Stromversorgung: Energieeffizienz und Energiemanagement

Transkript

1 Stromversorgung: Energieeffizienz und Energiemanagement VDI Forum Erneuerbare Energien Anforderungen und Herausforderungen Kraftwerksbeispiele, Projekte und Erfahrungen Linz, 24. April 2014

2 Forschungsstelle für Energiewirtschaft Unabhängige Forschung im Bereich der Energiewirtschaft seit über 60 Jahren Ziel der nachuniversitären Weiterbildung der Absolventen Enge Zusammenarbeit mit der TU München Breite Fachkompetenz in allen Bereichen der Energiewirtschaft 2001 Gründung der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft Lastmanagement & Smart Meter Energieeffizienzberatung Erstellung von Energiekonzepten

3 Gliederung 1. Entwicklung des Stromverbrauchs, der Effizienz und der Stromintensität 2. Energieeffizienz und Energieeinsparung 3. (Inner-)Betriebliches Lastmanagement 4. Energiemanagement

4 Energiebilanz in Österreich 2012

5 Energieverbrauch und BIP ( ) Erneuerbare Energien: Anforderungen und Herausforderungen Entwicklung des Energieverbrauchs in Österreich 160 Entwicklung von Energieverbrauch und BIP Energieverbrauch Industriesektor Energieverbrauch gesamt Bruttoinlandsprodukt real Quelle: eigene Darstellung nach Statistik Austria

6 Energieverbrauch und Produktionsindex ( ) Erneuerbare Energien: Anforderungen und Herausforderungen Entwicklung des industriellen Energieverbrauchs in Deutschland 140 Entwicklung des Endenergieverbrauchs im Verhältnis zum Produktionsindex ( ) % Produktionsindex % EEV Industrie Produktionsindex Endenergieverbrauch Industrie spez. Endenergieverbrauch Industrie -18% Spez. EEV Industrie Quelle: Eigene Darstellung nach DESTATIS & BMWi Energiezahlen Jahr Quelle: eigene Darstellung nach Daten des BMWi

7 Stromverbrauch nach Branchen und Anwendungsarten in Deutschland Quelle: Eigene Darstellung nach ISI Anwendungsbilanz Industrie 2009 und 2010 und Anwendungsbilanzen 2010

8 Stromverbrauch im Jahr 2010 [TWh] Stromintensität im Jahr 2010 [MWh / Mio. EUR Bruttowertschöpfung] Erneuerbare Energien: Anforderungen und Herausforderungen Stromverbrauch und Stromintensität nach Branchen Stromverbrauch Stromintensität

9 Herausforderungen für die Industrie Steigende Stromkosten in Deutschland Abhilfe u.a. durch Energieeinsparmaßnahmen Steigerung der Energieeffizienz Eigenerzeugung

10 Der Weg zum rationellen Energieeinsatz Vermeidung unnötigen Verbrauchs Verringerung des Energiebedarfs Vernetzung der Energieströme Einsatz effizienter Technologien Einsatz Erneuerbarer Energien Flexibilisierung von Anlagen

11 Maßnahmen zur Energieeinsparung und Energieeffizienzsteigerung

12 Bewertungskriterien für Energieeffizienzmaßnahmen Kriterium Skala Umsetzungskomplexität Einsparpotenzial Investitionskosten / Wartungs- und Instandhaltungskosten 1 Erfordert aufwendige Neuplanung und Umbauten einer Anlage / eines Systems < 5 % der höchsten Einsparung in entsprechender Querschnittstechnologie Sehr hohe Anschaffungskosten 2 Erfordert starke Anpassungen / Eingriffe / Umbauten am System 5 % < x < 30 % der höchsten Einsparung in entsprechender Querschnittstechnologie Hohe Anschaffungskosten 3 Erfordert aufwendigere Auslegung neuer Systemkomponenten, aber keine weiteren Systemanpassungen oder Umbauten 30 % < x < 70 % der höchsten Einsparung in entsprechender Querschnittstechnologie Normale Anschaffungskosten oder Personal- / Parametereinstellungen und geringe Anschaffungskosten 4 Erfordert Installation und einfache Auslegung eines zusätzlichen neuen Gerätes 70 % < x < 95 % der höchsten Einsparung in entsprechender Querschnittstechnologie Günstige Anschaffungskosten 5 Erfordert einfache bis keine Hilfsmittel mit geringem Auslegungsaufwand > 95 % der höchsten Einsparung in entsprechender Querschnittstechnologie Nur Wartungs- und Instandhaltungskosten oder Parametereinstellung am System

13 Maßnahmen mit hoher Umsetzungswahrscheinlichkeit Beleuchtung Druckluft Fördertechnik Tageslichtabhängige Steuerung mit Dimmfunktion Reduktion von Leckagen Drehzahlregelung von Antrieben Einsatz neuer Leuchten inkl. Reflektor Drehzahlregelung von Kompressoren Einsatz reibungsarmer mechanischer Komponenten Einsatz hocheffizienter Leuchtmittel Anpassung der Druckluftreinheit Vermeidung von Überdimensionierung des elektrischen Antriebes Einsatz von EVGs Austausch alter Kupplungen Flachriemenantrieb statt Keilriemenantrieb Präsenzmelder Regelmäßige Wartung inkl. Filterwechsel Einsatz hocheffizienter Antriebe Vermeidung unnötigen Verbrauchs Verringerung des Energiebedarfs Vernetzung der Energieströme Einsatz effizienter Technologien Einsatz Erneuerbarer Energien Flexibilisierung von Anlagen

14 Maßnahmen mit hoher Umsetzungswahrscheinlichkeit Lüftung Pumpen Kälte Drehzahlregelung von Ventilatoren Drehzahlregelung der Pumpe Einsatz von Kältespeichern Regelmäßige Wartung von Keilriemen Einsatz von effizienten Pumpen Drehzahlregelung der Verdichter Einsatz hocheffizienter Antriebe Richtige Dimensionierung der Pumpe Erhöhung der Vorlauftemperatur im Kältekreislauf Flachriemenantrieb statt Keilriemenantrieb Einsatz hocheffizienter Antriebe Abtausteuerung Anpassung des Volumenstroms an den Bedarf Regelmäßige Wartung von Pumpen Reinigung von Wärmetauscherflächen Vermeidung unnötigen Verbrauchs Verringerung des Energiebedarfs Vernetzung der Energieströme Einsatz effizienter Technologien Einsatz Erneuerbarer Energien Flexibilisierung von Anlagen

15 Lernende Energieeffizienz-Netzwerke als ein Lösungsansatz zum Überwinden der Hemmnisse Was sind Lernende Energieeffizienz-Netzwerke? Jedes Netzwerk setzt sich aus 10 bis 15 lokal ansässigen Betrieben zusammen, deren jeweilige jährliche Energiekosten zwischen und 50 Mio. betragen Ziel: im Rahmen eines moderierten Erfahrungsaustausches und mit Hilfe von Experten den Energieverbrauch, die Energiekosten und die CO 2 -Emissionen zu senken. Fokus: Querschnittstechnologien Methode: von Fehlern und Erfolgen der anderen lernen

16 Zielvereinbarung Erneuerbare Energien: Anforderungen und Herausforderungen Ablauf von Lernenden Energieeffizienz-Netzwerken (LEEN) Initiierungsphase (3-9 Monate) Informationsveranstaltung LEEN -Konzept Energieeffizienztische (ca. 3 Jahre) Regelmäßige Treffen (4 pro Jahr): - Betriebsbegehungen beim jeweiligen Gastgeber - Fachvorträge von Experten (gemeinsames Festlegen relevanter Themen) - Ergebnispräsentationen realisierter Maßnahmen - Erfahrungsaustausch Abschlussphase (1-2 Monate) Präsentation und ggf. Veröffentlichung der Ergebnisse Letter of intent/ Vertrag Initialberatungen (7-10 Monate) Identifizierung von wirtschaftlichen Energieeinsparpotenzialen Monitoring der Ergebnisse (jährlich) Top down und Bottom up Quantifizierung der Energie- und CO 2 - Einsparungen Offizieller Start des Netzwerks Energietechnische Hotline

17 Zwischenergebnisse aus den 30 Pilotnetzwerken aus Deutschland In der Auswertung berücksichtige Netzwerke Anzahl 29 Ausgewertete Initialberatungsberichte Anzahl 323 Monetär bewertete Maßnahmen Anzahl davon wirtschaftlich (rentabel: > 12 % interne Verzinsung) Anzahl Ø interne Verzinsung der wirtschaftlichen Maßnahmen (i >12 %) % 31 Ø statische Amortisationszeit der wirtschaftlichen Maßnahmen Jahre 3,2 Ø pro Betrieb Ø Energieeinsparung bei Realisierung aller rentablen Maßnahmen (i >12 %) MWh/a Ø CO 2 -Minderung bei Realisierung aller rentablen Maßnahmen t/a 960 Ø monetär bewertete Maßnahmenvorschläge pro Betrieb Anzahl 18 o davon wirtschaftlich (rentabel) Anzahl 10 o Ø Gesamtinvestition für rentable Maßnahmen o Ø vermeidbare jährliche Energiekosten (durch rentable Maßnahmen) /a Quelle: Fraunhofer ISI, Stand

18 Eigenerzeugung

19 Betriebsweisen und Einsatzmöglichkeiten von KWK(K)-Anlagen Wärmegeführt / kältegeführt Stromgeführt Quelle: Uni Hamburg Erhöhung der Betriebsstunden des BHKWs durch Einbindung der Kälteerzeugung mittels Absorptionskältemaschine

20 Last in % Erneuerbare Energien: Anforderungen und Herausforderungen Betriebsweisen und Einsatzmöglichkeiten von KWK(K)-Anlagen Einsatzmöglichkeiten Grundlastdeckung bzw. betriebsinternes Lastmanagement Reduzierung von Verbrauchsspitzen (Netzbezug) durch Eigenstromerzeugung (Deckung der Grundlast) Überbetriebliches Lastmanagement Anbieten von z.b. Regelleistung (Minutenreserve, Sekundärregelleistung) 105% 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% Lastgang unflexibilisiert 55% Lastgang nach Lastreduktion FfE BMWi-17#P MOS-DRInd_mbH_ % Zeit

21 Lastmanagement in der Industrie als möglicher Beitrag zur Versorgungssicherheit Möglichkeiten zur Beeinflussung des Verbraucherlastgangs Lastverschiebung Lasterhöhung Lastabsenkung Anlagen und Technologien, welche für Lastmanagement geeignet sind: Energieintensive Prozesse Querschnittstechnologien Vermeidung unnötigen Verbrauchs Verringerung des Energiebedarfs Vernetzung der Energieströme Einsatz effizienter Technologien Einsatz Erneuerbarer Energien Flexibilisierung von Anlagen

22 Regionale Darstellung der Potenziale der energieintensiven Branchen LMM-Potenzial Branche Österreich Deutschland Papier MW Zement MW Aluminium MW Chlor MW Stahl MW Summe MW Branche Papier LMM-Potenzial 421 MW Zement 173 MW Aluminium 267 MW Chlor 603 MW Stahl 753 MW Summe D und AT MW Großteil des Potenzials wird in Deutschland schon genutzt

23 Potenzial der Querschnittstechnologien in Deutschland Potenzial für Deutschland: MW über eine Stunde (werktags, tagsüber)

24 Energiemanagement

25 Energiemanagement (EMS) Ziele Zertifizierung nach ISO Messen und visualisieren Rückerstattungen (Spitzenausgleich) in Deutschland

26 Kennzahlbildung Aussagen über energetische Situation des Unternehmens, des Bereichs, der Anlage werden möglich Vergleich mit anderen Betrieben z.t. möglich (Benchmark) Allgemeine Kennzahlen Absoluter und spezifischer Energieverbrauch Energieträgeranteile Energieintensität Produktionsspezifische Kennzahlen, z.b. CO 2 Emissionen Bezugsgröße oder Stromverbrauch Bezugsgröße oder Brennstoffverbrauch Bezugsgröße Bezugsgröße = z.b. Produktionsmenge in Tonnage oder Stückzahlen

27 Wahl der geeigneten Kennzahl(en) Festlegung, wer Kennzahl verwendet Geschäftsführung Facility Management Wenige Kennzahlen für Geschäftsleitung Übersicht, z.b. Kennzahlen aus Monitoringbericht Bildung mehrerer Kennzahlen im Facility Management, z.b. nach Bereichen Kostenstellen Anlagen

28 Einige wichtige Kriterien für eine EMS-Software DIN ISO Konformität Ausgabe individueller Kennzahlen Frei definierbare zeitliche Auflösung der Daten Individuelle Diagrammanpassung der erfassten Daten Darstellung lang- und kurzfristiger Verbrauchsentwicklung Ausgabe der Berichte in gängigen Formaten Integration der Gebäude- und Prozessleittechnik Support bei Problemen Mitarbeiterschulung

29 Energiemanagement (EMS) Ziele Zertifizierung nach ISO Messen und visualisieren Rückerstattungen (Spitzenausgleich) in Deutschland Ziele werden erreicht durch Kombination aus organisatorischem & technischem EMS

30 Fazit Energieeinspar- und -effizienzmaßnahmen tragen zur Energieverbrauchsreduzierung in Industrie und GHD bei Weitere kontinuierliche Umsetzung von Maßnahmen erforderlich Lastmanagement bei industriellen Anlagen kann einen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten Energiemanagement muss im gesamten Unternehmen realisiert und gelebt werden, um wirksam zu sein

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner: Dipl.-Ing. (FH) Anna Gruber +49 (89) Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh Am Blütenanger München