Nach dem Audit ist vor dem Audit Was ist zu tun?

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1 Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Kastner Senior Consulting Engineer Mitglied des Fachausschusses Energieanwendung im VDI-GEU Nach dem Audit ist vor dem Audit Was ist zu tun? Workshops für Produktivität und Efficiency Engineering Karlsruhe,

2 Anlagenursprung PROJEKTIERUNG ERRICHTUNG Die Anlagen sollte zukunftsfähig sein! Warum sind das Anlagen im Bestand gelegentlich nicht? 2015

3 1. Der Betrieb der Anlage ergibt Veränderungen 2. Entwicklungen im Markt machen Veränderungen der Anlagen im Bestand notwendig Kosten und Nachfrage zum Zeitpunkt der Projektierung projektierte Anlage Steigende Kosten Veränderung der Anlage zur Reduzierung der Kosten unser Thema Zunehmende Nachfrage Veränderung der Anlage zur Steigerung des Produktion Rückgang der Nachfrage Veränderung der Anlage zur Reduzierung der Produktion und der Kosten

4 Was ist zu tun? Anlagen instand halten? Was ist das? Reproduzierung der Größen, die der Projektierung einer Anlage zu Grunde lagen Anlagen rekonstruieren? Was ist das? Anpassung der Anlagen an veränderte Marksituationen und zukunftsfähige Gestaltung der Anlagen. Wer ist diesem Thema fachlich gewachsen?

5 Energiemanagement nach ISO oder entsprechend der erste Schritt Um was geht es dabei eigentlich? Um die Schaffung der Voraussetzungen für die EEG-Ausgleichsregelung und wegen Energiesteuervorteilen? Oder um Wettbewerbsfähigkeit des jeweiligen Unternehmens und die Sicherung der Arbeitsplätze am Standort!

6 - Verantwortung des Topmanagements herzustellen - Energiepolitische Ziele zu formulieren - Den Energiebeauftragten zu benennen - Eine grobe Erstbewertung der Energiesituation vorzunehmen - Maßnahmen realisieren und aktiv zu sein - Das Energiemanagement mit der Belegschaft zu kommunizieren - Entsprechende finanzielle sowie materielle Voraussetzungen zu schaffen und Fähigkeiten erschließen Energiemanagement ist auch Ressourcen- Management! - Rechenschaftslegung durch den Energiebeauftragten - Systematische und regelmäßige Überprüfung der Wirksamkeit des Managementsystems durch die Unternehmensführung - Fortsetzung von PLAN-DO-CHECK-ACT - Analyse der Wirksamkeit der eigeleiteter Maßnahmen - Prüfung der Notwendigkeit von Korrekturen und Vornahme der Veränderung - Untersuchung, ob die Erledigung der Maßnahmen den Vorgaben der ISO entsprechen

7 Sind alle Unternehmen in der Lage die notwendige Maßnahmen intern zur realisieren? NEIN!

8 Welche externen Hilfen sind verfügbar? Projektanten der Anlage? Errichter der Anlagen? Lieferanten der Anlage? Berater?

9 Quelle: BARTH GmbH Wien Die zu oft angetroffene Situation Bei Projektierung der Anlagen Preiswert projektiert - DAM nicht geregelt Bei Errichtung der Anlagen Neigung Billiges zu verbauen? Bei Betrieb der Anlagen Zu oft fachlich allein gelassen, schlecht oder teuer beraten und im kerngeschäftsbezogenen Denken handelnd gefangen!

10 Was ist von den Erfahrungen meines Freundes Gustav zu halten?

11 Einer qualifizierten Beratung muss eine eben solche Realisierung folgen! Die Veränderungen müssen messbar sein!

12 Eine Möglichkeit Veränderungen effektiv zu organisieren

13 Ich befasse mich in der Hauptsache mit der Reduzierung des elektrischen Verbrauchs in Industrie und Gewerbe Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen: Auswertungstabellen zur Energiebilanz 1990 bis 2014, Stand 08/2015

14 Prinzip des Energieflusses in Industrie und Gewerbe Bereitstellung der Energie Anwendung der Energie MECHANISCHER BEDARF VON ARBEITSMASCHINEN Sonstige mechanische Arbeitsmaschinen QUELLEN extern 100 % intern Die vorliegenden Durchschnittswerte zum Elektrizitätsverbrauch der deutschen Industrie 2007 sind einem Material des BLfU entnommen. PRIMÄRE VERBRAUCHER WANDLUNGSTECHNIK 27 % elektrische Wärmeerzeugung 68% Antriebe elektromotorisch Beleuchtung 5 % Sonstige Wandlungstechnik z.b. Elektrolysen Fluidenergiemaschinen z.b.pumpen/ventilatoren Zerkleinerungs- und Siebtechnik Wärmepumpen Technik Kälteerzeuger Druckluft- oder Vakuumerzeuger Hydraulische Technik Umformtechnik 2015 HJKastner@gmx-topmail.de

15 Obwohl nach kompetenter Einschätzung etwa zwei Drittel des elektrischen Verbrauchs in Industrie und Gewerbe primär von elektrischen Antrieben verursacht ist, werden entsprechende Beratungsleistungen nicht oder selten angefragt! Quelle: Studie EBS Universität pwc 12/2012

16 Natürlich ist es sinnvoll, sich damit zu befassen, durch Modernisierung der Beleuchtung (z.b. LED) Energie zu sparen! Maximale Helligkeit sofort nach dem Einschalten, verzögerungsfrei, auch bei niedrigen Temperaturen Unempfindlichkeit gegenüber hohen Schaltzyklen Minimaler Leuchtkraftverlust/Degradation Geringe Anschlussleistung Geringe Einschaltströme (abhängig von der Qualität der Netzteile) Bruch und Vibrationsstabil Geringe Wärmeentwicklung Gleichmäßiges Lichtspektrum ähnlich dem Tageslicht Keine UV und IR Strahlung (kein Ausbleichen oder Versprödung) Keine Verwendung gesundheitsgefährdender Stoffe und Gase (vgl. Quecksilber in Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren) Alle Lichtfarben und Farbwiedergabe Werte (Ra) verfügbar Angenehmes flackerfreies Licht

17 Ergänzende Möglichkeiten der Senkung des Energieverbrauchs sind verfügbar! Hochregallager mit Hallenstrahler HCL

18 Spannungsstabilisierung und Verbrauchsreduzierung in elektrischen Endverbrauchernetzen Die übliche technische Lösung 10 mal größer - technisch aufwändig und materialintensiv - wegen mechanischem Spannungabgriff störanfällig und Störungen verursachend Brauchen Sie 1.eine bestimmte gewählte Spannung? 2.eine saubere konstante Spannung? 3.eine Energie und Kostenersparnis? HIER IST DIE LÖSUNG - zehnfach kleiner als die übliche technische Lösung - innovativ - preiswert - geringer Installationsaufwand automatischer Betrieb wartungsfrei zuverlässig vielfach bewährt

19 Die Mehrzahl der elektrischen Antriebe in Industrie und Gewerbe sind Drehstrom Asynchronmotoren (DAM) Wo findet man diese?

20 Die Analyse der Auslegung elektrischer Antriebe eine effektive Methode, die eingebunden in das Energiemanagement, zu den Möglichkeiten führt, die Basis für die Begrenzung der Betriebskosten aus dem Betrieb von Elektromotoren sind.

21 Ein Beispiel: Druckluftanlage Prinzipieller Aufbau eines elektromotorischen Antriebs Quelle: Gens, Wolfgang Grundlagen des elektromotorischen Antriebs Fachbuchverlag Leipzig 1983 Die Darstellung macht deutlich, dass die Arbeitsmaschine ein wesentlicher Teil einer Anlage ist. Sie bestimmt über die Auslegung und die Regelung der elektrischen Antriebsmaschine den Energieverbrauch, hier einer Druckluftanlage. elektrische Maschine Kompressor* Druckluftanlage Verteilersystem *= bevorzugt Kolbenverdichter Schraubenverdichter seltener Rotationskompressoren Membrankompressoren

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23 Beispiel - Liste Bei der vorliegenden Liste handelt es sich, um eine Liste, die sich aus den Daten der Motoren, die für jeden einzelnen Motor in eine Maske eingetragen wurden, erstellt. Das Tool kann unter herunter geladen werden. Eine Liste kann selbstverständlich auch manuell erstellt werden. Man verzichtet damit jedoch auf die mit dem Tool verfügbaren Auswertungsfunktionen Hans-Juergen.Kastner@UMWELT-TECHNIK-MARKETING.de

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30 Entscheidungshilfe zur Realisierung der Begrenzung des Energieverbrauchs an einem DAM Fragen Entscheidung 1 Entspricht der Wirkungsgrad des DAM den aktuellen Festlegungen IE 2 und höher? NEIN HINWEIS: Wenn kein geeigneter DAM als Ersatz für einen Bestands-DAM verfügbar ist, kann die Wicklung des DAM im Bestand so verändert werden, dass sich ein verbesserter Wirkungsgrad ergibt und dass der elektrische Verbrauch sinkt! http// Austausch des DAM gegen einen DAM aktueller Wirkungsgradklasse o. gegen ein alternatives Antriebskonzept. Prüfung welche weiteren Maßnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs des DAM möglich sind. Welche Maßnahmen zur Senkung Energieverbrauchs sind interessant?

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32 Entscheidungshilfe zur Realisierung der Begrenzung des Energieverbrauchs an einem DAM Fragen Entscheidung 1 Entspricht der Wirkungsgrad des DAM den aktuellen Festlegungen IE 2 und höher? 2 Liegt am DAM eine Regelung zur Begrenzung des Energieverbrauchs vor? NEIN NEIN Austausch des DAM gegen einen DAM aktueller Wirkungsgradklasse oder gegen ein alternatives Antriebskonzeptes Prüfung ob und welche Regelung sich zur Begrenzung des Energie- Verbrauchs eignet Entscheidend für die Beantwortung der Frage, ob und welche Reglung sich zur Begrenzung des Elektrizitätsverbrauchs des Elektromotors eignet ist, ob die Technologie der Arbeitsmaschine eine Drehzahlabsenkung zulässt oder ob eine feste Drehzahl gewährleistet werden muss.

33 Entscheidungshilfe zur Realisierung der Begrenzung des Energieverbrauchs an einem DAM Fragen Entscheidung 1 Entspricht der Wirkungsgrad des DAM den aktuellen Festlegungen IE 2 und höher? 2 Liegt am DAM eine Regelung zur Begrenzung des Energieverbrauchs vor? NEIN NEIN Austausch des DAM gegen einen DAM aktueller Wirkungsgradklasse oder gegen ein alternatives Antriebskonzeptes Prüfung ob und welche Regelung sich zur Begrenzung des Energie- Verbrauchs eignet 3 Kann beziehungsweise darf die Drehzahl des DAM ohne nachteilige Beeinflussung der Funktion der Arbeitsmaschine durch den Einsatz von Frequenzumrichtern reduziert werden? NEIN Es ist der wirtschaftliche und der technische Einsatz des Regelkonzeptes mit adaptiven Regler zur Begrenzung des Energieverbrauchs an DAM mit fester Drehzahl zu prüfen Wenn die Fragen mit JA beantwortet werden, besteht entweder kein Handlungsbedarf oder die Frage beinhaltet bereits die zu bevorzugende Lösung

34 ERSTE MÖGLICHKEIT Durch den Austausch ineffizienter Antriebsmaschinen gegen effizientere sinkt die Differenz zwischen P el elektrisch und P mech mechanisch und daraus folgt eine Verringerung des elektrischen Verbrauchs P el. Von der EU empfohlen! Verwendet wurden Elemente einer Darstellung unter:

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37 Das Regelkonzept mit einem adaptiven Regler ERSETZT NICHT die bisher bevorzugten Möglichkeiten zur Begrenzung des Elektrizitätsverbrauchs von DAM mit FESTER DREHZAHL SONDERN ERGÄNZT diese Möglichkeiten! Das preiswerte Regelkonzept schließt die Funktion eines Sanftstarters ein. Für eine erfolgreiche Anwendung ist es völlig gleichgültig welcher Wirkungsgradklasse der DAM angehört und was er antreibt!

38 DRITTE MÖGLICHKEIT schließt ein O die Lastabsenkung der Arbeitsmaschine gegenüber dem DAM bei gleichbleibender Drehzahl und O den Einsatz effizienter DAM (erste Möglichkeit) Verwendet wurden Elemente einer Darstellung unter: MESSEN+ STELLEN adaptiver Regler

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40 Fazit Jede der dargestellten Möglichkeiten bieten in ausgewählten Fällen wirtschaftliche Vorteile, die erschlossen werden können, wenn sie den technologischen Bedingungen der jeweiligen ARBEITSMASCHINE entsprechen! Gern stehe ich Ihnen zur Beantwortung Ihrer Fragen persönlich zur Verfügung auch mobil

41 Beachten Sie bitte auch folgende Materialien Das und weiteres Material liegt bei mir als Datei vor. Gern stelle ich Ihnen das als Datei nach Abforderung zur Verfügung.

42 Erlauben Sie mir noch auf zwei Sachverhalte hinzuweisen, die von erheblicher Bedeutung für die energetisch optimalen Betrieb von Anlagen sind, die aber gelegentlich nicht in diesem Zusammenhang wahrgenommen werden. Vermeidung von Biofouling zum Beispiel Vermeidung von Legionellen durch festkörperkatalysierte selektive Wasserbehandlung zur Gewährleistung eines energetisch optimalen Betriebs der Anlagen. Gewährleistung des optimalen energetischen Betriebs zum Beispiel von Rohrbündelwärmetauschern durch regelmäßige Beseitigung harter Krusten und von Blockierungen mit einem wirtschaftlichen schonendem Bohrverfahren.

43 Vorteile einer Reinigung mit RTC 1. Kostengünstige und schonende Reinigung von Rohrbündelwärmeübertragern beim Vorliegen von harten Krusten oder von Blockierungen. 2. Gewährleistung der Funktion bei geringen Kosten.

44 Schaufenster Energieeffizienz im Hauptbahnhof Leipzig, Gleise 2-5, im Bereich green mobility der DB AG, EnergieCity Leipzig GmbH, Prof. Dr. H.-J. Schneider, Leipzig EnergieEvent Center im Hbf Leipzig-EnergieCity Leipzig/Atelier Prof. Meyer-Miethke, Berlin

45 Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Kastner Senior Consulting Engineer Mitglied des Fachausschusses Energieanwendung im VDI-GEU Es geht immer irgendwie! Machen Sie es zu Ihrem besten Nutzen! E1985