Datenerfassung und Messungen

Ausgestaltung des Messprogramms

Es wäre wünschenswert, das zu untersuchende Unternehmen, zumindest die energierelevanten Bereiche und Anlagen, mit Strom-, Gas-, oder Ölzählern auszustatten und diese Daten online in einer Energieleitzentrale zu erfassen und darzustellen. So könnten zeitnah einzelne Verbrauche, Tages- und Jahresganglinien ermittelt werden. Weiterhin wären damit Abweichungen vom Sollzustand schnell zu erkennen und eindeutige Messdaten vorhanden. Einige Firmen mit hohem Energieverbrauch verfügen über solche Energieleitstände. In den meisten Fällen ist diese Vorstellung jedoch weit von der Realität entfernt. Die wesentliche Informationsquelle zum Energieverbrauch ist meist die Stromabrechnung.

Im Rahmen eine Effizienzanalyse werden i. d. R. über die vorhandenen Daten hinaus weitere Informationen zum Energieverbrauch einzelner Bereiche und einzelner Maschinen benötigt.

Für das Messprogramm ist ein einfaches, kostengünstiges und schnell umzusetzendes Vorgehen erforderlich. Dazu muss ein Messplan aufgestellt und das Messverfahren festgelegt werden.

Der Stromverbrauch von Maschinen und Anlagen sowie Temperaturen z. B. von Bädern lassen sich mittels Strommesszange und Infrarotthermometer relativ einfach messen. Die Abgastemperaturen und die Abgasverluste von Brennern sind in der Regel in den Protokollen der regelmäßigen Abgasmessungen enthalten. Zur Erfassung des Gas- und Ölverbrauchs einzelner Aggregate können einfache Zähler eingebaut werden. Ölzähler sind für ein- bis zweihundert Euro erhältlich. Für diese Untersuchung müssen die Zähler auch nicht gesondert geeicht werden.

Bild: Beispiel für ein Öldurchflussmessgerät	Bild: Beispiel für ein Infrarotthermometer Proscan	Bild: Beispiel für eine Strommesszange

Quelle: H. Hermann Ehlers GmbH, Oyten	Quelle: Eurotronik Umwelttechnik, Friedewald	Quelle: PCE Deutschland GmbH, Meschede

Viele (moderne) Maschinen haben eine eigene Messwerterfassung, die zumindest den Stromverbrauch und die Betriebsstunden registriert. Bei neueren Kompressoren kann das Lastverhalten und die Verbrauchsdaten direkt ausgelesen werden. Ein Teil der für die Energieeffizienzanalyse erforderlichen Informationen kann auch berechnet oder aus vergleichbaren Branchenkennwerten fundiert geschätzt werden. Diese zusätzlichen Informationen und Vereinfachungen sollten genutzt werden, um den Aufwand für Messungen zu minimieren.

Neben der Festlegung der Messstellen enthält der Messplan auch die Messzeiten. Wichtig ist der zeitliche Ablauf beispielsweise bei beheizten Bädern, die zu Schichtbeginn meist mit hohem Energieaufwand auf Arbeitstemperatur gebracht werden. Mit der Erfassung des zeitlichen Verlaufs des Stromverbrauchs werden auch Lastspitzen erkennbar, die für die Auslegung der Energieversorgungsanlagen von hoher Bedeutung sind. Zudem bestimmen die Lastspitzen den Leistungsanteil des Stromtarifs.

Hinweis:
Der wesentliche Punkt bei der Datenerfassung ist die verbindliche Abstimmung der Umsetzung des Messplans mit den zuständigen Mitarbeitern. Nur so können auswertbare Daten generiert werden. Die genaue und ggf. wiederholende Erläuterung des Messplans gegenüber den Mitarbeitern trägt wesentlich zur Genauigkeit der erfassten Daten bei. Sinnvoll ist es, auch den Sinn und Zweck der Messungen zu erklären. Dies steigert die Motivation der betroffenen Arbeitnehmer.

Auswerten der Daten und Erstellen eines Energieeinsparkonzepts

Die Ergebnisse der Messungen werden auf unterschiedliche Weise ausgewertet und bewertet. Für die Bewertung und die Erstellung der Einsparpotenziale sind Fachkenntnisse und Erfahrung im Bereich Energieeffizienz erforderlich. Für die überschlägige Berechnung der Abwärmenutzung sind Kenntnisse zur Auslegung thermischer Anlagen erforderlich.

Ein zentraler Ansatz der Energieeffizienzanalyse ist die ganzheitliche Optimierung. Es wird nicht nur untersucht bei welchen Anlagen und Maschinen Energie eingespart werden kann oder wie sich die Isolierung der Fertigungsgebäude auf den Heizenergieverbrauch auswirkt, sondern zusätzlich, ob Abwärme genutzt oder Energieströme gekoppelt werden können. Weiterhin werden bestimmte vorgegebene Parameter, soweit sie einen hohen Einfluss auf den Energieverbrauch haben, gezielt hinterfragt. Oft sind vermeintlich fixe Vorgaben, wie z. B. hohe Badtemperaturen, technisch nicht erforderlich. In vielen Fällen kann auch einfaches Abschalten von Maschinen und Anlagen deutliche Effekte haben.

Die Bewertung der Verbrauchsdaten erfolgt mit unterschiedlichen Ansätzen:

Auf der Basis von Energiekennzahlen und Branchenkennwerten, wird die Energieeffizienz der einzelnen Verbraucher beurteilt. Damit können die Einsparpotenziale bezogen auf den Stand der Technik dargestellt werden. Es sind zahlreiche Veröffentlichungen, z. B. des Landesamts für Umwelt in Bayern, verfügbar, in denen branchenspezifische Informationen zum Energieverbrauch zusammengestellt sind.
Einzelne Prozessparameter, die zu einem besonders hohen Energieverbrauch beitragen, werden kritisch hinterfragt. Dies ist z. B. die Raumtemperatur, die Klimatisierung oder auch die Temperatur beheizter Bäder. Oft werden aus Gewohnheit bestimmte Parameter eingestellt. Ein Absenkung der Badtemperatur oder eine Umstellung der Klimatisierung können bedeutende Einsparpotenziale darstellen.
Ein weites Feld für Energieeinsparung ist die Nutzung von Abwärme. Sehr einfach kann z. B. die Abwärme der Kompressoren zu Heizzwecken genutzt werden. Technisch aufwändiger aber Stand der Technik ist die Vorwärmung von Zuluft durch die Abluft. Im Werk Hollenbach der Fa. ebm-papst konnte beispielsweise gezeigt werden, dass die Abwärme der Maschinen und Anlagen so genutzt werden kann, dass keine zusätzliche Heizenergie mehr erforderlich ist.
In vielen produzierenden Unternehmen ist zumindest im Sommer eher ein Energieüberschuss vorhanden und die Fertigungshallen sollten gekühlt werden. Hier ist es möglich Abwärme zur Kühlung zu nutzen. Mit Absorptionskältemaschinen kann Abwärme ab ca. 50 °C zu Kühlzwecken eingesetzt werden. Absorptionswärmepumpen sind eine altbewährte Technik, die in den letzten Jahrzehnten zugunsten der Kompressionskältemaschine etwas in Vergessenheit geriet.

Die Ergebnisse einer ganzheitlichen Optimierung können in Form eines Sankey-Diagramms dargestellt werden. Mittels dieser Darstellung ist es auch möglich die neuen und alten Energieflüsse gegenüberzustellen.

In der Darstellung der Einsparpotenziale wird natürlich auch der Aufwand, also die erforderlichen Investitionen und die zugehörigen Unterhalts- und Betriebskosten ermittelt und der ROI-berechnet.

Sankey-Diagramm, Energiefluss Trockner mit Wärmerückgewinnung, fiktives Beispiel

Quelle: ABAG-itm, 2009

Glossar

ROI- return on invest
Damit wird die Zeitspanne bezeichnet innerhalb derer sich eine Investition durch Einsparungen oder Mehrerlös refinanziert. Oft wird, wegen der kurzen industriellen Produktionszyklen, ein ROI von ca. 2 Jahren als obere Grenze für eine Investition angesetzt. Bei Investitionen in die Energieeffizienz ist diese kurze Zeitspanne allerdings meist nicht sinnvoll, da z. B. eine Abwärmerückgewinnung eine Lebensdauer von weit mehr als 10 Jahren hat.

Sankey
Mit Sankey-Diagrammen lassen sich Stoff- und Energieströme visualisieren. Die Dicke der Verbindungslinien zwischen zwei Prozessen repräsentiert die Mengen oder den Energiefluss. Analog lassen sich Sankey-Diagramme auch auf "Geldströme" anwenden.