2. Süddeutscher Energieeffizienztag 2009 Betriebliche Energieerzeugung 11.11.2009Impulsreferat
Eproplan GmbH Beratende IngenieureSchöttlestraße 34 A D-70597 Stuttgart
Tel.: (07 11) 7 69 88 - 0Fax: (07 11) 7 69 88 - 51E-Mail: [email protected]: www.eproplan.de
Dipl.Ing. Michael Feihl
Inhalt
� Kurzvorstellung EPROplan
� Ziele betriebliche Energieerzeugung
� Fortschreibung der Energiekonzepte
� Gesetzliche Rahmenbedingungen
� Übersicht betriebliche Energieerzeugung
� BHKW
� Solarthermie
� Photovoltaik
� Referenzen
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Unser Unternehmen
V Energiemanagement
Energie- und Umwelttechnik
Elektro- und Leittechnik
Technische Gebäudeausrüstung
� Energieeinsparung/Energieeffizienz
� Energiekonzepte/Projektentwicklung
� Contracting
� Strom- und Gasbeschaffung
� CO2-Emissionshandel
� Anlagenplanung
� Ausschreibung und Bauüberwachung
� Kosten- und Termincontrolling
� Dokumentation und Betriebshandbücher
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Unser Unternehmen
� Eproplan: Unabhängiges Ingenieurunternehmen
� Gründung: 1981
� Rechtsform: GmbH
� Sitz: Stuttgart
� Außenbüro: Büro Nord
� Stammkapital: 0,52 Mio. €(keine externen Beteiligungen)
� Geschäftsführende Gesellschafter: Dr. Rolf Diemer, Christopher Soldwedel,
Josef Thalheimer
� Mitarbeiterzahl: 35 (Durchschnitt der letzten 3 Jahre)
� Jahresumsatz : 2006 3,6 Mio. €(ohne Fremdleistungen) 2007 4,2 Mio. €
2008 3,8 Mio. €
� QM-System: Nach DIN/ISO 9001zertifiziert durch TÜV-Südwest
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Unsere Kernkompetenzen
EnergiezentralenHeizkraftwerke, BHKW, Heizwerke, Biomasse-, Reststoffverfeuerung, Kälte-, Druckluftzentralen
MedienversorgungDampf, Heißwasser, Trinkwasser, Löschwasser, Abwasser, Kühlwasser, elektrische Energie, Kommunikation, Leittechnik
Elektrotechnik und Prozessautomatisierungfür Heizkraftwerke, Energiezentralen und Klärwerke
Technische GebäudeausrüstungHeizung, Klima/Lüftung, Sanitär, Feuerlöschtechnik, Elektro-/ Informations-/Kommunikations-/Sicherheitstechnik, Gebäudeautomation
EnergiemanagementEnergiebeschaffung, Verbrauchs-Controlling, Energie-/ Energieeinsparkonzepte, Contracting, CO2-Emissionshandel
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Energieeffizienztisch Ostwürttemberg
Energieeffizienztisch Unterfranken �
Energieeffizienztisch Modell Hohenlohe �
Energiekonzepte in Papierfabriken �
Weitere Energieeffizienzprojekte �
Unsere Referenzen EnergieEffizienzNetzwerke
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� Initialberatungen, Detailberatungen
� EnergieEffizienzNetzwerk Heilbronn-Franken
EnergieEffizienzNetzwerk Karlsruhe �
Unsere Referenzen EnergieEffizienzNetzwerke
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Referenzen Energiemanagement und Energiekonzepte
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Übergeordneten Ziele der betrieblichen Energieerzeugung
� Sicherstellung der Energieversorgung
� Minimierung des Energieverbrauchs und der Energiekosten
���� Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit des Betriebes sowie Standortsicherung
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Wie werden die Ziele erreicht?
� Fortschreibung des Energiekonzeptes
� Leistungsfähiges Energiecontrolling
� Verbrauchsreduzierung durch rationelle Energie-nutzung (ganzheitliches Energieeinsparkonzept)
� Kostenoptimierte Energiebeschaffung
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Fortschreibung des Energiekonzeptes – Vorgehensweise
Grundlagenermittlung• Klärung der Aufgabenstellung• Aufnahme des Ist-Zustandes• Klärung des Kosten- und Terminrahmens• Ermittlung der technischen Grundlagen
Energiebedarfsermittlung• Gegenwärtiger und künftiger Energiebedarf• Analyse der Energiebedarfsstruktur
Konzeptentwicklung mit Vorbewertung• Entwicklung von Konzepten• Bestimmung grober Hauptauslegungsdaten• Klärung der Aufstellmöglichkeiten• Erste Energiebilanzen und grobe
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Vor- / Nachteile und qualitative Bewertung • Vorauswahl der wirtschaftlichen
Konzeptvarianten
Technische Konzeptdetaillierung• Technische Detaillierung von ca. 4 Konzepten• Festlegung der Hauptauslegungsdaten• Thermodynamische Prozessberechnung,
Energiebilanzen, Wärmeschaltbilder• Erstellung von Grundrissen (Aufstellungen)• Investitionskostenermittlung und detaillierte
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Bewertung, Empfehlung und Dokumentation
• Technische Machbarkeit• Genehmigungsfähigkeit• Kosten, Wirtschaftlichkeit, Amortisationszeit• Sensitivitätsanalyse• Konzeptempfehlung und Empfehlungen zu
weiterem Vorgehen und Umsetzung• Zusammenfassung der Ergebnisse in einem
Bericht
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Entwicklung der Strompreise: EEX
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base Juli 2001 bis Oktober 2009
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Entwicklung der Brennstoffpreise
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Gesetzliche Randbedingungen
� Energiesteuergesetz
� Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
� Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKModG)
� Gesetzgebung zum CO2-Emissionshandel
� Energie-Einsparverordnung (EnEV)
� Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG)
� Energieeffizienzgesetz (in Erarbeitung, EMS System DIN 16001)
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Übersicht Betriebliche Energieerzeugung
Nutzung von natürlichen Ressourcen (Sonne, Erde…..) zur optimierten Energie- umwandlung und nutzung
� Geothermienutzung
� Grundwasser-, Brunnenwassernutzung
� Wasserkraft
� Windkraft
� Abwärmenutzung/ Wärmerückgewinnung
� Brennstoffzelle
� Wärmekraftkopplung mit BHKW
� Solarthermie
� Fotovoltaik
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Ziele beim Einsatz von BHKWs
� Technische Ziele� Hohe Verfügbarkeit durch gutes Konzept
� Optimale Auslegung/Fahrweise mit dem Ziel hoher Einsatzzeiten
� Ökologische Ziele� Rationeller Umgang mit Primärenergie durch bessere
Brennstoffnutzungsgrade (Ressourcenschonung)
� Verminderung der CO2-Emissionen (Klimaschutz)
� Verminderung der Luftschadstoffemissionen (Luftreinhaltung)
� Ökonomische Ziele� Kosteneinsparung durch die Erzeugung der edlen/teuren Energie
Strom (Arbeit)
� Kosteneinsparung durch die Bereitstellung von Spitzenleistung bei Anwendern mit (hohen) Leistungspreisen
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Typisches Motor-BHKW
Strom 30 - 35 %
Brennstoff 100%
Wärme ca. 55 %
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BHKW-Einbindung in Gesamtanlage
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Primärenergie-Einsparung durch BHKW
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Kohlendioxid-Bilanz eines BHKW
21O:0210\0300\IHK Heilbronn 11.11.2009\Betriebliche Energieerzeugung eproplan.ppt
Investitionen für Motor-BHKW
Spezifische Kosten als Funktion der Modulleistung
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el. Leistung [kW]
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Förderung für KWK-Anlagen
� Wegfall der Mineralölsteuer für KWK-Anlagen mit einem Monats- bzw. Jahresnutzungsgrad >70 %
� Wegfall der Stromsteuer für mit eigenen KWK-Anlage bis 2 MW erzeugter und selbstgenutzter elektrischer Energie
� nach Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (seit 01.04.2002) bei Einspeisung in das öffentliche Netz für � KWK-Bestandsanlagen� kleine KWK-Anlagen bis 2 MW� Brennstoffzellenanlagen
� nach Erneuerbare Energien-Gesetz (EEG) u. a. für KWK-Anlagen mit Brennstoffen Deponiegas, Klärgas, Grubengas, Biomasse (Holz, Pflanzenöl, Biogas usw.)
� Wegfall von EEG- und KWK-Zuschlag für eigenerzeugten und genutzten Strom
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Einsatzbereiche für KWK-Anlagen
� Kraft-Wärme-Kopplung für die Versorgung mit Strom, Wärme und Kälte z.B. in� der energieintensiven Industrie (Papier+Pappen, Zellstoff, Chemie,
Nahrungsmittel)
� Gewerbebetrieben (Hotels, Einkaufszentren, großen Wohnanlagen)
� Kommunen (Krankenhäuser, Schwimmbäder, Schulen, öffentliche Gebäude, Verwaltungsgebäude, etc.)
� Nahwärmeversorgung (Wohnsiedlungen, Industriegebiete)
� Fernwärmeversorgung (Städte, Stadtteile, Universitätsgelände)
� Erzeugung von Strom mit quasi-kostenlosen Biogasen (Deponiegas, Klärgas)
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Einflussfaktoren auf das KWK-Konzept
Bedarf an Wärme,Strom und Kälte
Einflußfaktoren KWK-Konzept Wirtschaftliche
Einflußfaktoren
PlanungskriterienUnternehmerische Einflußfaktoren Aufgabe:
Wirtschaftliche undökologisch vertretbareDeckung des gegen-
wärtigen und zukünftigenEnergiebedarfes Flexibilität im
Brennstoffeinsatz
Sicherheit/Verfügbar-keit des Konzeptes
Wirkungsgraddes Konzeptes
Anpassung an verän-derten Energiebedarf
Luftreinhaltung undKlimaschutz
Genehmigungsfähigkeit
Platzverhältnisse
Ist-Zustand der Altanlage
Mögliche Energie-sparmaßnahmen
Standort
Investitionspielraum fürEnergiesparmaßnahmen
Ausbau- undSanierungsplanung
Partnerschaftsprojekte,Contracting
EnergiepreisentwicklungStrom : Brennstoffe
Bestehende Energie-lieferverträge
Zinsen, Abschreibung,Zuschüsse
Finanzierung
Optionen für Energiebereitstellung
Wärme:- Erdgas- Heizöl- Strom
Strom:- Vollstrombezug- Teilstrombezug
mit KWK
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Von den Planungskriterien zum KWK-Konzept
� Analyse des Ist-Zustandes� Anforderungen der Nutzer
� Anlagentechnik (Aufbau, Betrieb, Zustand)
� Energiebezugsverträge
� Mängel und Schwachstellen
� Energiesparmaßnahmen
� Optimierung der Energie-beschaffung
� Energiebedarfsermittlung� Heutiger Energiebedarf
(Wärme, Kälte, Strom)
� Künftiger Energiebedarf
� Struktur des Energiebedarfs
� Konzepterstellung� Mögliche Konzepte (min. 2
Varianten
� Anzahl und Größe der Module
� Aufstellung und Einbringung
� Einbindung (Brennstoff, Heiz-system, Abgase, Steuerung)
� Genehmigungsfähigkeit (Schall, Luftschadstoffe)
� Konzeptbewertung� Energiebilanzen, Primärenergie-
einsparung
� Luftreinhaltung
� Investitionen, Fördermöglichkeiten
� Betriebskosten, Wirtschaftlichkeit
� Sensitivitäten
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BHKW-Auslegung mit Jahresdauerlinie
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Wirtschaftlichkeit eines BHKW
� Kapitaldienst
� Verbrauchsgebundene Kosten� Brennstoffe
� Strom (Eigenbedarf der Wärmeversorgung, Reservestrom)
� Betriebsgebundene Kosten� Instandhaltung
� Personal
� Verwaltung
� Steuer, Versicherung
� Stromerlöse� Arbeit
� Leistung
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Umsetzung des technischen Konzeptes
Aktivitäten:
� Finanzierung
� Planung und Bau� Ausführungsplanung
� Ausschreibung
� Ausführung
� Inbetriebnahme
� Probebetrieb
� Übernahme
� Betrieb� Überwachung
� Instandhaltung
� Brennstoffbeschaffung
� Wärmeabrechnung
� Verwaltung
Verantwortung:
� Umsetzung in EigenregieVorteile für Industriebetrieb:
� Voller Handlungsspielraum
� Risiko- und Gewinnzuschläge entfallen
� Umsetzung durch EnergiedienstleisterVorteile für Industriebetrieb:
� Eigentümer muss keine Investitionen tätigen und kein Personal vorhalten
� Bau- und Betriebsrisiken beim Dienstleister
� Evt. Preisvorteile bei Energiebeschaffung
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Typische Wärmenutzung eines Motoren-BHKW
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Dampf- und Heißwassererzeugung mit Motoren-BHKW
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Motor-BHKW mit Absorptionskältemaschine
Bildquelle: WärtsiläDiesel
Brennstoff
StromWärme
Kälte
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Ansicht BHKW-Modul
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Motoren-BHKW 5 x 480 kWel
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KWK-Anlage mit Gasturbine 4,5 MWel
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Zusammenfassung
� Betriebe und Liegenschaften mit hohem Wärme- und Strombedarf sind für KWK-Einsatz besonders geeignet
� Preiswerte und zuverlässige KWK-Technik auf dem Markt verfügbar
� Unter günstigen Voraussetzungen ist KWK wirtschaftlich realisierbar
� Vorhandene Fördermöglichkeiten und steigende Strompreise verbessern Wirtschaftlichkeit
� Durch gekoppelte Wärme- und Stromerzeugung wird Primärenergie eingespart
� KWK leistet Beitrag zur Luftreinhaltung und zum Klimaschutz
� Basis für wirtschaftlichen KWK-Einsatz ist ein zuverlässiges Gesamtkonzept
� Umsetzung KWK in Eigenregie oder durch Dienstleister
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Ziele beim Einsatz von Solarthermie
� Technische Ziele� Wandlung von Sonnenlicht in thermische Energie
� Ersetzen der el. Heizungspatrone bei der WWB
� Komplette Abschaltung der Heizkessel im Sommer
� Unterstützung der Heizungsanlage
� Ökologische Ziele� Ersetzen Fossil Primärenergie durch Sonnenenergie
(Ressourcenschonung)
� Verminderung der CO2-Emissionen (Klimaschutz)
� Ökonomische Ziele� Kosteneinsparung durch kostenlose Energienutzung
� Einsparung von Brennstoffe
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Solare Erträge durch Sonneneinstrahlung
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Solare Erträge durch Sonneneinstrahlung
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Solare Erträge durch Sonneneinstrahlung
40O:0210\0300\IHK Heilbronn 11.11.2009\Betriebliche Energieerzeugung eproplan.ppt
Spezifische Kosten von Solaranlagen
41O:0210\0300\IHK Heilbronn 11.11.2009\Betriebliche Energieerzeugung eproplan.ppt
Solare Gewinne in Abhängigkeit Ausrichtung und Neigung
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Bedarfsermittlung Schnellauslegung
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Auslegungsdiagramm - Schweiz
44O:0210\0300\IHK Heilbronn 11.11.2009\Betriebliche Energieerzeugung eproplan.ppt
Bedarfsermittlung Solaranlage
� Warmwasserbedarf nach VDI 2067� Hände waschen (40°C) 2… 5 l
� Geschirr spülen 10…. 30 l
� Duschen 30…. 50 l
� Baden 120…150 l
� Schlechtwetterzuschlag� Von 50% bis 100% je nach Komfort und Versorgungsanspruch
� Beispiel Industriebetrieb 50 Mitarbeiter� Hände waschen 50 x 3 x 2 = 300 l
� Duschen 10 x 30 = 300 l
� Summe 600 l
� Summe Bedarf 10°C auf 40°C: 21 kWh/d; 462 kWh/m; 5544 kWh/a
� Kollektorfläche: 12…16 m² (je nach gewünschter Verfügbarkeit)
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Prinzipskizze Solarthermieanlage
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Ziele beim Einsatz von Photovoltaik
� Technische Ziele� Wandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie durch
photoelektrische Solarzellen
� Unterstützung des Fremdbezuges von el. Strom
� Erhöhung der Eigenstromerzeugung
� Ökologische Ziele� Ersetzen Fossil Primärenergie durch Sonnenenergie
(Ressourcenschonung)
� Verminderung der CO2-Emissionen (Klimaschutz)
� Ökonomische Ziele� Kosteneinsparung durch kostenlose Energienutzung
� Vergütung durch Rückspeisung
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PV - Systemübersicht
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Bauarten von PV Module
� Kristalline (Mono und Poly) Module� Poly: Wirkungsgrad 14%....18%
� Mono: Wirkungsgrad 12%....16%
� Dünnschichtmodule� Wirkungsgrad: 6%....8%
� Hybridkollektoren� Kombination von solarthermischer und solarelektrischer Nutzung
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Komponenten einer PV Anlage
� Anpassungswandler (MPPT)
� Laderegler
� Wechselrichter
� Gleichspannungswandler
� Speichersystem
� Konfektioniertes Montagesystem
50O:0210\0300\IHK Heilbronn 11.11.2009\Betriebliche Energieerzeugung eproplan.ppt
Hinweise zu PV Anlagen
� Einbeziehung in Blitzschutzanlage
� Berücksichtigung von Kompensationen cos phi 0,9
� Versicherung gegen Hagelschäden
� Versicherung Wechselrichter
� Herstellergarantien 20 Jahre nur noch 80%
� Einsatz zertifizierte Module (Vorsicht Plagiate!)
� Gerüstkosten, Transportkosten beachten
� Fernüberwachungsoptionen
� 48 h Ausfallservice
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Hinweise zu PV - Anlagen
� Netzgekoppelte PV-anlagen sind Eigenstromerzeugungsanlagen
� Abstimmungen mit EVU´s sind erforderlich
� Bis 30 kWp sind die Einspeiseürckvergütungen höher
� Schätzkosten: 2.800 €…..3.500 €/ kWp
� Mindestertrag sollte > 700 kWh/a kWp erntbar sein
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PV-Anlagen Einspeiserückvergütung
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Workshops - Betriebliche Energieerzeugung
Nutzung von natürlichen Ressourcen (Sonne, Erde…..) zur optimierten Energie- umwandlung und nutzung
� Geothermienutzung
� Grundwasser-, Brunnenwassernutzung
� Wasserkraft
� Windkraft
� Abwärmenutzung/ Wärmerückgewinnung
� Brennstoffzelle
� Wärmekraftkopplung mit BHKW
� Solarthermie
� Fotovoltaik
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Fragen
Michael Feihl Eproplan GmbHDipl.-Ing. (FH) Beratende IngenieureLeiter Technische Gebäudeausrüstung Schöttlestraße 34 AProkurist und Gesellschafter D – 70597 Stuttgart
Telefon +49 711 76988-26Telefax +49 711 76988-51E-Mail: [email protected]
Michael Feihl Eproplan GmbHDipl.-Ing. (FH) Beratende IngenieureLeiter Technische Gebäudeausrüstung Schöttlestraße 34 AProkurist und Gesellschafter D – 70597 Stuttgart
Telefon +49 711 76988-26Telefax +49 711 76988-51E-Mail: [email protected]
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
55O:0210\0300\IHK Heilbronn 11.11.2009\Betriebliche Energieerzeugung eproplan.ppt
Anhang: Weitere Referenzprojekte Eproplan
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Referenzprojekte Energiezentralen
Biomasse-Heizkraftwerk Kehl(Neubau)
GuD-Heizkraftwerk/KältezentraleRoche Diagnostics Mannheim �(Modernisierung/Erweiterung)
GuD-Heizkraftwerk mit ReststoffverbrennungPapierfabrik Palm Wörth � (Neubau)
Braunkohle-HeizkraftwerkZuckerfabrik Jülich �(Modernisierung/
Erweiterung)
57O:0210\0300\IHK Heilbronn 11.11.2009\Betriebliche Energieerzeugung eproplan.ppt
Referenzprojekte Energiezentralen
Fernwärmeverbund und BHKW Stadtwerke Schwäbisch Hall
Heizwerk und Kälteinseln �Universität Würzburg (Modernisierung/Erweiterung)
GuD-Heizkraftwerk Universität/Universitätsklinikum Tübingen (Modernisierung/Erweiterung)
58O:0210\0300\IHK Heilbronn 11.11.2009\Betriebliche Energieerzeugung eproplan.ppt
Referenzprojekte Infrastruktur
Airbus Hamburg(Elektrotechnik,Fernwärme)
Fernwärmeversorgung Tübingen �
Flughafen Stuttgart �(Fernwärme, Wasser)
Hauptklärwerk Stuttgart-Mühlhausen �(Elektrotechnik)
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Referenzprojekte Technische Gebäudeausrüstung
Neubau Laborgebäude HKW Stuttgart
Neubau F&E-CenterNeoperl Müllheim �
� Markenlabor Daimler AG� Alcatel University
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Referenzprojekte Technische Gebäudeausrüstung
Neubau Auma / Sipos Aktorik Altdorf
Porsche Werkserweiterung Zuffenhausen und
Neubau PrüfstandsgebäudeWeissach �
� Neubau DAT Ostfildern Neubau Werk 5
Gambro Hechingen
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Referenzen Energiekonzepte / Machbarkeitsstudien
Papier: Palm, SCA, Koehler, Lang, UPM, Rieger, Propapier
Pharma: Boehringer Ingelheim, Roche Diagnostics, Hoffmann-La Roche
Chemie: Degussa, Röhm, Sandoz
Automotive: Bosch, Goodyear Dunlop, Daimler, John Deere
Sonstige: Mohn Druck, Armstrong DLW, Südzucker, Pfleiderer
Universitäten,Universitätskliniken: Tübingen, Heidelberg, Ulm, Würzburg,
GießenStadtwerke: Karlsruhe, Erlangen, Eisenach,
Böblingen, Augsburg
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Ganzheitliche Energieeinsparkonzepte (Beispiel Papierfabrik)
Effiziente Nutzung von Antrieben und
Pumpen
Energierück-gewinnung aus
Abwärme (Luft/Wasser)
Energieoptimierte Haube
Dampfeinsparung in Trockenpartie und an
anderen Verbrauchern
Stromsparende Mahlung
Kraftwerk: höherer Wirkungsgrad
Effiziente Nutzung von Kälteanlagen
Produktionssteigerung oder Dampfeinsparung
durch• höhere Bahntemperatur• verbesserte Entwässerung
Energieeffiziente Raumlüftung
Optimierung des Drucklufteinsatzes
Transparenz beim Energieverbrauch
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Weitere Referenzen zu Beratungsleistungen
� Energiebeschaffung für ca. 50 größere Werksstandorte
� ca. 70 Anlagen im CO2-Emissionshandel
� 20 Contracting-Ausschreibungen
� Einführung Energiecontrolling und Energiemanagement in mehreren Betrieben und Liegenschaften
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