Merkblatt zur Erstellung von Energieeinsparkonzepten

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1 Merkblatt zur Erstellung vn Energieeinsparknzepten für Anträge nach der Richtlinie für Investitinszuschüsse zum Einsatz hcheffizienter Querschnittstechnlgien

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Strukturierung des Energieeinsparknzepts Darstellung des Energieeinsparknzepts bei Ersatzinvestitinen Darstellung der Systemgrenzen Aufnahme und Bewertung des Ist-Zustands Beschreibung der geplanten Maßnahmen, Bewertung des Sll-Zustands Berechnung der eingesparten Energie Darstellung des Energieeinsparknzepts bei Neuinvestitinen Darstellung der Systemgrenzen Beschreibung der durchzuführenden Maßnahmen Nachweis der gefrderten Effizienzkriterien Überschlägige Berechnung des Energiebedarfs Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Snstige Hinweise Berücksichtigung vn Kapazitätserweiterungen Hinweise für den Verwendungsnachweis Hinweis zu Messungen und Simulatinen Hinweise zur Bilanzierung vn Anlagen zur Wärmerückgewinnung Ergänzende Unterlagen... 8

3 1 1. Einleitung Das flgende Merkblatt sll Anhaltspunkte und Hilfestellungen für Energieberater und Unternehmen bei der Erstellung vn Energieeinsparknzepten im Rahmen der Optimierung technischer Systeme liefern. Die aufgezeigten Strukturen und Berechnungsmethden können hierbei als Orientierung dienen, sind jedch nicht verbindlich anzuwenden. Auf Grundlage des Energieeinsparknzepts sll das BAFA in die Lage versetzt werden, eine Entscheidung über die Förderwürdigkeit der geplanten Maßnahmen zu treffen. Als Entscheidungsgrundlage ist das Energieeinsparknzept entsprechend strukturiert und nachvllziehbar aufzubauen. Neben der detaillierten Beschreibung der Systeme sllte das Hauptaugenmerk auf die Berechnung der Endenergieeinsparung der durchzuführenden Maßnahmen gelegt werden. Hierbei sllte die Datengrundlage erklärt und die Berechnungsmethdik nachvllziehbar dargestellt werden. Der Energieberater beschreibt in dem Energieeinsparknzept die geplanten Maßnahmen und die zu ersetzenden Anlagen. Das Knzept muss eine detaillierte Prjektbeschreibung einschließlich eines Nachweises der zu erreichenden Energieeinsparungen auf der Grundlage eines Sll-Ist-Vergleiches enthalten. Dabei sind die System- und Bilanzgrenzen des zu mdifizierenden (Teil-)Systems zu beschreiben. Ein vllständiges Energieeinsparknzept umfasst mindestens flgende Punkte: Systembeschreibung, Aufzeigen der Systemgrenzen swie Erfassung und Darstellung des Ist-Zustands Aufzeigen der zu erfassenden Stff-/Energieströme, Ermittlung/Erfassung der Betriebsstunden, verwendete Messtechnik bzw. Kennzahlen Beschreibung der geplanten Maßnahmen für Systemptimierung, Bewertung des Sll-Zustands Berechnung der eingesparten Energie, Aufzeigen der Berechnungsmethdik (bei Neuinvestitinen ist der Nachweis der Mindesteffizienzkriterien nach der Richtlinie zu erbringen)

4 2 2. Strukturierung des Energieeinsparknzepts Die Struktur eines Energieeinsparknzepts (Beispiel Kmpressren, Elektrmtren) könnte dabei flgendermaßen aussehen: 1. Einleitung Kurzbeschreibung Unternehmen, betrachtete Technlgien 2. Beschreibung der Systeme 2.1 Kmpressren Bewertung und Aufnahme Ist-Zustand Standrt z.b.: Werkhalle 1, Systembeschreibung, Technik, z.b.: Ungeregelte Kmpressren, hne Wärmerückgewinnung Nutzungsprfil, aktueller Verbrauch Beschreibung der durchzuführenden Maßnahmen im System Austausch Kmpressren Verwendete Technik, Einsatz vn Kmpressr Typ xy Datengrundlage, Leistungsmessung, Berechnungsmethdik, Einsparung der Maßnahme (Bei Neuinvestitin: Nachweis der Mindesteffizienzkriterien) Wärmerückgewinnung usw Bewertung Sll-Zustand Gegenüberstellung Sll/ Ist Gesamteinsparung der beschriebenen Maßnahmen 2.2 Elektrmtren Gesamteinsparung 4. Wirtschaftlichkeitsberechnung

5 3 3. Darstellung des Energieeinsparknzepts bei Ersatzinvestitinen Im Flgenden wird eine mögliche Einsparberechnung erläutert. Als Beispiel wird eine Ersatzinvestitin in eine raumlufttechnische Anlage in einem Supermarkt betrachtet (Die angegebenen Werte sind Beispielwerte und daher nicht mit Werten aus der Praxis zu vergleichen) Darstellung der Systemgrenzen Die Darstellung der Systemgrenzen des zu ptimierenden technischen Systems gibt einen ersten Überblick über die geplante Maßnahme und sllte besnders bei kmplexen Systemen aufgeführt werden. Wird beispielsweise eine raumlufttechnische Anlage ersetzt, bildet die Anlage mit Ventilatren, Wärmerückgewinnung, Lüftungskanälen- und Klappen, Filter, etc. die Grenze des förderfähigen Systems. Flgendes Schaubild zeigt eine mögliche grafische Darstellung eines Systems mit den wichtigsten Stff- und Energieströmen. Systemgrenze el. Energie Wärme Außenluft System 1- RLT-Anlage Wärme Frtluft Grafik 1: Beispiel für die grafische Darstellung eines Systems 3.2. Aufnahme und Bewertung des Ist-Zustands Beispiel: Es ist eine Lüftungsanlage verbaut, die nicht dem Stand der Technik entspricht. Die verbauten Ventilatren sind ungeregelt und die Anlage verfügt über keine Einrichtung zur Wärmerückgewinnung. Datengrundlage laut Typenschild: Die betrachtete Anlage fördert eine Luftmenge (Zuluft/Abluft) vn m 3 /h. Es sind je ein Zu- und ein Abluftventilatr mit einer Mtrnennleistung vn 11 kw verbaut. Hierbei handelt es sich um Radialventilatren mit einem Wirkungsgrad (ƞ V ) vn 59 %. Der Wirkungsgrad des Antriebsmtrs (ƞ M ) beträgt 89 %. Nutzungsprfil: - Öffnungszeiten: M-Sa vn 8-20 Uhr zzgl. je eine Stunde Vr- und Nachbereitung - Der Markt ist ca. 312 Tage im Jahr geöffnet bei ca. 220 Heiztagen Berechnungsmethdik für Energieverbräuche im Ist-Zustand: Elektrisch: Berechnung durch Multiplikatin vn Leistungsaufnahme und Laufzeit Leistungsaufnahme: P = Pnenn ƞm = 11 kw 0,89 = 12,36 kw W el = 2 * 12,36 kw * 14 h/tag * 312 Tage/Jahr = kwh/a

6 4 Thermisch: Berechnung über Lüftungswärmeverlust Q = V * ρ * c p * ΔT Stffdaten Luft: ρ = 1,2 kg/m 3 Randbedingungen für Temperatur: Raumtemperatur: 20 C Durchschnittliche Außentemperatur: 6 C 1 Q = m3 /h 3600 s/h * 1,2 kg/m3 *1,005 kj/kgk * 14 K = 93,8 kw Q IST = Q * t = 93,8 kw * 220 Tage/Jahr * 14 h/tag = kwh/a c p = 1,005 kj/kgk 3.3. Beschreibung der geplanten Maßnahmen, Bewertung des Sll-Zustands Die vrhandene raumlufttechnische Anlage wird durch eine Anlage des Herstellers X mit dem Typ Y ersetzt. Die Anlage verfügt laut Datenblatt über hcheffiziente Ventilatren mit Frequenzumfrmer und einem Wirkungsgrad (ƞ V ) vn 67 %. Die Nennleistung der Antriebsmtren liegt wie im Ist-Zustand bei 11 kw. Bei den Antriebsmtren handelt es sich um IE4 Mtren mit einem Wirkungsgrad vn 94 %. Des Weiteren besitzt die Anlage einen Kreuzstrmwärmeübertrager, der die Wärme aus der Abluft zurückgewinnt und der Zuluft zuführt. Der Wirkungsgrad liegt bei 75 % und erfüllt smit die Effizienzklasse H1. Berechnungsmethdik für Energieverbräuche im Sll-Zustand: Elektrisch (Berücksichtigung einer Drehzahlregelung): Aufgrund der Frequenzregelung der Ventilatren kann die Berechnung des elektrischen Verbrauchs im Sll-Zustand nicht analg zum Ist-Zustand erflgen. Wird der Vlumenstrm durch die Drehzahlregelung verringert, ändert sich die Leistung in dritter Ptenz: P 2 =P 1 * ( V 2 V 1 )3 Für die Berechnung ist daher ein Nutzungsprfil zu erstellen, welches die Auslastung der Ventilatren über die Betriebszeit berücksichtigt. Ein slches Nutzungsprfil kann durch Befragung der Mitarbeiter und Analyse der Auslastung des Gebäudes abgeschätzt werden und könnte beispielsweise flgendermaßen aussehen: Auslastung: Häufigkeit: Leistungsaufnahme (ƞ M = 94 %) 100 % 50 % 23,4 kw 50 % 30 % 2,93 kw 25 % 20 % 0,37 kw Tabelle 1: Beispiel für ein Nutzungsprfil bei Drehzahlregelung Hieraus kann der elektrische Verbrauch im Sll-Zustand wie flgt prgnstiziert werden: W el = 14h/Tag * 312 Tage/Jahr *(23,4 * 0,5 + 2,93 * 0,3 + 0,37 * 0,2) kw = ,3 kwh/a 1 Wert für die betrachtete Regin z.b. laut statistischem Bundesamt

7 5 Thermisch: Bei Anlagen zur Wärmerückgewinnung/Abwärmenutzung kann die Wärme entweder auf das System bilanziert werden, in dem sie entsteht der ptinal auf das System, dem sie zugeführt wird (vgl. 6.4). Da es sich im vrliegenden Beispiel um eine Wärmerückgewinnung handelt, ist eine Bilanzierung der Abwärme nur für das System möglich, in dem diese erzeugt wird. Die Berechnung der Einsparung könnte hier z.b. flgendermaßen vrgenmmen werden: Wärmebedarf im Ist-Zustand: kwh/a (siehe S.4) Theretisch Nutzbare Wärme: Q WRG = Q IST * ƞ WRG = kwh/a * 0,75 = kwh/a Wärmebedarf im Sll-Zustand: Q SOLL = ( ) kwh/a = kwh/a 3.4. Berechnung der eingesparten Energie System 1 Raumlufttechnische Anlage Maßnahmen Ist-Zustand Sll-Zustand Einsparung Austausch Ventilatren kwh/a ,3 kwh/a ,7 kwh/a Einbau eines WRG kwh/a kwh/a kwh/a Systems Gesamt kwh/a ,3 kwh/a ,7 kwh/a Gesamteinsparung in Przent 67,9 % Tabelle 2: Beispielhafte Darstellung der eingesparten Energie 4. Darstellung des Energieeinsparknzepts bei Neuinvestitinen Im Flgenden wird eine mögliche Beschreibung einer Maßnahme im Falle einer Neuinvestitin in ein Druckluftsystem dargestellt Darstellung der Systemgrenzen Die Darstellung der Systemgrenze erflgt analg zu 3.1: Systemgrenze el. Energie Außenluft System 2 Druckluftsystem Wärme Druckluft Grafik 2: Grafische Darstellung eines Druckluftsystems

8 Beschreibung der durchzuführenden Maßnahmen Ein Unternehmen möchte für eine neu installierte Anlage eine entsprechende Druckluftversrgung errichten. Hierzu sll ein hcheffizienter Schraubenkmpressr des Herstellers X vm Typ Y inkl. Kältetrckner und Druckluftspeicher angeschafft werden. Weiterhin sllen die zur Druckluftverteilung ntwendigen Leitungen verlegt werden. Das Leitungssystem sll als Ringleitung ausgeführt werden. Überlegungen zur Auswahl des benötigten Kmpressrs: Der zu erwartende Druckluftbedarf wurde durch Messung an einer baugleichen Anlage ermittelt (Messprtkll liegt im Idealfall bei). Die Anlage erfrdert eine Liefermenge vn 4 m 3 /min bei einem Betriebsdruck vn 8 bar. Für die Bereitstellung des benötigten Druckluftbedarfs wird ein Kmpressr gewählt, der laut Prduktdatenblatt flgende Technischen Daten aufweist: Leistungsaufnahme nach ISO 1217 Annex C: 26,2 kw Nennleistung: 22 kw Liefermenge nach ISO 1217 Annex C: 4 m 3 /min Betriebsdruck: 8 bar 4.3. Nachweis der gefrderten Effizienzkriterien Gemäß 3.1 der Richtlinie ist bei Neuanschaffungen im Rahmen der Optimierung technischer Systeme ein Nachweis zu erbringen, dass die beantragten Technlgien im Sinne vn hcheffizient sind, d.h. die im Merkblatt zu den Einzelmaßnahmen aufgeführten Effizienzkriterien sind einzuhalten. Der Effizienznachweis ist mit Hilfe der technischen Daten aus dem Prduktdatenblatt des Herstellers zu erbringen. Zur Überprüfung der Datengrundlage ist das jeweilige Datenblatt dem Knzept als Anlage beizufügen. Die Erbringung des Effizienznachweises kann im vrliegenden Beispiel flgendermaßen erflgen: Berechnung der spezifischen Leistung: P spez = Klemmleistung in kw Liefermenge in m 3 /min = 26,2 kw 4 m 3 /min = 6,55 kw/(m3 /min) Max. zulässige spezifische Leistung laut Merkblatt Einzelmaßnahmen P spez,max = 6,77 kw/(m 3 /min) P spez < P spez,max Förderbedingung erfüllt! 4.4. Überschlägige Berechnung des Energiebedarfs Auch wenn bei Neuanschaffungen die Energieeinsparung nicht maßgeblich für eine Bewilligung ist, sll ein vllständiges Energieeinsparknzept trtzdem eine (zumindest überschlägige) Berechnung des zu erwartenden Energiebedarfs des beantragten Systems enthalten. Im vrliegenden Beispiel könnte diese flgendermaßen aussehen: Jährlicher Druckluftbedarf gemäß Vergleichsmessung (s. Seite 6.): m 3 /a Prgnstizierte jährliche Vlllaststunden: t = Gesamtmenge Liefermenge = m3 /a 4 m3 min 60 min/h = h/a Prgnstizierter Energiebedarf: W el = h/a * 26,2 kw = ,4 kwh/a

9 7 5. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Ein vllständiges Energieeinsparknzept sll in jedem Fall eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der durchgeführten Maßnahmen bezgen auf die eingesparten Energieksten enthalten. Die Berechnung kann z.b. auf Basis der statischen Amrtisatin erflgen, wie in flgendem Beispiel dargestellt wird: Für die Berechnung werden eine eingesparte elektrische Energie vn ,7 kwh/a und eine thermische Einsparung vn kwh/a zugrunde gelegt (vgl. Punkt 3.). Flgende Eckdaten werden zusätzlich angenmmen: Nett-Investitinsksten: Energieinhalt Heizöl: ca. 10 kwh/l Energiepreis Heizöl: ca. 0,58 /l Energiepreis Strm: ca. 0,18 /kwh Eingesparte Strmksten = ,7 kwh/a * 0,18 /kwh = 9.487,6 /a Eingesparte Heizölmenge = kwh/a 10 kwh/l = ,8 l/a Eingesparte Heizksten = ,8 l/a * 0,58 /l = ,3 /a Eingesparte Ksten Gesamt = (12.567, ,6) /a = ,9 /a Stat. Amrtisatinszeit = ,9 /a = 6,8 Jahre 6. Snstige Hinweise 6.1. Berücksichtigung vn Kapazitätserweiterungen Wird bei Ersatzinvestitinen die Anlagenkapazität im Sll-Zustand gegenüber dem Ist-Zustand erhöht, s kann der Energieverbrauch mittels spezifischer Kennzahlen hchgerechnet werden. Beispiel: Eine Pumpe, die im Ist-Zustand eine Wassermenge vn 1400 m 3 /h fördert, wird durch eine hcheffiziente Pumpe ersetzt, die aufgrund einer Prduktinserweiterung eine Wassermenge vn 2000 m 3 /h fördern muss. Da die Leistung direkt prprtinal zur Fördermenge ist, kann der Energiebedarf im Ist-Zustand durch einen Krrekturfaktr x hchgerechnet werden: x = 2000 m3 /h 1400 m 3 /h = 1, Hinweise für den Verwendungsnachweis Für den Verwendungsnachweis ist das Energieeinsparknzept zu aktualisieren, wbei die tatsächlich im Rahmen der Maßnahme erzielten Einsparungen anzugeben sind. Im Idealfall sllte der Nachweis messtechnisch (z.b. durch Installatin vn Strm- und Wärmemengenzählern) erflgen. Die Ksten für die zur Erfassung der Energieverbräuche erfrderliche Messtechnik können zusätzlich als zuwendungsfähige Maßnahmen beantragt werden. Ein rechnerischer Nachweis der erzielten Endenergieeinsparung ist nur zulässig, wenn die Berechnung auf stichhaltigen Daten beruht. Nicht zulässig sind Annahmen, Schätzungen der das Heranziehen vn Daten aus vergleichbaren Prjekten.

10 Hinweis zu Messungen und Simulatinen Die Ermittlung der Endenergieeinsparung bei Ersatzinvestitinen kann, alternativ zur rechnerischen Ermittlung, auch durch Messung des Ist- bzw. Simulatin des Sll-Zustandes erflgen. Wird diese Methde gewählt, sind zur Nachvllziehbarkeit der ermittelten Daten die relevanten Auszüge aus dem jeweiligen Mess-/Simulatinsprtkll in das Energieeinsparknzept aufzunehmen. In jedem Fall muss an der betreffenden Stelle im Energieeinsparknzept ein klarer Verweis auf die jeweilige Datengrundlage vrliegen. Kmmentarls eingereichte Anhänge, für die der jeweilige Verweis im Knzept fehlt, gelten als nicht eingereicht Hinweise zur Bilanzierung vn Anlagen zur Wärmerückgewinnung Bei Anlagen zur Wärmerückgewinnung und Abwärmenutzung sllte die Bilanzierung der Endenergieeinsparung wie flgt durchgeführt werden: In aller Regel sllte die Nutzung der Abwärme und die daraus resultierende Endenergieeinsparung in dem System bilanziert werden, in dem sie erzeugt wird. Vergleiche hierzu die unter 3.4. stehende Tabelle zum System 1 Raumlufttechnische Anlage. In diesem Fall sllten die installierte Wärmerückgewinnung und die damit verbundene Energieeinsparung dem System Raumlufttechnische Anlage zugerechnet werden. Die zu erzielende Energieeinsparung muss hierbei bei Ersatzinvestitinen mindestens 25 % betragen. Alternativ kann sich bei Maßnahmen zur Abwärmenutzung die Bilanzierung auch auf das System beziehen, dem die nutzbare Abwärme zugeführt wird. In diesem Fall muss die nutzbare Abwärme mindestens 25 % des Bedarfs des jeweiligen Systems decken, dem diese zugeführt wird. Die Senkung des Energieverbrauchs vn 25 % in dem jeweiligen System kann auch durch weiterführende Maßnahmen erreicht werden. Vergleiche für den letzteren Fall unten stehendes Beispiel: System 3 Abwärmenutzung aus Wärmequelle Backöfen Verbrauch kwh/a Davn Abwärme kwh/a Entspricht 10 % des Systems Backöfen Nutzbare Abwärme kwh/a System 4 Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser Verbrauch kwh/a Nutzbare Abwärme aus System 3 mit kwh/a Ersetzt 60 % aus System 4 Verlust und Eigenbedarf System Ist-Zustand kwh/a System Sll-Zustand kwh/a Einsparung durch Maßnahmen kwh/a Gesamteinsparung in Przent 60,00 % Tabelle 3: Beispiel für die Bilanzierung einer Abwärmenutzung 6.5. Ergänzende Unterlagen Die im vrliegenden Merkblatt dargestellten Anfrderungen an Datengrundlage und Berechnungsmethdik sind als Mindestanfrderungen zu verstehen. Im Einzelfall kann die Nachfrderung zusätzlicher Unterlagen und Infrmatinen erfrderlich sein (z.b. Angebte, grafische Darstellungen der Anlage bei kmplexen Systemen, etc.).

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