aiMOOC

Projekt Energieeffiziente Werkstatt – Ein Energiemonitoring für die Werkstatt planen

QR-Code

Projekt Energieeffiziente Werkstatt – Ein Energiemonitoring für die Werkstatt planen

Einleitung

Wie viel Energie verbraucht eine Werkstatt? Welche Maschinen sind besonders energieintensiv? Und an welchen Stellen lohnt sich eine Messung?

In diesem aiMOOC planst Du ein Energiemonitoring für eine Metallwerkstatt. Du entwickelst einen Messstellenplan, wertest simulierte Verbrauchsdaten aus und erstellst übersichtliche Energiekennzahlen.

Metallwerkstatt als Anschauungsbeispiel. Bild: Yemi Kacoutie, CC BY-SA 4.0.

Kursmerkmal	Beschreibung
Zielgruppe	Technische und gewerblich-technische Ausbildung
Projektziel	Ein fachlich begründetes Energiemonitoring planen
Lernzeit	Ca. 90–120 Minuten zuzüglich Projektbearbeitung
Arbeitsform	Einzelarbeit oder Projektteam
Werkzeuge	Tabellenkalkulation, Skizzenprogramm, bereitgestellte Simulationsdaten
Ergebnis	Ein vollständiges Projektdossier mit eigener Empfehlung

Leitfrage: Wie können wenige sinnvoll ausgewählte Messstellen helfen, Energieverbräuche zu erkennen und Verbesserungen zu überprüfen?

Dein Ausbildungsauftrag

Du absolvierst Deine Ausbildung in der fiktiven Metallwerkstatt Nord.

Die Werkstattleitung möchte wissen:

Energieverbrauch: Wie viel elektrische Energie benötigt eine Schicht?
Druckluft: Wie groß ist der Anteil des Kompressors?
Messstelle: Wo sind zusätzliche Messpunkte sinnvoll?
Energiekennzahl: Wie lässt sich der Verbrauch fair vergleichen?
Energieeffizienz: Welche Maßnahme sollte zuerst untersucht werden?

Die Werkstatt arbeitet im Modell an einer Schicht von 08:00 bis 16:00 Uhr. Es gibt einen zentralen Stromzähler, Werkzeugmaschinen, eine Druckluftanlage, Beleuchtung und weitere Verbraucher.

Wichtig: Alle Messwerte dieses Ausbildungsfalls sind didaktisch konstruierte Simulationsdaten. Sie stammen nicht aus einem real vermessenen Betrieb.

Sicherheit – verbindliche Projektregel

Du planst, simulierst und wertest aus. Du führst keine eigenständigen Arbeiten an realen elektrischen Anlagen durch.

Zulässige Lernmittel sind bereitgestellte Datensätze, Computersimulationen und geeignete berührungssichere Schulungsmodelle, zum Beispiel mit Schutzkleinspannung und fachgerecht eingerichteter Versuchsumgebung.

Öffnen von Verteilungen, Installieren von Stromzählern, Eingriffe in Maschinen, Messungen an spannungsführenden Teilen und Änderungen an elektrischen Anlagen gehören nicht zu den eigenständigen Aufgaben dieses Kurses.

Solche Arbeiten dürfen ausschließlich im Rahmen der geltenden Sicherheitsregeln durch entsprechend qualifizierte und beauftragte Personen erfolgen. Erforderliche Leitung, Aufsicht und Freigaben müssen fachlich und betrieblich sichergestellt sein.

Auch Eingriffe an Druckluftanlagen benötigen eine geeignete fachliche Beurteilung.

Ein bestandenes Quiz, eine Simulation oder eine gute Projektbewertung berechtigt niemals zur Durchführung realer Elektroarbeiten.

Fachquelle: DGUV – Bildungsbereich Elektrowerkstatt.

Dein fortlaufendes Projektdossier

Lege ein digitales oder analoges Dossier mit sechs Abschnitten an. Du ergänzt es nach jeder Lerneinheit.

Abschnitt	Inhalt Deiner Dokumentation
D0 – Auftrag	Projektziel, Annahmen, Sicherheitsgrenzen, erste Fragen
D1 – Werkstattskizze	Verbraucherübersicht und vermutete Energieschwerpunkte
D2 – Messstellenplan	Messpunkte, Messgrößen, Zeitauflösung, Begründung
D3 – Simulation und Prüfdaten	Rohdaten, Berechnungen, Kontrollrechnungen, Auffälligkeiten
D4 – Kennzahlen und Dashboard	Diagramme, Kennzahlen, verständliche Beschriftungen
D5 – Projektentscheidung	Maßnahmenvergleich, Grenzen, Quellen, eigene begründete Abgabe

Dokumentationsregel: Kennzeichne immer, ob eine Angabe simuliert, berechnet, angenommen oder einer externen Quelle entnommen wurde.

Lerneinheit 1 – Energieverbrauch verstehen

Lernzeit: ca. 10 Minuten

Leistung und Energie unterscheiden

Die Elektrische Leistung beschreibt, wie schnell Energie umgesetzt wird. Die verbrauchte Elektrische Energie hängt zusätzlich von der Zeit ab.

Größe	Einheit	Bedeutung
Leistung	kW	Leistungsaufnahme zu einem bestimmten Zeitpunkt oder als Mittelwert
Energie	kWh	Energieverbrauch über einen Zeitraum
Zeit	h	Dauer des betrachteten Betriebs

Vereinfachte Berechnung bei konstanter Leistung:

Energie = Leistung × Zeit

Beispiel:

2 kW × 3 h = 6 kWh

Bei wechselnder Leistung muss der Energieverbrauch über den Zeitraum erfasst beziehungsweise aus geeigneten Zeitabschnitten berechnet werden.

Energieverbraucher entdecken

Beispiel eines Kolbenkompressors. Bild: Clawed, CC BY-SA 3.0.

Ein Kompressor stellt Druckluft bereit. Seine elektrische Leistungsaufnahme hängt unter anderem vom Betriebszustand und der Drucklufterzeugung ab.

Beispiel einer LED-Lampe. Bild: Blueviper99, CC BY 3.0.

Auch Beleuchtung benötigt Energie. Für einen Vergleich sind sowohl die Leistungsaufnahme als auch die Nutzungsdauer wichtig.

Praxisvideo: Energieverluste erkennen

VDI Zentrum Ressourceneffizienz: Industrie 4.0 leicht gemacht – Material und Energie sparen durch Apps.

Beobachtungsauftrag: Wie werden im dargestellten Industriebeispiel Informationen genutzt, um Energieverluste zu erkennen?

Dossierauftrag D1

Zeichne eine einfache Werkstattskizze mit Maschinenbereich, Kompressor, Beleuchtung und sonstigen Verbrauchern.

Markiere zwei Bereiche, die Du zuerst energetisch untersuchen würdest. Begründe Deine Vermutung, ohne sie bereits als Messergebnis auszugeben.

Lerneinheit 2 – Messstellen sinnvoll auswählen

Lernzeit: ca. 15 Minuten

Hauptzähler und Unterzähler

Ein Stromzähler erfasst elektrische Energie. Ein Hauptzähler ermöglicht einen Gesamtüberblick. Unterzähler helfen, einzelne Verbrauchsbereiche zu untersuchen.

Beispiel eines intelligenten Messsystems aus einem Gebäude. Bild: Achimsh, CC BY-SA 4.0. Das Foto ist kein Anschlussplan.

Merke: Ein zusätzlicher Zähler ist nur sinnvoll, wenn seine Daten eine konkrete Frage beantworten.

Deine konzeptionelle Messstellenskizze

Die folgende Darstellung beschreibt ausschließlich eine logische Messstruktur. Sie ist weder Stromlaufplan noch Installationsanweisung.

Messbereich	Kennung	Aufgabe
Gesamte Werkstatt	M0	Gesamten Energieverbrauch erfassen
↓ Druckluftversorgung	M1	Elektrischen Energieverbrauch des Kompressors erfassen
↓ Werkzeugmaschinen	M2	Gemeinsamen Energieverbrauch ausgewählter Maschinen erfassen
↓ Beleuchtung	M3	Energieverbrauch der Beleuchtung erfassen
↓ Weitere Verbraucher	Restbereich	Differenz analysieren und Messabgrenzung überprüfen

M0 umfasst im Modell die gesamte Werkstatt einschließlich aller dargestellten Verbrauchsbereiche. Die Unterzähler erfassen abgegrenzte Teile davon.

Wichtig: Die Energie von M0 und die Werte der Unterzähler dürfen nicht einfach addiert werden. Das wäre eine Doppelzählung.

Was gehört in einen Messstellenplan?

Planungsfrage	Beispiel
Was wird erfasst?	Elektrische Wirkenergie
Welche Einheit?	kWh
Welche Messstelle?	M1 – Kompressor
Welche Zeitauflösung?	Beispielsweise 15 Minuten für einen detaillierteren Lastgang
Welche Datenquelle?	Simulation oder fachlich bereitgestellte Zählerwerte
Welche Verantwortung?	Dokumentation durch Lernende, technische Prüfung durch zuständige Fachpersonen

Ein grober Schichtverbrauch kann mit wenigen Werten beschrieben werden. Kurze Lastspitzen erfordern dagegen eine geeignete feinere Zeitauflösung.

Dossierauftrag D2

Ergänze Deine Werkstattskizze um mindestens drei Messstellen.

Erstelle für jeden Messpunkt eine kurze Begründung: Welche Entscheidung lässt sich mit diesen Daten später besser treffen?

Lerneinheit 3 – Sicheren Datenfluss planen

Lernzeit: ca. 10 Minuten

Vom Messwert zur Auswertung

Beispiel einer Smart-Meter-Dateninfrastruktur. Bild: Skyhead, CC BY-SA 4.0. Die Grafik zeigt ein allgemeines System, nicht die konkrete Werkstatt.

Ein Energiemonitoring benötigt eine nachvollziehbare Datenkette:

Messstelle → Erfassung → Datenspeicherung → Plausibilitätsprüfung → Kennzahl → Entscheidung

Für Deinen Ausbildungsfall genügt eine Tabellenkalkulation mit simulierten Messwerten.

Kurzes Anschauungsvideo: Digitaler Zähler

Datei:Digital Electricity Meter for TSSPDCL.webm Digitaler Stromzähler im Betrieb. Video: Bssasidhar, CC0 1.0. Es handelt sich um ein Beispiel aus Indien, nicht um eine Installationsanleitung.

Beobachtungsauftrag: Warum benötigen elektronische Zähler eine eindeutige Beschriftung der angezeigten Messgrößen?

Datenqualität und Datenschutz

Zu jedem Datensatz gehören eine Messstellenkennung, ein Zeitpunkt oder Zeitraum, ein Wert und eine Einheit.

Achte auf passende Zeitstempel, vollständige Datenreihen, nachvollziehbare Zählerzuordnungen und geeignete Zugriffsrechte.

Verbrauchsdaten können Rückschlüsse auf Betriebsabläufe zulassen. Deshalb sollten nur erforderliche Daten verarbeitet und Zugriffsrechte festgelegt werden.

Dossierauftrag D3 – Vorbereitung

Entwirf eine Datentabelle mit den Spalten Zeitraum, Messpunkt, Verbrauch, Einheit, Datenquelle und Prüfstatus.

Dokumentiere, wie Du fehlende, doppelte oder auffällige Werte kennzeichnen würdest.

Lerneinheit 4 – Messwerte simulieren und prüfen

Lernzeit: ca. 20 Minuten

Simulierter Schichtverbrauch

Für die Metallwerkstatt Nord liegen folgende fiktive Übungsdaten vor.

Alle Angaben sind elektrische Energiemengen in kWh pro Zeitintervall.

Zeitraum	M0 Gesamt	M1 Druckluft	M2 Maschinen	M3 Licht
08–10 Uhr	16	5	8	2
10–12 Uhr	20	6	11	2
12–14 Uhr	12	5	4	2
14–16 Uhr	18	6	9	2
Gesamt	66	22	32	8

Zusatzangabe: In der Schicht werden 24 vergleichbare, qualitätsgerecht gefertigte Werkstücke hergestellt.

Prüfschritt: Stimmen die Summen?

Gesamtverbrauch: 16 + 20 + 12 + 18 = 66 kWh

Erfasste Unterbereiche: 22 + 32 + 8 = 62 kWh

Rechnerischer Rest: 66 − 62 = 4 kWh

Die 4 kWh sind im Übungsmodell weiteren Verbrauchern zugeordnet.

In einem echten Messsystem könnte eine Differenz zusätzlich auf unterschiedliche Messgrenzen, Zeitabweichungen oder Messfehler hinweisen. Sie ist nicht automatisch ein Energieverlust.

Ein einfacher Lastgang

Ein Lastprofil zeigt, wie sich die Leistungsaufnahme mit der Zeit verändert.

Die simulierten Zwei-Stunden-Mittelwerte der Gesamtleistung lauten:

Zeitraum	Verbrauch	Durchschnittliche Leistung
08–10 Uhr	16 kWh	8 kW
10–12 Uhr	20 kWh	10 kW
12–14 Uhr	12 kWh	6 kW
14–16 Uhr	18 kWh	9 kW

Beispiel: 20 kWh geteilt durch 2 h ergeben 10 kW durchschnittliche Leistung.

Die 10 kW sind der höchste dargestellte Zwei-Stunden-Mittelwert, nicht die nachgewiesene momentane Leistungsspitze.

Datenfehler erkennen

Ein zusätzlicher fiktiver Testdatensatz enthält die folgenden aufeinanderfolgenden Zählerstände:

Zeitpunkt	Zählerstand
14:00 Uhr	127 kWh
16:00 Uhr	125 kWh

Prüffrage: Warum darf die Differenz nicht unkommentiert als normaler negativer Verbrauch übernommen werden?

Mögliche Ursachen sind eine falsche Reihenfolge der Daten, ein Übertragungsfehler, ein Zählerwechsel oder eine besondere Zählerfunktion. Die Ursache muss geklärt werden.

Dossierauftrag D3 – Simulation

Übertrage die Daten in Deine Tabelle. Berechne die Summen und die durchschnittlichen Leistungen.

Kennzeichne den fehlerverdächtigen Testdatensatz. Ergänze ein kurzes Prüfprotokoll und dokumentiere Deine Annahmen.

Lerneinheit 5 – Kennzahlen und Dashboard erstellen

Lernzeit: ca. 15 Minuten

Welche Kennzahlen helfen?

Eine Energieleistungskennzahl setzt Energieverbrauch zu einer aussagekräftigen Bezugsgröße in Beziehung.

Kennzahl	Berechnung	Übungswert
Schichtenergie	Gesamtverbrauch	66 kWh
Energie pro Werkstück	66 kWh / 24 Stück	2,75 kWh/Stück
Energie pro Schichtstunde	66 kWh / 8 h	8,25 kWh/h
Druckluftanteil	22 kWh / 66 kWh × 100	33,3 %
Maschinenanteil	32 kWh / 66 kWh × 100	48,5 %
Beleuchtungsanteil	8 kWh / 66 kWh × 100	12,1 %
Restanteil	4 kWh / 66 kWh × 100	6,1 %

Die Prozentwerte sind gerundet.

Merke: Nicht jede Kennzahl beantwortet dieselbe Frage. kWh pro Werkstück beschreibt einen anderen Zusammenhang als der absolute Schichtverbrauch.

Vergleiche Produktionskennzahlen nur unter ausreichend ähnlichen Bedingungen. Werkstückart, Fertigungstiefe, Produktionsmenge und Betriebsbedingungen können das Ergebnis beeinflussen.

Verbrauchsanteile visualisieren

Sankey-Diagramm zur Darstellung von Mengenströmen. Bild: Ladyt, gemeinfrei. Die abgebildeten Werte sind keine Daten der Metallwerkstatt Nord.

Ein Sankey-Diagramm kann Energieflüsse anschaulich darstellen.

Für Dein Dashboard eignen sich außerdem ein Balkendiagramm der Verbrauchsbereiche und ein Liniendiagramm des zeitlichen Leistungsverlaufs.

Praxisvideo: Energiemonitoring in einem Betrieb

Praxisbeispiel von Gebr. Ostendorf Kunststoffe und cp energie: Einsatz eines Energiemonitorings zur Auswertung betrieblicher Energieverbräuche.

Beobachtungsauftrag: Welche zusätzlichen Informationen machen aus gesammelten Messwerten eine Grundlage für Entscheidungen?

Dein Dashboard

Gestalte eine übersichtliche Bildschirmseite oder Präsentationsfolie mit diesen vier Informationen:

Energieverbrauch: 66 kWh pro Schicht
Druckluft: 33,3 % des Schichtverbrauchs
Spezifischer Energieverbrauch: 2,75 kWh je Werkstück
Lastprofil: Verlauf der durchschnittlichen Leistung

Kennzeichne die Werte gut sichtbar als Simulation.

Dossierauftrag D4

Erstelle ein Balkendiagramm und eine Lastgangdarstellung.

Erkläre in zwei bis drei Sätzen, welche Erkenntnisse Deine Visualisierung ermöglicht und welche Schlussfolgerungen die Daten noch nicht erlauben.

Lerneinheit 6 – Eine begründete Entscheidung treffen

Lernzeit: ca. 20 Minuten

Verbrauch und Effizienz vergleichen

Für eine zweite fiktive Schicht werden folgende Werte angenommen:

Kennzahl	Schicht A	Schicht B
Energieverbrauch	66 kWh	72 kWh
Werkstücke	24	30
Energie pro Werkstück	2,75 kWh	2,40 kWh

Schicht B benötigt insgesamt mehr Energie, verbraucht im Modell aber weniger Energie pro vergleichbarem Werkstück.

Schlussfolgerung: Ein niedrigerer Gesamtverbrauch allein beweist noch keine höhere Energieeffizienz.

Eine Maßnahme simulieren

Du prüfst gedanklich, ob sich der elektrische Energiebedarf der Druckluftversorgung reduzieren lässt.

Reines Rechenszenario: Der bisherige Schichtverbrauch von 22 kWh könnte um 10 % sinken.

22 kWh × 0,10 = 2,2 kWh

Bei einem angenommenen Arbeitspreis von 0,30 Euro je kWh entspräche dies rechnerisch 0,66 Euro je Schicht.

Das ist keine nachgewiesene Einsparung. Die 10 % und der Strompreis sind Annahmen, keine realen Mess- oder Tarifwerte.

Für eine belastbare Entscheidung wären unter anderem Betriebszustände, Druckluftbedarf, Produktionsbedingungen und vergleichbare Messzeiträume zu untersuchen.

Wichtig: Verändere keine Druckeinstellungen und greife nicht in die Druckluftanlage ein. Die Aufgabe besteht ausschließlich in der Planung und Auswertung.

Weitere Perspektive: Monitoring im Betrieb

Vertiefung: Gespräch von x-technik AUTOMATION zum Thema Energiemonitoring und Energieeffizienz. Optionales Praxisvideo.

Reflexion: Welche Aussagen über Einsparungen müssten vor einer Investitionsentscheidung mit eigenen Betriebsdaten überprüft werden?

Dossierauftrag D5 – Deine Entscheidung

Schlage eine zuerst zu untersuchende Effizienzmaßnahme vor.

Begründe, warum Du diese Maßnahme auswählst, welche Messwerte ihre Wirkung belegen könnten und welche Unsicherheiten bestehen.

Erstelle abschließend eine begründete eigene Empfehlung für die Werkstattleitung.

Gestufte Hilfen

Nutze zunächst Hilfe 1. Wenn Du nicht weiterkommst, verwende Hilfe 2 und anschließend Hilfe 3.

Projektschritt	Hilfe 1 – Leitfrage	Hilfe 2 – Denkanstoß	Hilfe 3 – Arbeitshilfe
Werkstattskizze	Wo wird elektrische Energie benötigt?	Unterscheide Versorgung und Verbraucher.	Zeichne Kästen für Gesamtbereich, Maschinen, Druckluft und Licht.
Messstellenplan	Welche Frage soll beantwortet werden?	Beginne mit dem Gesamtverbrauch und den größten vermuteten Verbrauchern.	Erstelle eine Tabelle mit Messpunkt, Bereich, Einheit und Zweck.
Datenprüfung	Passen die Summen zusammen?	Vergleiche Gesamtwert und Unterzähler.	Rechne 66 − 22 − 32 − 8.
Kennzahlen	Welche Bezugsgröße macht einen Vergleich sinnvoll?	Beachte die Produktionsmenge.	Verwende Energieverbrauch geteilt durch Werkstückzahl.
Empfehlung	Was lässt sich belegen?	Unterscheide Messergebnis und Vermutung.	Gliedere Deine Entscheidung in Befund, Annahme, Maßnahme, Nachweis und Grenze.

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben

Basisaufgaben

B1: Eine simulierte Maschine benötigt konstant 3 kW und läuft zwei Stunden. Berechne den Energieverbrauch.

Feedback zur Selbstkontrolle: 6 kWh sind richtig. Der Energieverbrauch ergibt sich aus Leistung mal Zeit. Ein Ergebnis in kW wäre fachlich falsch, weil die Betriebsdauer berücksichtigt werden muss.

B2: Unterscheide den Zweck von Hauptzähler und Unterzähler.

Feedback zur Selbstkontrolle: Der Hauptzähler liefert den Gesamtwert, ein Unterzähler den Wert eines abgegrenzten Teilbereichs. Die Unterscheidung verhindert Doppelzählungen.

Anwendungsaufgaben

A1: Berechne aus dem Datensatz den Anteil der Druckluftversorgung.

Feedback zur Selbstkontrolle: Rund 33,3 % sind richtig, weil 22 kWh durch 66 kWh geteilt werden. Eine bloße Angabe von 22 kWh beschreibt noch keinen Verbrauchsanteil.

A2: Prüfe, ob die vier Messbereiche alle Energieverbräuche erklären.

Feedback zur Selbstkontrolle: Die drei Unterzähler erfassen 62 kWh. Die verbleibenden 4 kWh müssen berücksichtigt werden. Ein solcher Rest bedeutet nicht automatisch einen technischen Energieverlust.

Transferaufgaben

T1: Schicht B verbraucht 72 kWh und produziert 30 vergleichbare Werkstücke. Beurteile die Effizienz gegenüber Schicht A.

Feedback zur Selbstkontrolle: 2,40 kWh je Werkstück liegen unter 2,75 kWh je Werkstück. Unter vergleichbaren Produktionsbedingungen ist Schicht B bezogen auf diese Kennzahl effizienter, obwohl der Gesamtverbrauch höher ist.

T2: Ein Betrieb will 15-Minuten-Leistungsspitzen beurteilen, hat aber nur Zwei-Stunden-Werte. Entwickle eine Empfehlung.

Feedback zur Selbstkontrolle: Die vorhandenen Daten reichen für eine verlässliche Bewertung kurzer Spitzen nicht aus. Eine feinere geeignete Zeitauflösung muss zunächst geplant und fachlich bereitgestellt werden. Bloßes Umrechnen grober Mittelwerte erzeugt keine fehlenden Messinformationen.

Interaktive Aufgaben

Die folgenden Übungen dienen der Lernkontrolle und Rückmeldung. Sie ersetzen weder die Projektabgabe noch eine praktische Sicherheitsprüfung.

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Einheit beschreibt die verbrauchte elektrische Energie? (kWh) (!kW) (!Volt) (!Ampere)

Was ist die wichtigste Aufgabe eines Hauptzählers im Werkstattmodell? (Den gesamten elektrischen Energieverbrauch erfassen) (!Die Produktionsqualität messen) (!Den Luftdruck einstellen) (!Die Maschinen automatisch abschalten)

Welche Messstelle dient im Übungsfall zur Beobachtung des Kompressors? (M1) (!M0) (!M2) (!M3)

Wie viel Energie benötigt ein Verbraucher mit konstant zwei Kilowatt Leistung in drei Stunden? (6 kWh) (!2 kWh) (!3 kWh) (!9 kWh)

Wie hoch ist der simulierte gesamte Schichtverbrauch? (66 kWh) (!22 kWh) (!32 kWh) (!72 kWh)

Was zeigt ein Lastprofil? (Den zeitlichen Verlauf der Leistungsaufnahme) (!Die Anzahl der Mitarbeitenden) (!Die Qualität der Werkstücke) (!Die elektrische Leitungsfarbe)

Welche Kennzahl berücksichtigt die Produktionsmenge? (Energieverbrauch pro Werkstück) (!Gesamter Zählerstand) (!Anzahl aller Messstellen) (!Uhrzeit der Messung)

Warum müssen Messwerte plausibilisiert werden? (Um fehlerhafte oder widersprüchliche Daten zu erkennen) (!Um Sicherheitsprüfungen zu ersetzen) (!Um jeden Verbrauch als Verlust einzustufen) (!Um fehlende Daten ohne Prüfung zu erfinden)

Welche Aussage über die rechnerischen vier Kilowattstunden Restverbrauch ist richtig? (Die Differenz muss nachvollziehbar erklärt werden) (!Sie beweisen eine defekte Stromleitung) (!Sie dürfen grundsätzlich ignoriert werden) (!Sie sind zwingend eine Druckluftleckage)

Wer darf eigenständig über reale elektrotechnische Arbeiten entscheiden und diese ausführen? (Entsprechend qualifizierte und beauftragte Personen im zulässigen Aufgabenbereich) (!Alle Personen mit bestandenem Quiz) (!Alle Lernenden nach einer Computersimulation) (!Alle Personen mit einem fertigen Messstellenplan)

Memory

Ordne die passenden Begriffe und Erklärungen einander zu.

Hauptzähler	Erfassung der gesamten elektrischen Energie eines abgegrenzten Bereichs
Unterzähler	Erfassung eines einzelnen Teilverbrauchs
Lastprofil	Zeitlicher Verlauf der Leistungsaufnahme
Energiekennzahl	Bewertungsgröße mit festgelegter Bezugsgröße
Kompressor	Maschine zur Erzeugung verdichteter Luft
Dashboard	Übersichtliche Darstellung wichtiger Informationen
Plausibilitätsprüfung	Untersuchung von Messwerten auf Auffälligkeiten

Drag and Drop

Ordne die Aufgaben den passenden Begriffen zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Verbrauchsbereich	Abgegrenzter Teil der Werkstatt
Messintervall	Zeitabschnitt zwischen den vorgesehenen Datenerfassungen
Datenquelle	Herkunft der verwendeten Verbrauchswerte
Referenzzeitraum	Vergleichsabschnitt für die Bewertung
Projektentscheidung	Fachlich begründete Empfehlung auf Grundlage der Auswertung

Kreuzworträtsel

Leistung	Welche elektrische Größe wird in Kilowatt angegeben?
Energie	Welche physikalische Größe wird in Kilowattstunden erfasst?
Kompressor	Welche Maschine erzeugt Druckluft?
Lastgang	Wie heißt der zeitliche Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme?
Messstelle	Wie heißt ein festgelegter Ort zur Erfassung eines Messwertes?
Dashboard	Wie nennt man eine übersichtliche digitale Kennzahlenanzeige?

LearningApps

Suche nach passenden ergänzenden Lernanwendungen.

Lückentext

Die elektrische Leistung wird häufig in der Einheit

angegeben.

Die verbrauchte elektrische Energie wird in

gemessen.

Der zentrale Energiezähler einer Werkstatt wird als

bezeichnet.

Ein zusätzlicher Zähler für einen abgegrenzten Bereich heißt

.

Ein Diagramm des zeitlichen Leistungsverlaufs nennt man

.

Der simulierte Gesamtenergieverbrauch einer Schicht beträgt

kWh.

Der simulierte Energieverbrauch des Kompressors beträgt

kWh.

Die drei Unterzähler erfassen zusammen

kWh.

Der rechnerische Restbereich umfasst

kWh.

Bei 24 Werkstücken beträgt die Energie pro Werkstück

kWh.

Die Überprüfung von Daten auf Auffälligkeiten nennt man

.

Eine übersichtliche digitale Kennzahlendarstellung wird häufig

genannt.

Reale Elektroarbeiten erfordern eine entsprechende fachliche

.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben passend zu Deinem Ausbildungsstand. Füge geeignete Ergebnisse in Dein Projektdossier ein.

Leicht

Energieverbrauch: Erstelle eine Bild- oder Symbolsammlung mit fünf typischen Energieverbrauchern einer Werkstatt und erläutere ihre Aufgaben.
Werkstattskizze: Zeichne einen einfachen Werkstattgrundriss und kennzeichne die vermuteten großen Energieverbraucher.
Elektrische Leistung: Entwickle drei eigene Rechenbeispiele für den Zusammenhang zwischen Leistung, Zeit und Energie.
Stromzähler: Gestalte eine beschriftete Lernkarte zu Zählerstand, Messgröße und Einheit. Verwende ausschließlich bereitgestellte Bilder oder sichere Schulungsmodelle.

Standard

Messstellenplan: Entwickle einen Plan mit mindestens drei Messstellen und begründe jede Auswahl anhand einer betrieblichen Fragestellung.
Tabellenkalkulation: Übertrage die simulierten Verbrauchsdaten in eine Tabelle, berechne Summen und dokumentiere Deine Kontrollrechnungen.
Datenvisualisierung: Erstelle zwei Diagramme und erkläre, welche Erkenntnisse aus ihnen gewonnen werden können.
Energieeffizienz: Führe ein Interview mit einer fachkundigen Person über sinnvolle betriebliche Energiekennzahlen. Dokumentiere die Aussagen mit Einverständnis der befragten Person.

Schwer

Energiekennzahl: Vergleiche zwei Produktionsschichten und untersuche, unter welchen Bedingungen ein Kennzahlenvergleich aussagekräftig ist.
Datenqualität: Entwickle einen eigenen simulierten Datensatz mit typischen Fehlern und erstelle ein nachvollziehbares Prüfprotokoll.
Wirtschaftlichkeitsanalyse: Vergleiche zwei theoretische Effizienzmaßnahmen anhand angenommener Einsparungen, Investitionskosten und Unsicherheiten.
Projektpräsentation: Erstelle eine fünfminütige Video- oder Folienpräsentation Deines Energiemonitoring-Konzepts mit eigenen Skizzen, Prüfdaten, Quellen und begründeter Empfehlung.

Lernkontrolle

Diese Aufgaben prüfen insbesondere Zusammenhänge, Bewertung und Transfer.

Messstrategie: Eine Werkstatt kann zunächst nur einen zusätzlichen Messpunkt finanzieren. Wähle einen Bereich, entwickle zwei mögliche Alternativen und begründe Deine Entscheidung.
Lastprofil: In einem Betrieb werden nach Feierabend weiterhin hohe Verbrauchswerte beobachtet. Erkläre mindestens drei mögliche Ursachen und plane eine sichere, datenbasierte Untersuchung, ohne eigenständige Eingriffe in Anlagen vorzusehen.
Energieeffizienz: Vergleiche zwei Werkstätten mit unterschiedlicher Produktionsmenge. Erläutere, warum der absolute Energieverbrauch für eine faire Bewertung oft nicht ausreicht.
Messdatenanalyse: Eine Unterzählersumme ist höher als der Wert des zugehörigen Hauptzählers. Entwickle ein Prüfverfahren, das Messabgrenzung, Zeitbezug und mögliche Datenfehler berücksichtigt.
Druckluft: Ein hoher Kompressorverbrauch führt zu dem Verdacht auf Leckagen. Begründe, warum diese Vermutung noch keinen Nachweis darstellt, und beschreibe zusätzliche benötigte Informationen.
Investitionsentscheidung: Entwirf einen Vorschlag für die Werkstattleitung. Berücksichtige Nutzen, Kostenannahmen, Datengüte, Arbeitssicherheit und die spätere Überprüfung der Maßnahme.

Bewertungshinweis: Entscheidend sind fachlich nachvollziehbare Begründungen, korrekt verwendete Einheiten, konsistente Annahmen, der Umgang mit Unsicherheiten und die Einhaltung der Sicherheitsgrenzen.

Lernnachweis

Deine eigenständige Projektabgabe ist das Projektdossier D0 bis D5.

Es enthält:

Projektauftrag und Sicherheitskonzept: Ziel, Anwendungsgrenzen und Verantwortlichkeiten.
Eigene Werkstattskizze: Energieverbraucher und mögliche Messbereiche.
Messstellenplan: Messpunkte, Messgrößen, Zeitauflösung und Auswahlbegründungen.
Simulationsauswertung: Rohdaten, Berechnungen, Einheiten und Prüfdaten.
Dashboard: Mindestens zwei selbst erstellte Diagramme und geeignete Kennzahlen.
Fachliche Bewertung: Aussagekraft, Fehlerquellen und Grenzen der Ergebnisse.
Eigene Empfehlung: Priorisierte Maßnahme mit Begründung, Alternativen und geplantem Wirksamkeitsnachweis.
Quellennachweis: Verwendete Fachquellen, Medienurheber und Lizenzangaben.

Bewertungskriterium	Gewichtung
Messkonzept und nachvollziehbare Skizze	25 %
Berechnungen, Simulationsdaten und Datenprüfung	25 %
Kennzahlen, Diagramme und Verständlichkeit	20 %
Fachlich begründete Entscheidung und Transfer	20 %
Dokumentation, Quellen und Sicherheitskonzept	10 %

Abschluss: Stelle Deine Empfehlung in einem kurzen Fachgespräch vor. Erläutere dabei mindestens eine Unsicherheit und eine mögliche Alternative.

Keine Sicherheitsfreigabe: Weder die erreichte Punktzahl noch die Lernkontrolle oder ein bestandenes Quiz begründen eine Berechtigung zu realen elektrotechnischen Tätigkeiten. Dafür gelten unabhängig vom Kurs die Anforderungen an Qualifikation, Beauftragung, sichere Arbeitsverfahren und betriebliche Freigaben.

Fachquellen und Medienrechte

Fachlich geprüfte Grundlagen

Die folgenden Institutionen und Fachquellen stützen die grundlegenden Aussagen zu Energiemonitoring, Kennzahlen, Datenbewertung und Arbeitssicherheit.

Umweltbundesamt: Monitoring – Überwachung, Messung und Analyse. Beschreibt unter anderem die Verwendung von Haupt- und Unterzählern.
Umweltbundesamt: Energieleistungskennzahlen und energetische Ausgangsbasis. Erläutert geeignete Bezugsgrößen und relevante Einflussvariablen.
Umweltbundesamt: Energiemanagementsysteme. Grundlagen systematischer Energieverbesserungen.
Deutsche Energie-Agentur: Leitfaden zur Energieeffizienz in der Gießereiindustrie. Beispiele für Energieleistungskennzahlen und Einflussfaktoren.
ISO: ISO 50001:2018. Internationaler Rahmen für Energiemanagementsysteme und die kontinuierliche Verbesserung der energiebezogenen Leistung.
DGUV: DGUV Vorschrift 3 mit Durchführungsanweisungen. Anforderungen an sichere elektrotechnische Tätigkeiten und die Verantwortung der zuständigen Fachpersonen.
DGUV: Im Bereich Elektrotechnik tätige Personen. Informationen zu Qualifikation, Tätigkeitsgrenzen sowie Leitung und Aufsicht.
VDI Zentrum Ressourceneffizienz: Industrie 4.0 leicht gemacht. Praxisbeispiel zur Identifikation von Einsparpotenzialen.

Hinweis zur fachlichen Abgrenzung: Der Kurs behandelt die konzeptionelle Planung eines Energiemonitorings. Er ersetzt weder die Prüfung der konkreten Betriebssituation noch die Beachtung aktuell geltender technischer Regeln.

Nachweis der Wikimedia-Commons-Medien

Die folgenden Dateien und Lizenzangaben wurden anhand ihrer Wikimedia-Commons-Beschreibungsseiten ausgewählt.

Medium	Urheber	Lizenz
Metal workshop.jpg	Yemi Kacoutie	CC BY-SA 4.0
Air compressor.jpg	Clawed	CC BY-SA 3.0
Philips LED lamp.jpg	Blueviper99	CC BY 3.0
2024-SmartMeter.jpg	Achimsh	CC BY-SA 4.0
Smart Meter Infrastructure.png	Skyhead	CC BY-SA 4.0
Digital Electricity Meter for TSSPDCL.webm	Bssasidhar	CC0 1.0
Beispiel Sankey Diagramm v2.svg	Ladyt	Gemeinfrei

Bei Weiterverwendung oder Bearbeitung gelten jeweils die Lizenzbedingungen der verlinkten Originaldatei, insbesondere gegebenenfalls Namensnennung, Lizenzlink, Änderungskennzeichnung und Weitergabe unter gleichen Bedingungen.

Herkunft der YouTube-Videos

VDI ZRE – Industrie 4.0 leicht gemacht. Der Film ist durch die VDI-ZRE-Praxisseite belegt.
Energiemonitoring bei Ostendorf Kunststoffe. Der Videolink ist auf der Unternehmensseite zum Energiemonitoring dokumentiert.
Energiemonitoring – x-technik AUTOMATION. Ein ergänzendes Branchengespräch.

Die YouTube-Videos sind eingebundene externe Medien. Ihre bloße Einbettung begründet keine freie Lizenz oder Erlaubnis zum Kopieren und Weiterveröffentlichen. Verfügbarkeit und Einbettungsrechte können sich ändern. Im Unterricht sind die Inhalte kritisch einzuordnen; werbliche Aussagen sind nicht mit unabhängig nachgewiesenen Ergebnissen gleichzusetzen.

OERs zum Thema

Das folgende Wikipedia-Material dient als Einstieg in verwandte Fachbegriffe.

Weitere passende Wikipedia-Artikel:

Weitere offene Bildungsmaterialien findest Du über die nachgewiesenen Wikimedia-Commons-Dateien und ihre jeweiligen Lizenzseiten. Achte auch bei selbst erstellten Projektmedien auf rechtmäßige Quellen- und Bildnachweise.

Verknüpfte Lernbereiche

Projekt Energieeffiziente Werkstatt – Ein Energiemonitoring für die Werkstatt planen

Der Kurs verbindet die Berufsfelder Elektrotechnik, Metalltechnik, Mechatronik und Technische Informatik mit mathematischer Datenauswertung, ökonomischer Bewertung und nachhaltigem Wirtschaften.