Mehr Energieeffizienz im UnternehmenFür die chemische Industrie ist Energieeffizienz ein maßgeblicher Baustein zum Erhalt der Wett-bewerbsfähigkeit und damit traditionell von hoher Bedeutung. Auch die Entwicklungen der letzten Jahre, wie steigende Strompreise und die politischen Rahmenbedingungen der Energiewende in Deutschland, führen bei vielen Betrieben zu weiterführenden Aktivitäten zur Energieeffizienz.

Der Verband der chemischen Industrie (VCI) unterstützt seine Mitgliedsunternehmen. Beispielweise durch fachliche Expertise und Bildung von Netzwerken im Rahmen des euro-paweiten Projektes SPiCE³ (Sectoral Platform in Chemicals Energy Efficiency Excellence). Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, die Energieeffizienz von kleinen und mittelständischen Unternehmen der chemischen Industrie in den 13 teilnehmenden Ländern zu fördern. Hierzu gehören auch technische Beratung und regionale Workshops zum Thema Energieeffizienz. Konkrete Hinweise und Informationen dazu gab es auf einer gemeinsamen Veranstaltung der VCI Landesverbände Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Rheinland-Pfalz und Saarland.

Eine Zusammenfassung des Spezial-Workshops für die Fachleute in den Betrieben lesen Sie in der vorliegenden Dokumentation „festgehalten“.

Tobias Göpel | Chemieverbände Rheinland-PfalzGenaue Analysen helfen, Energielecks in den Betrieben zu finden

INHALTEnergiewende ist eine Gemein-schaftsaufgabe

Der politische Rahmen

7 Tipps für mehr Energieeffizienz1. Eigenstromerzeugung 2. Elektrische Effizienzantriebe

und pumpen3. Kälteerzeugung4. Wärmeerzeugung5. Wärmerückgewinnung6. Druckluft7. Beleuchtung

festgehalten11 | 2014

Die Veranstaltungen der Chemieverbände Rheinland-pfalz

Mehr Energieeffizienz im Unternehmen | Stuttgart

Energiewende ist eine GemeinschaftsaufgabeDen „100 Meter Sprint“ durch die technischen Möglichkeiten eröffnete Ministerialrätin Claudia Mitsch-Werthwein vom baden-württember-gischen Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft. In ihrer Rede betonte die Leiterin des Referates für Energieeffizienz in Haushal-ten und Unternehmen, dass die angestrebte Energiewende wichtig ist und nur gemeinsam gelingen kann. Das Land Baden-Württemberg bietet daher speziell im Bereich Energieeffizienz zahlreiche Unterstützungsmög-lichkeiten. Ausdrücklich begrüßte sie das Interesse der Unternehmen der chemischen Industrie an diesem Spezial-Workshop, der viele praxisnahe Beispiele im Angebot hatte. Sie stellte sich auch der Diskussion um die konkreten Auswirkungen der Energiewende in den Unternehmen.

Der politische RahmenMit der aktuellen EU-Energieeffizienzrichtlinie werden momentan in Deutschland drei wichtige Regularien eingeführt

1. Es gibt einen nationalen Aktionsplan „Energieeffizienz“ (Art. 7 der Richtlinie)

2. Größere Unternehmen sollen ab 2015 alle vier Jahre ein Energieaudit durchführen (Art. 8)

3. Die Betriebe sollen bei neuen Anlagen eine Kosten-Nutzen-Analyse der eigenen Abwärme durchführen und diese ggf. anderen zur Verfügung stellen (Art. 14)

Claudia Mitsch-Werthwein Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg

„Es ist erschreckend, dass wir von Energieeffizienz reden und gleichzeitig von der Politik Energiesparziele vor­gegeben werden. Wenn die Effizienz­steigerung nicht schnell genug erfolgt, dann greift die Politik in Produktion und Wachstum der Wirtschaft ein.“(Teilnehmerstimme)

Diese und weitere politische Rahmenbedingungen erläuterte Sebastian Franke (VCI). Zwar konnten die dringend notwendigen Entlas tungs-regelungen im EEG weitgehend erhalten werden, dennoch verdoppelten sich durch die Mindestumlage die Energiekosten in den energieintensiven Betrieben. Die Entlas tungsregelungen sind sehr komplex und können im In-ternet unter der URL http://www.bafa.de/bafa/de/energie/besondere_aus-gleichsregelung_eeg/ nachgelesen werden. Herr Franke machte aber auch deutlich, dass es der Politik zudem um die Bildung von Energieeffizienz-netzwerken zur Stärkung der Eigeninitiative geht. Rund 500 freiwillige Netz-werke sollen bis 2020 etabliert werden. Unternehmen, die sich daran betei-ligen, können davon für die eigene energetische Optimierung profitieren.

Sebastian Franke VCI

1. Eigenstromerzeugung Bei der Eigenstromerzeugung setzen viele Unternehmen auf die gängigen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK). Energetische Vorteile bieten Blockheizkraftwerke (BHKW) – modular aufgebaute Anlagen zur Gewin-nung elektrischer Energie und Wärme. Ein BHKW nutzt das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung und hilft bis zu 35 % der Primärenergie einzu-sparen. Als Antrieb können Ottomotoren, Gasturbinen, Brennstoffzellen oder auch Stirlingmotoren dienen.

Wichtig ist, dass Blockheizkraftwerke nach §3 Energiesteu-ergesetz zu den begünstigten Anlagen gehören. So kann die Energiesteuer auf Antrag beim zuständigen Hauptzollamt zurück erstattet werden. Der Antrag muss dazu im Folgejahr beim Amt eingegangen sein. Der Nutzungsgrad der Anlage muss mindestens 70 % betragen, um eine vollständige Steu-erentlastung zu erreichen. Als Nachweis können die Behör-den den Einbau eines Wärmemengenzählers verlangen.

Bei der Planung einer KWK-Anlage ist zu berücksichtigen, dass die eigene Grundlastversorgung zu ermitteln ist. So können kostenintensive Energie-zukäufe und Überkapazitäten vermieden werden. Speziell der Verkauf von Überkapazitäten durch Einspeisung in das Netz ist unter den derzeitigen Rahmenbedingungen nicht ratsam. Wesentliche Parameter für die Wirt-

schaftlichkeit sind die Entwicklung der Kosten für Strom und für Gas. KWK-Anlagen, die mo-dernisiert werden, gelten nach dem neuen EEG 2014 weiterhin als Altanlagen, wenn die Leis-tung der sanierten Anlage nicht höher als 30 % im Vergleich zur alten Anlage ist.

2. Elektrische Effizienzantriebe und PumpenElektromotoren und elektromotorische Systeme sind verantwortlich für rund 70 % des industriellen Stromverbrauches. Allein in Deutschland gibt es mehr als 35 Millionen Drehstrommotoren, von denen viele weit älter als zehn Jahre sind. Gerade hier können die Unternehmen viel tun, da auch bei Neuanlagen oft Motoren mit ungünstigen Wirkungsgrad verbaut werden, um bei den Investitionen zu sparen. Die Mehrkosten amortisieren sich aufgrund geringer Energieverbräuche innerhalb eines Jahres. Denn der Wirkungsgradgewinn durch sogenannte IE2/IE3 Motoren ist je nach Größe zwischen 1 % bis 7 % – in der Praxis oft viel mehr.

Für den Motorenvergleich sollte beachtet werden, das neue Wirkungs-gradklassen das bisherige System abgelöst haben: Seit Juni 2011 gibt die Ökodesign-Richtlinie vor, dass in Europa verkaufte Motoren mindestens IE2-Standard entsprechen müssen. Ab Januar 2015 dürfen Motoren ab einer Leistung von 7,5 kW bis 375 kW nur noch als Motoren der Klasse IE2 mit Drehzahlregelung oder als IE3 Motoren vertrieben werden. Ab 2017 gilt diese Regelung bereits ab einer Leistung von 0,75 kW.

7 Tipps für mehr EnergieeffizienzEnergie kann jedes Unternehmen sparen, denn Mehrkosten entstehen meist durch falsch dimensionierte Anlagen, Leerlaufverluste oder ungün-stigen Nutzungsgraden bei den Maschinen. Eine genaue Analyse hilft schnell, energetisch ineffiziente Prozesse zu lokalisieren. Und diese muss nicht immer aufwendig sein. Mitunter reichen schon einfache Rechenta-bellen und die richtigen Formeln dazu.

Der Verband der Chemischen Industrie hat mit Steffen Roß von WiRo Con-sulting einen erfahrenen Ingenieur als Referenten gewonnen, der auf sie-ben Bereiche im Unternehmen eingegangen ist. Die vorgestellten Themen waren miteinander verzahnt und boten auf diese Weise einen Mehrwert für die Teilnehmer.

Einsparpotential für Antriebssysteme

Energieeffiziente Motoren 2 – 8 %Antriebe mit veränderlicher Drehzahl 10 – 50 %Getriebe/Untersetzungsgetriebe mit hoher Effizienz 2 –10 %

„Bei der Überprüfung der Motoren im Betrieb muss beachtet werden, dass die Leistungsangabe auf dem Typenschild die mecha­nische Leis tung an der Welle betrifft, nicht die elektrische Leistung.“(Steffen Roß)

Steffen Roß, WiRo Consulting

Steffen Roß…

…ist geschäftsführender Gesellschafter und Gründer der WiRo Energie & Konnex Consulting GmbH. Der Diplom-Ingenieur für Elektrotechnik (RWTH Aachen) hat bereits verschiedene Energie-konzepte für die Chemiebranche entwickelt und unterstützt Be-triebe bei der Einführung von Energiemanagementsystemen. Mehr Informationen finden Sie online unter http://www.wiro-consultants.com/energieconsulting

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3. KälteerzeugungAls Kälte wird ein Zustand bezeichnet, bei dem die Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. Wenn die Temperatur abgesenkt werden soll, muss ein aktiver Kälteprozess zwischengeschaltet werden. In der In-dustrie ist das Kühlen durch Verdampfen eines Kältemittels gebräuchlich. Es sind Anlagen, die im Dauerbetrieb gleichbleibende Leistungen bringen, um Abweichungen bei den Reaktionsprodukten zu vermeiden.

Als Kälteanlagen werden gern Absorptionskälteanlagen eingesetzt. Hier werden Gase in Flüssigkeiten gelöst. Das Gas agiert hierbei als Kältemit-tel und transportiert die thermische Energie. Mithilfe einer solchen An-lage können KWK-Anlagen besser ausgelastet werden. Weitere Vorteile einer Absorptionskälteanlage sind der geringe Strombedarf und die hohe Brennstoffausnutzung. Nachteilig wirken sich die hohen Investitions-kosten und der große Platzbedarf für die Maschinen aus. Die Anlage ist wirtschaftlich dann sinnvoll, wenn im Unternehmen Abwärme zur Verfü-gung steht, die anderweitig nicht genutzt wird. Andernfalls fallen hohe Betriebskosten an.

„Wir unterstützen die Unternehmen, sich praxisnah auszutauschen“(Dr. Winfried Golla)

Info

Typische Einsparmaßnahmen bei bestehenden Kälteanlagen sind eine stärkere Wärmedämmung (5 –10 %), die Steuerung des Ver-dichtungsenddrucks am Kältekompressor (10 –15 %) oder die Wärme rückgewinnung (80 % der Wärme)

4. WärmeerzeugungDie Wärmeerzeugung betrifft hauptsächlich die Heizungsanlagen, die eine Energiebilanz massiv beeinflussen kann. Vor allem dann, wenn es um Lagerhallen geht. Denn in den Wärmedämmungsbeispielen wird oft die Wirkung der empfundenen Wärme vernachlässigt: Ist die mittlere Oberflächentemperatur einer Wand in meiner Nähe niedriger, als die Raumlufttemperatur, empfinden die meisten Menschen den Raum als kalt. Eine kalte Bürowand hat zum Beispiel einen maßgeblichen Einfluss auf unser Heizverhalten, auch wenn die Raumtemperatur völlig in Ordnung ist.

Vor der Sanierung von Heizungsanlagen sollte daher geprüft werden, welche Heizungsanlage für den jeweiligen Einsatzbereich geeignet ist. Erdgas-Strahlungsheizungen erzeugen eine gute thermische Behaglich-keit bei gleichzeitig niedrigem Energiebedarf. Damit können Arbeitsplätze in Lagerhallen gezielt und individuell beheizt werden. Die Raumtempera-tur in der Lagerhalle kann niedriger gehalten werden – dadurch werden große Kosten vermieden.

Ergänzt werden kann dies durch automatische Schnelllauftore, die Wärme verluste in den kalten Jahreszeiten reduzieren. Ein solches Tor spart bei 30 Öffnungen die Stunde über 1,5 Schichten in einer 5 Tage Woche rund 5.800 Euro pro Jahr. In vielen Fällen kann die Nutzung von Schleusentoren zusätzliche Einsparungen bringen.

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6. DruckluftDruckluft ist ein sehr wichtiger Energieträger in der Industrie. Durch die Speicherung sind kurzfristig hohe Leistungen verfügbar, die gut geregelt werden können. Aber Druckluft ist sehr energieaufwendig. Aus 100% eingesetzten Strom werden nur 7 % mechanisch nutzbare Druckluft ge-wonnen. Rund 90 % sind Wärmeverluste.

Bei genauer Betrachtung zeigt sich, dass der Schlüssel zur Energieffi-zienz in drei Punkten liegt:

ökonomischen Verwendung der Druckluft

gute Wartung

gutes Design der Gesamtanlage

Im Workshop wurden verschiedene Kompressoren vorgestellt und die richtige Berechnung von deren Effizienz. Ebenso wurden die Druckverluste in Druckluftnetzen und Folgekosten durch zu enge Leitungen erörtert. Typische Leckagen in den Betrieben sind an Kupplungen, Flanschverbin-dungen, Armaturen und korrodierten Leitungen zu finden. So kann ein Loch von 6 mm im Laufe des Jahres bis zu 17.460 Euro Mehrkosten verursachen. Bei der Berechnung wird bei einem Druck von 7bar von Luftverlusten von 2,4 m³/min ausgegangen. Die Verlustleistung beträgt hierbei 19,3 kW.

Der Tipp des Experten: Möglichst Schweißverbindungen statt Schraub-verbindungen verwenden. Diese halten die dynamischen Belastungen des Netzes besser aus. Zudem sollte grundsätzlich geprüft werden, ob auf pneumatische Anwendungen verzichtet werden kann. Der Energieauf-wand bei elektrischen Direktanwendungen ist um den Faktor 10 geringer.

5. WärmerückgewinnungDie chemische Industrie ist oft energieintensiv. Der Prozesswärmebedarf liegt auf verschiedenen Temperaturniveaus meist zwischen etwa 100 bis 500, teilweise auch bei 1.000 Grad. Verschiedene Studien zeigen, dass mit der Abwärme auf einem Temperaturniveau größer als 140 Grad rund 8 Prozent des eigenen Energiebedarfs gedeckt werden könnten. Den Möglichkeiten stehen leider auch Hemmnisse gegenüber. Es ist schwie-rig eine belastbare Kalkulation der tatsächlich zur Verfügung stehenden Abwärme zu erstellen. Auch verhindern oft die betrieblichen Vorgaben zum Return of Investment (z.B. innerhalb von drei Jahren), die langfristig kostensparende Investitionen. Eine gute Planung und der Einsatz tech-nisch erprobter Lösungen sind ein erster Schritt, diese Hemmnisse zu überwinden. Einige davon wurden im Workshop vorgestellt.

Die Abwärmenutzung über einen sogenannten ORC-Prozess (Organic-Rankine-Cycle) hat den Vorteil, dass auch Abwärme mit niedrigen Tem-peraturen zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Aufgrund des ein-geschränkten Wirkungsgrades ist dieser für die Nachverstromung geeignet.

Abwärmepumpen wiederum bieten die Möglichkeit, das Temperatur-niveau der Abwärme wieder auf nutzbare Temperaturniveaus anzuheben. Da das Temperaturniveau der Abwärme bereits deutlich höher ist, als von üblichen Wärmequellen, ist die notwendige Energie gering.

„Die Komplexität der Um­lagenberechnung nimmt zu und sollte für Unternehmen und deren Arbeitseffizienz verbessert werden.“ (Teilnehmerstimme)

IMpRESSUM Herausgeber: Chemieverbände Rheinland-Pfalz, Bahnhofstraße 48, 67059 Ludwigshafen, Telefon 06 21-5 20 56 -0, Telefax 06 21-5 20 56 -20, info@chemie-rp.de, www.chemie-rp.de, Redaktion: Tobias Göpel, Fotos: Marcus Schwetasch, Titelfoto: istock Gestaltung: gestaltbar@netcologne.de, Köln, Druck: Chroma Druck & Verlag GmbH, Römerberg-Berghausen, Auflage: 400, Stand: November 2014. Die Veranstaltung fand am 15.10.2014 in Stuttgart statt.

„Wir empfehlen SPICE³ — Das Projekt zur Steigerung der Energie effizienz richtet sich vor allem an kleine und mittlere Unternehmen.”

Dr. Winfried Golla (r.) und Dr. Hubert Lendle (l.) moderierten den Spezial-Workshop für die Mitgliedsunternehmen.

7. BeleuchtungNur wenige Betriebsräume eines Unternehmens kommen ohne Beleuch-tung aus. Und genau hier können die Unternehmen hohe Kosten einspa-ren. Denn die Beleuchtung macht fast 20 % des weltweiten und 14 % des europäischen Stromverbrauchs aus. Der Zentralverband der Elektrotech-nik- und Elektronikindustrie e.V. hat errechnet, dass durch energieeffi-ziente Leuchtmittel in der Industrie allein in Deutschland bis zu 1,2 Milliar-den Euro eingespart werden könnten.

Bei den Überlegungen zur Sanierung der Beleuchtung sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen: Durch Tageslicht und gutes, möglichst natur-treues Kunstlicht, werden die Arbeitsproduktivität gesteigert und die Ermüdungserscheinungen reduziert. Daneben ist ein wichtiges einzuhal-tendes Kriterium die Farbwiedergabe. Denn neben der effizienten Aus-leuchtung der Arbeitsplätze sind auch gesetzliche Vorgaben zur Farb-erkennung zu beachten (siehe auch ISO 3864 „Sicherheitsfarben und Sicherheitszeichen“).

Im Workshop ging Steffen Roß daher auf Lichtregelanlagen ein, die durch ge-schickte Umlenkung des Sonnenlichtes im Winter und im Sommer für ein gleichmäßiges Beleuchtungsniveau sorgen. So können durch Jalousien, Plat-ten und Lichtröhren bis zu 7 5% des eingesetzten Stroms eingespart werden.

Info

Wenn sich Unternehmen für eine energetische Sanierung ent-scheiden, gibt es Fördermöglichkeiten durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Das Bundesamt stellt Investitionszuschüsse zum Einsatz hocheffizienter Querschnitts-technologie im Mittelstand zur Verfügung. Mehr Informationen unter: http://www.bafa.de/bafa/de/energie/querschnittstechnologien/