Energieeffizienz und Umweltschutz. Innovationen für den Klimaschutz. Answers for the environment

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1 Energieeffizienz und Umweltschutz Innovationen für den Klimaschutz Answers for the environment s

2 Inhalt Vorwort 3 Überblick 4 1. Trends 6 2. Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen 8 Mehr Effizienz in der fossilen Energieerzeugung 8 Erneuerbare Energien noch effizienter nutzen 12 Effizienz in der Energieübertragung und -verteilung Energie effizienter nutzen 18 Industrielösungen 18 Mobilität und Transport 22 Gebäudetechnik 26 Beleuchtung 29 Hausgeräte 30 Gesundheitswesen Umwelttechnologien 34 Umwelttechnologien zur Wasserreinhaltung 34 Umwelttechnologien zur Luftreinhaltung Nachhaltige Stadtentwicklung Weitere Technologien und Finanzierungslösungen 40 IT-Lösungen für einen nachhaltigen Geschäftserfolg 40 CCS klimafreundliche Kraftwerkstechnik 41 Finanzierung energieeffizienter Produkte und Lösungen Unsere Antwort für die Umwelt: Das Siemens-Umweltportfolio 44 Bescheinigung über eine unabhängige Prüfung des Umweltportfolios von Siemens 47

3 Vorwort des CEO Peter Löscher Vorsitzender des Vorstands der Siemens AG Der Klimawandel ist die wohl größte und anspruchsvollste Herausforderung, vor der die Menschheit heute steht. Um die globale Erwärmung einzudämmen und im Rahmen des Möglichen gegenzusteuern, muss es weltweit gelingen, Energieverbrauch und allgemeines Wirtschaftswachstum zu entkoppeln. Zwei Megatrends erschweren jedoch zunehmend diesen Schritt: der demografische Wandel und die fortschreitende Urbanisierung. Deren Folgen sind ein enormer Anstieg der Energiekosten, Engpässe bei natürlichen Ressourcen, einschließlich Wasser, sowie Städte, deren bestehende Infrastrukturen bis über die Kapazitätsgrenzen hinaus belastet sind. Dies sind nur einige der Herausforderungen, vor denen die Menschheit steht. Bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts werden neun Milliarden Menschen auf der Erde leben - die meisten in großen Städten. Umso wichtiger ist es, auf die folgenden Fragen Antworten zu finden: Wie kann der steigende weltweite Energiebedarf in Zukunft gedeckt werden? Wie können wir zuverlässig Energie bereitstellen, die Umwelt und Klima schont und gleichzeitig bezahlbar ist? Siemens beschäftigt sich seit über 160 Jahren mit der Beantwortung derartiger Fragen. Die Dimensionen haben sich gewandelt der Kern der Antworten ist jedoch gleich geblieben: Die Lösungen liegen in technologischen Innovationen. Energieeffizienz spielt für die Bewältigung der oben genannten Herausforderungen die zentrale Rolle, einschließlich der Reduzierung von CO 2 -Emissionen. Diese Publikation zeigt, welche der hierfür notwendigen Technologien Siemens bereits heute anbietet. sorger E.ON gemeinsam mit Siemens in Irsching nahe Ingolstadt realisiert. Dort haben wir vor kurzem die größte und effizienteste Gasturbine der Welt in Betrieb genommen. Das gesamte Gas- und Dampfturbinenkraftwerk verfügt nach seiner Fertigstellung im Jahr 2009 über eine Leistung von 530 Megawatt und einen Wirkungsgrad von 60 Prozent. Pro Jahr wird das Kraftwerk daher Tonnen weniger CO 2 emittieren als die heute eingesetzten effizientesten Gas- und Dampfturbinenkraftwerke das entspricht dem CO 2 -Ausstoß von Personenwagen, die pro Jahr Kilometer zurücklegen. Auf diese Weise hilft Technologie von Siemens bereits heute den CO 2 -Ausstoß unserer Kunden deutlich zu verringern. Wir unterstützen aber nicht nur unseren Kunden, ihre CO 2 - Emissionen zu reduzieren, sondern wir haben uns auch selbst hohe Ziele zur Reduzierung eigener Emissionen gesetzt. So wollen wir unsere CO 2 -Emissionen bezogen auf den Umsatz bis zum Jahr 2011 um 20 Prozent vermindern (gegenüber 2006). Und wir gehen noch einen Schritt weiter. Eine Leistungsklasse von besonders energieeffizienten oder CO 2 -vermeidenden Produkten und speziellen Umweltschutztechnologien bildet unser Umweltportfolio. Dieser Teil unseres Angebotes steht in besonderer Weise für Antworten auf die drängende Frage, wie ein umweltverträgliches Gleichgewicht zwischen Energieverbrauch und wirtschaftlichem Wachstum herzustellen ist. Unsere Umweltportfolio ist dabei in dreifacher Hinsicht gewinnbringend: für unsere Kunden, die durch niedrigere Energiekosten, höhere Produktivität und profitableres Wachstum ihren Unternehmenserfolg steigern; für die Gesellschaft, die dadurch die Umwelt besser schützen und die Lebensbedingungen verbessern kann. Und für Siemens bedeutet es, sich attraktive Märkte zu erschließen und damit profitabel zu wachsen. In dieser Broschüre finden Sie einen Überblick über die Technologien unseres Umweltportfolios, das derzeit schon annähernd ein Viertel unseres Geschäfts ausmacht. Siemens stellt sich mit vollem Einsatz und Engagement den Herausforderungen des Umwelt- und Klimaschutzes. Wir wollen aber nicht nur abstrakte technologische Lösungen präsentieren. Konkrete Beispiele sollen verdeutlichen, wie unsere Innovationen in der Praxis eingesetzt werden. Ein Beispiel dafür ist das Kraftwerksprojekt, das der Energiever-

4 4 Überblick Überblick Der Klimawandel stellt eine der größten Herausforderungen der Menschheit dar. Um die globale Erwärmung einzudämmen und Wirtschaftwachstum und Wohlstand auch künftig zu gewährleisten, ist es erforderlich Energie so Umwelt und Klima schonend wie möglich bereitzustellen und zu nutzen. Technologische Innovationen spielen hier eine Schlüsselrolle, weil sie die Effizienz der Energieerzeugung und -übertragung sowie der Energienutzung erhöhen. Die gute Nachricht ist, dass viele dieser Lösungen bereits vorhanden sind und in vielen Fällen soviel Energie einsparen, dass sie sich selbst finanzieren. Sie müssen nur eingesetzt werden. Siemens hat die Antworten Siemens leistet mit seinen energieeffizienten Produkten und Lösungen, mit Technologien im Bereich erneuerbarer Energien sowie Umwelttechnologien einen großen Beitrag zum Umweltschutz. Allein die zwischen 2002 und 2007 bei unseren Kunden installierten und heute im Einsatz befindlichen Produkte und Lösungen von Siemens vermeiden pro Jahr 114 Millionen Tonnen CO 2 -Emissionen. Die Einsparungen liegen damit mehr als 20-mal höher als die CO 2 -Emissionen von Siemens (siehe auch Seite 44). Siemens hat sich auch das Ziel gesetzt, die eigenen CO 2 -Emissionen (bezogen auf den Umsatz) bis 2011 gegenüber 2006 um 20 Prozent zu verringern. Darüber hinaus engagiert sich das Unternehmen in vielfältigen Klimaschutzinitiativen weltweit und ist beispielsweise Mitglied der Initiative Wirtschaft für Klimaschutz des Bundesverbandes der Deutschen Industrie (BDI), sowie der US Climate Action Partnership und der Clinton Climate Initiative. Was bietet Siemens an? Wahrscheinlich kein anderes Unternehmen weltweit kann seinen Kunden ein so breites Spektrum an wirtschaftlichen und Umwelt schonenden Technologien anbieten wie Siemens. Einige Beispiele: Je höher der Wirkungsgrad, desto geringer der Brennstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen: Siemens Gasund Dampfturbinen-(GuD-) Kraftwerke erreichen bald Wirkungsgrade von mehr als 60 Prozent. Mit Kraft-Wärme- Kopplung sind sogar Gesamtnutzungsgrade in der Größenordnung von über 90 Prozent möglich. Durch maßgeschneiderte Modernisierungen können alte Anlagen auf den neusten Stand gebracht werden. Mit mehr als installierten Windturbinen mit einer Spitzenleistung von

5 Überblick Megawatt trägt Siemens zu einer Einsparung von jährlich über acht Millionen Tonnen CO 2 bei. Mit der Hochspannungsgleichstromübertragungstechnik (HGÜ) ist Siemens in der Lage, Strom verlustarm bis zu Kilometer zu transportieren. Drehzahlveränderbare Antriebe mit Frequenzumrichtern ermöglichen z.b. bei Pumpen und Lüftern Stromeinsparungen von bis zu 60 Prozent. Gegenüber herkömmlichen Verfahren reduziert die Corex-Technologie von Siemens die CO 2 -Emissionen in der Eisenherstellung um bis zu 30 Prozent und den Schwefeldioxidausstoß um 97 Prozent. Mit speziellen Abwasserreinigungsanlagen für die Papierindustrie hilft Siemens die Abwasserbelastung der Umwelt zu reduzieren. Durch die Nutzung des dabei entstehenden Biogases zur Stromerzeugung lässt sich der CO 2 - Ausstoß der Anlagen reduzieren. Durch konsequente Leichtbauweise sowie Bremsenergierückgewinnung verbrauchen U-Bahnen, wie zum Beispiel die Metro Oslo, 30 Prozent weniger Energie als herkömmliche U-Bahnen. Durch die Optimierung der Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen erhöht Siemens die Energieeffizienz von Gebäuden und senkt die Treibhausgasemissionen. Weltweit hat Siemens bereits über Gebäude modernisiert und damit 2,4 Millionen Tonnen CO 2 sowie mehr als eine Milliarde Euro eingespart. Auch beim Endverbraucher realisiert Siemens energieeffiziente und umweltfreundliche Lösungen, so z.b. bei Lichtquellen: LEDs sparen gegenüber Glühlampen bis zu 80 Prozent an Energie bei einer bis zu 50-mal längeren Lebensdauer. Bei Waschmaschinen werden heute im Vergleich zu 1993 rund 35 Prozent weniger elektrische Energie und 46 Prozent weniger Wasser verbraucht. Siemens kann als einziges Unternehmen Effizienz steigernde Produkte, Lösungen und Umwelttechnologien über die gesamte Wertschöpfungskette anbieten: von der Stromerzeugung über die Stromübertragung und -verteilung, bis hin zu Energieanwendungen und energiesparenden Services. Dabei kommen zunehmend modernste IT-Lösungen für das Energiemanagement zum Einsatz. Das Unternehmen will zukünftig mit nachhaltigen Technologien weiter wachsen und seine Kunden dabei unterstützen, wirtschaftlich und umweltfreundlich zu arbeiten. Deswegen hat sich Siemens zum Ziel gesetzt, sein Umweltportfolio (siehe auch Seite 44, und environmentalportfolio) signifikant auszubauen und damit weltweit zur Steigerung der Lebensqualität beizutragen.

6 6 Trends 1. Trends Energie ist die treibende Kraft der Menschheit. Sie muss aber nicht nur in ausreichender Menge verfügbar sein, sondern auch bezahlbar bleiben und die Verbraucher müssen sie umweltbewusst nutzen. Diese teils konkurrierenden Ziele möglichst gut in Einklang zu bringen, wird immer dringender, vor allem vor dem Hintergrund eines bis 2030 weiterhin rasant steigenden Strombedarfs. Die höchsten prozentualen Steigerungsraten werden der Mittlere Osten, die Asien-Pazifik-Region und Lateinamerika aufweisen. In absoluten Zahlen werden klar die asiatischen Länder, hier insbesondere China und Indien, an der Spitze des Verbrauchs liegen. Alle Potenziale müssen genutzt werden Fossile Brennstoffe sind heute weltweit die breite Basis für die Energieversorgung. Siemens geht davon aus, dass erneuerbare Energieträger in Zukunft zwar eine größere Rolle spielen, aber auf absehbare Zeit an der Dominanz der fossilen Energiequellen nichts ändern werden. Insbesondere Kohle wird weiterhin weltweit unverzichtbar sein. Der Mix wird sich allerdings zugunsten von Erdgas und erneuerbaren Energien verschieben. Vor allem die Windkraft wird stärker zur Stromversorgung beitragen. Die Weltbevölkerung und damit die Wirtschaft werden weiter schnell wachsen. Um den Strombedarf von diesem Wachstum abzukoppeln, muss die Nutzung aller Energieträger effizienter werden. Für Sonne, Wind, Biomasse und Erdwärme bedeutet das, den Wirkungsgrad zu erhöhen, die spezifischen Stromerzeugungskosten zu senken sowie die schwankende Verfügbarkeit auszugleichen. Gegenüber fossilen Energieträgern haben die erneuerbaren Energien den Vorteil, dass sie praktisch unerschöpflich sind und keine Emissionen verursachen. Primärenergieverbrauch (in Mrd. T 11,6 11% 2% 6% 21% 35% 25% 2005 Auf Grund von Rundungsdifferenzen addieren sich die Prozentwerte teilweise auf über 100%. Durchschnittliches jährliches Wachstum 1,6% Davon Strome Durchschnittliches jährliches Wachstum 2,0% 4,4 17% 22% 7% 46% % 6%

7 Trends 7 Stromerzeugung (in Mrd. kwh) Erneuerbare Energien (ohne Wasser) In 2005: 400 Mrd. kwh (2% von gesamt) 2,7% p.a. Wasser % Erneuerbare Energien (ohne Wasser) In 2030: Mrd. kwh (9% von gesamt) Biomasse Geothermie Solar 1% 16% Wind 28% 55% Fossile Energiequellen % 15% 7% 20% 40% 67% 62% Nuklear 14% Gas 23% Öl 3% Kohle 36% Solar Geothermie 13% 6% Andere 1% Wind 51% Biomasse 29% Quelle: Siemens onnen Öläquivalent) Entwicklung des Strombedarfs nach Regionen (in Mrd. kwh) zeugung 7,2 9% 7% 16% 17,4 12% 3% 7% 22% Erneuerbare Energien Wasser Nuklear Gas ,7% pro Jahr % 8% % 8% 46% Westeuropa Osteuropa / GUS Asien 23% 3% 32% Öl 17% 10% 44% 43% % 2030 Kohle 33% 33% 7% % 7% % 8% 2030 Americas Afrika / Naher- u. Mittlerer Osten Quelle: Internationale Energieagentur, Siemens Quelle: Siemens

8 8 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen 2. Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen Wie lässt sich der weltweit wachsende Energiebedarf decken, ohne die Umwelt zu zerstören? Nicht durch Verzicht auf Technik, sondern durch deren effiziente Weiterentwicklung hin zu Energie sparenden und Klima schonenden Techniken können die energie- und umweltpolitischen Herausforderungen gemeistert werden. Dabei wird die Verbesserung der Energieeffizienz eine tragende Rolle spielen. Ihren rasant steigenden Bedarf an Energie müssen die Entwicklungs- und Schwellenländer mithilfe modernster Technik möglichst Umwelt schonend decken. Kommt beim Aufbau der Infrastruktur zur Stromversorgung modernste Technik zum Einsatz, können vor allem fossile Energieträger so effizient wie möglich genutzt sowie wertvolle Ressourcen geschont werden. Siemens hat die Antworten Siemens verfügt mit seinen Partnern über das komplette Spektrum moderner Kraftwerkstechniken: Von konventionellen thermischen Kraftwerken und Schlüsseltechnologien wie Gas- und Dampfturbinenkraftwerken mit integrierter Kohlevergasung über Wind- und Wasserkraftanlagen bis hin zu Brennstoffzellen für die zentrale und dezentrale Stromerzeugung. Als Weltmarktführer bei Dampfturbinen für solarthermische Kraftwerke besitzt Siemens auch hier besondere Kompetenz. Des Weiteren bietet der Energy Sektor von Siemens für Kunden aus der Öl- und Gas- sowie aus anderen Industriebranchen ein breites Angebot an Produkten, Lösungen und Dienstleistungen. Im Portfolio befinden sich ebenfalls Produkte für eine effiziente Energieübertragung und -verteilung, so dass der erzeugte Strom ohne unnötige Verluste transportiert und dann verteilt werden kann. Mehr Effizienz in der fossilen Energieerzeugung Fossile Energieträger stellen heute den größten Teil der weltweiten Energieversorgung. Selbst Mitte des 21. Jahrhunderts werden sie immer noch den Hauptanteil im Energiemix ausmachen. Gas- und Dampfturbinen (GuD)-Kraftwerke GuD-Kraftwerke sind die Umwelt und Klima schonendsten konventionellen Kraftwerkstypen. Die besten GuD-Kraftwerke hatten 1992 bereits einen Wirkungsgrad von 52 Prozent. Im Jahr 2002 erreichte das GuD-Kraftwerk Mainz-Wiesbaden in Deutschland einen Wirkungsgrad von über 58 Prozent und stellte damit einen neuen Weltrekord auf. Die CO 2 -Emissionen pro Kilowattstunde betrugen bedingt durch den hohen Wirkungsgrad und den kohlenstoffarmen Energieträger Erdgas nur noch rund 345 Gramm. Um

9 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen 9 den Wirkungsgrad von gasbefeuerten GuD-Anlagen weiter zu verbessern, müssen zum einen der Dampf-Wasser-Kreislauf optimiert, zum anderen die Gasverbrennungstemperatur weiter erhöht werden. Hierzu sind neue Werkstoffe mit neuen Kristallstrukturen notwendig. Außerdem muss eine verbesserte Beschichtung die Materialien vor Korrosion und hohen Temperaturen schützen. Mit diesen neuen Werkstoffen wäre bis 2020 für erdgasbefeuerte GuD-Kraftwerke ein Wirkungsgrad von mehr als 63 Prozent erreichbar. Entwicklung der Wirkungsgrade bei fossilbefeuerten Kraftwerken auf Weltmarktniveau Steinkohlekraftwerk 47% Gas- u.dampfkraftwerk H-Klasse >60% >43% mit CO2 Abscheidung GuD-Kraftwerk mit integrierter Kohlevergasungsanlage (IGCC) mit und ohne CO2-Abscheidung E.ON Energie und Siemens realisieren am Standort Irsching in Bayern ein neues Kraftwerksprojekt, das in Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit einen neuen Maßstab setzt. In einem ersten Schritt hat Siemens eine neu entwickelte Gasturbine errichtet. Mit 340 Megawatt ist dies die weltweit größte und leistungsstärkste Gasturbine. Im Dezember 2007 wurde die Anlage planmäßig zum ersten Mal gezündet. Damit begann der für 18 Referenz-DKW >600 MW Effizienz CO 2-Emissionen 1992: 42% Basis 2007: 47% 11% 2020 Ziel: > 50% > 16% GuD-Kraftwerk Irsching 4, 530 MW Neue Technologien sind die Voraussetzung, um einen emissionsarmen Energie-Mix wirtschaftlich bereitzustellen. IGCC >400 MW mit CO2 Abscheidung Effizienz CO 2-Emissionen 1992: 52% Basis 2009: > 60% 13% 2020 Ziel: > 63% > 16% Effizienz CO2-Emissionen 1992: 42% Basis 2007: 47% 11% 2020 Ziel: > 50% > 16% IGCC CO 2-arm > 43% > 90% Quelle: Siemens

10 10 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen Monate angesetzte Testbetrieb. Nach der Testphase wird die Gasturbinenanlage zu einem hocheffizienten Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk mit einer Leistung von circa 530 Megawatt erweitert. Die Erhöhung des Wirkungsgrades auf über 60 Prozent ist ein Quantensprung in der heutigen Kraftwerkstechnik. Der im Vergleich mit bisherigen GuD-Anlagen um zwei Prozentpunkte höhere Wirkungsgrad bedeutet, dass jedes Jahr Tonnen weniger Kohlendioxid gegenüber den bisherigen State-of-the-Art Kraftwerkstechnologien entstehen. Dies entspricht dem jährlichen Ausstoß von Autos der Mittelklasse, die jeweils Kilometer fahren. GuD-Kraftwerke mit integrierter Vergasungsanlage Aufgrund der besonderen Vorteile des GuD-Prozesses soll diese Technik nicht nur für Gas, sondern zukünftig auch für Brennstoffe, wie für die weltweit reichlich verfügbare Kohle, für Biomasse oder für Rückstände aus Raffinerien Verwendung finden. Den größten Erfolg versprechen hier GuD-Kraftwerke mit integrierter Vergasungsanlage. In Europa wurde dieses Konzept in Buggenum, Niederlande, und in Puertollano, Spanien, für Kohle bzw. für einen Mischbrennstoff aus Kohle und Petroleumkoks einer Raffinerie realisiert. Der Brennstoff wird zuerst vergast und das dabei erzeugte Syngas, hauptsächlich eine Mischung aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H 2 ), gereinigt. Anschließend wird das gereinigte Syngas in einer Gasturbine mit nachgeschaltetem unbefeuertem Abhitzekessel, also im sogenannten GuD- Prozess, genutzt. Die GuD-Kraftwerke mit integrierter Vergasungsanlage erzielen heute bereits Wirkungsgrade von bis zu 47 Prozent. Fossile Kraftwerke mit CO 2 -Abtrennung Das klimafreundliche fossil befeuerte Kraftwerk lässt sich über verschiedene Technologievarianten erreichen: Bei bestehenden und neuen Kraftwerken durch eine spezielle Rauchgaswäsche, bzw. bei Kraftwerksneubauten durch die Verbrennung des fossilen Energieträgers mit reinem Sauerstoff, um im Prinzip nur Wasser und CO 2 im SGT5-8000H größte und leistungsstärkste Gasturbine der Welt. Nach der Testphase im bayerischen Irsching bei Ingolstadt wird diese Anlage zu einem hocheffizienten Gas- und Dampfturbinen (GuD)-Kraftwerk mit einer Leistung von 530 Megawatt und einem Wirkungsgrad von über 60 Prozent erweitert. Rauchgas zu erhalten. Im Falle von GuD- Kraftwerken mit integrierter Kohlevergasung (IGCC) lässt sich das CO 2 sogar mit vorhandener Technologie relativ leicht vor der Verbrennung abtrennen. Weitere Informationen finden Sie auf Seite 41. Erneuerung von Kraftwerken Dank geringer Emissionen, hoher Effizienz und niedriger Investitionskosten werden erdgasbefeuerte Gas- und Dampfturbinenanlagen eine wichtige Rolle bei der Erneuerung (dem sogenannten Repowering) des deutschen Kraftwerkparks spielen. Bis zum Jahr 2020 müssen alleine in Deutschland Kraftwerke mit einer Gesamtleistung von Megawatt ersetzt werden, da sie dann ihre Lebensdauer von 40 Jahren überschritten haben. Auch im Upgrade bestehender Anlagen gibt es viele Möglichkeiten die Effizienz zu steigern und damit die Umwelt zu entlasten. Beim Kraftwerk in Farge, Deutschland, wurde mit unterschiedlichen Upgrades der Wirkungsgrad um knapp drei Prozentpunkte erhöht. In der Gesamtbilanz bedeutet dies, dass für die gleiche erzeugte Menge Energie Tonnen Kohle pro Jahr weniger verbrannt und dabei Tonnen CO 2 eingespart werden. Kohlekraftwerke Während um 1900 Kohlekraftwerke einen Wirkungsgrad von sieben Prozent hatten, erreichen moderne Kohlekraftwerke heute bis zu 47 Prozent. Der entsprechende Kohleverbrauch beträgt pro Kilowattstunde 270 Gramm und die CO 2 - Emissionen 700 Gramm. Weitere Effizienzverbesserungen hängen im Wesentlichen von zwei Größen ab: Erhöhung des Dampfdrucks und der Temperatur sowie Reduzierung der Verluste im Wasser-Dampf-Kreislauf. Bis zum Jahr 2020 soll der Wirkungsgrad die 50-Prozent-Marke überschreiten. IT macht Kraftwerke effizienter Für die optimale Ausnutzung des eingesetzten Brennstoffes in fossilen Kraftwerken ist es erforderlich, die Kraftwerksanlagen thermodynamisch optimal zu betreiben sowie unnötige An- und Abfahrvorgänge zu vermeiden. Hierbei unterstützt die IT Lösung Energy Management Suite (EMS) die Betreiber von Kraftwerken. Das enthaltene Software-Modul Thermodynamik ermöglicht, durch Simulation die optimalen Betriebsparameter für einen hohen Wirkungsgrad zu ermitteln. Die Auswahl der optimalen Instandhaltungsstrategie für die Anlagenkomponenten sowie der Einsatz von Diagnosesystemen und Frühalarmen erhöht zudem die Zuverlässigkeit der Gesamtanlage.

11 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen 11 Kraft-Wärme-Kopplung Für die Energieeffizienz spielt die Kraft- Wärme-Kopplung (KWK) eine wichtige Rolle: KWK-Anlagen geben gleichzeitig Strom und Wärme ab und erreichen so einen sehr viel höheren energetischen Nutzungsgrad. Das spart Brennstoff. Dafür muss allerdings entweder ein Fernwärmenetz oder ein industrieller Abnehmer für Prozessdampf vorhanden sein. Das von Siemens in Schweden errichtete Heizkraftwerk Rya erreicht einen Brennstoffausnutzungsgrad von 92,5 Prozent und deckt bis zu 35 Prozent des Wärmebedarfs Göteborgs ab. Damit werden pro Jahr Tonnen CO 2 vermieden. Das GuD-Kraftwerk des Chemieunternehmens BASF in Ludwigshafen erzeugt mittels KWK Prozessdampf und erzielt einen Brennstoffnutzungsgrad von rund 90 Prozent. So werden jährlich mehr als Tonnen CO 2 vermieden. Kernkraftwerke Das deutsch-französische Gemeinschaftsunternehmen AREVA NP, an welchem Siemens zu 34 Prozent beteiligt ist, hat den bislang modernsten Kernreaktor, den EPR (European Pressurized Reactor), mit den bis heute weitreichensten Sicherheitsmerkmalen entwickelt. Der erste EPR ist derzeit in Finnland im Bau. Den zweiten errichtet das Unternehmen in Frankreich. Der EPR erzielt gegenüber früheren Kernkraftwerken unter anderem folgende Verbesserungen: Anhebung des Wirkungsgrads von 35 Prozent auf 37 Prozent, Leistungserhöhung auf über Megawatt und Auslegung der Betriebszeit auf 60 Jahre. Als weiteres Produkt mit weltweit führenden Sicherheitsstandards gehört auch der SWR-1000 Siede-Wasser-Reaktor zum Portfolio der AREVA NP, der gemeinsam mit verschiedenen europäischen Partnern entwickelt wurde. Im Kernkraftbereich liefert Siemens den konventionellen Teil (inklusive Dampfturbosatz) und die Betriebsleittechnik. Brennstoffzellen Eine weitere Möglichkeit, hohe Wirkungsgrade zu erzielen, ist die Brennstoffzelle. Sie wandelt die chemische Energie des GuD-Kraftwerke mit integrierter Vergasungsanlage Höchst effiziente und saubere Stromerzeugung aus Kohle Im Unterschied zu klassischen Kohlekraftwerken ist die CO 2 -Abscheidung bei IGCC Anlagen relativ einfach zu realisieren und hat damit das Potenzial, die innovativste und wirtschaftlichste CO 2 -arme Kohlekraftwerkslösung zu werden. Durch Verpressen von CO 2 in bestehende Erdöl- und Erdgaslagerstätten wird CO 2 von der Atmosphäre fern gehalten. Brennstoffes in elektrische Energie und Wärme um. In der Brennstoffzelle wird Wasserstoff, aber auch Erdgas oder Kohlegas, mit Sauerstoff bzw. Luft zusammengeführt, wobei elektrische Energie und Wärme entstehen. Die Emissionen einer Brennstoffzelle sind für Kohlenmonoxid (CO) und Schwefeldioxid (SO 2 ) nahezu Null sowie für Stickoxide (NOx) sehr gering. Der Wert für CO 2 hängt vom eingesetzten Brennstoff ab. Für Erdgas ist er aufgrund des hohen Wirkungsgrads sehr gering und für Wasserstoff gleich Null. Siemens ist weltweit führend bei oxidkeramischen Hochtemperatur-Brennstoffzellen, den Solid Oxide Fuel Cells (SOFC). SOFC-Anlagen haben elektrische Wirkungsgrade von beinahe 50 Prozent für einfache Systeme und bis zu 70 Prozent für SOFC-Gasturbinen-Hybridsysteme. Energieeffizienz in der Öl- und Gas-Industrie Entlang der Wertschöpfungskette der Ölund Gasindustrie werden durchschnittlich 90 Prozent der Energie eingesetzt für das Pumpen und das Verdichten der Rohstoffe in den Produktions- und Transportprozessen sowie in der Prozessindustrie beim Wärmetransfer mit Brennern, Dampfgeneratoren und Kühlern. Die Energieeffizienz liegt dabei nur bei etwa 20 Prozent. Elektrische Lösungen können die Effizienz dieser Prozesse bis auf über 50 Prozent steigern. Statt mit mechanischen Antrieben im Verdichtungs- und Pumpenprozess arbeiten diese Anlagen mit einem elektrischen Antriebssystem. Den Strom erzeugt dabei entweder ein Gasturbinen- oder ein GuD-Kraftwerk. Siemens bietet als einziger Anbieter Stromerzeugung, Stromversorgung, elektrische Antriebssysteme und Verdichterlösungen aus einer Hand. Auf Basis dieses Konzeptes ist Siemens Partner bei der Entwicklung von Verdichterlösungen auf dem Meeresgrund zur Gasförderung, von elektrischen Gasverflüssigungsanlagen (E-LNG), elektrischen Rohölverarbeitungsschiffen (EFPSO) und Pipelinelösungen. Zur Nutzung der in der Prozessindustrie anfallenden exothermen Energie bietet Siemens als Marktführer für industrielle Dampfturbinen optimale Lösungen für die Stromerzeugung und Verdichtung an.

12 12 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen Beim Offshore-Windpark Burbo vor der Küste Liverpools arbeiten 25 Windturbinen des Energy Sektor von Siemens. Die Windkraftanlagen des Typs SWT haben eine Leistung von jeweils 3,6 Megawatt. Der Windpark versorgt Haushalte mit umweltfreundlichem Strom und hat eine Gesamtleistung von 90 Megawatt. Erneuerbare Energien noch effizienter nutzen Neben der sparsamen Nutzung und effizienten Umwandlung von fossilen Rohstoffen rücken erneuerbare Energien zur Stromerzeugung immer stärker in den Fokus. Sie haben in den vergangenen Jahren stark an Bedeutung zugenommen und stellten 2007 alleine in Deutschland über 14 Prozent des erzeugten Stroms. Vor allem Länder ohne eigene Rohstoffvorkommen werden durch sie von fossilen Brennstoffen unabhängiger. Erneuerbare Energien tragen so zur Sicherheit der Energieerzeugung bei. Sie sind vielfach heimische und ortsnahe Energieträger und kommen nahezu überall auf der Welt vor. In Entwicklungs- und Schwellenländern können sie einen wichtigen Beitrag zur ländlichen Elektrifizierung und damit zum Wirtschaftswachstum liefern. Immer bessere Nutzung Bei der Energieerzeugung mit Sonne, Wind, Biomasse oder Erdwärme gilt es nicht nur, den Wirkungsgrad zu erhöhen, sondern auch die spezifischen Stromerzeugungskosten zu senken. Die Herausforderungen für eine wirtschaftliche Nutzung ist neben der naturbedingten geringen Energiedichte bei Sonne und Wind auch die schwankende Einspeiseleistung. Zum Vergleich: Während bei einem Kernkraftwerk eine Auslastung von bis zu Stunden im Jahr möglich ist und ein Kohlekraftwerk circa Stunden jährlich im Volllastbetrieb gefahren werden kann, kommen Windenergieanlagen je nach Standort auf bis Betriebsstunden pro Jahr. Die jahres- und tageszeitlichen Unterschiede müssen prognostiziert und im Kraftwerksmanagement berücksichtigt werden. Sie führen einerseits zu einer Erhöhung der Spitzenbelastung und andererseits zu einer niedrigeren durchschnittlichen Belastung der Netze. Genau hier setzen die Innovationen in den Übertragungs- und Verteilungsnetzen zu den erneuerbaren Energien an, um sie im Energiemix zusammen mit den fossilen Kraftwerken zunehmend effektiver und attraktiver zu machen. Wind Die Windenergie hat starken Auftrieb erhalten. Bereits heute sind weltweit mehr als Windturbinen von Siemens im Einsatz. Sie alleine haben eine Spitzenleistung von Megawatt und sparen jährlich über acht Millionen Tonnen CO 2 ein. Im Bereich der Offshore-Windparks ist Siemens Weltmarktführer in der Lieferung von Windturbinen. Der größte europäische Onshore-Windpark in Whitelee, Schottland, wurde ebenfalls von Siemens errichtet. Das größte Turbinenmodell der Produktpalette hat eine Leistung von 3,6 Megawatt und einen Rotordurchmesser von 107 Metern. Die Rotorblätter, gefertigt im patentierten Integral-Blade-Verfahren, bestehen aus Fiberglas und haben keine Nahtstellen. Sie halten selbst orkan- Kooperation bei schwimmenden Windenergieanlagen Siemens und der norwegische Energiekonzern Hydro arbeiten bei der Entwicklung von schwimmenden Windenergieanlagen zusammen. Die erste schwimmende Windturbine wird vor der norwegischen Küste in den Testbetrieb gehen. Schwimmende Anlagen haben mehrere Vorteile: Zum einen können sie auch in Küstengebieten bei größerer Wassertiefe platziert werden und profitieren so von den stabileren Windverhältnissen. Zum anderen bieten sie die Möglichkeit, nahezu überall auf offener See einsetzbar zu sein, um Verbraucher wie zum Beispiel Ölplattformen mit regenerativer Energie zu versorgen.

13 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen 13 Siemens liefert vier Dampfturbinen für vier solarthermische Kraftwerke in Spanien. Die Kraftwerke werden nach ihrer Inbetriebnahme die größte Anlagen ihrer Art in Europa sein und durch einen thermischen Salzspeicher während der Sommermonate einen 24-Stunden-Betrieb ermöglichen. Solarenergie auf Italienisch Bei der größten zusammenhängenden Solaranlage Italiens 2007 von Siemens errichtet erzeugen die Solarmodule auf der Größe von anderthalb Fußballfeldern mit einer Bemessungsleistung von 180 Wp/Modul insgesamt 1,4 Gigawattstunden elektrische Energie im Jahr. Rund 350 Haushalte in der Provinz Kalabrien im Süden Italiens profitieren von dieser klimafreundlichen Energiegewinnung. Solarenergie auf Spanisch Neben der Windenergie ist Spanien auch Vorreiter bei der Entwicklung solarthermischer Anlagen. Bereits zwei Dampfturbinen vom Typ SST-700 hat Siemens an die solarthermischen Kraftwerke Andasol 1 und 2 in Andalusien geliefert. Nach ihrem Anschluss an das Stromnetz, für 2008 und 2009 geplant, werden die Anlagen mit einer Kollektorenfläche von insgesamt Quadratmeter und einer Leistung von 50 Megawatt die größten Kraftwerke dieser Art in Europa sein. Damit auch in sonnenarmen Zeiten Strom erzeugt werden kann, werden in Andalusien thermische Reservoirs in Form von Salzspeichern mit installiert. Diese nehmen die Energie für die Dampferzeugung auf und garantieren dadurch eine Fortsetzung des Kraftwerksbetriebs um weitere sechs Stunden. Dank dieser Salzspeicher werden die Kraftwerke zu berechenbaren Stromerzeugern. artigen Winden stand. In Zukunft sollen die Rotorblätter sogar 60 Meter lang sein und noch leistungsstärkere Turbinen antreiben können. Im Vergleich zu den vor 25 Jahren eingesetzten Windrädern erbringt die stärkste Windturbine heute das 100-fache an Leistung. Um der hohen Nachfrage nach Windturbinen in den Regionen nachkommen zu können, hat Siemens unter anderem in Iowa in den USA eine eigene Fertigung für Rotorblätter aufgebaut. Sonne Photovoltaik, Solarthermie oder Aufwindkraftwerke sind drei Beispiele, für die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Photovoltaikanlagen arbeiten auf direktem Weg via Solarzellen. In solarthermischen Kraftwerken fokussieren Spiegel das Sonnenlicht auf ein Absorberrohr, das sich sehr stark erwärmt. Die Wärmeenergie der Sonne erhitzt ein synthetisches Wärmeträgeröl auf 400 Celsius. Diese Hitze erzeugt über einen Wärmeüberträger Dampf, der Kraftwerksturbinen antreibt. Diese Anlagen arbeiten in sonnenreichen Gebieten besonders wirtschaftlich. Eine dritte Möglichkeit, Strom aus der Sonnenenergie zu gewinnen, bieten Aufwindkraftwerke, die die warme Luft sammeln, über einen hohen Turm nach oben steigen lassen und dabei druckgestufte Windturbinen antreiben. Weitere erneuerbare Energieträger Biomasse sowie Erdwärme zählen ebenfalls zu den erneuerbaren Energien, da beide generell CO 2 -neutral sind. Zudem stehen Biomasse durch das Wachstum der Pflanzen wird genau so viel CO 2 aufgenommen, wie beim Verbrennen wieder freigesetzt wird sowie Erdwärme im Gegensatz zu Wind und Sonne auf Abruf und ohne Schwankungen zur Verfügung. Siemens liefert mit seinen Turbomaschinen die Kernkomponenten für die Erzeugung von regenerativem Strom aus diesen natürlichen Quellen.

14 14 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen Wie kann man Strom über weite Strecken verlustarm übertragen? Effizienz in der Energieübertragung und -verteilung Zu einer sicheren und effizienten Stromversorgung gehören nicht nur leistungsfähige Kraftwerke, sondern auch eine zu jeder Tages- und Nachtzeit reibungslos funktionierende Energieübertragung und - verteilung. Was kleinste Ursachen im Netz bewirken können, haben die Stromausfälle der vergangenen Jahre rund um den Globus bewiesen. Viele Blackouts gingen auf Schwächen in den Energieversorgungsnetzen zurück. Stabile Netze, die schnell und flexibel auf Veränderungen im Lastfluss reagieren können, sind jedoch keine Selbstverständlichkeit. Die verstärkte Einspeisung von erneuerbaren Energien oder ein länderübergreifender Energiehandel stellen nur zwei Herausforderungen dar, mit denen die Netze bereits immer häufiger umgehen müssen. Vor diesem Hintergrund sind vorausschauende und innovative Konzepte zur Energieübertragung und -verteilung heute wichtiger denn je. Stromautobahnen Energietransport in hoher Dichte über lange Strecken Um elektrische Energie über weite Strecken vom Erzeuger zum Verbraucher so verlustarm wie möglich zu übertragen, hat sich das Prinzip der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) bereits weltweit in zahlreichen Projekten bewährt. Auch in der Hochspannungstechnik gilt der Grundsatz: je höher die Spannung, desto geringer die Verluste. Das Prestigeprojekt für Technik und Leistung ist die Stromautobahn via HGÜ zwischen der Provinz Yunnan im Südwesten Chinas und der im Süden Chinas liegenden Provinz Guangdong. Mit einer Übertragungsleistung von Megawatt und einer Übertragungsspannung von 800 Kilovolt wird es die HGÜ-Fernverbindung mit der weltweit höchsten Übertragungsspannung sein. Diese Gleichstromverbindung von Kilometer Länge transportiert ab Mitte 2010 den von mehreren Wasserkraftwerken wirtschaftlich, umweltfreundlich und Eine HGÜ-Verbindung schließt die Ferieninsel Mallorca erstmals an das Stromversorgungsnetz des spanischen Festlands an. Die 250 Kilometer lange Seekabelverbindung wird von Mai 2011 an die Insel vor allem in den heißen Sommermonaten mit Strom aus dem europäischen Verbundnetz versorgen.

15 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen 15 CO 2 -frei erzeugten Strom. So lässt sich mit Hilfe dieser Fernverbindung pro Jahr ein Ausstoß von über 30 Megatonnen des klimaschädlichen CO 2 vermeiden, das bei konventioneller, lokaler Stromerzeugung entstanden wäre. Stabile Netzanbindungen Durch das neu entwickelte System HVDC PLUS (HVDC High Voltage Direct Current) leistet die HGÜ-Technik auch einen wichtigen Beitrag zur stabilen und verlustarmen Netzanbindung von klimafreundlich produziertem Strom aus regenerativer Energieerzeugung wie beispielsweise Offshore-Windparks und großen Solarkraftwerken. Da diese Schlüsseltechnologie auch die Stromversorgung von Öl- und Gasplattformen über die Anbindung an das Festlandnetz per Seekabel ermöglicht, lassen sich durch HVDC PLUS zudem auch CO 2 - und Stickoxid-Emissionen von Kleinkraftwerken auf See vermeiden. HGÜ-Verbindungen in Europa Auch die Netzbetreiber setzen immer öfter HGÜ-Technik ein. So fließt bereits Energie im Seekabel über den großen Belt zwischen den dänischen Inseln Fünen und Seeland sowie zwischen den Niederlanden und Großbritannien. Jüngstes Projekt ist die Verbindung zwischen dem spanischen Festland und den Balearen. Von Mai 2011 an wird ein 250 Kilometer langes 250-kV HGÜ-Seekabel mit einer Leistung von 400 Megawatt die Ferieninsel Mallorca vor allem bei Spitzenlast in den Hauptferienzeiten mit Strom vom Festland aus versorgen. Pro Jahr lässt sich so der Ausstoß von über 1,2 Megatonnen CO 2 vermeiden, die bei lokaler, konventioneller Stromerzeugung emittiert worden wären. HVDC Plus ermöglicht den verlustarmen Transport elektrischer Energie von Offshore-Windparks an die Küste sowie die wirtschaftliche und Umwelt schonende Energieversorgung von Ölbohrplattformen aus dem Stromversorgungsnetz auf dem Festland. Es ist für den Aufbau von Gleichstromverbindungen bis in den Leistungsbereich von Megawatt geeignet, wo heute noch ausschließlich klassische netzgeführte Stromrichter eingesetzt werden.

16 16 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen Hochspannung nahe am Verbraucher Effiziente Produkte und Systeme ermöglichen, gerade bei der Energieverteilung in großen Ballungszentren, Energie einzusparen. Ziel ist, mit der Hochspannung möglichst dicht an die Verbraucher, sozusagen inmitten des Lastschwerpunktes eines Versorgungsgebiets zu gelangen. Damit wird die Ausdehnung der Verteilungsnetze mit geringerer Spannung möglichst klein und verlustarm gehalten. Spezielle Flüstertransformatoren arbeiten so geräuscharm, dass sie auch in dicht besiedelten Gebieten aufgestellt werden können. Auch die Effizienzsteigerung bei den Umspanntransformatoren eröffnet weitere Energieeinsparungen. Gasisolierte Leitungen (GIL) und Schaltanlagen (GIS) transportieren und verteilen Energie zudem umweltverträglich und auf kleinstem Raum. Harmonisierung von Netzen Die Mittelspannungs-Gleichstromnetzkopplung Siplink (Siemens Power Link) verbindet flexibel und zuverlässig unterschiedliche Verteilungsnetze. Siplink ermöglicht einen wechselseitigen Energieaustausch und verbessert darüber hinaus die Spannungsqualität und Versorgungszuverlässigkeit ohne die Netze dauerhaft miteinander zu verbinden. Siplink kommt zum Beispiel bei der Verbindung städtischer Netze wie Ulm mit Neu-Ulm zum Einsatz, die mit konventioneller Technik, bedingt durch ihre Struktur, niemals hätten verbunden werden können. Hierdurch wird die Spannungshaltung in beiden Netzen verbessert und ein Leistungsaustausch zwischen den Netzen ermöglicht. Über Siplink werden auch die in Häfen vor Anker liegenden Schiffe über das Hafennetz versorgt. In der Regel versorgen die mit Schweröl arbeitenden Schiffsmotoren die Bordnetze mit Energie. Siplink koppelt das normalerweise mit einer Frequenz von 60 Hertz betriebene Bordnetz mit dem 50 Hertz-Hafennetz und macht damit die Energieversorgung möglich. Ein durchschnittliches Containerschiff, welches sich mit Strom aus dem Hafennetz versorgt, spart mit Siplink pro Tag 12,6 Tonnen CO 2 und darüber hinaus erhebliche Mengen an Ruß, Feinstaub und Lärm ein. IT auch für die Stromnetze unverzichtbar Um Netze technisch und wirtschaftlich effizient zu betreiben und Versorgungsunterbrechungen zu vermeiden, spielt spezielle Software bei der Energieübertragung und -verteilung eine immer wichtigere Rolle. Neben der klassischen Leittechnik werden für den Netzbetrieb weitere Softwarelösungen wie zum Beispiel Asset Management, Workforce Management oder Condition Monitoring angeboten. Sie dienen dazu, die eingesetzten Betriebsmittel und deren Zustand zu erfassen und zu verwalten, sowie Instandhaltung und Erneuerung lang-, mittel- und kurzfristig zu planen. Die durchgängige Überwachung der Anlagen ermöglicht unter Umständen auch

17 Energie effizienter erzeugen, übertragen und verteilen 17 Die SmartGrids-Initiative wurde 2004 durch Berufung von 25 international führenden Experten aus 12 Ländern der Europäischen Union gegründet. Deutschland stellt in diesem Gremium drei Experten, einer davon kommt aus dem Energy Sektor von Siemens. Die Mission dieser Initiative lautet: Die europäischen Netze sollen fit für die Herausforderung und Möglichkeiten des 21. Jahrhunderts sein, die Erwartungen der Gesellschaft erfüllen und den freien Markt fördern. Gasisolierte Hochspannungsschaltanlage in Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate. Kooperation für virtuelles Kraftwerk RWE und Siemens entwickeln gemeinsam Geschäftsmodelle und technische Konzepte zum Aufbau und zur Betriebsführung von virtuellen Kraftwerken. Die Koordination der dezentralen Erzeuger soll neben wirtschaftlichen Vorteilen vor allem einen Beitrag zur CO 2 - Minderung liefern. Im zweijährigen Pilotprojekt werden bis Mitte 2009 dezentrale Anlagen wie Blockheizkraftwerke und Biomasse- oder Windkraftanlagen zu einem virtuellen Kraftwerk verbunden und von zentraler Stelle aus gesteuert. Schäden vor einem Ausfall zu erkennen und die durch schadhafte Teile entstehenden Verluste zu reduzieren. Energie Management Systeme wie z.b. das DEMS (Dezentrales Energie Management System) werden mehr Aufgaben in der Steuerung der Energieflüsse aufgrund der Integration dezentraler Eigenerzeugungsanlagen übernehmen. Sie steuern Leistungsflüsse so, dass Energiebezug, Energieverbrauch, Spannungsqualität und Netzverluste optimiert werden. Blick in die Zukunft Die Stromübertragungs- und -verteilungsnetze werden in Zukunft eine noch wichtigere Rolle in der Energieversorgungskette spielen. Der heutige statische Netzbetrieb muss bedingt durch vielfältige Anforderungen flexibler werden und die Kommunikation zwischen Erzeuger und Verbraucher ermöglichen. Kleine Kraftwerke mit kontinuierlichen Einspeiseleistungen müssen genauso wie fluktuierende Netzeinspeisungen durch erneuerbare Energie im Netz integriert werden. Das Netzleitsystem SpectrumPower CC ermöglicht heute bereits das Zusammenfassen von mehreren kleinen dezentralen Kraftwerken zu einem virtuellen Kraftwerk. Ein so genanntes Demand Side Management wird notwendig sein, um die Steuerung von Netzlasten bzw. das Setzen von Anreizen zum Anpassen des Verbrauchsverhaltens an das Energieangebot zu ermöglichen. Diese Bestrebungen verfolgen auch die Entwicklungen der Europäischen Technologie Plattform SmartGrids. Im Dezember 2004 wurde die europäische Initiative gegründet, um eine Vision für die elektrische Energieversorgung des 21. Jahrhunderts in Europa zu erarbeiten. Sie verfolgt das Ziel, ein effizienteres und zuverlässigeres Energieversorgungssystem, unter Einbeziehung von verteilter und erneuerbarer Energieerzeugung, zu schaffen. Im Rahmen von SmartGrids soll aber nicht nur in technischer Hinsicht eine Vision für das europäische Netz entwickelt, sondern auch kommerzielle Aspekte wie der verstärkte Handel mit elektrischer Energie oder regulatorische Aspekte mit berücksichtigt werden.

18 18 Energie effizienter nutzen 3. Energie effizienter nutzen Welche umweltfreundlichen Produkte und Lösungen bietet Siemens für die Energienutzung an? Industrielösungen Die Industrie verursacht rund 34 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen. Daher trägt sie eine besondere Verantwortung, Energieeffizienz, Ressourcenschonung und Klimaschutz stetig zu verbessern. Zudem erfordern steigende Energie- und Rohstoffpreise sowie neue gesetzliche Rahmenbedingungen immer dringender den effizienten Einsatz der Ressourcen. Siemens hat die Antworten Die von Siemens entwickelten und bereits in einer Vielzahl von Projekten eingesetzten Technologien zeigen, dass sich Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit bei industriellen Lösungen nicht ausschließen, sondern einander immer mehr bedingen. Effiziente Energieverteilung in Industrie- und Zweckgebäuden Mit Totally Integrated Power (TIP) bietet Siemens durchgängige Lösungen für die elektrische Energieverteilung in Gebäuden von der Mittelspannung bis zum Verbraucher. Das beginnt bei kompatiblen Produkten und Systemen und führt über die Anbindung der Energieverteilungssysteme an die Industrieautomatisierung und Gebäudeautomatisierung dazu, dass alle Energiesparpotentiale in der Planungs-, Errichtungs- und Betriebsphase ausgeschöpft werden. Bereits in der Entwurfsplanung analysiert die von Siemens entwickelte Planungssoftware mit dem Namen Simaris Projektdaten, um daraus die adäquate Größenordnung und die wirtschaftlichsten Lösungen zu errechnen. Das Power Management System von Siemens optimiert den Energieeinsatz und kann dadurch die Energiekosten um bis zu 20 Prozent senken. Dieses ganzheitliche System sorgt dafür, dass der Energieverbrauch transparent ist und sichert eine verlässliche Energieverteilung. Die Power Management Software stellt die mit einem Multifunktionsgerät gemessenen Energiewerte online dar und wertet sie aus. Daran gekoppelt ist eine verursachergerechte Kostenstellenzuordnung sowie ein automatisches Lastmanagement. Zudem werden zyklisch Trendberechnungen durchgeführt, vor möglichen Limitüberschreitung gewarnt sowie bei Bedarf gemäß der Vorgaben Verbraucher abgeschaltet. Anhand des ermittelten Verbrauchsprofils lassen sich Einsparpotentiale leicht aufspüren und das Einhalten des vertraglich vereinbarten Leistungslimits überwachen. Die Datenauswertungen helfen dem Kunden bei Einkaufsverhandlungen mit Energielieferanten eine optimale und bedarfsgerechte Stromversorgung zu verwirklichen und die Kosten weiter zu reduzieren. Die damit verbundenen Wirkungsgradverbesserungen der Geräte verringern den CO 2 -Ausstoß um etwa zehn Prozent. Weltweit entspricht dies einer Einsparung in der Industrie von 400 bis 600 Mio. Tonnen CO 2 im Jahr.

19 Energie effizienter nutzen 19 Totally Integrated Automation (TIA) und Totally Integrated Power (TIP) sind der Schlüssel zu einem effizienten Energie-Management. Die Industry Automation Division von Siemens prägt mit ihrer Plattform-Strategie den Automatisierungs- und Energieverteilungsmarkt. Produktivitätspotenziale sind heute nicht mehr durch bessere Insellösungen zu heben, sondern vor allem durch die nahtlose horizontale und vertikale Integration von Informations-, Kommunikations- und Automatisierungstechnologien in die Betriebsabläufe. Green Solutions der Siemens Industry Solutions Division optimieren sowohl die Umweltbilanz als auch den Gesamtprozess bei Industrieprojekten. Dieser Ansatz eröffnet neue Potenziale bei der Reduktion oder Vermeidung von Klimagasen, bei der Vermeidung von Rest- und Abfallstoffen und bei der effizienteren Nutzung von Restwärme in der industriellen Produktion. Mit Software von Siemens können Unternehmen virtuell ihre Produkte und deren Fertigung entwickeln und testen. Am Computer werden mögliche Produktions- sowie Funktionsfehler behoben, bevor die erste Komponente in der realen Welt hergestellt wird.

20 20 Energie effizienter nutzen Siemens hilft, in Industrieanlagen weniger Strom zu verbrauchen Ein enormes Potenzial zur Energieeinsparung birgt die Antriebstechnik: Weltweit verbrauchen 20 Millionen Industriemotoren 65 Prozent des industriellen Stroms. Energie-Optimierung könnte hier bewirken, dass 360 Millionen Tonnen CO 2 pro Jahr weniger emittiert werden dies entspricht fast den CO 2 -Emissionen Australiens. Um die Verpflichtungen des Kyoto-Abkommens zu erfüllen, hat die Europäische Union Richtlinien für elektrische Antriebstechnik verabschiedet, die zu einer Einsparung von 39 Mio. Tonnen CO 2 bis 2010 (gegenüber 1990) führen sollen. Allein in der Europäischen Union fallen täglich etwa sieben Millionen Euro unnötiger Stromkosten an, weil Bestandsanlagen nicht mit drehzahlvariablen Antriebssystemen ausgerüstet und zum Teil überdimensioniert sind. Würden konsequent Energiesparmotoren eingesetzt werden, könnte dies 1,3 Millionen Euro pro Tag einsparen und 3 Millionen Tonnen CO 2 im Jahr vermeiden. Die Nachrüstung von Frequenzumrichtern würde weitere 15 Millionen Tonnen CO 2 im Jahr einsparen. Zusammen entspricht dies den Emissionen von 19 fossilen Kraftwerksblöcken oder 4,5 Millionen Autos der Mittelklasse, die jeweils Kilometer pro Jahr fahren. Die Drive Technologies Division von Siemens hat die Internet basierte Software SinaSave entwickelt, die unentgeltlich Energiesparpotenziale berechnet und angibt, ab wann sich eine Investition amortisiert. Das Programm ist sowohl für die Planung eines Anlagen-Neubaus als auch einer Anlagen-Modernisierung geeignet. SinaSave ist konzipiert für den Betrieb von Motoren mit fester Drehzahl sowie mit variabler Drehzahl bei Verwendung mit Frequenzumrichtern. Das Programm erfasst für seine Analyse nicht nur den jeweils einzelnen Antrieb, sondern den kompletten Antriebsstrang. Energiesparmotoren von Siemens passen in nahezu jedes Antriebskonzept und zeichnen sich durch eine um über 40 Prozent verringerte Verlustleistung gegenüber Standardmotoren aus. Maximale Wirkungsgrade erreichen die neuen NEMA-Motoren von Siemens durch den Kupferdruckgussrotor, der die Verlustleistung bei geringer Baulänge reduziert. Damit liegen die Motoren sogar über den amerikanischen NEMA-Premium-Standards. Zusammen mit Frequenzumrichtern von Siemens lassen sich elektrische Antriebe im Gegensatz zu konventionellen Verfahren wie Drosselregelungen bedarfsgerecht betreiben. Dies zahlt sich insbesondere beim Betrieb von Lüftern, Pumpen oder Kompressoren mit Einsparungen von bis zu 60 Prozent in Extremfällen sogar bis zu 70 Prozent aus. Durch die hohen Stromeinsparungen amortisieren sich Energiesparmotoren und Frequenzumrichter meist schon nach einem Jahr. Steigern lässt sich der Spareffekt noch, indem die beim Bremsen eines drehzahlveränderten Antriebs frei werdende Energie aufgefangen und ins Stromnetz zurückgeführt wird. Die 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, Zentrifugen und Pumpanlagen, aber auch bei Schiffsantrieben. Drei bis zehn Prozent der eingesetzten Energie lassen sich hier je nach Anwendung noch einmal sparen. Mit Supraleitern verlustfrei auf Draht Keramik ersetzt Kupfer in Elektromotoren Bei etwa minus 200 Grad Celsius (80 Kelvin) leiten die aus keramischen Materialien hergestellten und mit Stickstoff gekühlten Supraleiter Ströme ohne Widerstand. Sie brauchen wenig Platz, denn im Gegensatz zu Kupferkabeln können Dräh- Die coolste Art elektrische Energie zu erzeugen: Siemens setzt 2005 den weltweit ersten Generator mit Hochtemperatur-Supraleiter in Betrieb.