EffCheck und mehr Energieeffizienz im Pumpenund Elektromotorenbereich

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1 EffCheck und mehr Energieeffizienz im Pumpenund Elektromotorenbereich Projektleitung: Prof. Dr. Klaus Helling Projektmanager: Dipl. Ing. (FH) Helmut Krames Bachelor-Thesis: B. Eng. Roman Jonetzko Datum:

2 Basisdaten zum Unternehmen Schwollener Sprudel GmbH & Co. KG mit Sitz in Schwollen Mitarbeiterzahl: ca. 90 Produktion von Mineralwasser und Erfrischungsgetränken ( ca. 100 Mio. Flaschen pro Jahr)

3 Standort Anlagentechnik Werk 1 Kompressoren 15 und 22 kw elektrische Leistung Baujahr: 2002 und 2010 Eingestellter Druck 10 bar Spülanlage Modell: SIRIO 9 Baujahr: 1995 LOOS Dampfkessel Leistung: 2t/h Dampf Baujahr: 1995 Heizung Verwaltung 24 kw Leistung

4 Standort Anlagentechnik Werk 2 Loos Dampfkessel BJ 2002 Leistung: 400 kwth Kältemaschine TEKO TPKWS Bj Kältemittel: R 404 A Arbeitsmedium : Wasser Kompressor (Blasluft) Bj Stromaufnahme: 160kW Druckbereich: 42bar wassergekühlt Rückkühlung des Kompressors über Tischkühler 2 direktbefeuerte Lufterhitzer Flüssiggas Leistung: je 115 kwth

5 Ergebnisse Datenerhebung

6 Ergebnisse Datenerhebung Strom Stromverbrauch ca. 11 % gesunken ca. 13 % gestiegen Stromkosten ca. 1,6 % gesunken ca. 10 % gestiegen

7 Lastspitzenmanagement Reduzierung um ca. 50 kw möglich (16 h/a)

8 Wärmeübergabe Werkstatt und Lager Werk 1 Übergabe für Raumlufterwärmung durch Lufterhitzer (25 kw) kontinuierlich durchströmt, sobald Dampfkessel in Betrieb, keine hydraulische Trennung möglich Wärmeabgabe ca. 10 % der Nennlast (geschätzt bis zu 10 kw)

9 Investition BHKW Werk 1 Öl-BHKW Investition Gesamtpreis BHKW GG Inbetriebnahme und Einregulierung der BHKW Zubehör-Anbauteilen Wärmeübertrager mit Armaturen Lufterhitzer an Warmwasserheizung Pufferspeicher (5 m³) Anbindung Verwaltung Bauliche Maßnahmen Unvorhergesehenes 5% Planung Gesamtkosten BHKW-Kompaktmodul GG 50 Fabrikat Sokratherm Brennstoff Öl Quelle:

10 Wirtschaftlichkeitsberechnung Öl-BHKW Werk 1 Amortisation = Risikobewertung Ausgleich der Investition Gewinn nach Amortisation Überschuss /a

11 Spülanlage Werk 1 Hersteller: ENOMECO S.r.I. Modell: SIRIO 9 Typ: 22 Ränge; Ps Baujahr: 1995 Hohe Oberflächentemperaturen (ca. 90 C) Wärmeverlust

12 Wirtschaftlichkeit Dämmung Dämmung Spülmaschine Ist-Zustand Zusätzliche Dämmung Verlust pro m Heizung 0,450 kw/m² 0,088 kw/m² Abgeschätzte Oberfläche 50 m² 50 m² Betriebsdauer h/a h/a Wärmeverlust kwh/a kwh/a Wärmeeinsparung kwh/a Wirkungsgrad Heizanlage 85% Öleinsparung kwh/a Ölpreis 0,0700 /kwh Einsparung /kwh Investition Oberfläche 50 m² Preis pro m² HT/Armaflex 155 /m² Dämmkosten Schutz begehbare Fläche Gesamtinvestition Quelle: Die Investition rechnet sich schon im zweiten Jahr!

13 Energieeinsparung durch Druckabsenkung Energieeinsparung durch Absenkung der Druckluft Druckabsenkung in bar Hersteller AFI (Blasmaschine) COMPAIR (PET) COMPAIR (Glas) COMPAIR (Glas) Mark-Compressor* Kompressor CE46S L22/10 L22/10 V2 OFMS2SK1D1 Eingestellter Überdruck in bar neue Einstellung in bar installierte Leistung 160 kw 22 kw 22 kw 15 kw 2 kw Mittlere Vollaststunden im Jahr h/a 625 h/a h/a h/a h/a Mittlerer Stromverbrauch (einschl. Leerlaufanteil) kwh/a kwh/a kwh/a kwh/a kwh/a Prozentuale Einsparung 0,40% 8% 8% 8% 8% Einsparung Strom kwh/a 990 kwh/a kwh/a kwh/a 245 kwh/a Strompreis 0,15670 /kwh Gesamt Einsparung /a Insgesamt werden durch diese Maßnahme ca /a eingespart.

14 Vorschlagsliste für die Mikroanalyse 1. Kraft-Wärme-Kopplung bzw. Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung 2. Effizientere Heizzentralen einschl. Biomasse-Heizung evtl. als Energiezentrale mit Hochwald-Sprudel 3. Optimierung Spülanlage 4. Abwärmenutzung und Optimierung der Kühlanlagen im Werk 2 5. Optimierung der Druckluftanlagen 6. Dämmung von Leitungen und Verteilungen 7. Austausch ungeregelter/stufig geregelter Pumpen 8. Drehzahlregelung bei Quellwasserpumpen durch Frequenzumrichter 9. Effizienzmaßnahmen bei Beleuchtung und Elektrogeräte (LED Basis, Effizienztechnologie) 10. Umsetzung des Sammelbehälters für Abwasser 11. Optimierung Abfallwirtschaft bzgl. Trennung und Kosten 12. Konzept zur Mitarbeitermotivation bzgl. Energie- und Ressourceneinsparung und Optimierung Nutzerverhalten 13. Effizienzsteigerung im Fuhrpark Einführung Energie-Controlling und Energiemanagement (ISO 50001) Installation PV-Anlage Werk 2 Installation/Beteiligung an Windrädern

15 Stromverbrauch 2011 Aufteilung für Deutschland Aufteilung innerhalb des Industriesektors Datenquelle: BMWi Energiedaten vom

16 Energieeinsparpotential Elektromotoren Entwicklungen in der Motorentechnik machen es möglich: Die Energieeffizienz elektrisch angetriebener Systeme kann auf wirtschaftlichem Weg um 20 bis 30 Prozent verbessert werden. Deutsche Energie-Agentur GmbH Quelle: Initiative Energieeffizienz

17 Einsatzgebiete Elektromotoren Getränkeunternehmen Installierte Leistung: 125 kw el

18 Effiziente Motorentechnik IE1 IE2 IE3 Standard Differenz zu IE3 1 kw Motor 74% 81% 84% 69% 15% 15 kw Motor 89% 91% 92% 86% 6% 50 kw Motor 92% 93% 94% 90% 4% Quelle:

19 Anzahl Motoren 10 Stk Leistung P2 1 kw Leistung P1 Standard 1,45 kw Leistung P1 IE3 1,19 kw Betriebsstunden h/a Wirkungsgrad IE3 84% Wirkungsgrad Standard 69% Stromverbrauch NEU kwh/a Stromverbrauch IST kwh/a Energieeinsparung kwh/a Strompreis 0,16 /kwh Kosteneinsparung /a Beispielrechnung 1 kw Motor Invest Motoren (1 kw) Installation (3h/Motor) Gesamtinvest Amortisation, statisch 3,0 a Betriebsstunden h/a h/a h/a h/a Amortisation, statisch 5,2 a 4,2 a 3,5 a 3,0 a Rückflüsse kumuliert nach 15 Jahren (Preisanstieg 5 %/a) Interner Zinsfuß 22% 28% 33% 38%

20 Energie-/ Kosteneinsparpotential Elektromotoren Life-Cycle-Costing Elektromotor: Quelle: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v.

21 Effiziente Regelungstechnik Oft eingesetzt, aber ineffizient: Drosselregelung über Drosselventile/-klappen Quelle: Deutsche Energie-Agentur GmbH

22 Effiziente Regelungstechnik Anpassung der Drehzahl an den Leistungsbedarf: Drehzahlregelung durch Frequenzumrichter 2 2 Einsparung zwischen 30% und 70%

23 Beispiel Anwendung Schwollener Sprudel Anzahl 10 Stk El. Leistung 1,1 kw Betriebsstunden h/a Stromverbrauch IST kwh/a Reduktion der Leistung durch FU 50% Stromeinsparung kwh/a Strompreis 0,16 /kwh Kosteneinsparung /a Amortisation, statisch 3,7 a Rückflüsse kumuliert nach 15 Jahren (Preisanstieg 5 %/a) Interner Zinsfuß 32 % Invest Anzahl 10 Stk Umrichter Simanics G120 Leistung am Umrichter 1,1 kw Frequenzumrichter 330 /Stk Kosten Installation Kabellängen 90 m Preis abgeschirmtes Kabel (NYY 10 mm) 10 /m Preis Ausgangsdrossel und Filter 500 /Stk Gesamtinvest

24 Übersicht Maßnahmen Schwollener Sprudel

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