
• Produktivität des Presswerks: Pressteile pro Schicht, Effizienz und Erfüllung der Produktionsvorgaben an mehreren Dutzend Pressen
• Technischer Zustand der Kompressoren als Grundlage für die Instandhaltung

Ein Sankey-Diagramm der Energiebilanz führt diese Informationen zusammen. Es zeigt auf einen Blick, wie die Energie tatsächlich durch den Standort fließt und wo die größten Einsparpotenziale liegen. Einzelne Betriebsbereiche wie Presswerk, Werkzeugbau und Kompressorzentrale werden separat ausgewertet.

Vom Monitoring zu messbaren Einsparungen

Monitoring allein spart noch keine Energie. Die konkreten Ergebnisse wurden durch die automatische Anlagensteuerung erzielt:

• 20 % weniger Gasverbrauch für die Hallenheizung
• 15 % weniger Stromverbrauch für die Kühlung
• 10 % geringere Kosten für Lastspitzen

So funktioniert es in der Praxis

• Gasbetriebene Warmlufterzeuger: Die zentrale Regelung berücksichtigt historische Daten, Wetterprognosen und die aktuellen Hallentemperaturen.
• Prozesskühlung: Das System stellt die für die Produktion erforderliche Kühlwassertemperatur sicher – ein entscheidender Faktor für die Qualität der Schweißverbindungen.
• Dachfenster und Lüftungsöffnungen: Die automatische Steuerung ist auf die Heizung abgestimmt. Nachts werden die Hallen durch Außenluft abgekühlt, wodurch tagsüber weniger Kühlenergie benötigt wird.
• Wärmerückgewinnung: Gesteuerte Klappen leiten Abwärme dorthin, wo sie gebraucht wird. Gleichzeitig wird Außenluft zur Kühlung der Hallen genutzt.
• Beleuchtung: Die zentrale Steuerung richtet sich nach der Umgebungshelligkeit und hinterlegten Zeitplänen.
• Viertelstundenmaximum: Zur Lastspitzenkappung werden steuerbare Verbraucher wie Batterieladeräume und Kühlsysteme mit einem optimierten Lastgrenzwert kombiniert.

Anlagen im Zusammenspiel steuern

Hier geht EMOS über klassisches Energiemonitoring hinaus. Das System berücksichtigt die Wechselwirkungen zwischen den Anlagen und stimmt ihren Betrieb aufeinander ab.

• Abgestimmte Wärmerückgewinnung: Abwärme aus dem Presswerk und der Kompressorzentrale wird in den Werkzeugbau geleitet. Tagsüber wird überschüssige Wärme nach außen abgeführt; die Außenluftzufuhr erfolgt automatisch.
• Tore und Heizung: Öffnet sich ein Tor, insbesondere in Lagerbereichen, wird die Heizung automatisch abgeschaltet. So werden unnötige Wärmeverluste vermieden.
• Regelung auf Basis historischer Daten: In der Schweißerei werden Durchschnitts- und Mindestwerte der vergangenen drei Tage für die Regelung genutzt.
• Abschaltpläne: Bei geplanten Betriebsunterbrechungen schalten sich die Anlagen selbstständig ab.
• Automatische Lüftung: Fensteröffnung und Lüftung erfolgen ohne manuelles Eingreifen.

Energieverbrauch und Produktionsleistung gemeinsam betrachten

FLOWBOX überwacht bei HAUK weit mehr als Energie. Das Presswerk verfügt über ein eigenes Produktivitätsmonitoring: Die Zahl der gefertigten Pressteile pro Schicht lässt sich sowohl in Gesamtberichten als auch in Detailansichten einzelner Pressen verfolgen. Ein farbcodierter Hallenplan zeigt den Status und die Leistung jeder Presse auf einen Blick.

Die Verknüpfung von Energie- und Produktionsdaten schafft ein umfassendes Bild des Betriebs. Damit lassen sich auch Fragen beantworten wie: Wie viel Energie wird tatsächlich für ein einzelnes Pressteil benötigt?

Schweißqualität in Echtzeit absichern

In der Schweißerei gilt ein einfacher Zusammenhang: Unterschreiten die Kühlparameter die für die jeweilige Schweißanlage und das Verfahren festgelegten Grenzwerte, entstehen fehlerhafte Teile. Der Mangel ist nicht unbedingt sofort erkennbar. So kann eine ganze fehlerhafte Charge entstehen, bevor jemand das Problem bemerkt.

EMOS überwacht Temperatur und Durchfluss des Kühlwassers rund um die Uhr in Echtzeit. Als Messwerte die eingestellten Grenzen verließen, verschickte das System eine Benachrichtigung. Die Produktion konnte daraufhin gestoppt werden, bevor eine fehlerhafte Charge entstand.

Das ist tatsächlich passiert. Das System half dabei, Ausschusskosten und Kosten durch spätere Reklamationen zu vermeiden.

Vom Energieverbraucher zum aktiven Energiemanagement

HAUK ist inzwischen einen Schritt weitergegangen: Das Unternehmen erzeugt und speichert eigenen Strom und entscheidet, wann es ihn einsetzt. Neben einem geringeren Verbrauch reduziert HAUK damit seinen CO₂-Fußabdruck erheblich – und zugleich den der für ŠKODA AUTO gefertigten Bauteile.

FLOWBOX Microgrid: Batteriespeicher, Photovoltaik und Lastspitzen im Zusammenspiel

Das Microgrid am Standort umfasst:

• Einen Batteriespeicher mit 2 MWh Kapazität
• Eine Photovoltaikanlage mit 300 kWp
• Mittel- und Niederspannung am selben Standort
• Algorithmusbasierte Steuerung in Viertelstundenintervallen

Das Microgrid-Modul koordiniert Batteriespeicher, Photovoltaik und Lastspitzen gleichzeitig. Grundlage der Steuerung sind Wetterprognosen sowie Prognosen zur PV-Erzeugung und zum Verbrauch.

Bei niedrigen Spotmarktpreisen wird der Speicher geladen, bei hohen Preisen entladen. Obwohl der Batteriespeicher an die Niederspannung angeschlossen ist, wird er zur Regelung des Viertelstundenmaximums des gesamten Werks eingesetzt.

Energiegemeinschaften und gemeinsame Stromnutzung

EMOS steuert die Nutzung von Strom, der von externen Anbietern gruppenweit geteilt wird. Das System macht Netzbezug, Einspeisung und Erzeugungsüberschüsse transparent und stellt Zuordnungstabellen für die beteiligten Erzeugungs- und Verbrauchsstellen bereit.

Wie effizient der geteilte Strom genutzt wird, wird fortlaufend ausgewertet und berichtet.

Drahtlose IoT-Anbindung in ausgewählten Betriebsbereichen

Eine klassische kabelgebundene Infrastruktur hätte in der weitläufigen Halle von Werk 2 erhebliche Investitionen in die Verkabelung erfordert. FLOWBOX deckte den gesamten Standort mit einem einzigen LoRa-Gateway im Presswerk ab.

Die Vorteile:

• Drahtlose Fernerfassung von Daten, auch dort, wo eine Verkabelung aufwendig wäre
• Geeignet für große Produktionshallen und räumlich verteilte Anlagen
• Einfache Erweiterung um zusätzliche Messstellen, wenn sich der Standort verändert oder wächst
• Geringere Installationskosten als bei einer klassischen kabelgebundenen Infrastruktur

Was HAUK erreicht hat

1. Keine manuellen Zählerablesungen mehr. Ablesung und Kostenverteilung auf die Mieter dauerten früher Stunden. Heute laufen sie automatisch.
2. Messbare Einsparungen. 20 % weniger Gasverbrauch der Warmlufterzeuger, 15 % weniger Stromverbrauch für die Kühlung, 10 % weniger Verbrauch für die Beleuchtung und 10 % geringere Kosten für das Viertelstundenmaximum.
3. Schutz der Produktion. Eine Systembenachrichtigung verhinderte die Herstellung fehlerhafter Teile in der Schweißerei.
4. Eine zentrale Plattform. Energie, Anlagen und Produktionsproduktivität werden an einem Ort zusammengeführt.
5. Auf künftige Anforderungen vorbereitet. Die Plattform unterstützt den 2-MWh-Batteriespeicher, das Microgrid, die gemeinsame Stromnutzung und die geplante Erweiterung um Funktionen für ISO 50001.
6. Mit dem Standort erweiterbar. Das System lässt sich an Veränderungen und Wachstum anpassen. Auch bei Neubauten und Modernisierungen unterstützt FLOWBOX die Vorbereitung von Infrastruktur, Protokollen und Schnittstellen.

Diese Skalierbarkeit ist für HAUK entscheidend: Der Standort wächst, und nach der Übernahme von Karsit soll die Gruppe sechs Produktionswerke umfassen. Eine Plattform, die einen Standort abbildet, muss auch sechs Werke unterstützen können.

Phase 3: Das volle Potenzial von EMOS erschließen

Die nächste Phase konzentriert sich auf drei Bereiche:

1. Data Intelligence (DI): Definition von Energieleistungskennzahlen (EnPIs) für sinnvoll abgegrenzte Betriebsbereiche, Schulung der Anwender sowie kontinuierliche Erkennung von Ineffizienzen und Priorisierung geeigneter Maßnahmen.
2. Neue Tarifstruktur 2027: Bewertung der Auswirkungen der neuen Tarifstruktur für Großverbraucher und Entwicklung von Maßnahmen, um negative finanzielle Folgen auszugleichen.
3. ISO-50001-Modul: Digitale Unterstützung der Zertifizierung durch Messung, Monitoring, Reporting, automatische Datenvalidierung, einen Audit-Trail und die normgerechte Berechnung von EnPIs.

„Wir haben keinen eigenen Energiemanager. Trotzdem steuern wir heute die Energie am Standort, statt sie nur zu bezahlen. FLOWBOX übernimmt einen großen Teil der Steuerung automatisch, und wenn etwas passiert, erfahren wir es rechtzeitig. Mit FLOWBOX verfügen wir jederzeit über genaue Informationen zu unserem Energieverbrauch in Echtzeit. Die erzielten Einsparungen investieren wir in den weiteren Ausbau des Systems, um noch bessere Ergebnisse zu erreichen.“

Jiří Vlček, Produktionsleiter · HAUK s.r.o.

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