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Energieeffizienz

Energieeinsparung: Möglichkeiten identifizieren, analysieren, realisieren

| Autor/ Redakteur: Hans-Jürgen Bittermann /

Der effiziente Umgang mit Strom und Wärme hat sich noch nie so schnell ausgezahlt wie gegenwärtig. Deshalb rechnen sich heute Maßnahmen, die bislang keine oder nur wenig Beachtung fanden. Zunehmend kommen auch Energie-Management-Systeme zum Einsatz, die beispielsweise helfen, teure Lastspitzen zu glätten.

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Umfassendes Energiemanagement von der Einspeisung über die Verteilung bis hin zu den Verbrauchern: Das ermöglicht die Software Simaris Manager von Siemens Automation and Drives (A&D). Bild: Siemens A&D
Umfassendes Energiemanagement von der Einspeisung über die Verteilung bis hin zu den Verbrauchern: Das ermöglicht die Software Simaris Manager von Siemens Automation and Drives (A&D). Bild: Siemens A&D
( Archiv: Vogel Business Media )

Industriemanager investieren, wenn sie sich einen Marktvorteil davon versprechen und die Amortisationszeiten überschaubar sind. Das gilt auch für den Einsatz von Technologien oder Maßnahmen zur effizienteren Nutzung der Energie. Aufwändige Regelventile, drehzahlverstellbare Antriebe und komplexe Abwärmeverschaltungen kosten zunächst einmal viel Geld – und das schreckt ab. Erst wenn die Energie entsprechend teuer geworden ist, rechnen sich solche Investitionen in überzeugend kurzer Zeit. Dieser Zeitpunkt ist heute erreicht: Mit Projekten wie „Energy 2010“ (Clariant, siehe Artikel auf Seite 28) suchen Chemieunternehmen überall in ihren Werken nach Energieeinsparpotenzialen: Identifizieren, analysieren, realisieren lautet die Devise. Die Energieversorger machen da mit, beispielsweise EnBW mit Initiativen wie „Forum Energieeffizienz“ bzw. „Netzwerk Energieeffizienz“.

Bei einem dieser Energieeffizienz-Projekte eröffneten sich für einen mittelständischen Chemiebetrieb in Sachsen-Anhalt unerwartete Perspektiven: Gleich im ersten Beratungsschritt machten die EnBW-Experten ein Einsparpotenzial von 20 Prozent beim Strom und 80 Prozent beim Dampf aus. Insgesamt kann das Unternehmen jetzt auf Energiekosten hoffen, die um ein Drittel niedriger als bisher liegen. Ein Extrembeispiel? Gewiss – aber wer kann sicher sein, dass die eigene Produktion nicht auch dazu zählt.

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Energie-Management verschafft Transparenz

Die meisten Unternehmen bezahlen dem Energieversorger neben dem Arbeitspreis für die bezogene Energie auch noch einen Leistungspreis für die beanspruchte Höchstleistung. Hohe Leistungsspitzen lassen die Energiekosten dabei besonders stark steigen. Ein automatisches Lastmanagement- bzw. Lastabwurfsystem erreicht, dass ein vorgegebener Verbrauch innerhalb einer Messperiode exakt eingehalten und keinesfalls überschritten wird. Mithilfe eines Optimierungsrechners werden dazu ständig betriebene Verbrauchseinrichtungen zu Spitzenlastzeiten kurzzeitig ab- und wieder zugeschaltet – beispielsweise Elektroöfen, Gebläse sowie Klima- und Belüftungsanlagen.

Mit dem Energy-Control-System Castomat ECS von Siemens lassen sich Bezug, Verteilung und Verbrauch von elektrischer Energie detailliert erfassen und steuern. Kostspieligen Lastspitzen wird durch automatisches Zu- und Abschalten der verschiedenen Verbraucher vorgebeugt, ohne dass der Produktionsprozess beeinträchtigt wird. Das auf Basis der SPS-Technik arbeitende System gewährleistet eine gute Ausnutzung der Energiebezugsverträge. In seinem Industriepark betreibt auch Infraserv Höchst ein Energie-Management-System, mit dem alle Messstellen für Energien und rohrleitungsgebundene Medien erfasst und ausgewertet werden. Das System erlaubt eine Visualisierung, Analyse und Bilanzierung der Verbrauchswerte. Die Zuordnung der Verbrauchsstellen zu Kostenstellen ist ebenso Teil der Lösung wie die Übertragung der Verbrauchsdaten vom Energie-Management-System zur Abrechnung in das SAP-System des Kunden.

Motoren, Getriebe und Druckluftnetze optimieren

Energie-Management ist wichtig – aber in erster Linie sollte der Strom vom Versorger gar nicht erst abgefordert werden. Bei einem Standardmotor mit einer jährlichen Nutzungsdauer von rund 3000 Betriebsstunden entfallen weniger als drei Prozent der Gesamtkosten – bezogen auf den Lebenszyklus – auf die Anschaffung. Über 95 Prozent frisst der Energieverbrauch. Das rechnet die Energieagentur NRW vor.

Deshalb lohnt sich in einem solchen Fall die Investition in besonders energieeffiziente Antriebstechnik sehr schnell – je nach Einsatzbereich auch die in drehzahlregelbare Elektromotoren. Mögliches Optimierungspotenzial liegt auch darin, den Pro-zessablauf gleichmäßiger zu machen, damit die gespeicherte Energie nicht zu häufig auf- und abgebaut werden muss. Das Einsparpotenzial in den deutschen Unternehmen liegt Berechnungen des ZVEI/VDEW zufolge bei zehn Prozent des gesamten industriellen Stromverbrauchs.

Die Möglichkeiten der Industrie, bei elektrischen Antrieben den Energieverbrauch zu verringern und damit Kosten zu senken, werden dennoch zu wenig genutzt. Siemens Automation & Drives offeriert mit Sinasave im Internet eine Software, die Energiesparpotenziale berechnet und angibt, ab wann sich eine Investition amortisiert. Die Nutzung der Software kostet nichts, der Versuch lohnt allemal.

Über die Effizienz eines Antriebs entscheidet aber nicht der Motor allein. Auch bei den Getrieben gibt es große Unterschiede, speziell was den Wirkungsgrad angeht, wissen die Experten von Getriebebau Nord. Oft könnten beispielsweise statt Schneckengetrieben, die prinzipiell nur einen mäßigen Wirkungsgrad aufweisen, zum etwa gleichen Preis auch zweistufige Hochleistungsgrad-Kegelradgetriebe eingesetzt werden. Der Spareffekt lässt sich sogar noch steigern: Nämlich dann, wenn die beim Stoppen eines drehzahlveränderlichen Antriebs frei werdende Energie aufgefangen und ins Stromnetz zurückgeführt wird. Die schon aus der Eisenbahntechnik bekannte Technologie zur Umwandlung kinetischer in elektrische Energie lässt sich auch in der Fertigungstechnik und in der Prozessindustrie anwenden, etwa bei Kränen, Werkzeugmaschinen, Zentrifugen und Pumpanlagen. Je nach Anwendung lassen sich hier noch einmal drei bis zehn Prozent der eingesetzten Energie sparen.

Die vergangenen Kampagnen der Branche haben gezeigt: In den Druckluftnetzen vieler Unternehmen schlummert ein erhebliches Einsparpotenzial. Eine häufig anzutreffende Kombination sind effiziente Kompressoren auf der einen Seite und veraltete Druckluftverteilungen auf der anderen Seite. Bei über Jahre gewachsenen Druckluftverteilungssystemen kann die Leckagerate zwischen 25 und 35 Prozent und der Druckabfall bei bis zu zwei bar liegen. Das liegt an verschiedenen – und manchmal nicht optimalen – Durchmessern, mehr oder weniger korrosionsfesten Materialien und unterschiedlichsten Verbindungsarten. So werden bis zu 50 Prozent der eingesetzten Energie vergeudet, rechnet die Energieagentur NRW vor. Hier entstehen nicht nur unnötig hohe Energiekosten. Nach einer Sanierung der Druckluftverteilung könnte rein rechnerisch auch die Hälfte der Kompressoren stillgelegt werden, d.h. der Aufwand für Wartung und Instandhaltung würde sich auf die Hälfte reduzieren. Watt Deutschland und Systemplan haben dazu eine Initiative für mehr Energieeffizienz gestartet. Dabei quantifizieren die Spezialisten mit einer Potenzialanalyse modular sinnvolle und wirtschaftlich vertretbare Einsparpotenziale. Der beratene Betrieb kann so die Druck-lufterzeugung und -aufbereitung optimieren, sein Wärmenutzungspotenzial ermitteln, Leckage- und Druckverluste minimieren und seine Druckluftverbraucher optimieren. Dabei gilt stets der Grundsatz: Erforderliche Investitionen müssen sich umgehend amortisieren. Als Partner von Watt Deutschland berät und unterstützt Systemplan seit 1998 Konzerne wie mittelständische Unternehmen in Sachen Engineering

Fazit: Energie auf Basis fossiler Rohstoffe wird weltweit knapp und teuer. Alternative Energiequellen wie nachwachsende Rohstoffe, Nutzung der Sonnen-, Wind- und Wasserenergie) können zwar helfen und sind langfristig wichtige Alternativen. Aber sehr viel effizienter ist es, mit der verfügbaren Energie sparsamer umzugehen.n

Praxisbeispiel: Auch das ist Energieffizienz

Die deutsche Chemieindustrie hat in den vergangenen 40 Jahren den Energieeinsatz nahezu konstant gehalten, sie produziert heute aber ein Vielfaches damit, betont der VCI: Der Energieeinsatz je Produktionsmenge schrumpfte in den letzten Jahren um 62 Prozent. Wie es geht, den spezifischen Energieverbrauch durch effizientere Prozesse zu senken, zeigt ein aktuelles Beispiel: Mit 46 611 Euro erhielt Thomas Herbold aus Offstein die höchste Prämie für einen Verbesserungsvorschlag in der Firmengeschichte der Ciba Spezialitätenchemie Lampertheim. Dank der Idee des Chemiemeisters konnte ein Verfahrensschritt zur Synthese eines wichtigen Zwischenprodukts für die Lichtschutzmittelherstellung optimiert und damit der Produktausstoß signifikant erhöht werden. Dank seines Vorschlags wird das vorhandene Volumen des Reaktionskessels besser ausgenutzt, indem die chemische Umsetzung bei höherer Konzentration des Reaktionsgemisches durchgeführt wird.

Der Autor ist redaktioneller Mitarbeiter bei PROCESS.

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