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Enerige & Management > Effizienz - Entschleierte Energieeffizienz
Bild: Fotolia.com, Photo-K
EFFIZIENZ:
Entschleierte Energieeffizienz
Eine neu entwickelte Methodik zur Definition und Ermittlung von Kennzahlen zur Kontrolle der Effizienz von Energiesystemen beschreiben Knut Grabowski und Kirsten Kubin*.
 
Die Steigerung der Energieeffizienz ist neben dem Einsatz erneuerbarer Energien der Schalthebel, um die Ziele der Energiewende zu erreichen. Es werden bereits eine große Vielfalt und Anzahl von Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz jährlich identifiziert und umgesetzt. Und doch fehlen wesentliche Grundlagen zur systematischen Herangehensweise. Folgende Fragen sind beispielsweise nicht geklärt: Wie kann Energieeffizienz einheitlich definiert werden? Wie können Nutzen und Aufwand beschrieben werden? Wie können aussagekräftige Kennzahlen und Vergleiche aufgestellt werden? Wie bestimmt man die wesentlichen Einflussgrößen auf die Energieeffizienz? Und wie kann man die Gesamteffizienz aus den Effizienzen der Teilsysteme berechnen?

Obwohl die Lösung dieser Fragestellungen für die Steigerung der Energieeffizienz von großer Bedeutung ist, finden sich in der bisherigen Literatur keine allgemeingültigen Lösungen. In unserer Praxis als Berater von Industriekunden stoßen wir daher oft auf größere Probleme, wenn es gilt, Anlagen unter Berücksichtigung von Einflussgrößen und Standortfaktoren energetisch zu überwachen, den Erfolg von Einsparmaßnahmen trotz Überlagerung anderer Änderungen messtechnisch nachzuweisen oder auch Energieeinsparpotenziale systematisch aufzudecken. Zwar haben viele Industrieunternehmen ein Energiecontrolling eingeführt, jedoch werden häufig nur Energieverbräuche gemessen. Damit sind für die meisten Anlagen die Forderungen des Energiemanagement gemäß ISO 50001 nach Überwachung und Bewertung nicht zu erfüllen. Der Energieverbrauch alleine ist kein Indikator für Effizienz. Die Norm fordert, dazu Kennzahlen entsprechend einer dokumentierten Methodik zu ermitteln. Eine einheitliche und zusammenhängende Methodik zur Bestimmung der Kennzahlen gibt es derzeit nicht. Somit fallen die derzeitigen Lösungsversuche der Unternehmen, deren Berater und auch die Anforderungen der Zertifizierer der ISO 50001 sehr unterschiedlich aus.

Aus diesen Gründen hat das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) das Projekt „Entwicklung einer Methodik zur Aufstellung von Energiekennzahlen“ bei der Ökotec Energiemanagement GmbH in Auftrag gegeben.
 
Methodik zum Monitoring und zur Bewertung von Systemen
 
Ziel war es, durch die Methodik das Monitoring und die Bewertung von Systemen zu ermöglichen: Beim Monitoring wird der zeitlichen Verlauf des Energieverbrauchs eines Systems überwacht, in dem er mit vorausgegangenen Zeiträumen verglichen wird. Bei der Bewertung wird der Energieverbrauch eines Systems mit anderen Systemen verglichen. Ein System kann hierbei eine einzelne Anlage, eine Anlagengruppe oder aber ein ganzer Produktionsstandort sein.

Zunächst galt es, grundlegende Begriffe wie Aufwand und Nutzen zu definieren und Festlegungen zu treffen, wie Systemgrenzen zu setzen sind, wie die notwendigen Parameter zur Aufstellung der Kennzahlen systematisch zu bestimmen und welche Wechselwirkungen zu berücksichtigen sind. Damit wird gewährleistet, dass die aufgestellten Kennzahlen einheitlich gebildet werden und so vergleichbar sind.
Für die Industrieunternehmen als Anwender ist es zwingend notwendig, dass das Kennzahlensystem bei Modifikationen im Betrieb mit wenig Aufwand anzupassen ist. Daraus ergibt sich eine wesentliche Forderung an die Methodik: die Modularität. Gemäß einem Baukastensystem kann die Kennzahl eines großen Systems aus den Kennzahlen der einzelnen Teilsysteme gebildet werden. Durch die Ausführung der Schnittstellen zwischen den Systemen können die Kennzahlensysteme einfach erweitert, geändert und detailliert werden, um so den Anforderungen von produzierenden Unternehmen gerecht zu werden: Zum Beispiel ist bei einer Änderung des Maschinenparks eine Betrachtung des Gesamtsystems nicht erforderlich, sondern nur eine Anpassung der Schnittstellen der betroffenen Anlagen vorzunehmen.
 
Anwendungsgebiete der Kennzahlenmethodik
Quelle: Ökotec

Bei Systemen mit zwei verschiedenen Aufwänden, beispielsweise einem Gaskessel mit Gas- und Stromanschluss, besteht derzeit das Problem, dass diese Aufwände miteinander verrechnet werden müssen. Eine einfache Addition der Energieaufwände – hier Strom in kW (elektrisch) und Gas in kW (Brennstoff, bezogen auf den Brennwert) – führt zu einem erheblichen Fehler, unter dem die Aussagekraft leidet. Dieses Problem wird in der Methodik wie folgt gelöst: Die energetischen Aufwände werden mit so genannten Bewertungsfaktoren gewichtet und können anschließend problemlos addiert werden.

Abhängig davon, welche Betrachtungsweise erforderlich beziehungsweise welche Art der Bewertung gewünscht ist, wird der entsprechende Bewertungsfaktor herangezogen. In der Methodik werden die Bewertungsarten Geld, Primärenergie und CO2-Emissionen verwendet, denn so können verschiedene Zielstellungen in einem Unternehmen mit der gleichen Methodik abgebildet werden: Das Kostencontrolling erhält aussagekräftige Kennzahlen zu den Energiekosten (Bewertungsart Geld), die Instandhaltung zu der energetischen Effizienz der Anlagen (Bewertungsart Primärenergie) und die Umweltbeauftragten zu den mit der Energieverwendung verbundenen CO2-Emissionen. Nach Aufstellung der Kennzahl ist die Art der Bewertung frei wählbar und auch parallel anwendbar.
Wird beispielsweise Geld als Bewertungsart für den energetischen Aufwand Strom gewählt, so stellt der spezifische Strompreis (in ¤/kWh) den Bewertungsfaktor dar. Bei dem Aufwand Gas wäre es der Gaspreis.

Bei vielen Systemen ist die Kennzahl keine feste Größe, sondern von verschiedenen Einflussgrößen abhängig. Diese können sich zum Teil innerhalb eines Tages mehrfach ändern und sind somit ebenfalls messtechnisch zu erfassen. Es stellen sich die Fragen, welche Einflussgrößen bei verschiedenen Systemen betrachten werden müssen, wie mit diesen unterschiedlichen Einflussgrößen bei Vergleichen umgegangen wird und ganz zentral, was überhaupt eine Einflussgröße ist. Für die Methodik wurde ein Ablaufschema entwickelt, mit dem erstmalig Einflussgrößen systematisch ermittelt werden können. Zusätzlich werden verschiedene Vorgehen zur Bereinigung der Einflussgrößen angegeben. Dadurch wird ermöglicht, dass nur wesentliche Messpunkte eingerichtet werden müssen und die Kosten auf ein Minimum reduziert werden können.
 
Kennzahlen für sieben Versorgungssysteme als Test
 
Durch die zusätzliche Berücksichtigung der indirekten Energieverbräuche der Aufwände eines Systems wird den Unternehmen erst ein aussagekräftiges Benchmarking ermöglicht. So ist beispielsweise eine Unternehmen nicht automatisch effizienter, wenn es die Druckluft von extern bezieht anstatt sie selbst zu erzeugen. In dem Bewertungsfaktor der bezogenen Druckluft ist der Aufwand der Erzeugung derselben abgebildet.

Anwender dieser Methodik sind einerseits die Unternehmen selbst, andererseits Dienstleister, welche die Unternehmen unterstützen wollen, die Effizienz zu steigern, die Politik oder Verfasser von Regelwerken. Eine einheitlich durch alle Gruppen verwendete Methodik würde zusätzlich der besseren Kommunikation zwischen den Anwendergruppen dienen.

Ein erster praktischer Test der Methodik erfolgte in der Aufstellung von konkreten Kennzahlen, beispielhaft für sieben Versorgungssysteme. Diese Kennzahlen können nun in allen Systemen, in denen diese Versorgungssysteme eingebunden sind, verwendet und zu Gesamtkennzahlen verbunden werden. Die Projektergebnisse wurden vom BMUB, dem BMWi und einem Fachbeirat als sehr bedeutend eingeschätzt. Daher wurde die Fortführung des Projekts durch Pilotprojekte und andere Vorhaben im Nationalen Aktionsplan Energieeffizienz (NAPE) aufgenommen.
 
* Knut Grabowski, Dr. Kirsten Kubin; Ökotec Energiemanagement GmbH, Berlin

 
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Mittwoch, 25.03.2015, 09:40 Uhr