Energieeffizienz bei Aufzügen

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1 Energieeffizienz bei Aufzügen Aktivitäten bei: VDI (Verein Deutscher Ingenieure) ELA (European Lift Association), IEE (Intelligent Energy - Europe), ISO (International Organization for Standardization) 7. Aufzugstag des TÜV AUSTRIA 9. April 2008

2 Weltweite Umwelteinflüsse Globale Erwärmung - Erhöhte Anzahl von Umweltkatastrophen - Steigende wissenschaftliche Sicherheit, dass ein Zusammenhang zwischen menschlicher Aktivität und Treibhaus-Effekt besteht Beschränkte natürliche Energiequellen -Bedenken zur Langzeitverfügbarkeit -Stabilität der Energieversorgung Schindler R&D Urs Lindegger Seite 2

3 Weltweiter Trend Steigende Bevölkerung : 6.4 Milliarden : 9.0 Milliarden Verstädterung : 3.4 Milliarden : 6.0 Milliarden Schindler R&D Urs Lindegger Seite 3

4 Weltweiter steigender Energiebedarf Schindler R&D Urs Lindegger Seite 4

5 Weltweiter steigender Energiebedarf Schätzung: 250% von 2007 bis 2050 Schindler R&D Urs Lindegger Seite 5

6 Erneuerbare Energiequellen und Energieeffizienz Erneuerbare Energiequellen -Erneuerbare Energiequellen können ( noch ) nicht fossile Energiequellen ersetzen. Energieeffizienz - Energieeffiziente Produkte können wesentlich dem steigenden Energiebedarf entgegenwirken. Schindler R&D Urs Lindegger Seite 6

7 Europäische Rechtsvorschriften Energieeffizienz Ziele -20% Energieeinsparung bis 2020 gegenüber Gebäude benötigen 40% der totalen Energie -Ziel: Reduktion um 30% bis 2020 Gesetz - Richtlinie 2002/91/EG über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden - Mitgliedstaaten legen einen minimalen Energieeffizienzstandard für Gebäude fest. - Die Richtlinie gilt für neue Gebäude und Umbau von Gebäuden mit mehr als 1000m 2 Fläche. Schindler R&D Urs Lindegger Seite 7

8 Richtlinie 2002/91/EG über die Gesamteffizienz von Gebäuden Energieausweis -Erlaubt ein Vergleichen von Gebäuden -Informiert über die zu erwartenden Energiekosten Energieverbrauch - Berechnung in der Planungsphase - Messung am bestehenden Objekt - Überprüfung der Berechnung mit der Messung auch periodisch - Klassifizierung Berechnung Überprüfung Messung Schindler R&D Urs Lindegger Seite 8

9 Aufzüge und die Richtlinie 2002/91/EG über die Gesamteffizienz von Gebäuden -Aufzüge sind in der Richtlinie nicht erwähnt, da sie ein zu kleines Potential darstellen. -Mitgliedstaaten könnten aber Methoden zur Berechnung, Messung und Klassifizierung erstellen. -Es ist ein Ziel pro-aktiv zu wirken um nationale und abweichende Anforderungen an die Aufzüge zu verhindern. Internationale Standards werden benötigt, um die nationalen Anforderungen zu vereinheitlichen Schindler R&D Urs Lindegger Seite 9

10 Richtlinie 2005/32/EG zur Schaffung eines Rahmens für die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte -Erste Berechnungen zeigen, dass die Nutzungs-Phase 80% des CO 2 Ausstoßes ausmacht. -Diese Rahmenrichtlinie definiert einzelne Produktgruppen. Eine Produktgruppe Aufzüge gibt es (noch) nicht. Entsorgung Recycling Materialgewinnung Produkt Entwicklung Nutzung Produktion Internationale Standards könnten benötigt werden, um die nationalen Anforderungen zu vereinheitlichen Schindler R&D Urs Lindegger Seite 10

11 Schweizer Studie (2005) zur Energieeffizienz von Aufzügen Im Auftrag des Bundesamtes für 33 Aufzüge Energie (BFE) 1 4 via VSA 4 Emch 1 AS Aufzüge Projektleitung: Schweizerische Agentur für Energieeffizienz (SAFE) 1 1 Eschenbach 20 Schindler 1 Organisiert durch SAFE 1 Otis Thyssen 2 2 Pilot 4 Bern HTW Chur 2 Boltshauser Messungen: Testlabor der HTW Chur (SALT) 8 1 Davos Innsbruck 2 Bucher Hydraulics 2 2 Kone Basel 12 Zürich 2 Neuheim 4 Chur Schindler R&D Urs Lindegger Seite 11

12 Leerfahrt (abwärts aufwärts) Schindler R&D Urs Lindegger Seite 12 Zeit [s] Leistung [W]

13 Leerfahrt mit Rückspeisung (aufwärts abwärts) Zeitfenster der Rückspeisung Leistung [W] Zeit [s] Schindler R&D Urs Lindegger Seite 13

14 Energie-Trend der Wohnhaus-Aufzüge Beim effizienten Fahren wurden grosse Fortschritte gemacht. Durch das stetige Erhöhen der Sicherheit ist der Standby-Verbrauch gestiegen. Stromkosten Feinabsteller Relais- Steuerung Hydraulik Einzel- Mikroprozesser- Steuerung Frequenzumrichter Steuerung mit verteilter Intelligenz (Bussystem, Multiprozessor) Kosten für den Standby- Verbrauch 70% Kosten um die Kabine zu bewegen (100'000 Fahrten) 30% Schindler R&D Urs Lindegger Seite Baujahr des Aufzuges

15 Standby-Verbrauch Stand der Technik + Kabinenlicht dauernd eingeschalten Steuerung Anzeiger auf dem Stockwerk Ruftableau auf dem Stockwerk Kabinentableau Lichtvorhang Frequenzumrichter Kabinenlicht dauerd ein Dauernd Kraft in den Türen + dauernd Kraft in den Türen Schindler R&D Urs Lindegger Seite 15

16 Erkenntnisse Der Standby-Verbrauch ist dominant im Wohnhaussektor Ein Aufzug ohne Frequenzumrichter mit Relais- Steuerung hatte in der Schweizer Studie die beste Energieeffizienz im Wohnhaussektor. Innovative Hydraulikaufzüge (Druckspeicher, Zugzylinder) zeigen ein interessantes Potential auf. Es ist nicht einfach Produkte miteinander zu vergleichen, da die entsprechenden Normen fehlen. Die kw Angabe auf dem Motorentypenschild kann nicht benutzt werden um Produkte miteinander zu vergleichen, da dazu zu unterschiedliche Philosophien herrschen. Schindler R&D Urs Lindegger Seite 16

17 Einfluss von Aufzügen -Aufzüge sind Güter mit sehr langer Lebensdauer. -3-8% der von einem Gebäude benötigten Energie entfallen auf die Aufzüge und Fahrtreppen. -Es gibt 8.5 Millionen Aufzüge weltweit welche ca. 18TWh/Jahr Energie benötigen (ca. 2 Kernkraftwerke). -Pro Jahr werden ca neue Aufzüge installiert. -Verstädterung und Demographie erzeugen eine steigende Nachfrage nach Aufzügen. -Aufzüge haben ein Verbesserungspotential und können somit ihren Beitrag and die Reduktion der Treibhausgase beitragen. Schindler R&D Urs Lindegger Seite 17

18 Energiemessung Schindler R&D Urs Lindegger Seite 18

19 Problematik: Elektrizitätszähler Beispiel: Wohnhausaufzug, 5kW Fahrt und 50W Standby Richtlinie über Messgeräte 2004/22/EC Elektrizitätszähler für Wirkverbrauch (Annex MI-003) Zähler angeschlossen an Messwandler Nichts wird gemessen Fehlergrenze nicht definiert Grösste Fehlergrenze Kleinste Fehlergrenze Fehlergrenze nicht definiert Überlast Strom im Stillstand - 70% der Energie h pro Tag Strom während der Fahrt - 30% der Energie - 0.5h pro Tag Start Strom I st I min I tr I n I max <= 0.06 I tr <= 0.4 I tr = 20 I tr >= 1.2 I n Schindler R&D Urs Lindegger Seite 19 Strom

20 Wärmeisolation des Aufzugschachtes Schindler R&D Urs Lindegger Seite 20

21 Aktivitäten (IEEA) Intelligent Energy Executive Agency ELA Workgroup Ecology and Energy ISO/TC178 WG10 Energie Effizienz Vienna Agreement VDI 4707 Energy Efficiency for Elevators CEN/TC10 Schindler R&D Urs Lindegger Seite 21

22 European Lift Association Eine Arbeitsgruppe Ökologie und Energie wurde vor 2 Jahren gegründet. Aufgaben Untersuchung der Rechtslage betreffend Umwelt (Ökologie) Formulierung der Themen, Trends, Empfehlungen und Prioritäten Als erste Priorität wurde die Energieeffizienz identifiziert. Mitarbeit (Empfehlung und Kommentare) in der Normierung (ISO und CEN) Schindler R&D Urs Lindegger Seite 22

23 Studie ( ) der Europäischen Kommission Executive Agency for Competitiveness and Innovation (EACI) Mitglieder Projektleitung: University of Coimbra, Department of Electrical Engineering (Portugal) Fraunhofer Institut, System- und Innovationsforschung (Deutschland) Polish national energy conservation agency KAPE (Polen) Ente per le Nuove Tecnologie, l Energia e l Ambiente ENEA (Italien) European Lift Association ELA Schindler R&D Urs Lindegger Seite 23

24 ISO Energy performance of lifts and escalators Wird unter dem Vienna Agreement entwickelt (CEN & ISO). Ergebnis für Europa: EN ISO Teil 1 Energie Messung und Konformität Stand: Komitee Entwurf, Publikation 2010 Teil 2 Klassifizierung Stand: Erste Ideen gehen in Punkte System wie LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) aus der USA. Die Experten haben Bedenken die Messwerte für die Klassifizierung zu verwenden Schindler R&D Urs Lindegger Seite 24

25 ISO Teil 1? Anhang A (informativ) Abschätzung des Energieverbrauches Einfaches Modell Vorhersage Umfang der ISO Konformität Energie Konformitäts Test Periodische Strommessung beim fahrenden Aufzug und Stillstand. Vergleich mit vorherigen Messungen.?? Messung Energie Messung Auf- und Abwärtsfahrt mit leerer Kabine plus Stillstandsverbrauch Schindler R&D Urs Lindegger Seite 25

26 ISO Teil 2 Das Punkte System für die Energieklassen Den verschieden Aufzugskriterien (Hydraulik/Seil, Getriebe/Getriebelos, Rollenführung/Gleitführung, Kabinenbeleuchtung ) werden Punkte zugeordnet. Die Punkte werden zusammen addiert und die Summe 4 Stufen zugeordnet (Platium, Gold, Silber, Zertifiziert). Nachteile Ein Punktsystem ist lösungsbezogen und hemmt deshalb die Innovation. Moderne Normen sollten deshalb anforderungsbezogen sein. Neue innovative Lösungen werden die Punkte, welche sie verdienen nicht in der Liste finden. Es gibt keinen Beweis, dass der Aufzug mit den meisten Punkten auch wirklich am effizientesten ist. Es ist jedoch leicht Beispiele zu finden, wo das Punktesystem versagt. Energiespezialisten können jederzeit verdächtige Anlagen nachmessen und das Resultat des Punktesystems mit gesicherten Fakten in Frage stellen. Schindler R&D Urs Lindegger Seite 26

27 VDI 4707 Schindler R&D Urs Lindegger Seite 27

28 VDI 4707 Energiebedarfsklassen für das Fahren Beispiel: Bei einem Wohnhausaufzug 630kg, 5 Etagen, Stockwerkdistanz 2.6m und 1/ms wird eine Referenzfahrt nach ISO Teil 1 (= leere Kabine) durchgeführt und die Energie gemessen. Resultat: Die Energie für die Referenzfahrt beträgt 10Wh. Die Energie wird normalisiert indem sie durch die gefahrene Distanz und die Nennlast dividiert wird: Spezifischer Energieverbrauch= 10Wh/(2*4*2.6m)/630kg=0.76mWh/m kg Gemäss Tabelle 3 der VDI 4707 kann die Energiebedarfsklasse A für das Fahren dem Beispiel zugeordnet werden. Tabelle 1. Energiebedarfsklassen für das Fahren Spez. Energieverbrauch in mw h/m kg 0,8 1,2 1,8 2,7 4,0 6,0 > 6,0 Klasse A B C D E F G Schindler R&D Urs Lindegger Seite 28

29 VDI 4707 Energiebedarfsklassen für den Stillstand Beispiel: Ein Wohnhausaufzug mit 630kg 5 Etagen und 1/ms hat ein Stillstandsverbrauch von 30W. - Kabinenlicht ausgeschaltet - Motor Ventilator ausgeschaltet Die Messung wird nach ISO Teil 1 durchgeführt. Resultat: Gemäss Tabelle 2 der VDI 4707 kann dem Beispiel die Energiebedarfsklasse A für den Stillstand zugewiesen werden. Tabelle 1. Energiebedarfsklassen für den Stillstand Leistung in W > 1600 Klasse A B C D E F G Schindler R&D Urs Lindegger Seite 29

30 VDI 4707 Kombination der beiden Energiebedarfsklassen Die richtige Handhabung von zwei verschiedenen Energiebedarfsklassen eine für den Stillstand und die andere für das Fahren ist schwierig. Im Wohnhausektor ist tiefer Stillstandsverbrauch wichtiger als sehr effizientes Fahren, da es relativ wenige Fahrten pro Jahr gibt. In Geschäftshäusern wo die Anzahl Fahrten hoch ist, sind effiziente Antriebssysteme wichtiger als ein sehr tiefer Stillstandsverbrauch. Schlussfolgerung: Je nachdem wie der Aufzug genutzt wird müssen die beiden Klassen unterschiedlich gewichtet werden um eine gemeinsame Klasse die Energieeffizienzklasse des Aufzuges zu erhalten. Vier Nutzungskategorien wurden zu diesem Zweck eingeführt. Schindler R&D Urs Lindegger Seite 30

31 VDI 4707 Nutzungskategorien Nutzungskategorie Nutzungsintensität/ -häufigkeit gering selten mittel gelegentlich stark häufig sehr stark sehr häufig Durchschnittliche Fahrtzeit in Stunden pro Tag 1) 0,5 ( 1) 1,5 (>1-2) 3 (>2-4,5) 6 (>4,5 -...) Durchschnittliche Stillstandszeit in Stunden pro Tag 23,5 22, Typische Gebäudeund Verwendungsarten Wohnhaus mit bis zu 20 Wohnungen kleines Büro- und Verwaltungsgebäude mit 2 bis 5 Geschossen kleine Hotels Lastenaufzug mit wenig Betrieb Wohnhaus mit bis zu 50 Wohnungen mittleres Büro- und Verwaltungsgebäude mit bis zu 10 Geschossen mittlere Hotels. Lastenaufzug mit mittlerem Betrieb Wohnhaus mit mehr als 50 Wohnungen hohes Büro- und Verwaltungsgebäude mit über 10 Geschossen großes Hotel kleines bis mittleres Krankenhaus Lastenaufzug in Produktionsprozess bei einer Schicht Büro- und Verwaltungsgebäude über 100 m Höhe großes Krankenhaus Lastenaufzug in Produktionsprozess bei mehreren Schichten 1) Kann ermittelt werden aus durchschnittlicher Fahrtenzahl und durchschnittlicher Fahrtdauer. Schindler R&D Urs Lindegger Seite 31

32 VDI 4707 Energieeffizienzklasse des Aufzugs Beispiel: Der Aufzug befindet sich in einem Wohnhaus, dadurch wird die Nutzungskategorie 1 zugewiesen = 0.5h Fahrzeit pro Tag. Resultat: Die Energie pro Tag kann berechnet werden: Energie pro Tag = 30W*23.5h + 10Wh*1m/s/(2.8m*4*2)*3600s/h*0.5h=1.509kWh Schindler R&D Urs Lindegger Seite 32 Die Energie pro Tag wird wiederum normalisiert : 1509Wh/(1m/s*0.5h*3600s/h) /630kg =1.33mWh/m kg Gemäss Tabelle 4 der VDI 4707, dem Beispiel kann die Energieeffizienzklasse A zugewiesen werden.

33 VDI 4707 Aufzüge Energieeffizienz Weitere Themen der VDI4707 -Messung der Kennwerte -Berechnung des jährlichen Energieverbrauches -Empfehlungen zur Verbesserung der Energieeffizienz Status der Richtlinie: - Entwurf Publikation Schindler R&D Urs Lindegger Seite 33

34 Danke für Ihre Aufmerksamkeit