5 E+Präsentation Ungeahnte Möglichkeiten zur Energie- und ... · 06.01.2016 · • Pumpen: 8...

Energie- und CO2-Einsparung | 01.06.2016 │ © EffizienzPlus GmbH │ Energieeffizienzberatung ∙ Energiemanagementsysteme │ www.effizienzplus.de │ 1

Ungeahnte Möglichkeiten zur

Energie- und CO2-Einsparung − Vorstellung eines EBM/EBU-Projekts −


Inhalt

Referent: Dr.-Ing. Michael Hesse GIH ∙ DEN ∙ IK-Bau NRW ∙ VDI

1. Vorstellung2. Vorgehensweise

• Energieberatung Mittelstand: die DIN 16247-1 als Leitpfad• Grundsätzliches: Ansatzpunkte und Potenziale

3. Die EBM bei einem Messgerätehersteller• Das Unternehmen• Zahlen, Daten, Fakten: die Tabellen 1 + 2• Das Konzept: einfach aber wirkungsvoll• Kosten und Wirtschaftlichkeit• Tabelle 3 zeigt weitere Potenziale

4. Die Umsetzung5. Fazit

Energie- und CO2-Einsparung


Inhalt







Vorstellung

Meine Person

Maschinenbauingenieur | 15 Jahre tätig in der Industrie | 11 Jahre tätig als Energieeffizienzberater | Vorstandsmitglied GIH Rhein-Ruhr e.V. | Mitglied im AK „Effiziente Betriebe“ GIH Rhein-Ruhr | Geschäftsführer EffizienzPlus GmbH

Beratungsschwerpunkte

• Kostensenkung durch Energieeffizienzsteigerung • Kleine und mittlere Unternehmen mit hohem Energiebedarf• Generalistisch-ganzheitliche Herangehensweise

Energieeffizienzberatung : Gebot der Stunde!

• Energiekosten sind spürbarer Faktor geworden• Hohe Einsparpotenziale sind wirtschaftlich zu heben• Energieeffizienz-Technologie wird kontinuierlich wirtschaftlicher

EffizienzPlus GmbH


Vorstellung

EffizienzPlus GmbH

Unsere häufigsten Ansatzpunkte

Energiegesamtkonzepte können Prozessenergie, Heiztechnik, Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplung, Druckluft, Wärmerückgewinnung, Beleuchtung, erneuerbare Energie oder Gebäudehülle als Schwerpunkte beinhalten

Unsere Qualifikation

• Energieberater für Prozessenergieeinsparung• Ressourceneffizienzberater• Energiemanagement-Auditoren (TÜV Rheinland geprüft),

Umweltauditoren• Zertifizierte Energieberater für Wohn- und Nichtwohngebäude• Energieeffizienzberater KfW und DENA Energie-Effizienz-Experten –

zugelassen für alle Programme• Maschinenbauingenieure, Elektrotechniker, Gebäudeenergieberater,

staatl. anerkannte SV für Schall- und Wärmeschutz• Neutral und unabhängig


Inhalt







EBM: die DIN 16247-1 als Leitpfad

Vorgehens-

weise Energieberatung Mittelstand

• Individuell auf das Unternehmen und die Situation zugeschnitten• Grundlage für Investitionen in Energieeffizienz• Energiebedarfsprofil von Energieträgern und Hauptverbrauchern• Analyse von offensichtlichen Schwachstellen, Optimierungspotenzialen• Energieeffizienzbewertung wichtiger energietechnischer Systeme• Quantifizierung und Bewertung von Schwachstellen• Erarbeitung und Bewertung verbesserter Systeme• Untersuchung alternativer/innovativer Systeme• Wirtschaftlichkeit berechnen und Umsetzbarkeit planen

Der Vortrag möchte aufzeigen, welche Möglichkeiten Betriebe zur Energie- und CO2-Einsparung besitzen, die sie oft selbst gar nicht wahrnehmen (daher „ungeahnt“). Ein professionelles Energieaudit bringt es an den Tag! Für KMU wird es zu 80% bezuschusst und die Non-KMU müssen es durchführen. Und das sollten sie nicht unter der Prämisse „so billig wie möglich“ tun, sondern als wesentlichen Teil Ihrer Geschäftsstrategie begreifen.


Vorgehens-

weise

EBM: die DIN 16247-1 als Leitpfad

Das Energie-Audit schafft die Datenbasis

• Das Audit unterliegt den Anforderungen der DIN 16247-1• Sie ist ein guter Leitpfad und relativ frei in der Ausgestaltung• Nur bedingt vergleichbar mit dem Audit nach EDL-G

(dort erheblich mehr Zwänge)

Typische Berichtsgliederung nach Norm

1. Zusammenfassunga. Rangfolge der Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienzb. Vorgeschlagenes Umsetzungsprogramm

2. Hintergrund (Norm-Anforderungen enthalten leider zu viele Details)3. Darstellung des Ist-Zustands

4. Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz

5. [Rechtliche Hinweise]6. Anhang (z. B. Pläne, Detailfotos, Thermografien, Detailtabellen etc.)


Vorgehens-

weise

Prozessenergie

Pumpen und Ventilatoren in Produktionsprozessen bieten oft verblüffende Potenziale, zum Beispiel:• Nutzung des Hebeeffektes in Nutz- oder Lenzwasserleitungen häufig im

Bergbau – Wasser fließt fast ohne Energiezufuhr bergauf!• Drehzahlregelung von Ventilatoren in betrieblichen Luftanlagen

Wärmeerzeugung

Sehr große Energiekosteneinsparungen meist bei der Wärmeerzeugung (Prozess-/Raumwärme) möglich:• Wärmesysteme bieten enormes Potenzial (30% und mehr)• In Pumpentechnik und Wärmeverteilung weiteres Einsparpotenzial• Bei energetischer Optimierung kein Patentrezept � Einzelkonzepte

Ansatzpunkte und Potenziale


Vorgehens-

weise


Beleuchtung

Energetisch optimierte Beleuchtung von Büros, Produktions-, Lager- und Verkaufsräumen sowie Außenanlagen • Meist erhebliche Einsparungen• Sehr schnelle Amortisation / hohe interne Verzinsung• Bedarfsgerechte Regelung (Präsenz, Tageslicht)

Druckluft

Mit Abstand teuerste Energieform – fast zehnmal kostenintensiver als Strom• Effiziente Erzeugung, verbesserte Kompressorsteuerung und

-regelung, sparsamer Einsatz• Wartung der Anlagenteile und Rohrwege, Leckagebeseitigung• Nutzung der Abwärme (rund 95%) sollte obligatorisch sein!



Vorgehens-

weise

Gewerblich genutzte Gebäude

• Anteil der Raumwärme oft überwiegender Teil des Gesamtenergieverbrauchs

• Gedämmte Dächer und Wände sowie Wärmeschutzverglasung sorgen für minimale Wärmeverluste

• Wertsteigerungen bei Wirtschaftlichkeit berücksichtigen

Produktionshallen

• Wärmedämmung des Daches immer sinnvoll (unter der Decke sind die höchsten Temperaturen)

• Wesentlich geringere Aufheizung der Hallen im Sommer


Vorgehens-

weise


Wärmerückgewinnung

Unvermeidbare Abwärme bei vielen Prozessen und Produktionsverfahren: Abwärme von Öfen, raumlufttechnischen Anlagen, Trocknern, Kühlgeräten, Kompressoren, warmen Abwässern, Kühlwasser, Verbrennungswärme in Rauchgasen

• Verbrauch durch intelligente Verknüpfung von Verfahren reduzierbar• Wirtschaftlichkeit Wärmerückgewinnung bei hohem Temperaturniveau• Ganzheitliche Analyse: alle Betriebsteile betrachten (Synergien)• Quellen/Senken und deren temporäre Abhängigkeit individuell prüfen


Vorgehens-

weise


Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

• Selbstnutzung des Stroms, Netzeinspeisung keine wirtschaftliche Basis• Lohnend bei zeitnah gekoppeltem Strom- und Wärmebedarf • Spezielle Kühlaggregate können auch Kälte erzeugen (KWKK)• KWK erfolgt in Blockheizkraftwerken

(Motor- oder Turbinenantrieb, Stirling, ORC*, Brennstoffzelle)* Organic Rankine Cycle mit organischem Arbeitsmedium, Turbinenantrieb mit Hochtemperatur-Abwärme statt Brennstoff

Erneuerbare Energie

• Ausbau der Unabhängigkeit von politisch instabilen Energielieferstaaten• Umwelt- und Abwärmenutzung mit Wärmepumpen (Raum-/

Hallenheizung/Warmwasser, Trocknungsprozesse)• Holz als Brennstoff (Hackschnitzel oder Pellets)• Solarthermie häufig lohnenswerte Option (Warmwasser, Raumheizung,

wärmebasierte Prozessabläufe)


Inhalt


• Energieberatung Mittelstand: Die DIN 16247-1 als Leitpfad• Grundsätzliches: Ansatzpunkte und Potenziale





EBM bei

einem

Messgeräte-

hersteller

Das Unternehmen

Die Firmengründung von Vollmer (Hagen) erfolgte 1963 mit der Idee, Banddickenmessgeräte für die Messung während des Walzens im Kaltwalzgerüst zu bauen. Im Mittelpunkt der Arbeit stehen zwei Parameter, die für das Walzen von Metallbändern besonders wichtig sind: Dicke und Planheit. Als weltweit einziger Hersteller bietet Vollmer das gesamte Spektrum der Mess- und Regeltechnik rund um das Kaltwalzen an – vom einzelnen Dickenmessgerät bis zur vollständigen Planheitsregelung von Walzwerken.

� Das gesamte Werk wird über eine elektrische Blockspeicherheizung beheizt!


EBM bei

einem

Messgeräte-

hersteller

Zahlen, Daten, Fakten: die Tabellen 1 + 2

Die wichtigsten Daten sind die Energieverbräuche und die Aufteilung auf die Energieverbraucher. Aber wie ermittelt man den Verbrauch der Heizung?

2014 Energieeinsatz Anteil Kosten Anteil spez. ges. Messsystem Genauigkeit

Strom 612.984 kWh/a 100% 110.242,58 €/a 100% 17,98 ct/kWh Ferrariszähler ± 0,50%

Strom HT 192.645 kWh/a 31% 37.011,01 €/a 34% 19,21 ct/kWh Ferrariszähler ± 0,50%

Strom NT 420.339 kWh/a 69% 73.231,57 €/a 66% 17,42 ct/kWh Ferrariszähler ± 0,50%

Summe 612.984 kWh/a 100% 110.242,58 €/a 100%

Tabelle 1: Energieverbrauch und Energiekosten

Klasse kW kWh/a % €/a %

1 Wärme 1.004 412.240 67,3% 74.150 67,2%

2 Produktion 297 62.070 10,1% 11.170 10,1%

3 Umwandlung 23 22.730 3,7% 4.110 3,7%

4 Klima/Luft 6,6 3.990 0,7% 710 0,6%

5 Licht 100 75.130 12,3% 13.530 12,3%

6 IT/Komm 22 33.300 5,4% 5.990 5,4%

7 Sonstiges 32 3.530 0,6% 640 0,6%

Tabelle 2 (Auszug): Klassenkomprimierte Darstellung der Energieverbraucher


EBM bei

einem

Messgeräte-

hersteller

Zahlen, Daten, Fakten: die Tabelle 2

Ermittlung des Verbrauchs der Heizung ohne Einzelerfassung

Wert des NT-Stroms? � Es laufen auch andere Verbraucher während der NT-Zeit.

Messung? � Eine Messung ist für die meisten Energieverbraucher im Rahmen eines Audits oder einer Beratung meistens nicht sinnvoll möglich, weil sich belastbare Mittelwerte oft erst nach einer sehr langen Messzeit ergeben können, bei Heiztechnik frühestens nach 1 Jahr. (Eine dauerhafte Energiedatenerfassung EnDE von Großverbrauchern ist immer sinnvoll.)

Darum wurden diese Methoden eingesetzt:

1. Analyse der zeitlichen Abhängigkeit der elektrischen Arbeit a. über 3 Jahreb. tabellarisch und mathematischc. grafisch

2. Lastganganalysen


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einem

Messgeräte-

hersteller


Analyse der zeitlichen Abhängigkeit der elektrischen Arbeit tabellarisch und

mathematisch über 3 Jahre


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einem

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hersteller


Grafische Analyse der zeitlichen Abhängigkeit der elektrischen Arbeit


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einem

Messgeräte-

hersteller


Lastganganalysen der elektrischen Arbeit im Winter (oben) und Sommer


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einem

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hersteller


Lastganganalyse: Häufigkeit der kleinsten elektrischen Leistung(Abschaltung/Ausfall am 28.06. morgens für 3 h)


EBM bei

einem

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hersteller


Tabelle 2: Auszug aus der vollständigen Analyse der Energieverbraucher / Energieverteilung

(30 von ca. 150 Verbrauchern/-gruppen, je Klasse nach Verbrauch abstgd. sortiert)

So konnte der Energieeinsatz für die elektrische Heizung ermittelt werden


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einem

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Verteilung des Energieverbrauchs auf die Verbraucherklassen


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einem

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hersteller

Das Konzept: einfach aber wirkungsvoll

Steckbrief der vorhandenen Heizungsanlage:• Typ: elektrische Blockspeicherheizung• Baujahr: 1985 (Betrieb noch bis 31.12.2019 möglich)

• Nennleistung: 729 kW• Brennstoff: Nebentarifstrom• Regelung: außentemperaturgeführt• Pufferspeicher: 27 x 1.785 ℓ ≈ 48 m³• Pumpen: 8 ungeregelte, 2 HE-Pumpen• Dämmung: teilweise, dort etwa ½ EnEV 2014• hydraulischer Abgleich: nicht durchgeführt (nicht möglich)

Gasse mit 8 von 27 Blockspeichern Ungeregelter Heizkörper mit Handventil


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einem

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hersteller


Steckbrief der vorhandenen Heizungsanlage (Forts.):• weitere Schwachstellen: hoher Primärenergiebedarf, hohe Betriebskosten,

unvollständige Regelmöglichkeit (teilw. Handventile),verlustreiche Warmwasserbereitung

• zu beheizende Fläche: ca. 7.000 m²

Lösungsvorschlag

• Elektrische Blockspeicherheizung durch 2 gleiche außentemperaturgeführte Gas-Brennwertkessel (Doppelkessel) ersetzen � sehr hoher Modulations-bereich (ca. 15% bis 100%)

• Regelmäßige Abwechslung als Führungskessel � gleichmäßige Abnutzung• Erdgasversorgung am Standort schaffen• Pumpentechnik komplett Hocheffizienzpumpen• Vollständige Leitungsdämmung• Dezentrale elektrische Warmwasserbereitung• Einzelregelung aller Heizkörper durch abgleichbare Thermostatventile• Hydraulischer Abgleich der Gesamtanlage


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hersteller


Auslegung der Leistung

• Bei Nacht- und Wochenendabsenkung ca. 1.600 Volllaststunden im Jahr • Benötigte Heizleistung

543.000 kWh/a / 1.600 h/a ≈ 340 kW bei Höchstverbrauch (2013)

• Nicht berücksichtigte Speicherverluste als Reserve (55.000 kWh/a, ca. 10%)• 2013 ggf. Grundlast zu hoch bewertet und Erreichen von -12°C nicht

nachweisbar � Abschätzung der notwendigen Heizleistung: ca. 400 kW

Energieeinsparung

• Von etwas geringerem Gesamtwirkungsgrad, weniger Verlusten und verbesserter Regelfähigkeit bleiben insgesamt etwa 5% Verbesserung durch die neue Wärmeanlage übrig.

• An Pumpenstrom werden rund 3.800 kWh/a weniger benötigt.• In Saldo beträgt die Endenergieeinsparung etwa 27,8 MWh/a

jedoch die Primärenergieeinsparung rund 669 MWh/a


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Kosten und Wirtschaftlichkeit

CO2-Einsparung

• Sie beträgt 9,83 t/a

Kosteneinsparung

• Heutige Energiekosten für Wärme etwa:• Heizenergie Strom 478.000 kWh/a x 0,2050 €/a 98.000 €/a• Pumpenstrom 12.610 kWh/a x 0,2100 €/a 2.600 €/a• Summe ca. 100.600 €/a

• Zukünftige Energiekosten für Wärme rund:• Heizenergie Erdgas 454.000 kWh/a x 0,0600 €/a 27.300 €/a• Pumpenstrom 3.800 kWh/a x 0,2228 €/a 850 €/a• Summe ca. 28.100 €/a

• Gesamteinsparung im 1. Jahr: 72.500 €/a


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Kalkulation (Basis 1. Angebote)

Zu dem Preis etwa wurde die Anlage dann auch realisiert.

� Gasanschluss 65.000 €� Elektroarbeiten 6.500 €

� Warmwasser (Elektronische DLE) 2.200 €

� Heizungsanlage komplett mit Montage/Demontage,Pumpen, Thermostatventilen, hydraul. Abgleich etc.

80.500 €

Summe (netto) 154.200 €

Tilgungszuschuss KfW 5% -7.700 €

Tatsächliche Kosten ca. 146.500 €


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Wirtschaftlichkeit

Dynamische Amortisation – folgende Parameter wurden zugrunde gelegt:

Betrachtungszeitraum 10 JahreKalkulationszinssatz 3,00 %jährliche Teuerungsrate Maßnahmen und Wartung 2,00 %jährliche Teuerungsrate für Energie 6,00 %aktuelle jährliche Energiekosten im Ist-Zustand 100.600 €/Jahraktuelle jährliche Energiekosten im sanierten Zustand 28.100 €/Jahr

Unter Berücksichtigung der angegebenen Energiesparmaßnahmen ergeben sich für den Betrachtungszeitraum von 10 Jahren folgende jährliche Kosten:KapitalkostenReduzierte Energiekosten

14.068 €/Jahr38.708 €/Jahr

Gesamtkosten mit Energieeinsparmaßnahmen 52.776 €/JahrEnergiekosten ohne Energieeinsparmaßnahmen 138.577 €/JahrMittlere Einsparung 85.801 €/Jahr

Mehrkosten für Energieeinsparmaßnahmen gesamt * 120.000 €Gesamtinvestition 155.000 €

* hierauf beziehen sich die Wirtschaftlichkeitsrechnungen

Das sind die Ergebnisse im Überblick:


EBM bei

einem

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Wirtschaftlichkeit (dynamische Amortisation)

Grafische Darstellung des Investitionssaldos (= Investitionskontostand) über der Zeit. Wenn die Nulllinie

endgültig überschritten wird, ist die Investition zurückgewonnen (= amortisiert).


EBM bei

einem

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Weitere Potenziale : Tabelle 3

Tabelle 3: Bewertung der Einsparpotenziale nach interner Verzinsung und Amortisation

Einsparpotenziale interne statische

Gesamt- Mehr- Nutzung Einsparung/a ca. Verzinsung Amortisation

Nr. Kurzbeschreibung Maßnahme kosten ca. € kosten ca. € ca. Jahre MWh € (1. Jahr) Rentabilität Kapitalrückfluss

1Neue Heizungstechnik mit Gas-

Brennwertkesseln146.500 120.000 10 27,8 72.500 65,7% 1,7 a

2Ersatz der T8-Leuchtstofflampen

durch LED30.000 15.000 10 31,0 6.900 50,6% 2,2 a

3Effizienter geregelter

Druckluftkompressor, Leckagesuche15.000 10.000 10 5,5 1.230 9,0% 8,1 a

4 Austausch der Halos gegen LED 4.000 3.000 10 2,8 620 21,3% 4,8 a


Inhalt







Die

Umsetzung


Die Umsetzungsbegleitung wurde als EBU ebenfalls vom BAFA mit 80% bezuschusst und umfasste hier folgende Tätigkeiten:

1. Antragstellung bei der KfW für Programm 2762. Abwicklung mit dem BAFA3. Angebote

Gespräche mit den Anbietern, Angebotsbewertung, Formulierung von Fragen an die Anbieter, Auswertung der Antworten und der überarbeiteten Angebote

4. Änderungen während Ausführung Die Trinkwarmwasseranlage wurde weiter optimiert

5. Hilfestellung bei der Abnahme


Die

Umsetzung


So sah die Anlage danach aus (hier noch im Aufbau ohne Armaturendämmung):

BW-Doppelkessel mit je 200 kW und HE-Pumpen Regler für die Heizkreise 7-9

Gasanschluss mit Encoder HE-Pumpe Heizkreis 4 Regler für die Heizkreise 1-2


Inhalt








Fazit • In jedem Betrieb mit hohem spezifischen Energieverbrauch lassen sich erhebliche Potenziale finden – unabhängig von der Betriebsgröße

• Es gibt dabei meist auch Investitionen mit sehr kurzer Amortisationszeit

• Unter der Berücksichtigung stark steigender Energieeinstandskosten haben viele effizienzverbessernde Maßnahmen eine überzeugende Wirtschaftlichkeit

• Die Zusammenhänge beim Energiebedarf sind betrieblich derart individuell, dass immer ein spezielles Konzept ratsam ist

• Die Effizienzberatung wird darum zu großen Teilen staatlich bezuschusst und die Maßnahmen durch zinsgünstige Kredite und Tilgungszuschüsse unterstützt

• Das Honorar einer Effizienzberatung amortisiert sich in Tagen bis Monaten



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Gern beantworte ich Ihre Fragen…

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