Energieeffizienz in Unternehmen. Ein Leitfaden der Energieagentur NRW für Entscheider und Energieverantwortliche

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1 Energieeffizienz in Unternehmen. Ein Leitfaden der Energieagentur NRW für Entscheider und Energieverantwortliche

2 Impressum Herausgeber: Energieagentur NRW Kasinostr D Wuppertal Tel. +49 (0) 2 02 / Fax +49 (0) 2 02 / info@ea-nrw.de Außenstelle Duisburg Bismarckstraße 142 D Duisburg Tel. +49 (0) 2 03 / Fax +49 (0) 2 03 / Gestaltung: Thielenhaus & Partner Agentur für Marketing GmbH Dezember 2005

3 Vorwort Die Forcierung eines klugen, effizienten Umgangs mit Energie bildet einen wichtigen Schwerpunkt meiner Energiepolitik. Die Senkung der Energiekosten stellt dabei gleichzeitig eine sozial verträgliche Möglichkeit zur Reduktion der Kostenbelastung für Unternehmen dar. Mit dem Beratungsangebot der Energieagentur NRW steht uns ein Instrument zur Verfügung, das die Wirtschaft stärkt. Denn: Unabhängig von der Energieintensität und der Größe eines Unternehmens liegt das energetische Rationalisierungspotenzial zwischen 4 und 30 % des jeweiligen betrieblichen Gesamtenergiebedarfs. In noch zu vielen Unternehmen wird dieses Potenzial verkannt und bleibt deshalb ungenutzt. Strategisches Energiemanagement - vom klugen Energieeinkauf bis zur Finanzierung neuer Technik durch Contracting - ist deshalb das Gebot der Stunde. Die qualifizierte, neutrale Beratung, die nichtkommerzielle Information und die Angebote zur Beruflichen Weiterbildung durch die Energieagentur NRW sind tragende Säulen unseres Konzepts, nordrhein-westfälische Unternehmen in ihrem Wettbewerb zu flankieren. Dazu gehört ein Informationsangebot von der Wärmerückgewinnung über die Kraft-Wärme-Kopplung bis zum Emissionshandel. Energiepolitik ist auch Standortpolitik. Sie hat nicht nur das Ziel, die Energieversorgung für die Menschen und die Unternehmen in unserem Land zu sichern, sondern sie ist gleichzeitig, gerade in NRW, ein Instrument zur Sicherung und Schaffung von Wachstum und Beschäftigung. Wir müssen uns gegenwärtig mit hohen und steigenden Energiepreisen auseinandersetzen. Sie betreffen nicht nur die energieintensiven Branchen mit bundesweit Arbeitsplätzen, sondern sie belasten die gesamte Volkswirtschaft. Deshalb ist es so wichtig, dass wir Energie zu wirtschaftlichen Preisen nutzen können. Das gilt für den Endverbraucher, der damit seine Konsumentensouveränität erhält und durch seine Nachfrage die Binnenkonjunktur beleben kann, und das gilt für die mittelständischen Unternehmen, vor allem im Baugewerbe und Handwerk, für die bezahlbare Energie von existenzieller Bedeutung ist. Damit angesichts der hohen Energiekostenbelastung Arbeitsplätze und Investitionen in NRW erhalten bleiben, habe ich die Energieagentur NRW gebeten, den vorliegenden Leitfaden herauszugeben. Die hohen Energiepreise rücken gleichzeitig das Geschäftsfeld rund um die Energieeffizienztechnologien in den Blickpunkt. Hier liegen weitere Chancen. Es gilt, diesen Markt für Anbieter aus NRW noch stärker zu stimulieren. Auch auf diesem Feld werden die Instrumente der Energieagentur NRW entsprechend ausgerichtet. Das Beispiel Werterhalt des Gebäudebestands durch energetische Modernisierung zeigt, dass hier Potenziale zur rationellen Energienutzung liegen, die hoch rentabel sind und die Bauwirtschaft stärken können. Alle, die in der Bauwirtschaft Verantwortung tragen, müssen daher in die Lage versetzt werden, diese Chancen auch zu nutzen. Hier, an der Schnittstelle zwischen politischer Zielsetzung und praktischer Umsetzung, nimmt die Energieagentur NRW wirtschafts- und standortstärkende Aufgaben wahr. Christa Thoben Ministerin für Wirtschaft, Mittelstand und Energie des Landes NRW

4 Themen im Überblick Branchenenergiekonzepte Individuelle Energiekonzepte und Energiecontrolling Gebäudesanierung und Neubau Heizung Beleuchtung Gebäudeautomation Maschinenpark und elektrische Antriebe Energieeinkauf und Lastmanagement Druckluft Kälteerzeugung Kraft-Wärme-(Kälte)-Kopplung Wärmerückgewinnung Finanzierung von Energieeffizienzanlagen durch Contracting Fuhrparkmanagement: Treibstoffalternativen Wirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten von regenerativen Energien im Betrieb Energiesparen durch energiebewusstes Nutzerverhalten Berufliche Energieweiterbildung Einführung Der effiziente Umgang mit Strom und Wärme hat sich noch nie so schnell ausgezahlt wie gegenwärtig. Die Amortisationszeiten für Investitionen in Energieeffizienz-Technologien sind heute im Schnitt 20 % kürzer als noch vor drei Jahren. Wegen der rasant gestiegenen Energiepreise sollten die Unternehmen die Chancen zur Reduktion ihrer Energieverbräuche nutzen. Die Einsparpotenziale in den deutschen Unternehmen sind nach wie vor erheblich: Prozesswärme 20 % 265 TWh Elektromotoren 20 % 132 TWh Raumwärme, Warmwasser 20 % 64 TWh Pumpen 20 % 27 TWh Ventilatoren 18 % 23 TWh Kälteanlagen 15 % 12 TWh Beleuchtung 15 % 11 TWh Quelle: Fraunhofer Institut Da auf absehbare Zeit mit weiter anziehenden Energiepreisen zu rechnen ist, zahlt sich Energieoptimierung im Betrieb auch langfristig aus. Wissensdefizite bei Energie-Einsparpotenzialen führen folglich zu höheren Kosten und sinkenden Erträgen. Vor allem in kleinen und mittleren Unternehmen sind nicht immer ausreichend personelle Ressourcen und das nötige Know-how abrufbar, um die Energieverbräuche zu optimieren. Denn Energieeffizienz aus dem Katalog gibt es nicht, Lösungen zur Reduktion der Energiekosten sind immer individuelle Lösungen. Die richtige Strategie Ein erster Schritt zur Energieoptimierung in nordrhein-westfälischen Industrie- und Gewerbebetrieben kann vor diesem Hintergrund eine Initialberatung der Energieagentur NRW sein. Ziel dieser Beratung ist es, die Erarbeitung von Energiekonzepten und Energieplanungen durch externe Ingenieurbüros zielgerichtet vorzubereiten. Hierdurch kann die Bindung innerbetrieblicher Kapazitäten während der Konzepterstellung minimiert und der Rückhalt bei der Geschäftsleitung vergrößert werden beides wichtige Voraussetzungen für ein erfolgreiches Energiekonzept. Der vorliegende Leitfaden soll vor diesem Hintergrund nicht die persön- liche Beratung durch einen Ingenieur der Energieagentur NRW, durch einen Fachplaner oder einen Anlagenbauer ersetzen. Sein Ziel ist vielmehr, interessierte Unternehmen für alle kostenrelevanten Bereiche des Energieverbrauchs im Betrieb zu sensibilisieren und einen Überblick über die Optimierungspotenziale zu verschaffen. Das Baukastensystem ermöglicht es zudem unseren Beratern, sich bei der Weitergabe des Leitfadens auf die Bereiche zu konzentrieren, die für den konkreten Fall relevant sind. Soweit dies in dieser komprimierten Form möglich ist, werden zudem Hinweise zum weiteren Vorgehen gegeben. Ein umfangreicher Adressteil nennt darüber hinaus zu allen Themenfeldern Ansprechpartner, die zumeist unentgeltlich weitere Informationen und Praxishilfen bereithalten. Energieeffizienz in Unternehmen 01.Vorwort / 02.Einführung Bildnachweis: Energieagentur NRW Energieagentur NRW 12/2005

5 Branchenenergiekonzepte Unternehmen der selben Branche weisen oft ähnliche Energieverbrauchsstrukturen und Optimierungspotenziale auf. Einen für mittelständische Unternehmen attraktiven Einstieg in die rationelle Energieverwendung stellen Branchenenergiekonzepte dar. Die Logik dieses Instrumentes ist denkbar einfach: Kleine und mittlere Unternehmen der selben Branche weisen nicht nur ähnlich technische Strukturen, sondern auch vergleichbare energetische Schwachstellen auf. Wichtige Rückschlüsse Werden Einzelbetriebe einer Branche unter energetischen Gesichtspunkten unter die Lupe genommen, lässt sich ein Branchenenergiekonzept ableiten, d. h. die Untersuchungsergebnisse sind im Hinblick auf mögliche Einsparpotenziale auf eine Vielzahl von Betrieben übertragbar. Hieraus ergeben sich praxisgerechte Orientierungshilfen und Navigationsinstrumente für die gezielte energetische Optimierung, die die Besonderheiten der einzelnen Branchen berücksichtigen. Maßnahmen können dann zunächst in einfach umsetzbaren organisatorischen oder technischen Veränderungen bestehen, aber auch in eine umfassende betriebliche Modernisierung mit Unterstützung kompetenter Berater münden. Energieeffizienz und Rentabilität Welchen Effekt eine Steigerung der Energieeffizienz für die Rentabilität haben kann, zeigt ein Rechenbeispiel für die Textilindustrie. Bei einer durchschnittlichen Umsatzrendite von 2,5 % können E geringere Energiekosten einer Umsatzsteigerung von E gleichgesetzt werden. Das Land NRW hat in den vergangenen Jahren eine Reihe detaillierter Branchenenergiekonzepte entwickelt, die die Arbeit von Energie- und Umweltbeauftragten, von Ingenieuren und Branchenexperten bei der energetischen Optimierung unterstützen. Verfügbar sind bisher Branchenenergiekonzepte für Ernährungsindustrie Textilindustrie Metallindustrie Kunststoff verarbeitende Industrie Holz be- und verarbeitendes Gewerbe Gartenbau Krankenhäuser Schwerpunkte Im Mittelpunkt der Branchenenergiekonzepte stehen unter anderem: Branchenstruktur, typische Schwachstellen und Problembereiche Kennzahlen zur betrieblichen Orientierung Querschnittstechnologien (z. B. Beleuchtung, Wärmeverteilung, Pumpen, Gebäudeleittechnik) Praxisbeispiele Finanzierung und Förderung

6 Exemplarisch wurden folgende Primärenergieeinsparpotenziale ermittelt: Branche Potenzial bezogen auf Ausgangssituation der jeweiligen Anlage bzw. des Prozesses in % Abwärmenutzung, Wärmerückgewinnung Kesselerneuerung Wärmedämmung Rohrleitungen, Apparate Optimierung Druckluft (Senkung Maximaldruck, Reduzierung Netzverluste Optimierung Regelung (Regelstrategie, Frequenzumrichter) Optimierung/Erneuerung Beleuchtung Geschlossene Wasserkreisläufe (Waschwassereinsatz, Kühlwasser) Kälteanlage erneuern Optimierung Absauganlagen Optimierung Trocknungsanlagen Organisatorische Maßnahmen Lastmanagement (Verbraucher abschalten) Textilindustrie (-100) Ernährungsindustrie Kunststoff verarbeitende Industrie , , % - 30 % Metallindustrie bis bis je nach Wirtschaftlichkeitsanforderung Holz be- und verarbeitendes Gewerbe Einzelfallbetrachtung 1,5 6 2, abhängig von Größe und Fertigungstiefe abhängig von Größe und Fertigungstiefe keine Energieeinsparung, nur Reduzierung der Spitzenlast um 7 17 % 1) Wartung Wärmetauscher, Behebung von Leckagen 2) Wartung, Instandsetzung kältetechnische Anlagen 3) Instandsetzung wärmetechnische Anlagen 4) Instandsetzung kältetechnischer Anlagen 5) Installation einer Winterentlastung durch Trockenkühlung 6) Luftzuführung kalter Außenluft Kompressoren 7) Optimierung Fahrhinweise Schnelldampferzeuger Verfügbares Datenmaterial nutzen Zur Orientierung und Zielbestimmung existieren darüber hinaus bereits für viele Branchen Benchmarking-Systeme und Energiekennzahlen. Beispiele sind der durchschnittliche Stromanteil am gesamten Energieeinsatz oder der Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten. Bekannte Umweltmanagementsysteme wie die EMAS/Öko- Auditnorm, die DIN ISO oder auch das Öko-Profit-System arbeiten zum Teil auch auf Basis von Kennzahlen, die in der betrieblichen Praxis eingeführt oder eingesetzt werden. Vor diesem Hintergrund werden viele Betriebe bereits einen Grundstock an Energiekennzahlen haben, die sich mit branchentypischen Werten vergleichen lassen. Darüber hinaus enthalten die Branchenenergiekonzepte der oben genannten Branchen eine Reihe von aussagekräftigen Kennzahlen. Für viele weitere Branchen stellen z.b. Verbände, Industrie- und Handelskammern oder auch die Energieagentur NRW Vergleichswerte zur Verfügung. Auf einen Blick: Die Hilfe eines Branchenenergiekonzeptes kann die Entwicklung eines eigenen, firmenindividuellen Energiekonzeptes erheblich erleichtern und beschleunigen. In Branchen, für die es bisher keine Branchenenergiekonzepte oder vergleichbare Arbeitshilfen gibt, können die allgemein zugänglichen Daten und Informationen z.b. von Verbänden oder IHKs wertvolle Orientierungshilfen beim Aufspüren und Beseitigen energetischer Schwachstellen sein. Energieeffizienz in Unternehmen 03.Branchenenergiekonzepte Bildnachweis: Energieagentur NRW Energieagentur NRW 12/2005

7 Individuelle Energiekonzepte und Energiecontrolling Unternehmensindividuelle Energiekonzepte sind meistens auf einen längeren Zeitraum angelegt, sie setzen eine normale Liquidität und Bonität voraus. Ziel ist es, die Grundlagen für Energieeffizienzinvestitionen zu schaffen. Auch soll die Bedeutung von technischen und organisatorischen Maßnahmen hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit und Wirtschaftlichkeit abgeschätzt werden. Bestandsaufnahme Basis eines jeden Energiekonzeptes ist eine Ist-Analyse. Hier sollte zunächst eine Grobanalyse Aufschluss geben über Energiebedarfsprofil und Entwicklung in den vergangenen Jahren: Bezugsverträge und -tarife für die verschiedenen Energiearten (Erdgas, Heizöl, Kohle, Koks, Fernwärme, Strom etc.), Energiepfade durch den Betrieb d. h. welche Anlagen werden mit welchem Energieträger versorgt, Hauptverbraucher im Betrieb, Situation der (Energie-)Datenerfassung sowie offensichtliche Schwachstellen und Optimierungspotenziale. Datenaufbereitung Es empfiehlt sich, die Ergebnisse in grafischer Form aufzubereiten. Anschließend sind die näher zu untersuchenden Bereiche festzulegen. Für die Prioritätensetzung sollte dabei eine ABC-Analyse erfolgen, die die einzelnen Verbraucher bzw. Anlagen im Betrieb entsprechend ihres Anteils am Gesamtenergieverbrauch ordnet. So reicht erfahrungsgemäß zur Erfassung von 80 bis 90 % des Stromverbrauchs meist die Beobachtung von 50 % der Anlagen aus. Hierdurch können die Prioritäten des weiteren Vorgehens so gesetzt werden, dass die begrenzten zeitlichen und finanziellen Kapazitäten optimal genutzt werden. Energiecontrolling Für die wichtigsten Energieverbraucher sollte in einem nächsten Schritt eine Detailanalyse erfolgen. Dieses so genannte Energiecontrolling erfordert zwar einen höheren messtechnischen und organisatorischen Aufwand, aufgrund der vergleichsweise großen Einsparpotenziale ist dieser gleichwohl vertretbar. Ziele der Detailanalyse sind Gewinnung differenzierter Daten über die Energieversorgungs- und -nutzungsstrukturen des Betriebes, Kenntnis der Energieeffizienz der wichtigsten energietechnischen Systeme, Aufdeckung, Quantifizierung und Bewertung von Schwachstellen sowie Erarbeitung von Verbesserungsmöglichkeiten. Mit Hilfe eines Energiecontrolling lassen sich technische Fehlfunktionen aufspüren, langfristige Verbrauchstrends aufzeigen und die Energiekosten für die Kostenträgerrechnung exakt zuordnen. Dabei handelt es sich um kein zeitlich begrenztes Projekt, sondern um einen dauerhaften Bestandteil des Betriebsablaufes. Verbrauchsfaktoren Basis ist die kontinuierliche messtechnische Erfassung von Unterverbräuchen eines Betriebes sowie die gleichzeitige Erfassung der wesentlichen Einflussfaktoren auf den Verbrauch wie z. B.: produzierte Stückzahlen, Betriebsstunden von Anlagen und Gradtagszahlen.

8 Einführung eines Energie-Controlling Organisationsstruktur für ein Energiemanagement Betriebsgröße Energieintensität Aufbauorganisation Ablauforganisation Klein Groß gering hoch gering hoch Die wichtigsten Bausteine eines Energiemanagements sind Definition einer betrieblichen Energiepolitik Keine spezifische Einrichtung auf Dauer. Operative Aufgaben nach Bedarf. Wichtige Teilfunktionen der Betriebsleitung. Evtl. Energiebeauftragter zur Koordination. Spezielle Mitarbeiter für bestimmte Aufgaben. Evtl. Energiebeauftragter (Energieausschuss, Energieteam). Evtl. eingebettet in das Umweltmanagement. Energiebeauftragter (Energieausschuss, Energieteam). Evtl. eigene Abteilung für die Energieversorgung Formulierung der Ziele Geringe ablauforganisatorische Festlegungen, z.b. zur Energieträgerbeschaffung. Ablauforganisatorische Regelungen für Sicherung und Überwachung der Energieversorgung (z.b. Soll-Ist-Vergleich, Wartung und Pflege des Energiecontrolling). Allgemeine ablauforganisatorische Regelungen, die sich aus dem allgemeinen Organisationsgrad ergeben. Weiterreichende spezifische Festlegungen für die Erfüllung von Daueraufgaben sowie für besondere Vorhaben. Durchführung von Effizienzprojekten Auf einen Blick: Basis für die Erarbeitung eines Energiekonzeptes ist eine umfassende Energieanalyse über Energiebedarfsprofil und Entwicklung in den vergangenen Jahren. Prioritäten sollten anhand des Anteils einzelner Verbrauchseinheiten am Gesamtverbrauch gesetzt werden. Zumindest die wichtigsten Energieverbraucher sollten im Rahmen eines kontinuierlichen Energiecontrollings überwacht und regelmäßig optimiert werden. Ein umfassendes Energiekonzept beinhaltet in der Regel organisatorische und investive Maßnahmen in nahezu allen energieverbrauchsrelevanten Bereichen. Quelle Tabellen: Landesinitiative Zukunftsenergien NRW Diese Daten fließen in eine verursachungsgerechte Abrechnung des Energieverbrauchs ein, um wo nötig Einsparziele zu definieren und Anreize zur Senkung der Energiekosten in betreffenden Kostenstellen zu schaffen. Abhängig vom Umfang der zu verarbeitenden Daten kann die Auswertung und Darstellung mit Tabellenkalkulationsprogrammen oder auch mit spezieller Software für Energiecontrolling erfolgen. Einführung im Unternehmen Die Einführung eines Energiecontrolling erfolgt in drei Schritten: Vorbereitungsphase: Zusammenstellen der grundlegenden Informationen zur Organisation und zur technischen Ausstattung des Betriebes, Strategieentwicklung Einführungsphase: umfangreiche Analysen der erfassten Verbrauchsdaten, Erarbeitung von Bewertungsmaßstäben (z. B. mit Hilfe von Branchenenergiekonzepten oder dem Benchmarking-Verfahren) Durchführungsphase: kontinuierliche Überwachung des Verbrauchs, regelmäßige Überprüfung und ggf. Anpassung der Bewertungsmaßstäbe (z. B. bei Änderungen der Betriebsausstattung) Vom Controlling zum Konzept Das eigentliche Energiekonzept umfasst in der Regel organisatorische und investive Maßnahmen. Es ist grundsätzlich Aufgabe des betrieblichen Energiebeauftragten, je nach Komplexität der Aufgabenstellung sollte jedoch ein externes Beratungsunternehmen hinzu gezogen werden. Wegen der großen branchenspezifischen Unterschiede und der Vielzahl der denkbaren Querverbindungen soll hier nur ein grober Überblick zu den wesentlichen Schwerpunkten eines unternehmensindividuellen Energiekonzeptes gegeben werden, ausgehend von der oben beschriebenen Einführung eines Energiecontrolling: Optimierung der Nutzenergieerzeugung (z. B. Austausch veralteter Anlagen, Abwärmenutzung) Prozessoptimierung (Anlagentechnik und Organisation) Minimierung des Energieverbrauchs bei Fördertechnik, Transportaufgaben und Logistik Realisierung der wirtschaftlichen Einsparpotenziale bei Gebäudehüllen, Heizung, Lüftung, Klimatisierung und Beleuchtung Klärung von Amortisationszeiten und Finanzierungsfragen Energiemanagement Mittel- und langfristig bietet die Einführung eines betrieblichen Energiemanagements die Voraussetzungen, die energetische Situation des Betriebes dauerhaft zu verbessern. Dies erfordert jedoch ein gesamtunternehmerisches energiepolitisches Engagement, d. h. das Energiemanagement muss genau wie das Umweltmanagement konsequent von der Unternehmensleitung getragen werden. Energieeffizienz in Unternehmen 04. Individuelle Energiekonzepte und Energiecontrolling Bildnachweis: RWE, Energieagentur NRW Energieagentur NRW 12/2005

9 Gebäudesanierung und Neubau Beispiel für optimierte Architektur: Das Gira-Gebäude in Radevormwald Die Europäische Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden sieht ab 2006 nicht nur für Wohngebäude (Einführung von Energiepässen bei Vermietung und Verkauf) Neuerungen vor. Auch an die Gesamteffizienz von Gewerbebauten wird es Mindestanforderungen geben. Dabei wird neben dem Energiebedarf für Beheizung und Warmwasser auch der Energiebedarf für die Gebäudekühlung und die künstliche Beleuchtung bilanziert. Die Realität zeigt, dass viele Unternehmen hier Nachholbedarf haben. Während bei reinen Wohngebäuden der Anteil der Raumwärme den überwiegenden Teil des Gesamtenergieverbrauchs ausmacht, kann das bei gewerblich genutzten Gebäuden völlig anders aussehen. Das ist einer der Gründe dafür, dass in der Vergangenheit bei Betriebsgebäuden häufig nur wenig auf Wärmeschutz geachtet wurde. Sanierung von Verwaltungsgebäuden Isolierverglaste Fenster und dichte Außentüren sind heute nur bei neuen, der Energieeinsparverordnung (EnEV) entsprechenden Verwaltungsgebäuden Standard und sorgen dafür, dass Transmissions- und Lüftungswärmeverluste auf ein Minimum beschränkt werden. Im Zuge anstehender Sanierungen sollten vor diesem Hintergrund ebenfalls luftdichte Wärmedämmungen der Außenwände, der Kellerdecken und des Daches erwogen werden, selbst wenn die Amortisationszeiten über denen von anderen Investitionen im Betrieb liegen. So muss nicht zuletzt die mit dieser Maßnahme erzielte Wertsteigerung des Objekts berücksichtigt werden. Zunächst gilt es, die technischen Systeme wie Heizungs- und Klimaanlagen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu erneuern. Neubau von Bürogebäuden Zu den bedeutenden Energieverbrauchern im Bürogebäude zählen Heizung, Klimatisierung und Beleuchtung. Im Neubau ermöglicht eine intelligente Gebäudeplanung energieeffiziente Lösungen, die den Energiebedarf in allen drei Bereichen minimiert. Die Zielliste umfasst vor diesem Hintergrund einerseits minimierte Wärmeverluste und Reduzierung des zu beheizenden Volumens durch kompakte Gebäudeform, geringst mögliche Geschosshöhen sowie sehr gute Wärmedämmung aller Außenbauteile, andererseits auch optimierte Solargewinne durch Orientierung der Arbeitsräume nach Süden, optimierten Fensterflächenanteil für die verschiedenen Himmelsrichtungen, Heranziehen des Dachs zur Belichtung (z. B. durch ein verglastes Atrium), optimale Lichtnutzung mittels Tageslichtlenkung und Speichermassen im Gebäudeinneren (z. B. massive Wände u. Decken).

10 Der Austausch der Luft sollte im luftdichten Gebäude zugfrei durch eine einfache Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung gewährleistet sein. Produktions- und Lagerstätten Auch bei Produktionsgebäuden bzw. -hallen ist eine Wärmedämmung des Daches sinnvoll, da unter der Decke die höchsten Temperaturen auftreten. Da an dieser Stelle die größte Differenz zur Außentemperatur besteht, geht hier ansonsten besonders viel Wärme verloren. Gedämmte Außenwände wiederum erfordern niedrigere Innentemperaturen und führen gleichzeitig zu einem angenehmen Raum- und Arbeitsklima. Ein wichtiger Faktor ist auch die geringere Aufheizung der Hallen im Sommer, wodurch man mit einer geringeren Lüfterleistung auskommt bzw. sich eine Klimatisierung ersparen kann. Auf einen Blick: Neubauten sollten von vornherein sowohl auf minimale Wärmeverluste als auch auf die Nutzung solarer Gewinne hin konzipiert werden. Bei Sanierungsmaßnahmen bringt eine luftdichte Wärmedämmung neben Energieeinspareffekten auch eine Wertsteigerung des Objekts. Technische Anlagen zuerst erneuern. Auch Produktionshallen sollten zur Reduzierung des Heiz- und Lüftungsbedarfs möglichst wenige energetische Schwachstellen aufweisen. Energieeffizienz in Unternehmen 05.Gebäudesanierung und Neubau Bauphysikalische Schwachstellen in bestehenden Gewerbebauten, die sich meist in hohen Heizkosten niederschlagen, kann man mit verschiedenen Verfahren aufdecken: So lassen sich Wärmebrücken und Undichtigkeiten in den Außenwänden mit Thermografie, die Dichtheit von Räumen mit dem Blower-Door-Test nachweisen. Bildnachweis: Gira, Energieagentur NRW Energieagentur NRW 12/2005

11 Heizung Große Einsparpotenziale bestehen vielfach vor allem bei der Beheizung der Produktions- und Lagerflächen. Großvolumige Hallen mit oftmals schlechter Wärmedämmung, weit geöffnete Hallentore und je nach Nutzung hoher Lüftungsbedarf erzeugen Transmissions- und Lüftungswärmeverluste, die mit hohem Energieaufwand ausgeglichen werden müssen. Hallenheizsysteme Bei der energetischen Optimierung gibt es kein Patentrezept. Vielmehr werden je nach Art und Nutzung (z. B. Produktion, Lagerung) unterschiedliche Anforderungen an die Beheizung von Hallen gestellt. Diese reichen von der gleichmäßigen Temperierung großer Luftvolumina bis hin zur gezielten Beheizung einzelner Arbeitsplätze. Hallenheizsysteme müssen folgende Faktoren berücksichtigen: das Behaglichkeitsempfinden, die gesundheitlichen Anforderungen und die Leistungsfähigkeit der im Betrieb arbeitenden Menschen, die Temperaturempfindlichkeit der Produkte bei Lagerung und Transport sowie die Anforderungen an Fertigungsprozesse und Produktionsanlagen. Durch das breite Spektrum der Hallenbauten und die verschiedenen Nutzungen kommen mehr Heizungsvarianten zum Einsatz als in Wohn- oder Bürogebäuden. Man unterscheidet dabei: direkt oder indirekt befeuerte Warmluftheizungen, Strahlungsheizungen, d. h. Hellstrahler, Dunkelstrahler und Deckenstrahlplatten sowie Fußbodenheizungen. Diese Systeme lassen sich durch Torluftschleier, Wärmerückgewinnungsanlagen oder Lüftungsanlagen zu optimalen Heizsystemen kombinieren, die jedem Anspruch gerecht werden. Warmluftheizungen Die direkt befeuerte Warmluftheizung fördert Luft mit Ventilatoren in den zu beheizenden Raum. Diese wird als Wärmeträger genutzt und dem Gerät je nach Außenluftanteil vollständig oder teilweise im Kreislaufprinzip zurückgeführt. Dabei unterscheidet man zwischen dezentralen und zentralen Warmlufterzeugern. Dezentrale Warmlufterzeuger werden in Leistungsklassen von ca. 10 bis 400 kw angeboten. Die Wirkungsgrade liegen bei normaler Ausführung bei etwa 90 %. Mit Brennwerttechnik können sogar mehr als 100 % erzielt werden. Zentrale Warmlufterzeuger ohne Luftkanalsystem werden in einem Leistungsbereich von ca. 25 bis kw angeboten, mit Luftkanalsystem sind sogar Wärmeleistungen bis ca kw möglich. Die Regelung der Raumtemperatur wird über Raumthermostate vorgenommen. Von großer Bedeutung für den energieoptimierten Betrieb ist die richtige Position keinesfalls zu weit

12 vom Warmlufterzeuger entfernt oder an Stellen, wo Durchzug herrscht.eine andere Form der Warmluftheizung sind dezentrale oder zentrale Lufterhitzer. Bei erstgenannten wird in einer zentralen Heizkesselanlage Warmwasser oder Dampf erzeugt und über Rohrleitungen zu den einzelnen Geräten transportiert. Über Heizregister wird die Wärme abgegeben und per Ventilator dem Raum zugeführt. Dezentrale Lufterhitzer sind in Leistungsgrößen von ca. 10 bis 150 kw erhältlich. Zentrale Lufterhitzer werden ebenfalls über eine Heizkesselanlage mit Wärme versorgt. Die Beheizung der Luft erfolgt hier über einen zentralen Wärmetauscher. Über ein Luftkanalsystem wird die erwärmte Luft dann in der Halle verteilt. Die Regelung der Raumtemperatur bei Lufterhitzern erfolgt meist über den Heizkreislauf in Abhängigkeit von der Außenluft- und Raumtemperatur. Warmluftheizungen zeichnen sich aus durch: eine gleichmäßige Wärmeverteilung bei raumerfassender Luftbewegung, integrierbare Lüftungssysteme, nächtliche Kühlung durch Zufuhr kühler Frischluft und mögliche Ergänzung zusätzlicher Luftaufbereitungseinrichtungen wie Staubfilter, Befeuchter und Luftkühler. Strahlungsheizungen Strahlungsheizungen sind Heizsysteme, die einen erhöhten Anteil an Wärmestrahlung erzeugen und dadurch direkt den im Strahlungsbereich befindlichen Körper erwärmen. Dabei wird Energie nicht wie bei der Konvektion z.b. durch die Luft transportiert, sondern durch elektromagnetische Vorgänge übertragen. Im Vergleich zu Warmluftheizungen kommen Strahlungswärmesysteme erfahrungsgemäß bei gleichem körperlichen Wohlbefinden mit 3 bis 5 C geringerer Raumlufttemperatur aus. Hierdurch verringern sich die Wärmeverluste durch Lüftung und Transmission. Strahlungsheizungen für Hallen lassen sich in Infrarot-Systeme und Warmwasser-Systeme untergliedern, wobei bei Infrarot-Strahlern je nach Oberflächentemperatur an den Strahlflächen noch zwischen Hell- und Dunkelstrahlern unterschieden wird. Hellstrahler Hellstrahler werden durch einen atmosphärischen Brenner direkt beheizt und ausschließlich mit Gas betrieben. Hier wird eine Keramikplatte erhitzt und die Wärmestrahlung durch einen Reflektor gezielt nach unten gerichtet. Hellstrahler erreichen einen hohen Wirkungsgrad von ca. 95 %. Abhängig von der Reflektorform kann die Strahlung großflächig verteilt oder auf bestimmte Bereiche konzentriert werden. Hellstrahler werden üblicherweise in höheren Hallen mit Deckenhöhen von mehr als 8 m eingesetzt. Dunkelstrahler Dunkelstrahler bestehen aus Strahlrohren, die von heißen Verbrennungsgasen durchströmt werden. Als Brennstoff wird überwiegend Erdgas eingesetzt, es sind aber auch Modelle für den Einsatz von Heizöl erhältlich. Ein Reflektor lenkt die Wärmestrahlung in den gewünschten Bereich. Der Wirkungsgrad liegt bei ca. 90 %. Dunkelstrahler strahlen in geringerer Intensität als Hellstrahler, versorgen aber ein größeres Strahlungsfeld. Aufgrund der geringeren Oberflächentemperatur können sie bereits in Räumen ab einer Deckenhöhe von ca. 4 m eingesetzt werden. Hell- und Dunkelstrahler lassen sich entweder in Stufen oder modulierend in einem Bereich zwischen ca. 50 bis 100 % der Nennleistung regeln. Eine Kombination mit Zeitschaltuhren und Temperaturfühlern, die zugleich auch die Strahlungsintensität messen, ist problemlos möglich. Deckenstrahlplatten Deckenstrahlplatten sind statische Heizsysteme, die von einem Heizmedium (Wasser, Dampf oder Thermoöl) durchströmt werden. Dieses wird in einem externen Wärmeerzeuger erwärmt. Die eingebrachte Wärmeleistung wird zu etwa 70 % als Strahlung dem Raum zugeführt. Zur Abdeckung des erforderlichen Wärmebedarfs müssen ca. 15 bis 20 % der Deckenfläche mit Strahlplatten belegt werden. Die Montagehöhe liegt in der Regel zwischen ca. 3 und 40 m. Da die Beheizung indirekt über einen externen Wärmeerzeuger erfolgt, ist auch der Einsatz in explosionsgefährdeten Räumen möglich. Die Regelung der Raumtemperatur kann über den zentralen Wärmeerzeuger sowie über die einzelnen Heizkreise erfolgen. Die Vorteile der Strahlungsheizungen gegenüber anderen Heizsystemen sind: niedrige Raumtemperaturen bei gleicher Behaglichkeit, bis zu 30 % niedrigerer Primärenergieverbrauch, geringere Wärmeverluste bei häufig geöffneten Hallentoren, keine Verluste durch Wärmeverteilungsnetz (nur Hell- und Dunkelstrahler), kurze Aufheizzeiten, keine Zuglufterscheinungen, keine Staubaufwirbelungen, gezielte Beheizung von Teilflächen möglich sowie keine Einfriergefahr (nur Hell- und Dunkelstrahler). Fußbodenheizungen Bei der Fußbodenheizung werden im Boden verlegte Heizrohre mit zentral erwärmtem Wasser erhitzt. Im industriellen Anwendungsbereich betragen die Heizwassertemperaturen weniger als 45 C (Niedertemperaturheizung). Dieses Heizsystem eignet sich besonders gut für Brennwertkessel, Wärmepumpen, solarthermische Anlagen und Prozessabwärme mit niedrigen Temperaturen.

13 Installation von Warmlufterzeugern im Deckenbereich, die gleichzeitig die Luft erhitzen und einen Luftstrom in Richtung Hallenboden erzeugen, Installation von Strahlungsheizsystemen oder Installation einer Fußbodenheizung Bei Hallenhöhen von weniger als 4 m ist der Einsatz einer direktbefeuerten Strahlungsheizung nicht möglich. Hier müssen entweder eine Warmluftheizung, eine Fußbodenheizung oder Warmwasser-Deckenstrahlplatten zum Einsatz kommen. Geringe Hallennutzungszeiten Wird die Halle nicht rund um die Uhr genutzt, z. B. in einem Ein-Schicht-Betrieb, so ist eine längere Vorheizphase notwendig, um zu Arbeitsbeginn eine angenehme Temperatur in der Halle zu realisieren. Denn selbst wenn die gewünschte Lufttemperatur erreicht ist, kann die Halle noch als zu kalt empfunden werden. Grund ist die Kältestrahlung der über Nacht abgekühlten Maschinen, Wände und Böden. Hier empfiehlt sich die Installation einer Strahlungsheizung. Da diese die Menschen und Objekte direkt erwärmt, stellt sich innerhalb kürzester Zeit eine angenehme Wärme ein. Hohe Luftwechselraten In einigen Werkhallen entstehen produktionsbedingt Dämpfe und schadstoffhaltige Gase, die über hohe Luftwechselraten abtransportiert werden müssen. Mit der warmen Abluft werden erhebliche Mengen an Energie an die Umgebung abgegeben. Eine Reduzierung der Wärmeverluste lässt sich hier erreichen durch: Die Vorteile der Fußbodenheizung sind vor allem: günstiges Temperaturprofil über Hallenhöhe, daher besonders für hohe Hallen geeignet, angenehmes Wärmeempfinden bei niedrigeren Temperaturen (Energieeinsparung ca. 8 bis 10 % im Vergleich zu Konvektionsheizungen), Niedertemperatur-Prozessabwärme nutzbar, optimal kombinierbar mit Wärmepumpen und solarthermischen Anlagen sowie geringe Staubaufwirbelung. Planungsempfehlungen Bei der Installation einer Hallenheizung sollte die erzeugte Wärme möglichst zielgerichtet eingesetzt werden, um unnötige Verluste zu vermeiden und die Betriebskosten niedrig zu halten. Nachfolgend Empfehlungen für die energieoptimierte Heizungsplanung in verschiedeneren Einsatzfällen: Hohe Hallen Viele Produktions- oder Lagerhallen haben eine Höhe von mehr als 5 m. Hier muss verhindert werden, dass die warme Luft unter der Hallendecke ein energieverschwendendes Warmluftpolster bildet. Denn die Wärme wird vor allem am Hallenboden benötigt, außerdem geht durch die häufig besonders schlecht gedämmte Hallendecke besonders viel Heizenergie verloren. Bei besonders hohen Hallen hat man grundsätzlich die Wahl zwischen Installation einer Warmluftheizung mit Wärmerückgewinnungsanlage, ggf. in Kombination mit einer Lüftungsanlage oder Installation einer Strahlungsheizung, ggf. in Kombination mit einer Wärmerückgewinnungsanlage. Offene Hallentore Ist es betriebsbedingt notwendig, die Hallentore häufig zu öffnen oder über eine längere Zeitdauer geöffnet zu halten, entstehen im Winter hohe Wärmeverluste. Hier kann ebenfalls die Erwärmung der Raumluft über eine Strahlungsheizung sinnvoll sein. Durch die geringere Temperaturdifferenz zwischen Hallen- und Außenluft fallen die Wärmeverluste über geöffnete Hallentore deutlich geringer aus. Alternativ bzw. ergänzend kommen zudem der Einbau von Schnelllauftoren bzw. von Torluftschleieranlagen in Betracht. Zentrale Kesselanlagen Bei der zentralen Wärmeerzeugung für die Beheizung von Hallen, aber auch von Bürogebäuden werden zumeist Kessel für fossile Energieträger eingesetzt, auch wenn inzwischen vermehrt Biomasse als Energieträger genutzt wird. Aus Gründen der Effizienz bieten sich Blockheizkraftwerke oder ein Fernwärmeversorger an, da hier parallel zur Wärme auch Strom zur Eigenverwendung oder zur Netzeinspeisung erzeugt wird (siehe Kapitel Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplung dieses Leitfadens).

14 Das größte Energieeinsparpotential bei bestehenden Anlagen liegt im Kesselaustausch. Ältere Kessel haben erhebliche Bereitschaftsverluste, zusätzlich sind viele Systeme überdimensioniert. Dies liegt oftmals an zwischenzeitlich erfolgten energetischen Verbesserungen an der Gebäudehülle, aber auch daran, dass vielfach von vornherein zu große Kessel installiert wurden. Bereitschaftsverluste in Abhängigkeit von Baugröße und Baujahr (Quelle: Viessmann) Durchschnittswerte für Heizkessel mit Gebläsebrenner bei einer mittleren Kesselwassertemperatur von 67,5 C (75/60 C) Heizkessel bis Baujahr 1965 Heizkessel bis Baujahr 66 bis 70 Heizkessel bis Baujahr 71 bis 75 Heizkessel bis Baujahr 76 bis 80 Heizkessel bis Baujahr ab 1980 Optimierungspotenziale Möglichkeiten zur Verbesserung der Wärmeerzeugung ohne Kesselerneuerung sind: periodische Messung des CO 2 -Gehaltes der Abgase, der Abgastemperatur, der Rußziffer und des Feuerraumdrucks, periodische Kontrolle und gegebenenfalls Reinigen der Heizflächen/ Kesselheizflächen, Beseitigung undichter Stellen im Bereich des Feuerraumes, hydraulisches Entkoppeln der Wärmeerzeuger bei Mehrkesselanlagen, automatisch arbeitende Folgeschaltung für Mehrkesselanlagen, Ergänzung, Verbesserung oder Erneuerung der Wärmedämmung an den Wärmeerzeugern, den Armaturen und der Wärmeverteilung sowie Installieren von automatisch arbeitenden Abgas- oder Verbrennungsluftklappen. Bei Kesselanlagen, die vorrangig Raumwärme erzeugen, ist eine außentemperaturgesteuerte Kesselregelung wichtig. Mögliche Techniken Bei einer anstehenden Kesselerneuerung sollte zuerst geklärt werden, ob der vorhandene Energieträger weiter genutzt werden soll. Welche Art der Wärmeerzeugung dann gewählt wird, ist im wesentlichen von dem Temperaturniveau des vorhandenen Heizungssystems abhängig. Je nach Verbrauchsstruktur für Wärme und Strom kann der Einsatz eines Blockheizkraftwerkes Sinn machen. Bei manchen Anlagen kann zudem eine Dezentralisierung von Vorteil sein. So kann z. B. das Duschwasser über einen separaten Durchlauferhitzer (möglichst gasgefeuert) erwärmt werden. Die große Kesselanlage kann dann in den Sommermonaten ganz abgeschaltet werden. Richtige Temperatur Eine Selbstverständlichkeit sollte darüber hinaus die Vermeidung überhitzter oder unnötig beheizter Gebäude sein. Die Verringerung der Durchschnittstemperatur um 1 C bedeutet einer Faustregel zufolge 6 % weniger Heizkosten. Auch die Nacht- und Wochenendabsenkung der Innentemperaturen reduziert den Heizwärmebedarf erheblich. Dampferzeugung Falls möglich, sollte als Wärmeträger Heißwasser statt Dampf zum Einsatz kommen. Denn die Dampferzeugung ist mit hohen Umwandlungsverlusten verbunden, während auch mit Heizwasserheizungen unter Druck Temperaturen bis über 120 C erreicht werden können. Bei der Prozesswärme kann es sinnvoll sein, einzelne Verbraucher mit hohem Temperatur- oder Dampfdruckniveau vom sonstigen Wärmenetz abzukoppeln. Auf einen Blick: Bei der Beheizung von Produktions- und Lagerhallen empfehlen sich unter energetischen Aspekten vor allem Strahlungs- oder Fußbodenheizungen. Ältere oder überdimensionierte Kesselanlagen in der zentralen Wärmeerzeugung sorgen für unnötig hohe Energieverbräuche. Die Erzeugung von Dampf als Energiemedium ist mit hohen Umwandlungsverlusten verbunden und sollte möglichst substituiert werden. Energieeffizienz in Unternehmen 06. Heizung Abwärmenutzung Last but not least gilt es, im Bereich der Raumwärmeerzeugung stets auch Möglichkeiten der Abwärmenutzung z. B. aus der Produktion für die Beheizung von Produktionshallen oder Büros sowie ggf. die Warmwasserbereitung in das Gesamtkonzept mit einzubeziehen (vgl. auch Kapitel Wärmerückgewinnung dieses Leitfadens). Bildnachweis: Energieagentur NRW Energieagentur NRW 12/2005

15 Beleuchtung Gezielte Investitionen in eine energetisch optimierte Beleuchtung von Büros, Produktions- und Lagerräumen sowie Außenanlagen können sich durch die zum Teil erheblichen Einsparungen bei der Edelenergie Strom sehr schnell rechnen. Die nachfolgende Einführung ersetzt nicht die detaillierte, auf die Anforderungen der einzelnen Arbeitsplätze abgestimmte Beleuchtungsplanung nach DIN EN :2003 (Beleuchtung von Arbeitsstätten / früher DIN 5035). Für die Energieeffizienz einer Beleuchtungsanlage sind folgende Faktoren relevant: Lichtausbeute der eingesetzten Leuchtmittel (Lampen), Bauart der Leuchten / Art der Lichtlenkung sowie Reflexionsgrade der umgebenden Raumflächen und die Geometrie des Raumes. Darüber hinaus kann die Beleuchtung durch eine bedarfsgerechte Steuerung energetisch optimiert werden. Leuchtmittel Im wesentlichen kommen drei Lampenarten zur Anwendung: Glühlampen, Leuchtstofflampen und Hochdrucklampen. Die Lichtausbeute (lm/w) einer Lampe ist der Lichtstrom (Lumen), den sie bezogen auf ihre elektrische Leistungsaufnahme (W) liefert. Sie ist ein Maß für die Effizienz der Energieumwandlung in sichtbares Licht. Glühlampen vs. Energiesparlampen Glühlampen sind kostengünstig, haben aber die geringste Energieeffizienz. Sie sollten nur bei niedriger Benutzungs- dauer von weniger als 500 Stunden im Jahr oder bei täglicher mittlerer Einschaltdauer von weniger als 15 Minuten eingesetzt werden. Sie sind z. B. für schwach frequentierte Lager oder Toiletten geeignet. Kompaktleuchtstofflampen (Energiesparlampen) benötigen demgegenüber nur etwa 25 % der Energie einer lichtstromgleichen Glühbirne und haben die achtfache Lebensdauer. Übrigens: Halogenglühlampen sind energetisch nur unwesentlich besser als Glühlampen und sollten nur für spezielle Beleuchtungszwecke (z. B. dekorative Spots) verwendet werden. Leuchtstoffröhren Eine höhere Lichtausbeute haben Leuchtstoffröhren, die bei hoher Betriebsstundenzahl die wirtschaftlichste Lampenart sind. Es wird unterschieden zwischen Standardleuchtstoffröhren mit mäßiger Farbwiedergabe, Dreibanden-Leuchtstoffröhren mit guter Farbwiedergabe und De-Luxe-Leuchtstoffröhren mit sehr guter Farbwiedergabe. Aufgrund ihrer hohen Lichtausbeute und ihrer guten Farbwiedergabe sind Dreibanden-Leuchtstoffröhren meist die beste Wahl. Nur bei sehr hohen Anforderungen an die Farbwiedergabe (z. B. Abmusterung in der Textil- und Druckindustrie) sollten De-Luxe-Leuchtstoffröhren verwendet werden, obwohl diese eine um 30 % niedrigere Lichtausbeute haben. Beim Vergleich des Stromverbrauchs von Leuchtstofflampen müssen die Vorschaltgeräte mit berücksichtigt werden. Hier kommen drei Typen zum Einsatz:

16 Lampeneigenschaften im Vergleich Lichtausbeute Anlaufdauer Wiederzündung Dimmbarkeit Glühlampe 12 lm/w keine sofort sehr gut Halogenglühlampe 21 lm/w keine sofort sehr gut Kompakt- Leuchtstofflampe 66 lm/w keine sofort sehr gut Leuchtstofflampe lm/w keine sofort sehr gut Quecksilberdampflampe Halogen- Metalldampflampe Natrium-Hochdruckdampflampe Natrium-Niederdruckdampflampe 50 lm/w ca. 5 min min. möglich 84 lm/w ca. 2 3 min min. möglich 99 lm/w ca. 5 min 147 lm/w ca min. Konventionelle Vorschaltgeräte (KVG) Verlustarme Vorschaltgeräte (VVG) Elektronische Vorschaltgeräte (EVG) sofort bis ca. 5 min. sofort bis ca. 5 min. möglich nicht möglich So benötigt zum Beispiel eine 58-W-Dreibanden-Leuchtstoffröhre zusammen mit einem KVG eine Anschlussleistung von 71 W. Bei der Verwendung eines EVG verringert sich die Systemleistung auf 55 W. Außerdem erhöhen EVG den Beleuchtungskomfort und die Beleuchtungsqualität. Steuerung von Beleuchtungsanlagen Durch eine geeignete Steuerung wird die Beleuchtungsstärke dem unterschiedlichen Lichtbedarf am Arbeitsplatz stufenweise oder stufenlos angepasst. So sollten nicht benötigte Lichtquellen durch Zeitschaltuhren, Bewegungsmelder oder Tageslichtsensoren automatisch ausgeschaltet werden. Diese Steuerungen verursachen in der Regel nur geringe Kosten. Allerdings nimmt die Lebensdauer von Leuchtstofflampen mit zunehmender Schalthäufigkeit ab. Es muss daher im Einzelfall ein Vergleich zwischen den Lampenwechselkosten und den eingesparten Betriebskosten angestellt werden. Eine kostenintensivere Möglichkeit ist, die Beleuchtungsstärke durch die kontinuierliche Steuerung des Lichtstromes mittels Phasenanschnittsteuerung konstant zu halten. Mittels einer Fotozelle wird die vom Arbeitsplatz reflektierte Beleuchtungsstärke gemessen und entsprechend zu- oder abgedimmt. Üblicherweise werden hierzu Leuchtstofflampen mit dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten verwendet. Das Einsparpotenzial kann im günstigsten Fall bis zu 70 % betragen. Dampflampen Die Lampen mit der höchsten Lichtausbeute (ca. 150 lm/w) sind Natrium-Niederdruckdampflampen. Sie haben aber eine sehr schlechte Farbwiedergabe, durch die sie fast nur in der Außenbeleuchtung verwendet werden. Eine gute Lichtausbeute von ca. 100 lm/w bei besserer Farbwiedergabe haben Natrium-Hochdruckdampflampen. Bei höheren Ansprüchen an die Farbwiedergabe sind Halogen-Metalldampflampen besser geeignet, die mit 80 lm/w ähnlich effektiv wie gute Leuchtstoffröhren sind. Lichtlenkung und -verteilung Auch ein hoher Leuchtenwirkungsgrad und eine geeignete Lichtverteilung der Leuchte sind für den optimalen Betrieb einer Beleuchtungsanlage wichtig. Die Lichtlenkung als wichtigste Aufgabe der Leuchte beeinflusst neben der Energieeffizienz auch den Beleuchtungskomfort, beispielsweise durch Minimierung der Blendwirkung. Um eine optimale Funktion der Leuchten zu gewährleisten, müssen Abdeckungen, Reflektoren und Lampen regelmäßig gereinigt werden. Freistrahlende Leuchtstoffröhren, die in Lichtreihen aufgehängt sind, können relativ kostengünstig mit nachträglich aufsetzbaren Reflektoren nachgerüstet werden. Durch die verbesserte Lichtlenkung kann die Anzahl der Leuchtstoffröhren mitunter um 30 bis 50 % reduziert werden. Räumliche Umgebung Weitere Optimierungschancen bieten Umbauten und Renovierungen. So sollten Wände und Decke hell gestrichen werden. Denn um die gleiche Beleuchtungsstärke zu erhalten, muss für einen dunkel gefärbten Raum bis zu 50 % mehr Strom aufgewendet werden. Wenn in den Arbeitsräumen nicht die gesamte Höhe für die Produktion oder Arbeit genutzt wird, sollten die Leuchten so tief wie möglich gehängt werden. So kann die Zahl der benötigten Lampen deutlich gesenkt werden. Eine Verringerung der Leuchtenhöhe von 2,5 m auf 2 m kann bis zu 20 % Strom einsparen. Auf einen Blick: Energiesparlampen oder Leuchtstofflampen statt Glühlampen Ersatz konventioneller Vorschaltgeräte durch verlustarme oder elektronische Vorschaltgeräte Möglichst hocheffiziente Leuchten mit zweckmäßiger Lichtverteilung (z. B. Spiegelrasterleuchten) verwenden Abstand der Leuchte von der Arbeitsfläche (Leuchtenhöhe) verringern Verwendung heller Farben für Decken und Wände Bedarfsgerechte Steuerung der Beleuchtung: zeitgesteuert, tageslichtabhängig, anwesenheitsgesteuert Energieeffizienz in Unternehmen 07. Beleuchtung Bildnachweis: Energieagentur NRW, Gelsenwasser Energieagentur NRW 12/2005

17 Gebäudeautomation Betriebskostensenkungen von 10 bis 30 % bei einer Kapitalrückflusszeit von 4 bis 5 Jahren lassen sich durch Systeme der Gebäudeautomation erzielen. Die Gebäudesystemtechnik (oder auch Gebäudeautomation) umfasst alle Anlagen der Mess-, Steuer-, Regelund Leittechnik für die automatisierbaren Baukonstruktionen, technischen Anlagen, Außenanlagen und Ausstattungen. Das heißt, die Gebäudesystemtechnik geht heute über die ursprünglichen Mess- und Regelaufgaben für die haustechnischen Anlagen weit hinaus. Sie dient zusätzlich als Managementsystem für die Analyse, Anpassung und Optimierung der gebäudetechnischen Anlagen und kann weitere Aufgaben, z.b. Überwachung (Zugangskontrolle), Brandschutz und -meldung sowie Datenbereitstellung für das Facility Management übernehmen. Der Zweck der Gebäudesystemtechnik ist dabei vornehmlich die Minderung der Energie- und Betriebskosten sowie die Erhöhung des Komforts für den Gebäudenutzer. Aufgaben der Gebäudesystemtechnik Die Gebäudesystemtechnik übernimmt vor allem die Regelung der haustechnischen Einrichtungen des Gebäudes. Diese sind im Besonderen: Optimierung der Gebäudetemperatur durch Regelung 1. der Heizungsanlage 2. der Lüftungsanlage 3. der Kühlung 4. des Sonnenschutzes 5. der freien Kühlung Durch die Möglichkeit der Einzelraumregelung kann hierbei auf den Bedarf des Nutzers speziell eingegangen werden. Für die rationelle Einbindung regenerativer Energien ist das Vorhandensein einer Gebäudesystemtechnik schon fast eine zwingende Voraussetzung. Tageslichtabhängige und nutzerorientierte Beleuchtungssteuerung Kappung von Leistungsspitzen im Strom- und Gasbezug durch Max- Steuerung, d. h. ein tarifabhängiges Schalten (Höchstlastbegrenzung, Lastmanagement) Wirkungsgradoptimierung von Kälteaggregaten, Eisspeichern, Wärmetauschern etc. Schaltung von Wärmerückgewinnungsanlagen Es können auch weitere Aufgaben, die z. T. nicht im Bereich der haustechnischen Einrichtungen liegen, von der Gebäudesystemtechnik übernommen werden. Hier gilt es für den Bauherrn, die für ihn wichtigen Funktionen auszuwählen. Dabei sollte er jedoch darauf achten, dass die wesentlichen Komponenten von Anfang an installiert werden, da eine spätere Ergänzung in der Regel aufwändig ist. Nutzen der Gebäudesystemtechnik Die Installation der Gebäudesystemtechnik im Neubau oder in der Gebäudesanierung hat das Ziel, die Energieund Betriebskosten zu vermindern und den Komfort der Nutzer zu steigern. Die erreichbaren Einsparungen sind im Vergleich zu einer dezentralen Regelung der Einzelanlagen berechnet und

18 Funktion Sollwertreduzierung um 1K Sollwertanpassung gleitend Zeitschalten Einsparung 5 % möglich durch höhere Regelqualität im Vergleich zu Analogregler 3-20 % temperatur- und zeitgesteuert 3-20 % Tages-, Wochen- und Jahresprogramme Nachtabsenkung 1-5 % Mischluft-Klappensteuerung 1-4 % Temperaturumschaltung Freie Nachtkühlung 1-5 % Kesselfolgeschaltung 1-3 % Höchstlastbegrenzung ca. 6 % Gleitendes Schalten 5-15 % Laufzeitreduzierung durch ereignisabhängiges Schalten/ Intervallbetrieb 3-10 % Einsparungen durch Gebäudesystemtechnik teilweise nicht gleichzeitig erreichbar. Die Potentiale sind bei einzelnen Anwendungen nur erzielbar, wenn technische Einrichtungen installiert sind, die nicht zwingend erforderlich sind. So kann z. B. eine Energieeinsparung durch den Einsatz der freien Kühlung über die Gebäudeleittechnik nur zu einer Reduktion der Energiekosten führen, wenn eine Kälteerzeugung zur Klimatisierung vorhanden ist. Ist keine Klimatisierung vorgesehen, wird durch die freie Kühlung der Nutzerkomfort gesteigert. Im Extremfall kann gerade durch die Möglichkeiten der Gebäudesystemtechnik, wie hier durch eine optimale freie Nachtkühlung auf Anlagentechnik in diesem Falle die Klimaanlage verzichtet werden. Weitere Kosteneinsparpotentiale ergeben sich durch die Verlängerung der Anlagenlebensdauer (kürzere Laufzeiten durch Regelung) und Instandhaltungsoptimierung (Organisation und Ersatzteile) sowie durch Personaleinsparungen durch geringeren Aufwand der manuellen Regelung und Wartung. Der Nutzerkomfort wird durch die optimale Gestaltung der Parameter Raumluft und Beleuchtung gesteigert. Störungen der Betriebsabläufe durch Ausfallzeiten der Haustechnik werden durch angepasste Instandhaltungsmaßnahmen reduziert. Es ist jedoch immer zu beachten, dass die Technik den Menschen nur unterstützen kann. Dem Nutzer muss der Eingriff in das System in dem Maße möglich sein, dass er seine Umgebung nach seinen Wünschen gestalten kann. Wirtschaftlichkeit der Gebäudesystemtechnik Die Wirtschaftlichkeit von Gebäudeleittechnik-Systemen ist stark von den Rahmenbedingungen des Objektes abhängig. Hier ist vor allem der Energieverbrauch des Gebäudes ein entscheidender Parameter. Einsparungen durch die Gebäudesystemtechnik ergeben sich häufig nicht automatisch aus der Inbetriebnahme des Systems, da hierdurch nur die Voraussetzungen für einen automatischen und bedarfsorientierten Betrieb geschaffen werden. Es ist in der Regel erforderlich, eine Optimierung des Systems während der Nutzung des Gebäudes durchzuführen. Die Anpassungszeit beträgt ca. 2 Jahre. Ein großer Teil der möglichen Einsparpotentiale kann nur durch das Personal erschlossen werden. Dieses muss mit der Systemtechnik sowie der Gebäudetechnik und deren Möglichkeiten vertraut sein. Dazu sind Schulungen unerlässlich. Auf einen Blick: Die Gebäudesystemtechnik geht heute weit über die ursprünglichen Mess- und Regelaufgaben hinaus. Sie dient zusätzlich als Managementsystem für gebäudetechnische Anlagen, kann aber auch weitere Aufgaben wie Zugangskontrolle, Brandmeldung sowie Datenbereitstellung für das Facility Management übernehmen. Energieeinsparungen ergeben sich vor allem durch die Optimierung des Systems während des laufenden Betriebs. Energieeffizienz in Unternehmen 08. Gebäudeautomation Bildnachweis: Energieagentur NRW Energieagentur NRW 12/2005

19 Maschinenpark und elektrische Antriebe Im Industriesektor entfallen heute etwa 70 % des Stromverbrauchs auf elektrische Antriebe z. B. für Maschinen oder Förderbänder. Im Vergleich zu den Primärenergieträgern Gas, Kohle oder Öl sinkt beim Strom der Wirkungsgrad auf 30 % Verluste, die bei der Stromerzeugung und beim Transport zum Verbraucher entstehen und die sich selbst mit hocheffizienter Energietechnik nicht vermeiden lassen. Ein hoher Stromverbrauch ist deshalb im Hinblick auf die betriebliche Energieeffizienz immer eine Schwachstelle. Nach wie vor ist elektrischer Strom die teuerste Nutzenergie. Die Analyse und Senkung der Stromkosten ist daher ein ökonomisch besonders sinnvoller Schritt bei der Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs. Technischen Fortschritt nutzen Nicht zuletzt beim Energieverbrauch konnten bei Maschinen und elektrischen Antrieben in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte erzielt werden. Vor diesem Hintergrund macht es nicht nur in punkto Leistungsfähigkeit bzw. Produktivität, sondern auch hinsichtlich der Energiekosten Sinn, die Anlagentechnik möglichst auf dem neuesten Stand der Technik zu halten. Oftmals kann sich die Investition in eine Neuanlage zu einem Großteil durch die Verringerung der Betriebskosten rechnen. Elektrische Antriebe optimieren Dies gilt auch für die elektrische Antriebstechnik allein. Bei einem Standardmotor mit einer jährlichen Nutzungsdauer von ca Betriebsstunden entfallen weniger als 3 % der Gesamtkosten bezogen auf den Lebenszyklus auf die Anschaffung, über 95 % auf den Energieverbrauch. Hier lohnt sich die Investition in besonders energieeffiziente Antriebstechnik, je nach Einsatzbereich auch in drehzahlgeregelte Elektromotoren trotz höherer Anschaffungskosten sehr schnell. Das Einsparpotenzial in den deutschen Unternehmen liegt hier Berechnungen des ZVEI/VDEW zufolge bei 10 % des gesamten industriellen Stromverbrauchs. Wichtige Hinweise gibt dazu die Effizienzklasse: EFF 2 steht für verbesserter Wirkungsgrad, nochmals effizienter sind Motoren mit EFF 1.

20 Weitere Maßnahmen zur Optimierung der vorhandenen Antriebstechnik bzw. ihrer Nutzung sind: Austausch von überdimensionierten Antrieben, Drehzahlregelung von Motoren mit stark wechselnden Belastungen, bedarfsgerechtes Zu- und Abschalten von Motoren, Vermeidung großer Masseträgheiten bei bewegten Teilen, um lange Hochlaufzeiten und damit verbundene Verluste zu vermeiden sowie Vergleichmäßigung des Prozessablaufs, um die im Prozess gespeicherte Energie nicht zu häufig auf- und abbauen zu müssen. Wirkungsgrad des Gesamtsystems entscheidend Über die Effizienz eines Antriebs entscheidet aber nicht der Motor allein. Auch bei den Getrieben gibt es große Unterschiede, speziell was den Wirkungsgrad angeht. Dabei spielt die Fertigungsqualität eine entscheidende Rolle auch hier gilt also: Wer das billigste Angebot kauft, muss unter Umständen mit höheren Folge-, sprich Energiekosten rechnen. Auch die Bauart spielt eine Rolle, weil die Wirkungsgrade unterschiedlich sind. Antriebe Strom sparen. So können Hocheffizienzpumpen in den Verteilkreisläufen von Heizung, Warmwasser und Klimatisierung trotz höherer Anschaffungskosten mittelfristig nicht nur die Betriebskosten senken, sondern auch Ressourcen schonen und die Umwelt entlasten. Auf einen Blick: Elektrische Antriebe z.b. in Maschinen und Förderbändern sowie Pumpen und Kompressoren stellen einen hohen Verbrauchs- und Kostenfaktor beim Bezug von elektrischer Energie dar. Einsparerfolge sind so zumeist mit hohen Kostenentlastungen verbunden. Moderne Anlagentechnik ist deutlich sparsamer als ältere Systeme. Ein Austausch kann sich schnell rentieren. Neben den elektrischen Antrieben selbst spielen weitere Faktoren eine wichtige Rolle für den Stromverbrauch. Hierzu zählen die richtige Dimensionierung, bedarfsgerechte Regelung, Prozessoptimierung und die Energieeffizienz der nachgeschalteten Komponenten wie z. B. der Getriebetechnik. Energieeffizienz in Unternehmen 09. Maschinenpark und elektrische Antriebe In den Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlagen sowie im Trink- und Brauchwasserbereich können effiziente, regelbare und richtig dimensionierte Bildnachweis: Energieagetur NRW, Gira Energieagentur NRW 12/2005