Energie-Effizienz als Schlüssel zur Null-Emission

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1 Institut für angewandtes Stoffstrommanagement Energie-Effizienz als Schlüssel zur Null-Emission Vorgehensweise und Beispiele Dipl. Ing. (FH) Helmut Krames Stellvertr. Bereichsleiter Energieeffizienz u. Erneuerbare Energie

2 Statische Reichweite fossiler Energieträger (in Jahren) Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), 2007

3 Energiepreissteigerung Beispiel Heizöl: Einsparung kwh/a in 2002 ca. in 2014 ca. 350,- /a 680,- /a Steigerung ca. 6,5 %/a

4 Energetischer Anteil Industrie und Gewerbe Umwandlungsverluste = 35 % Industrie und Gewerbe = 44% Erneuerbare Energien = 18 % Anteile bezogen auf Endenergieverbrauch

5 Energie - Exergie - Anergie Energie Produktionsprozess Exergie Anergie Exergie ist für weitere Arbeitsprozesse verwendbar Anergie kann nicht für weitere Prozesse eingesetzt werden Aufteilung ist abhängig von nachfolgenden Prozessen z.b. Elektrizität ist 100% Exergie

6 Machbarkeitsstudie/Energiekonzept Prüfung und Abfrage von Unterlagen GIS Daten Infrastruktur & Energie Bauzahlen Solare B-Planung Daten von Dritten Wesentliche Aspekte: Datenerhebung Bedarfsanalyse Strom Bauphysik (+Energie) Strom Heizwärme/Dampf Warmwasser Kälte Energiebedarfssimulation Versorgungskonzept Dezentrale Anlagen Zentrale/Nahwärme Kombinationen Anschluss Anrainer Versorgungsmöglichkeiten (je nach Ausgangslage) Technologieauswahl Kostenschätzung Strom Bauphysik (+Energie) Strom Heizwärme/Dampf Warmwasser Kälte Ergebnis: was ist sinnvoll, notwendig für Autarkie Nachhaltiges Bauen u. Zertifizierung Bedarfsanalyse Technologie Windenergie Photovoltaik Solarthermie BHKW (KWK) Nahwärme Wärmepumpen Abwärme Feuerungsanlagen Speichertechnologie Strom Wärme Kosten / LCA Investitionen Betriebskosten Verbrauchskosten Sensitivität Smart Grid Netzwerke

7 Vorgehensweise Untersuchen aller energetischen Prozesse Ermitteln der Wärmequellen Ermitteln der Wärmesenken Optimieren der Quellen und Senken Abgleich des Temperaturniveaus Prüfen der Verknüpfungsmöglichkeit Entfernung Sicherheitsstandards Laufzeit der Prozesse Ermitteln der Investitionskosten Ermitteln des Einsparpotentials (Energiepreissteigerung?)

8 Produktion Wärmequellen: Abwasser Abluft Abgase Abwärme Wärmesenken: Warmwasser Heizung Lüftung Strom Vorgehensweise: Untersuchung der Produktion notwendig Erstellen eines Diagramms mit Energieflüssen (Sankey) Optimieren der Ausgangsprozesse

9 Praxisbeispiele

10 Wärme Kesselfolgeschaltung Ist-Zustand Keine hydraulische Trennung von Kessel- und Heizkreis

11 Wärme Demontage Kesselkreispumpe Demontage der zu großen Kesselkreispumpe (Kleinere bereits vorhandene Pumpen reichen für Betrieb aus) Einsparung Strom (60 %): Kosteneinsparung: kwh/a /a

12 Wärme Anpassen der Wärmezufuhr aus WRG Druckluft zur Warmwasserbereitstellung Stellmotor schließt bei Wärmeanforderung anstatt zu öffnen Reparatur des Stellmotors Energieeinsparung: Einsparung: ca kwh/a ca /a

13 Wärme Abtrennung der Fensterheizung Stilllegung der Fensterheizung im Hallenbereich Hohe Wärmeverluste: ca kwh/a Kosteneinsparung: ca /a Quelle:

14 Wärme Lufterhitzer mit Magnetventilen ausstatten Wärmeabgabe im Standby-Betrieb (ca. 10 % der Heizleistung) Einbau von Zweipunkt Magnetventilen Energieeinsparung bei 10 Geräten: ca kwh/a Einsparung: ca /a

15 Regelung für Kaltwasserpumpe Regelung der Pumpe durch Aufschalten auf Kältemaschine Energieeinsparung: ca kwh/a (ca. 40 %) Einsparung: ca /a

16 Lüftungsanlage Vermeidung eines thermischen Kurzschlusses im Sommer Einsatz von Quellluftauslässen

17 Druckluft Heizung über Luft 20 kw Kompressor bringt 19 kw Wärme Temperaturniveau bis 100 C Heizung über Wasser

18 WRG Kompressor Neuer Kompressor nachträglich mit einer Wärmerückgewinnung versehen Unterstützung der Heizungsanlage Einspeisung in neuen Pufferspeicher der neuen Kesselanlage Einsparung Gas: ca kwh/a Kosteneinsparung: ca /a Investition: ca CO 2 -Einsparung: ca. 14 t/a Alternative: Einblasen der Abwärmeluft ins Gewächshaus (Problem: Temperaturregelung und geringe Nutzungszeit Quelle: Almig

19 Neue Anbindung Temperiergeräte 62 C 62 C 62 C 62 C 62 C WZ-Form Werk 5 5 Temperiergeräte à 9,5 kw el Werk 3 Heizungs - Puffer

20 Abwärme Druckluft als Energiequelle - WRG Druckluft dient primär zur Versorgung der Temperiergeräte - Überschüssige Wärme zur Heizungsunterstützung 5 Temperiergeräte Produktion und Gebäude Pufferspeicher Druckluft Heizung

21 Investition und Einsparung Druckluftkompressoren WRG an Kompressorem Kompressoren Leistung 37 kw 26 kw Angenomme Laufzeit h/a h/a Verbrauch kwh/a kwh/a Abwärmenutzungspotenzial 75% 75% Auskoppelbare Wärme kwh/a kwh/a Gleichzeitigkeitsfaktor 0,8 0,8 Weiter nutzbare Energie (Wärme) kwh/a kwh/a Zur Beheizung nutzbare Energie für Temperiergeräte kwh/a kwh/a Zur Beheizung nutzbare Energie für Hallenheizung kwh/a kwh/a Kesselwirkungsgrad Heizungsanlage 0,85 Verbrauchseinsparung Gas kwh/a Gaspreis 0,0459 /kwh Einsparung Gaskosten /a Einsparung Strom kwh/a Strompreis 0,1428 /kwh Eingesparte Kosten Strom /a Gesamte Kosteneinsparung /a Einsparung Investition Anzahl Preis Kosten Wärmetauscher 2 Stk /Stk Ölwanne 2 Stk 125 /Stk 250 Verrohrung, Armaturen 70 m 35 /m Steuerung und Verkabelung 1 Stk /Stk Pufferspeicher 1 Stk /Stk Zusatzmaterial 1 Stk /Stk Mannstunden 100 Std 60 /Std Gesamt Investition

22 Übersicht Abwärmenutzung Druckluftkompressoren Zinssatz: 6,5 % Kreditlaufzeit: 12 Jahren Investition: ca Amortisationsdauer: ca. 2 Jahr Umweltauswirkung: 57 t/a CO 2 -Einsparung

23 BHKW als Wärmelieferant BHKW-Einsatz primär zur Versorgung der Temperiergeräte Überschüssige Wärme aus BHKW dient zur allgemeinen Heizungsunterstützung 5 Temperiergeräte Produktion und Gebäude Pufferspeicher BHKW Heizung

24 Investition und Einsparung BHKW Gewählt: BHKW 33 kw el, 71 kw th Reduzierung der strombetriebenen Heizung in den Temperiergeräten Ganzjährige Wärmesenke für den BHKW-Betrieb Unterstützung der Heizungsanlage während der Heizperiode BHKW-Laufzeit ca h/a Zusammenfassung BHKW 33 kwel mit 100% Eigenstrom- und Wärmenutzung erzeugte Wärme kwh/a Stromeinsparung kwh/a /a Gasmehrverbrauch kwh/a /a Einsparung Gebühren, Steuern; Einspeisevergütung Wartungskosten Gesamteinsparung Investition /a /a /a

25 Übersicht BHKW Zinssatz: 6,5 % Kreditlaufzeit: 10 Jahren Investition: ca Amortisationsdauer: ca. 3,7 Jahr Umweltauswirkung: 65 t/a CO 2 -Einsparung

26 Kühlluft Zementindustrie

27 Zement-Industrie Rohmehl -aufgabe Ofenabluft Zyklonwärmetauscher Zur Entstaubung m³/h ca. 115 C Außenluft Rohmehltemperatur ca. 800 C Staubfreie Warmluft ca. 1,9 MW Leistung an Umgebung Warmluft Vorwärmung HOS ca m³/h 1450 C Kühler Ca. 240 C Kühlerabluft Drehrohrofen Kühlergebläse Außenluft Klinker - austra g 28

28 Senken und Quellen - 4 stufiger Prozess I 20 C 80 C 130 C 200 C 20 C 130 C 20 C 200 C 200 C 80 C Ist-Zustand - getrennte Heiz/Kühlströme

29 Senken und Quellen - 4 stufiger Prozess II 20 C 80 C 60 C 120 C 190 C 20 C 130 C 20 C 200 C 200 C 80 C Umbau in Zusammenarbeit mit Lieferanten Einsparpotential ca /a Gaskosten

30 Stromerzeuger KWK KWKK Notstromaggregat BHKW Statt Vorhalten von technischen Einrichtungen Nutzen der Technik Äußerst erprobte Technik Temperaturniveau bis 95 C Absorptionskälte

31 Dampf mit BHKW Abgaswärme BHKW Kühlwasserwärme Dampfkessel Verbraucher Es wird Dampf benötigt > 2 bar Einsatz BHKW Äußerst erprobte Technik Temperaturniveau bis 95 C (ohne Trennung Wärmeströme)

32 Schema BHKW zur Dampferzeugung Quelle ASUE BHKW Grundlagen 6/2010

33 Staatliche Unterstützung

34 BAFA Förderung I: Einzelmaßnahmen Zum einen werden der Ersatz von einzelnen Anlagen bzw. Aggregaten durch hocheffiziente Anlagen oder Aggregate mit einem Netto-Investitionsvolumen von Euro bis zu maximal Euro je Antragsteller gefördert. Förderfähige Einzelmaßnahmen: Elektrische Motoren und Antriebe Pumpen Ventilatoren und WRG in RLT-Anlagen Drucklufterzeuger und WRG in Drucklufterzeugern Beleuchtungssysteme auf LED Basis und Tageslichtsteuerung KMU und Unternehmen bis 500 Mitarbeiter KMU und Unternehmen bis Umsatz < 100 Millionen uro KMU erhalten 30% Förderung Andere Unternehmen erhalten 20% Förderung

35 BAFA Förderung II: systemische Optimierung Hierbei wird auf der Grundlage eines unternehmens-individuellen Konzepts sowohl der Ersatz und die Erneuerung von mindestens zwei Querschnittstechnologien ab einem Investitionsvolumen von Euro als auch der Ersatz und die Erneuerung von Anlagen oder Anlagenteilen, die dazu beitragen, die Energieeffizienz einer Querschnittstechnologie unter Berücksichtigung ihrer Systemanbindung zu verbessern, gefördert. detaillierten Energieberatung ein Energieeinsparkonzept Endenergieeinsparung von mindestens 35 % (25%) KMU und Unternehmen bis 500 Mitarbeiter KMU und Unternehmen bis Umsatz < 100 Millionen uro KMU erhalten 30% (20%) Förderung Andere Unternehmen erhalten 20% (10%) Förderung Energiesparkonzept muss vorliegen (förfderfähig)

36 BAFA Förderung III: weitere Maßnahmen Weiterhin Förderung für: Investitionen zur Erneuerung von Beleuchtungsanlagen Förderfähig sind darüber hinaus notwendige Leistungen für die Dämmung von Rohrleitungen, Pumpen und Armaturen Die zur Erstellung eines Energieeinsparkonzeptes erforderliche Energieberatung Die Anschaffung von Messtechnik zur Ermittlung des Energieverbrauchs.

37 KfW-KMU-Beratung Für KMU: 250 MA, 50 Millionen Euro Umsatz oder 40 Millionen Euro Bilanzsumme Initialberatung: 2 Tage mit 80% Förderung max Detailberatung: 10 Tage mit 60% Förderung max

38 Förderung durch das Land Rheinland-Pfalz EffCheck - Förderung der Beratung Konzept für Energie - Wasser - Abfall Qualitätssicherung und moderiert über LUWG Förderung 70% bis max ,-

39 BAFA: Richtlinie für die Förderung von Energiemanagementsystemen Vom 22. Juli 2013

40 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit