Elektrische Antriebe. DI Peter SATTLER. 5 th International Conference for European EnergyManagers 14 th 15 th May 2014, Vienna

Transkript

1 Elektrische Antriebe DI Peter SATTLER European EnergyManagers 14 th 15 th May 2014, Vienna

2 Agenda Potentiale European Motor Challenge Programm Systemansatz Wirkungsgradkette Umsetzung Beispiele Investentscheidungen und Folgekosten

3 European Motor Challenge Programme Das Motor Challenge Programm (MCP) ist ein freiwilliges Programm der Europäischen Kommission, bietet Unterstützung für die Industrieunternehmen um ihnen zu helfen, die Energieeffizienz ihrer motorangetriebenen Systeme zu verbessern. MCP wurde im nationalen Energieeffizienz-Programm integriert, das den ersten Schwerpunkt auf Pumpen, Ventilatoren und Druckluftanlagen legt. Diese Systeme sind für etwa 70 % des elektrischen Energieverbrauchs in der Industrie verantwortlich. Die Teilnehmer verpflichten sich, energieeffiziente Maßnahmen zu realisieren und in einem Aktionsplan festzulegen. Referenz AEA/MCP

4 European Motor Challenge Programme Motorgetriebene Systeme verursachen im industriellen und gewerblichen Bereich rund 70 % der Stromkosten Antriebe, Druckluft, Ventilatoren, Pumpen: Hohe Jahreslaufzeiten bis zum Dauerbetrieb (Nacht, Wochenende, Mittagspausen, Betriebsstillstände) Resultierender Energieverbrauch über das Jahr sehr hoch Anteil der Stromkosten an den sog. Lebenszykluskosten sehr hoch Investitionskosten 14% Wartungskosten 5% Energiekosten 81% Referenz AEA/MCP

5 Stromverbrauch von motorgetriebenen Systemen Motorgetriebene Systeme verursachen 69 % des Stromverbrauchs in der Industrie (54 % in den Sektoren Gewerbe, Handel, Dienstleistungen) Drucklufterzeugung 11% Pumpen 25% andere: Mischen, Rühren, etc 17% Kälteerzeugung 23% Lüftung / Klimatisierung Ventilatoren 24% Referenz AEA/MCP

6 Mögliche wirtschaftliche Einsparpotentiale Referenz AEA/MCP

7 Systemansatz Gesamt Motorsystem mit Übertragung, Getriebe und Motor Große Einsparung Kern Motor System Mittlere Einsparung Elektro-Motor geringe Einsparung Motor+Pumpe+ Drehzahlregelung Netz Gesamtes Heizsystem mit Rohre, Pumpen, Motor und Drehzahlregelung Referenz AEA/MCP

8 Wirkungsgradkette Elektrische Energie 1/4 von vorher eingesetzter Energie Elektrische Energie Wirkungsgrad 0,5 Wirkungsgrad 0,7 Wirkungsgrad 0,5 Wirkungsgrad 0,7 Wirkungsgrad 0,5 Wirkungsgrad 0,7 Wirkungsgrad 0,5 Wirkungsgrad 0,7 Dieselbe Menge Nutzenergie

9 Optimierung von Systemen Wirkungsgradkette Beispiel Karderie

10 Optimierung von Systemen Wirkungsgradkette Beispiel Karderie

11 Optimierung von Systemen Wirkungsgradkette 1. Schritt Optimierung des zentralen Prozesses

12 Optimierung von Systemen Wirkungsgradkette 2. Schritt verbesserte Wirkungsgradkette

13 Optimierung von Systemen Wirkungsgradkette 3. Schritt sonstige Effekte

14 Optimierung von Systemen Wirkungsgradkette Produktion und Kennzahlen Vorher Produktion: Einheiten El. Energie [kwh]/einheit: 16,64 Wärmeenergie[kWh]/Einheit: 30,00 Gesamtenergie [kwh]/einheit: 46,64 Nachher Produktion: Einheiten El. Energie [kwh]/einheit: 6,06 Wärmeenergie [kwh]/einheit: 11,09 Gesamtenergie [kwh]/einheit: 17,15

15 Best practice examples Ergebnisse mit Systemansatz für verschiedene Motor- Systeme Druckluft Pumpen Ventilatoren Kälte Maschinenantriebe ( Martin Schleifenlehner)

16 Umsetzung Beispiel Greiner Packaging Druckluft Leckagenreduktion (70 Leckagen wurden behoben) Einsatz Servomotoren mit Lineargetriebe statt pneumatischer Zylinder Einsparung: ca kwh Strom Kosteneinsparung: ca

17 Umsetzung - Ergebnis Pumpen Audits Vermeidung von unnötigem Bedarf (Reduktion des notwendigen Durchflusses, notwendigen Drucks; Anpassung der Betriebsdauer an Bedarf) Wartung (Wirkungsgrad von Pumpen nimmt über Laufe von Jahren um % ab!) Stilllegen unnötiger Pumpen (Vergleich mit erforderlichem Förderstrom)

18 Pumpenaudit Pumpensystem überprüft Organisatorische Maßnahmen (Regelung, Änderung Betriebsweise) Einsparung kwh Kosteneinsparung Fazit: von 3 Pumpen ist eine in gutem eine in mittelmäßigem eine in schlechtem Zustand

19 Umsetzung Beispiel Knauf Ventilatorregelung Trocknung von Bauplatten über große Ventilatoren Geförderte Luftmenge wurde durch suboptimale Drallregelung konstant auf rund 40 % der max. Leistung gedrosselt. Steuerung der Ventilatoren über veränderte Übersetzung, dadurch geringere Drehzahl Leistungsreduktion um 63 kw Kosteneinsparung EUR Energieeinsparung: kwh; (Annahme: 7 cent/kwh) Kosten: EUR für Riemenscheibentausch

20 Umsetzung Beispiel Greiner Kälte Ausgangssituation: Betrieb von vier Kältesystemen (je nach Jahreszeit und äußeren Umständen - Umschaltung zwischen den Systemen manuell) Winter Bachwasser Wärmetauscher ausreichend Übergangszeit Bachwasser WT, Free Cooling Anlage, Kältemaschine Sommer - wassergekühlte Sulzer Kältemaschine und luftgekühlte Hafner Kältemaschine Auswirkung: Eine gleichbleibende Kühlung konnte auf Grund von laufenden technischen Problemen nicht mehr gewährleistet werden! Da die Sulzer-KM schon am Ende der Lebensdauer waren, war auch die Versorgungssicherheit - zumindest im Sommer - nicht mehr gewährleistet! Für geplante Erweiterungen waren keine Reserven mehr vorhanden!

21 Energetische Ausgangssituation Stromverbrauch Kälte 2007/08/09 > 2,68 GWh Kältesystem benötigt ca. 11 % vom Gesamtbedarf!

22 Herangehen Ursprünglicher Ansatz in Teilschritten Anlagenaustausch um bestehende Sulzer-Anlagen zu ersetzen Kapazitäten für Erweiterungen zu haben Gewählter System-Ansatz Ausgehend vom aktuellen Bestand Alle Möglichkeiten der Kälteerzeugung prüfen Bestehendes System hinterfragen Optimierungsmaßnahmen im Bestand entwickeln Versorgung sicherstellen, zusätzliche Kapazitäten planen Vor allem die Energieeffizienz verbessern

23 Maßnahmen und ihre Wirtschaftlichkeit Auftrennung der Werkzeug- von der Maschinenkühlung Maschinenkühlung (Kühlung der Hydraulik) kann so ganzjährig aus dem Bachwasser (ohne Kältemaschine!) durchgeführt werden Einsparung: kwh/a = /a Optimierung der Free Cooling Anlage: Free Cooling Anlage kann so für alle Kältemaschinen als Rückkühler betrieben werden! Anlage kann 15 Tage länger genützt werden! Einsparung: kwh/a = /a

24 Maßnahmen und ihre Wirtschaftlichkeit Anschaffung zweier Turboverdichter mit hohem COP Grundlast und Sommerbedarf kann so effizient abgedeckt werden Einsparung: kwh/a /a Teillastbereich Quantum COP 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 COP mit Bachw asser COP mit Trockenkühler Teillast in %

25 Erzieltes Ergebnis Überraschend große Einsparung durch Regeltechnik Stromverbrauch Kälte ,47 GWh Ergebnis Einsparung 45 % von Kälte bzw. 5 % von GPA Kältesystem benötigt ca. 6 % vom Gesamtbedarf!

26 Ergebnis gesamt Energieeinsparung Einsparung CO2 Kosteneinsparung kwh/a 386 Tonnen/a /a Tatsächliche Investition Verbleibende Investition nach Förderungen Amortisationszeit (stat.) 5 Jahre

27 Weichenstellung Investition

28 Investentscheidungen und deren Folgekosten Ohne Optimierung (BAU) Betriebskosten/Jahr: Worst Case Investition: Betriebskosten/Jahr: Optimierung Teilsystem Investition: Betriebskosten/Jahr: Optimierung Gesamtsystem (Systemansatz) Investition: Betriebskosten/Jahr: Förderung:

29 Investentscheidungen und deren Folgekosten

30 Zusammenfassung Energie Effizienz Evolution Systemansatz, Wirkungsgradkette Umstellung/Umbau von Systemen Chance für Energieeffizienz Ganzes System betrachten & optimieren Übergeordnete intelligente Regelungstechnik

31 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit DI Peter Sattler sattler energie consulting gmbh krottenseestraße gmunden tel fax