Das konkrete technische Effizienzpotenzial und absehbare Entwicklungen

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1 Das konkrete technische Effizienzpotenzial und absehbare Entwicklungen 100% Verbrauch von 1970? Jürg Nipkow, S.A.F.E. Schweiz. Agentur für Energieeffizienz Schaffhauserstrasse 34, 8006 Zürich 21. September 2012 J. Nipkow

2 Perspektiven: Beispiele Kühl- und Gefriergeräte Wäschetrocknen Waschen, Geschirrspülen: Sonne statt Strom Standby: 500 [ 50 [ 5 mw Monitore, TV: OLED PC: SSD [ Schnellstart & off Rechenzentren: Direktkühlung Industriemotoren, -Prozesse J. Nipkow

3 Die Zitrone ist nicht ausgepresst Kühlschrank A A +++ Strom 2010 Entwicklung des Stromverbrauchs von Haushaltgeräten (Quelle Rahmenbild: Impulsprogramm RAVEL) J. Nipkow

4 Kühl-/Gefriergeräte A +++ Kühl- und Gefriergeräte sind da A ++ Schweizer Vorschrift ab 2013 Offene Effizienzpotenziale: Magnetmotor mit Drehzahlregelung: bis 40% Vakuum-Integral-Isolierung: bis Faktor 3 Effizienz Drehzahlregelung demonstriert (BFE-Forschungsprojekt 2010) J. Nipkow Bild Internet Vakuum-Integral-Isolierung

5 Action statt Energieeinsatz Wäsche an die Leine im Freien, auf dem Balkon Geht nicht überall und nicht immer, hat aber auch nichtenergetische Vorteile: Kein Abrieb durch Tumblern Wäsche riecht gut Sonnenstrahlung desinfiziert und bleicht Bewegung ist gesund Einsparung 100% J. Nipkow

6 Wäschetrockner Energieverbrauch von Wäschetrocknungssystemen Sonne im Freien Tumbler (Wärmepumpe, Bestgerät) Tumbler (Wärmepumpe) >50% Schweizer Vorschrift: "A" ab Revision absehbar wegen neuem EU-Label Trockenschrank (Wärmepumpe) Raumluft-Wäschetrockner (Wärmepumpe) Elektrizität nicht-elektrische Wärme Tumbler (Kondensation, "B") Trockenraum wärmegedämmt mit gesteuerter Ventilation + Heizung kwh/kg Trockenwäsche, 60% Startfeuchte J. Nipkow

7 Effizienztechniken kombinieren Wärmepumpen- Wäschetrockner halbieren den Stromverbrauch Bei Unterdruck verdampft das Wasser leichter ein Vakuum-Trockner halbiert den Stromverbrauch Funktionsmuster Vakuum-Wäschetrockner Die Kombination würde den Verbrauch nochmals markant senken vorerst zu teuer Quelle: BFE-Forschungsprojekt (2012) J. Nipkow

8 Warmwasseranschluss Waschen, Geschirr spülen: 60-80% Energie für Wasser aufheizen! Waschmaschine: Anschlüsse kalt + warm Sonne oder Holzfeuerung oder Wärmepumpe tun das ökologischer als Strom. Waschmaschinen und Geschirrspüler nutzen dieses Potenzial dank Warmwasseranschluss. Geschirrspüler warm statt kalt angeschlossen J. Nipkow

9 LED-Beleuchtung: Faktor 4 (gegenüber «Eco-Halogen») Quellen: Kataloge, Internet, BKW-Ratgeber, Forschungsbericht BFE, 2009, Stephan Gasser: Qualitätsmerkmale der LED-Beleuchtung J. Nipkow

10 Standby (fast) erledigt Standby-Verluste vor Kurzem noch ein grosses Thema (z.b. Energy Day 2008), viele Geräte bei 2 bis 10 W. 650 mw without Vorschriften (Ecodesign / Energieverordnung) haben die Technik getrieben: ab 2009: 1 W (2 W mit Display), ab 2013: 0,5 W (1 W mit Display). Bereits heute verfügbar: Elektronikchips, welche das Netzteil ganz abschalten und eine Weckfunktion bereitstellen mit 0,005 bis 0,05 Watt Power Integrations J. Nipkow

11 Standby: noch pendent Funktionen zur automatischen Abschaltung/ in-standby- Schaltung ( Auto-off ) von Geräten werden ab 2013 vorgeschrieben Die Milliwatt-Chips sollen in alle (Standby-) Geräte eingebaut werden: Vorschriften verschärfen Geräte-Bedienung so optimieren, dass BenutzerInnen die effizienten Standby-Funktionen nicht deaktivieren oder entschärfen können. [ Geräte-Intelligenz auch punkto Energie! J. Nipkow

12 Fernseher, Monitor LCD sind effizienter als Röhren (CRT) LED effizienter als LCD, OLED sind mindestens 1/3 effizienter: Kein Dauer-Hintergrundlicht, sondern nur dort erzeugt wo gerade benötigt. Ein schwarzer OLED-Screen braucht keine Energie! Bilder Internet OLED, Organic LED: kleine Panels sind im Marktangebot, grössere kommen, jetzt noch teuer und Fragen zur Lebensdauer. J. Nipkow

13 Heizungs-Pumpen Magnetmotortechnik richtig ausgelegt bringt 50-80% Einsparung, «Energieklasse A». EU- und CH-Vorschrift ab : EEI 0,27; Verschärfung 2015 Zukünftige Heizungen sind viel kleiner, haben vielleicht nur noch bedarfsgesteuerte Mini- Pumpen pro Heizkörper. Bilder Wilo J. Nipkow

14 Computer (PC & Co.) Solid State Disks (SSD) und OLED- Monitoren kommen auf den Markt Leistungsaufnahme Watt >50% PC + Röhrenmonitor vorgestern PC + LCD- Monitor gestern PC + LED- Monitor heute Lapotop 15" heute PC/Laptop mit SSD und OLED- Monitor morgen SSD erlauben sehr schnelles Aufstarten [ Standby/off sofort wenn inaktiv! J. Nipkow

15 PC-Netzwerke, Rechenzentren Gesperrte Energiesparoptionen im PC- Netzwerk? Mit Netzwerk-Tools und richtiger Konfiguration können zusätzlich sogar Periferiegeräte übers Netzwerk heruntergefahren werden. Sparpotenzial z.b. 50%! Die Kühlung von Rechenzentren macht bis 50% ihres Energieverbrauchs aus. Neueste Techniken brauchen bis 4x weniger Kühl- Strom. Nächste Schritte: direkte Wasserkühlung der Prozessoren, Wärmerückgewinnung Bild Kaltgang: Rittal J. Nipkow

16 Industrie: Prozesse optimieren Die grössten Antriebs- Effizienzpotenziale stecken in den Prozessen bzw. Systemen: Pumpen, Kompressoren, Lüftungen, Maschinen. Z.B. Medienförderung: Frequenzumformer (FU) anstatt Drosselklappe. Teillast 50% bis 75% Volumenstrom ist häufig. Sparpotenzial typisch über 30% J. Nipkow

17 Industriemotoren Beispiel IE3 (Premium-) Elektromotoren Elektromotoren haben ja schon gute Wirkungsgrade? Scheinbar kleine Verbesserungen beim Wirkungsgrad bringen grosse Reduktionen der Verluste! IE4 Motoren (Super Premium) kommen W grad + 2% Verluste 33% W grad + 9% Verluste 35% IE3 IE1 J. Nipkow

18 Sparpotenzial 10'000 8'000 Verbrauch GWh 2010 «GWh mit techn. Sparpotenzial» GWh mit Wachstum bis 2035 Ausgewählte Verbrauchskategorien (47% des Gesamtverbrauchs 2010) 30% 5% 6'000 4'000 65% 60% 50% 35% 75% 30% 60% 40% 2'000 0 Haushalt-Kühl- und Gefriergeräte Wäschetrocknen (Haushalt) Waschmaschinene und Geschirrspüler, WW-Anschluss Beleuchtung: Glühlampen (Halogen, Eco-Halogen etc.) Standby (IT, Unterhaltung, HH- Geräte) Fernseher und Monitore (Dienstleistungen und Heimbüro) Heizungspumpen PCs, PC-Netzwerke, Laptop-Computer Industrielle Pumpen, Ventilatoren (Prozessoptimierung) Übrige Industriemotoren (nur Ersatz durch IE3 / IE4) J. Nipkow

19 Stromverbrauch 2035 / 2050 ETH Institut für Energietechnik Energiestrategie BFE Potenzial Technik, per 2035, alle Anwendungen J. Nipkow

20 Fazit Fast alle Elektrizitätsanwendungen weisen enorme technische Effizienzpotenziale auf Zeitdauer der Umsetzung und Ausschöpfung: Abhängig von Rahmenbedingungen [ Politik! Hindernisse müssen überwunden werden: (Neutrale) Information: was gibt es überhaupt? Anreize für Ersatz / Erneuerung / Kauf von Bestprodukten Wirtschaftliche Rahmenbedingungen: Strompreise (Lenkungsabgabe), ökologische Steuerreform J. Nipkow