Effektiv und Effizient Der richtige Motor am richtigen Ort

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1 Effektiv und Effizient Der richtige Motor am richtigen Ort Walter Müller Umwelt & Energie Tel: Motor Summit 2007

2 Energieverbrauch der Maschinenindustrie (Swissmem-Mitglieder) 35'000 30'000 Terajoule 25'000 20'000 15'000 10'000 5' % seit 1990 Holz / Abfälle Kohle / Koks Erdölprodukte Gas Fernwärme Elektrizität 1 TJ = 278 x 10 3 kwh 2

3 Stromverbrauch der Maschinenindustrie (1) (Swissmem-Mitglieder) 16'000 14'000 12'000 Stahl-, Alu- & Buntmetallproduktion Restliche MEM Gesamtstromverbrauch [TJ] Terajoule 10'000 8'000 6'000 4'000 2' TJ = 278 x 10 3 kwh

4 Stromverbrauch der Maschinenindustrie (2) (Swissmem-Mitglieder) 10'000 9'000 Terajoule 8'000 7'000 6'000 5'000 4'000-25% seit 1991 ca GWh 3'000 2'000 1' Restliche MEM Stahl-, Alu- & Buntmetallproduktion Vergleich: Laufkraftwerk Rheinfelden vor Renovation: 26MW / 185 GWh nach Renovation: 100MW /600GWh 1 TJ = 278 x 10 3 kwh 4

5 Bessere Material- und Ressourceneffizienz Entwicklung der Stellmotoren für Lüftungsklappen deutliche Leistungsverbesserung (VA/Nm laufend gesunken) Industrie verbessert die Effizienz - Stand-by markant reduziert ihrer Produkte laufend. Mit freundlicher Erlaubnis der Belimo AG, Hinwil 5

6 Antriebsleistung dem Bedarf anpassen! Energieverbrauch 110% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Energieverbrauch mit mechanischer Durchflusssteuerung Energieeinsparung Energieverbrauch bei Regelung mit Frequenzumrichter 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Durchflussmenge 6

7 Auf die Gesamtbetrachtung kommt es an Emission Abfall Emission Abfall Emission Abfall Emission Abfall Gewinnung und Bereitstellung der Rohmaterialien Energie Hilfsstoffe Emission Transport Transpor Transpor Herstellung/Montage t Gebrauchsphas e t Abfall Energie Hilfsstoffe Energie Hilfsstoffe Entsorgung Energie Hilfsstoffe Transpor t Herstellung der Komponenten / Halbfabrikate Energie Hilfsstoffe Transpor t Wo passieren die grössten Umweltbelastungen? 7

8 Ist der Energieverbrauch in der Gebrauchsphase ausschlaggebend für die Umweltwirkungen eines Produkts? Die Umweltwirkung ist abhängig von der Betriebsdauer (Stunden pro Jahr) Lebensdauer (Jahre) den verwendeten Materialien den Produktionsprozessen der Energiebereitstellung vor- und nachgelagerten Prozessen etc. 8

9 Beispiel Umweltbelastung durch Zitruspresse Zitruspresse: Lebensdauer 80 h, 30 W Materialien, 1.3 kg : Kunststoff (PP, ABS), Kupfer und PVC (Kabel), Stahl, Eisen und Kupfer (Motor) A ++? Annahmen: Täglich 1 Liter Saft; Für 1 Liter Saft werden 3kg Orangen benötigt; 1'200 Liter Orangensaft bzw kg Orangen während Lebensdauer mal Abwaschen: Liter Wasser 1m3 Wasser für Produktion von 1 kg Orangen, total 3.6 Mio. Liter Wasser Transport: 12'000 km per Schiff, 1'100 km mit LKW Quelle: rainer.zuest@swissinstitute.ch 9

10 Energieverbrauch für 1 Liter Orangensaft Material: 0.08 MJ (Materialien Zitruspresse) Produktion: 0.02 MJ (Herstellung Zitruspresse) Distribution: MJ (Vertrieb Zitruspresse) Nutzung: 5.4 MJ (Bewässerung Pflanzen) 14.1 MJ (Transport der Orangen) MJ (Energieverbrauch Presse) 0.01 MJ (Abwaschen Gerät) Nach Gebrauch: 0.03 MJ (Geräteentsorgung) Quelle: Rainer Züst, Schweizerisches Institut für Systems Engineering rainer.zuest@swissinstitute.ch 10

11 Kaufentscheid fixiert Folgekosten In den meisten Fällen reicht es aus, die Lebenszykluskosten (Life Cycle Cost; LCC) aus den Elementen Investition, Energieverbrauch, Unterhalt und allenfalls noch Umweltkosten zu schätzen: LCC = Investition + Energie + Unterhalt + Umwelt Typischerweise bewegen sich die Kosten für eine Anlage im Bereich von 3-15% der gesamten Lebenszykluskosten. Am meisten kostet mit 30-85% die Energie, gefolgt von 10-40% für Unterhalt. Steigende Tendenz bei Umweltkosten / Herstellerverantwortung (End of Life) 11

12 Beispiel Pumpen in einem Abwassersystem Hauptpumpe, 15min/h Viele Schaltzyklen, hoher Unterhalt Hauptpumpe, Dauerbetrieb Hilfspumpe, sporadisch Hilfspumpe, sporadisch Reservepumpe, selten Reservepumpe, selten Bestehendes System Verbessertes System 12

13 Kostenvergleich alt neu System Energiekosten [ pro Jahr] Preis und Installation der kleineren Pumpe [ ] Differenz der Unterhaltskosten [ pro Jahr] Payback [Jahre] Einsparung in 12 Jahren [ ] alt 15'900 1'650 verbessert 13'200 14' '500 Es wurde ohne Diskontierung gerechnet. Mit Diskontierung liegen die Einsparungen immer noch bei über 20'

14 Erkenntnisse Umweltbelastungen treten nicht zufällig auf. Sie werden zu einem Grossteil «geplant». Die Produktentwicklung hat deshalb einen grossen Einfluss auf die später auftretenden Umweltbelastungen in den einzelnen Lebensphasen. Energieeffizienz ist wichtig aber nur ein Teil der Gesamtoptimierung. Energieverbrauch ist nichts Schlechtes, aber die Nebenwirkungen sind manchmal unerwünscht. Energiesparen ist ein Gebot des sorgsamen und haushälterischen Umgangs mit Ressourcen. 14

15 Wie viel ist genug? Der Rebound-Effekt besagt, dass Einsparungen, die z.b. durch effizientere Technologien entstehen, durch vermehrte Nutzung und Konsum stets überkompensiert werden. So ist durch effizientere Ressourcennutzung bisher noch selten eine Umweltentlastung entstanden. Vielmehr wurden durch die effektivere Nutzung Produkte und Serviceleistungen erst zu günstigen Preisen möglich, was die Konsumspirale weiter beschleunigt hat. Jede neue Technik hat also nicht weniger, sondern mehr Ressourcen in noch kürzerer Zeit umgesetzt und eine Überkompensation des Einspareffektes bewirkt. Einen wirklichen Ausstieg aus diesem Bumerang-Effekt scheint nicht das Effizienz-Prinzip, sondern nur das Suffizienz-Prinzip zu bieten. 15

16 Walter Müller Umwelt & Energie Tel: