EnBW Energieforum

Energie braucht Impulse

„Energieversorgung – quo vadis?“

Nachhaltige Kostensenkung durch

effizienten Energieeinsatz

Messe Stuttgart, ICS Congresscenter

Freitag, 30. Mai 2008

Dr.-Ing. Harald Bradke

Gliederung

Warum lohnt sich Energiesparen?

Wo sind die größten Einsparpotentiale im Betrieb zu finden?

Wie können Einsparpotentiale permanent gefunden und umgesetzt werden?

Historische Ölfunde und Ölproduktion

Entwicklung der weltweiten Ölproduktion

70.000

72.000

74.000

76.000

78.000

80.000

82.000

84.000

86.000

88.000

Tau

sen

d B

arre

l p

ro T

ag

2001

2002

2003

2004

2005

2006

http://www.eia.doe.gov/emeu/ipsr/supply.html

2007

64

95

74

683

65

44

North America

C. & S. America

Europe

Africa

Middle EastAsia Pacific

Former Soviet Union

Data: BP statistical review of energy June 2001

Gesicherte Ölreserven Ende 2000in Mrd. Barrel

19

Vergleich zwischen der Ölproduktion und der Anzahl eingesetzter Bohrtürme in Saudi-Arabien

http://de.wikipedia.org/wiki/Peak-Oil

Dr. FATIH BIROL, Chefökonom und Leiter der Abteilung Wirtschaftliche Analyse der Internationalen Energieagentur (IEA) in Paris,

in "Internationale Politik", Nr. 4, April 2008:

"Genau 12,5 Millionen Barrel pro Tag fehlen noch immer, rund 15 Prozent des Weltölbedarfs. Diese Lücke bedeutet, dass wir in den nächsten Jahren eine Lieferklemme und sehr hohe Preise erleben könnten."

Energiekostenanteile

0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16%

Kok., Minver., Brutst. Büromasch., DV,

FahrzeugbauLedergewerbe Maschinenbau

Möb., Schm., Mus.,Ernähr., Tabak

Verarb. GewerbeTextil, Bekleidung

Gummi- u. Kunststoffw.Holzgewerbe

Papier, Verlag, Druck Chemische Industrie

Metallerz., -bearb.Grundstoffchemie

Glas, Keram., Verarb. Erz. Roheis., Stahl etc.

Zement

Öl&GasSonst. BrennstoffeStrom

Energiekostenanteile Deutschland 2002

Verarbeitendes Gewerbe Durchschnitt 2005: 1,7 %

Umsatzrendite in der Industrie ca. 1,5 bis 3 %

Bei einer Umsatzrendite von …

entspricht eine Reduzierung der Energiekosten um …

einer Umsatzsteigerung von …

2 % 10.000 €/a 500.000 €/a

3 % 10.000 €/a 333.333 €/a

Strategische Optionen zur Verminderung betrieblicher

Energiekosten

Preis

Menge

Kosten Kostensenkung durch Mengenreduktion

Kostensenkung durch Preisreduktion

Art der NebenanlageEffizienz-potential

InterneVerzinsung

11 MW Luftverdichterstation 30 % 20 %

25 MW Wärme- und Dampferzeugung 35 % 25 %

4 MW Wärmerückgewinnung zur Vorerwär-mung von Glasrohstoffen und Altglas

40 % 18 %

90 kW Wasser-Zirkulationspumpen 25-35 % 20 %

75 kW Beleuchtung eines Lagers und einerProduktionshalle

20-30 % 15 %

100 kW Luftverdichteranlage (Ventile undSteuerung durch das Bedienpersonal)

25 % 20 %

1 MW Abwärmenutzung von Kunststoffher-stellungsmaschinen

40 % 18 %

1) einschließlich Planungskosten

In einem Betrieb ermittelte Potentiale

Stromverbrauchsanteile in der Industrie (EU)

Elektromotoren und-anwendungen 70%

Pumpen30%

Ventilatoren15%

Kälte-maschinen

15%

Andere Anwendungen:Mischen, Rühren,Transportieren: 30%

Luftkom-pressoren 10%

Sonstiges 30%

Einsparmöglichkeiten bei Antrieben

MaßnahmenEinspar-potenzial

Systeminstallation oder Erneuerungenergieeffiziente Motoren (EEM) 2-8 %korrekte Dimensionierung 1-3 %energieeffiziente Motorreparatur 0,5-2%Antriebe mit veränderlicher Drehzahl 10-50 %Getriebe/Untersetzungsgetriebe hoher Effizienz 2-10 %Qualität der Stromversorgung 0,5-3 %Systembetrieb und WartungSchmierung, Einstellung und Feinabstimmung 1-5 %

Energieeinsparung bei der Volumenstromregelung

Quelle: LfU, Stuttgart, 2002

Beispiel elektronische Drehzahlregelung an einem Kühlschmierstoffsystem

Einsparung: 250 MWh/a, Amortisationszeit < 2 Jahre

Quelle "Mercedes-Benz CO2-Projekt"

EFF1 und EFF2 Motoren

EFF 1 EFF2

Kosteneinsparpotential (Beispiel: 45 kW Motor)

Betriebsstunden [h/a] 2000 4000 8000 Jährliche Energiekosten [EURO]

4451 8901 17802 Standard Motor Mittlerer Wirkungsgrad: 91% Preis: 1350 Euro Jährliche Energiekosten /

Preis 3,3 6,6 13,2

Jährliche Energiekosten [EURO]

4309 8617 17234 Hoch Effizienz Motor, HEM Mittlerer Wirkungsgrad: 94% Preis: 1690 Euro Jährliche Energiekosten /

Preis 2,5 5,0 10,0

Preisdifferenz 340 Euro (ca. 25 %) Differenz der jährlichen Energiekosten 142 284 568 Einfache Amortisationszeit (HEM vs. Standard) 2,4 1,2 0,6

Energieeinsparmaßnahme Anwend-

barkeit %

Effizienz-

gewinn (%)

Gesamt-

Potenzial

(%)

Neuanlagen oder Ersatzinvestitionen

Verbesserte Antriebe (hocheffiziente Motoren, HEM) 25 2 0,5

Verbesserte Antriebe (drehzahlvariable Antriebe, ASD) 25 15 3,8

Technische Optimierung des Kompressors 30 7 2,1

Einsatz effizienter und übergeordneter Steuerungen 20 12 2.4

Wärmerückgewinnung für Nutzung in anderen Funktionen 20 20 4,0

Verbesserte Druckluftaufbereitung,

Kühlung, Trocknung, Filterung10 5 0,5

Gesamtanlagenauslegung inkl. Mehrdruckanlagen 50 9 4,5

Verminderung der Druckverluste im Verteilsystem 50 3 1,5

Optimierung von Druckluftgeräten 5 40 2,0

Anlagenbetrieb und Instandhaltung

Verminderung der Leckageverluste 80 20 16,0

Häufigerer Filterwechsel 40 2 0,8

Summe 32,9

Beispiel Druckluft: Mehr als 30% Effizienz zu interner Verzinsung von 30-40%

Folie 23Pla

tzh

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inam

en

Zusammenhang zwischen Stromverbrauch und Einsparpotential

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100 1000 10000 100000

Stromverbrauch für die Drucklufterzeugung [MWh/a]

Erm

itte

ltes E

insp

arp

ote

nti

al

Quelle: Fraunhofer ISI, Karlsruhe, November 2003

„Energieausbeute“ Druckluftantriebe

1Nm3 pro

MinuteDL mit 6 barü

Kompressor ca. 7kWel

Bohrmaschine ca. 0,8kWWelle

ohne Berücksichtigung der

Leckagen u. Druckverluste

9:1

Leckageverluste

Luftverlust

(bei 6 bar)

mm l/s kW EURO 1

1 1,2 0,3 268

3 11,1 3,1 2.777

5 30,9 8,3 7.435

10 123,8 33,0 29.561

Lochdurch-

messerEnergieverlust

1) Anname:8760 h/a, Strompreis: 0,10 cent/kWh

Im letzten Drittel der Druckluftverteilung entstehen die meisten Leckagen

Leckagen erkennen durch Geräuschentwicklung Leckspray Ultraschall

Endenergiebedarf Bürogebäude

0

10

20

30

40

50

60

70

Heizung Kühlung Lüftung Beleuchtung Warmwasser,Aufzug

kWh/m2a

Optimiert

Standard EnEV

"Optimiert": Bestes gemessenes Gebäude im Rahmen des BMWi-Forschungsprojekts "Energieoptimiertes Bauen" mit 12 Gebäuden

80%

15%5%

Energiekosten

Investitionskosten

Wartungskosten

Lebenszykluskosten von motorisch betriebenen Systemen

Beispiel Druckluftkompressor

Leistung 110 kW

Lebensdauer 15 a

Betriebsstunden 4000 h/a

Energiepreis 6 ct/kWh

Viele Maßnahmen sind hochrentabel, weil die Energiekosten 80 bis 95 % der Lebenszykluskosten ausmachen.

Interne Verzinsung von Energieeinsparinvestitionen als Funktion von Amortisationszeit und Lebensdauer

geforderte Amorti- Interne Verzinsung in % pro Jahr1)

sationszeiten Anlagennutzungsdauer (Jahre)

Jahre 3 4 5 6 7 10 12 15

2 24% 35% 41% 45% 47% 49% 49,5% 50%

3 0% 13% 20% 25% 27% 31% 32% 33%

4 0% 8% 13% 17% 22% 23% 24%

5 0% 6% 10% 16% 17% 18,5%

6 unrentabel 0% 4% 10,5% 12,5% 14,5%

8 4,5% 7% 9% 1) unterstellt wird eine kontinuierliche Energieeinsparung über die gesamte Anlagen-nutzungsdauer

abgeschnittene rentable Investitionsmöglichkeiten

Gründe gegen die Umsetzung von EinsparpotentialenOrganisatorische Organisatorische

GründeGründe Fehlende oder

verteilte Kostenzuordnung

Fehlende oder verteilte Zuständigkeiten

Minimierung der Ausfallzeiten führt zu unzureichenden Reparaturen und Neuplanungen

Organisatorische Organisatorische GründeGründe

Fehlende oder verteilte Kostenzuordnung

Fehlende oder verteilte Zuständigkeiten

Minimierung der Ausfallzeiten führt zu unzureichenden Reparaturen und Neuplanungen

Technische Technische GründeGründe

Unzureichende Wartung

Überdimensionierung bei der Neuplanung

Unzureichender Informationsstand bei der Auswahl von Neuanlagen

Technische Technische GründeGründe

Unzureichende Wartung

Überdimensionierung bei der Neuplanung

Unzureichender Informationsstand bei der Auswahl von Neuanlagen

Wirtschaftliche Wirtschaftliche GründeGründe

Fehlende Kenntnis über Energiekostenanteil

Fehlende Messeinrichtungen

Fehlendes Kapital für die Anschaffung neuer und effizienter Anlagen

Wirtschaftliche Wirtschaftliche GründeGründe

Fehlende Kenntnis über Energiekostenanteil

Fehlende Messeinrichtungen

Fehlendes Kapital für die Anschaffung neuer und effizienter Anlagen

Wirkungskreis des PDCA-Zyklus

in Anlehnung an ISO 14001

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Harald.Bradke@isi.fraunhofer.de