Nachhaltige Industrie: Wie IIoT die Umweltüberwachung revolutioniert

Die Erwartungen an Umweltschutz und Nachhaltigkeit in der Industrie steigen, während gleichzeitig Kosten- und Effizienzanforderungen zunehmen.  Mit der Einführung von Industrial Internet of Things (IIoT) lässt sich die Umweltüberwachung in der Chemie- und Pharmaindustrie grundlegend verändern. Einfach und wirtschaftlich sinnvoll hebt ein IoT-Netzwerk die Möglichkeiten der Umweltüberwachung und Berichterstattung auf ein neues Level.  Dieser Beitrag zeigt das enorme Potenzial auf, dass Industrial Internet of Things (IIoT)-Technologie für die Umweltüberwachung mit sich bringt: die Vernetzung der physischen mit der digitalen Welt.  

Hohe gesetzliche Forderungen an die Industrie 

Schon heute ist die Industrie aufgrund bestehender nationaler gesetzlicher Rahmenbedingungen gefordert, die von ihr ausgehenden Umwelteinwirkungen zu erfassen, zu bewerten und zu berichten. Das betrifft nicht nur die Überwachung bestehender Anlagen, sondern ist auch eine wesentliche Voraussetzung bei der Erweiterung oder Neugenehmigung von Industrieanlagen. Zudem wird die Umsetzung von EU-Richtlinien in nationales Recht eine spürbare Verschärfung der Umweltstandards und Berichtspflichten (Umwelt- und Nachhaltigkeitsberichte) zur Folge haben. Am Ende geht es nicht nur um die Umsetzung der gesetzlichen Vorgaben, sondern auch die Akzeptanz und das Vertrauen von Behörden und Bevölkerung in die Leistungsfähigkeit der Industrie, sichere Prozesse zu gewährleisten, Abweichungen zu erkennen und Umweltauswirkungen zu minimieren.  

IIoT als Gamechanger 

Mehrere Funktechnologien haben sich in den letzten Jahren marktreif und verlässlich entwickelt. Das führt dazu, dass günstige Sensoren jetzt auch an schwer zugänglichen Orten im industriellen Umfeld Verwendung finden können. Sie lassen sich hervorragend an jeder Art von Anlage und Infrastruktur nachrüsten.  

Sensoren spielen in einem IoT-Netzwerk eine zentrale Rolle. Sie erfassen Daten aus der realen Welt, übertragen Sie über 5G oder LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) an andere Geräte oder Systeme, wo sie zur Analyse und Entscheidungsfindung genutzt werden können. 

5G ist geeignet, wenn große Datenmengen in Echtzeit übertragen werden müssen. Mit 5G können auch entfernte Industrieanlagen, die eine kontinuierliche Umweltüberwachung erfordern, zuverlässig in Echtzeit überwacht werden. Die hohe Netzabdeckung und Stabilität von 5G ermöglicht eine lückenlose Datenerfassung, selbst in schwierigen Umgebungen. Mehr erfahren

Beide Arten der datengetriebenen Prozessautomatisierung unterstützen die kontinuierliche Überwachung von Umweltparametern wie Luftqualität, Emissionen, Temperatur, Feuchtigkeit, Wasserqualität und vieles mehr. 

„Ich lade Dich ein, mir Deine Anforderungen, Herausforderungen Fragen und Ideen rund um die Einsatzmöglichkeit vernetzer Sensorik zur Umweltüberwachung per Kontaktformular zu senden."

Tobias Tullius, Leiter Vertrieb Currrenta Conneqtive

Welche spezifischen Umweltparameter können überwacht werden? 

Wi-Fi-Sensoren eignen sich zum Beispiel für lokales Video-Streaming und Echtzeit-Überwachungssysteme mit hohen Datenraten.  

Sensoren messen je nach Anwendungsfall 

• Luftqualität: Stickoxide, Schwefeldioxid, Flüchtige organische Verbindungen, Feinstaub, Ozon, Methan, Kohlendioxid (CO2) 

• Wasserqualität: pH-Wert, Sauerstoffgehalt, Nitrate, Phosphate, chemische Verunreinigung 

• Boden: Chemische Verschmutzungen, Bodenerosion 

• Emissionen: CO2-Emissionen, Treibhausgase 

• Prozessparameter: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck 

• Sicherheitsrelevante Parameter: Gaslecks (Toxische und entflammbare Gase), chemische Konzentrationen 

Vielfältige Überwachungsmöglichkeiten 

Unsere kosteneffiziente Retrofit-Lösung unterstützt Unternehmen, die gesetzlichen Vorgaben im Umweltschutz zu erfüllen. Sie ermöglicht das Überwachen einer gesamten Anlage, bekannter Schwachstellen oder kritischer Komponenten.  

Im Kapitel „Bestehende Anlagen einfach upgraden“ in unserem Beitrag "Die Zukunft der Instandhaltung" erfährst Du mehr über darüber.  

Funkdatenübertragung ermöglicht vielfältige Überwachungsmöglichkeiten: 

• Anlagensicherheit: Der Sensorik-Einsatz verbessert Schutzkonzepte. Diese sind besonders relevant bei störfallrelevanten Anlagen (gemäß 12. BImSchV), die aufgrund das Stoffinventars ein erhöhtes Sicherheitsrisiko darstellen. 

• Emissionsreduktion: Die durch Sensoren erfassten Emissionswerte ermöglichen eine Nachsteuerung der Anlage. Sie unterstützten eine dauerhafte Überwachung auf Einhaltung von Emissionsbegrenzungen im Rahmen der Anlagengenehmigung oder aus weiteren gesetzlichen Vorgaben (BImSchG oder sonstiger behördlicher Anordnungen)    

• Immissionsschutz: Vorgaben zur Luftqualität (u.a. aus der 39. BImSchV), sowie Anforderungen zur Minimierung von Lärm- und Geruchsimmissionen (gemäß TA-Lärm bzw. der TA-Luft) müssen eingehalten und nachgewiesen werden. Durch die Sensorik können auch Abweichungen außerhalb des bestimmungsgemäßen Betriebs zeitnah erkannt werden.   

• Wasserrechtliche Vorgaben: Sensoren überwachen Stoffeinträge in Gewässer und stellen sicher, dass abwasserspezifischen Anforderungen z.B. aus Genehmigung oder AbwVO dauerhaft erfasst werden. Zudem kann eine spezifische Sensorik frühzeitig Einleitungen und Undichtigkeiten erkennen und ein zeitnahes Gegensteuern ermöglichen.    

• Nachhaltigkeit: Sensorik unterstützt die Erkennung von Verbräuchen und Produktionsparameter und trägt z.B. mit einer Optimierung von Wasserverbräuchen maßgeblichen zur Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit bei.   

Umweltüberwachungsaufgaben erfüllen mit LoRaWAN 

LoRaWAN-Sensoren ermöglichen eine flächendeckende Überwachung mit minimalen Infrastruktur- & Wartungsaufwänden, etwa bei der 

• Wetterüberwachung. Messung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Niederschlag und ermöglichen eine genauere Vorhersage und Klimaüberwachung. 

• Luftqualitätsüberwachung. Diese erkennt Luftverschmutzungen oder Rauchentwicklung, misst Schadstoffe wie Feinstaub, Stickstoffdioxid, Ozon und VOC (Volatile Organic Compounds eingebürgert). 

• Wasserqualitäts- & Hochwasserüberwachung. Überwachung von Wasserständen in Gewässern, Flüssen und Bächen. Erfassung von pH-Werten, Leitfähigkeit oder auch Trübungen. Verschmutzungen oder drohenden Überschwemmungen werden frühzeitig erkannt.  

Mit IoT-gestützter vorausschauender Wartung Umwelt- & Sicherheitsstandards optimieren 

Predictive Maintenance (Vorausschauende Wartungskonzepte) sind unverzichtbar, um Umwelt- & Sicherheitsstandards in der Industrie einzuhalten.  

Proaktive Wartung  

• identifiziert und behebt Probleme frühzeitig, 

• minimieren potenzielle Risiken,  
• machen die Produktionsumgebung sicherer.  
   
  Im Beitrag „Vorausschauende Wartung - die Zukunft der Instandhaltung“ erfährst Du, wie einfach eine Umsetzung sein kann. 

Der Nutzen von Predictive Maintenance im Umweltschutz:  

• Emissionen und Abfälle werden reduziert. Durch frühzeitig erkannte Probleme können Leckagen, Verschmutzung und ineffiziente Prozesse minimiert werden. 

• Der Ressourceneinsatz wird optimiert. In Anlagen, die optimal gewartet und betrieben werden, kommen Rohstoffe und Energie effizienter zum Einsatz. 

• Die Lebensdauer wird verlängert: vorausschauende Wartung verlängert Einsatzzeiten- & -dauer von Maschinen und Produktionsanlagen. Das reduziert den Bedarf an Neuanschaffungen. 

Sicherheitsstandards verbessern 

• Gefahren können frühzeitig erkannt und damit verbundene potenzielle Sicherheitsrisiken rechtzeitig behoben werden. 

• Anlagenausfälle werden durch präventive Wartung minimiert bzw. verhindert und Unfallgefahren vermieden. 

• Die Prozessstabilität wird verbessert: Eine besser kontrollierbare Produktion erhöht die Sicherheit für die Umwelt. 

Compliance-Unterstützung: Wir sind die Experten 

Durch unseren Sitz im Chempark Leverkusen und die Zusammenarbeit mit Partnern an den Chempark-Standorten Leverkusen, Dormagen und Krefeld-Uerdingen bringen wir Expertenwissen und viel Erfahrung mit.  

Ob GMP-Richtlinien, Emissionsgrenzwerte oder Produktionsstandards – die Einhaltung strenger Vorschriften und lückenlose Dokumentation ist bedeutsam für die stark regulierte chemische und pharmazeutische Industrie. Mit unseren IIoT-Systemen liefern wir erforderliche Daten, die die Einhaltung dokumentieren.   

So zum Beispiel für:  

Good Manufacturing Practice (GMP) Richtlinien . Sie legen Mindestanforderungen für die Gestaltung, den Bau und die Wartung pharmazeutischer Produktionsanlagen fest. Die regulatorischen Vorgaben (z.B. EU GMP-Richtlinien) bewirken, dass Produktionsumgebung sauber und sicher bleiben, was das Risiko potenzieller Umweltauswirkungen senkt. IIoT-Systeme liefern die erforderlichen Daten zu Produktions- & Umweltbedingungen und dokumentieren die Einhaltung der Standards.  

Arzneimittelhersteller: Gesetzliche Vorgaben und strenge EU-Umweltauflagen verlangen eine Umweltverträglichkeitsbewertung (ERAs).

Berichterstattung und Transparenz verbessern 

Per Funk erfasste und dokumentierte Umweltdaten ermöglichen eine bessere Nachverfolgbarkeit und Berichterstattung gegenüber Behörden und Stakeholdern: 

• Ein digitales Betriebstagebuch kann erstellt ,  

• ein automatisierter Bericht für Behörden oder Betriebsleitung generiert. 

• und die Wirksamkeit von Umweltschutzmaßnahmen kann belegt werden. 
  

Schlussfolgerung: Darum lohnt sich die Einführung von IIoT zur Verbesserung der Umweltüberwachung 

Gerne starten wir z. B. mit diesen vier Schritten in ein gemeinsames Projekt: 

1. Wir führen eine Bedarfsanalyse durch: 
   Gemeinsam prüfen wir, wie dein Umfeld zur Optimierung der Umweltdaten vernetzt werden kann. 
2. Passgenaue IIoT-Technologie wird ausgewählt und integriert: Wir installieren das IoT-Netz und die geeignete Sensorik, die Deine Daten sammelt.
3. Datenvisualisierung & -interpretation: Wir stellen die Information bereit, die für bessere Entscheidungen und umweltfreundlichere Verfahren sorgen kann.
4. Kontinuierliche Verbesserung: Durch regelmäßige Evaluierung und Anpassungen ziehst Du den maximalen Nutzen aus Deinem IIoT-Anwendungsfall. 

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"Lasst uns gemeinsam diese Chancen nutzen und die Zukunft eurer Produktionsanlagen neugestalten".

Tobias Tullius, Leiter Vertrieb Currrenta Conneqtive