Energieeffizienz in der Installationstechnik IEC DIN VDE Energieeffizienz elektrischer Niederspannungsinstallationen

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1 Gemeinsame Tagung 2014 Deutschen Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (DKE) und des Zentralverbands der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke (ZVEH) 23 Oktober 2014 und 24 Oktober 2014, 15:00 Uhr Die Energiewende mit Normung und Handwerk gestalten Energieeffizienz in der Installationstechnik IEC DIN VDE Energieeffizienz elektrischer Niederspannungsinstallationen siemenscom/lowvoltage

2 IEC-TC 64 Projekt Auf der Sitzung von IEC/TC 64 in Pretoria 2009 wurde beschlossen, mit einer Studie zu Energieeffizienten elektrischen Anlagen zu beginnen Die IEC wird im November 2014 als Internationale Norm erscheinen In Deutschland wird diese Norm als DIN VDE (VDE ) veröffentlicht Seite 2

3 Energieeffizienz: Was ist das? Produktion von Gütern: Energieeffizienz Energie / Produkte Eingangsgrößen Ausgangsgrößen Energie Materialien Produkte Energie/Abfall In der Fertigung ist Energieeffizienz das Verhältnis zwischen einer Ausgangsgröße (Produkte) und einer Eingangsgröße (verbrauchte Energie) Seite 3

4 Energieeffizienz: Was ist das? Die Technik in Gebäuden versorgt Nutzer mit Service und Komfort Strompreise können variieren Energie Gebäudenutzung Service für die Nutzer Seite 4 Energie aus dem Netz in KWh Zeitabhängig Gas andere Brennstoff lokale erneuerbare Energien zb Strom Service- Indikatoren ºC LUX dba CO ², CO Körperliches Wohlbefinden Wohlbefinden Temperatur ( C) (C) Licht (Lux) Schalldruck (dba) (dba) Luftqualität (CO ², CO, etc) Zugänglichkeit Seelisches Wohlbefinden Zuverlässigkeit Seelisches Wohlbefinden Sicherheit Zuverlässigkeit Schutz Ästhetik Sicherheit Ergonomie Schutz Aktivitätseffizienz Ästhetik Verfügbarkeit Ergonomie Flexibilität Effizienz Kommunikation für Aktivitäten Verfügbarkeit Produktivität Konnektivität Flexibilität Kommunikation Produktivität

5 Energieeffizienz: Was ist das? Service für die Nutzer sind schwer zu messen Im Rahmen von DIN VDE 0100 wird bisher nur elektrische Sicherheit berücksichtigt Energie Gebäudenutzung Service für die Nutzer Energie aus dem Netz in KWh Zeitabhängig Gas Körperliches Wohlbefinden Temperatur (C) Licht (Lux) Schalldruck (dba) Luftqualität (CO ², CO etc) Zugänglichkeit Seite 5 andere Brennstoffe lokale erneuerbare Energien zb Strom Service- Indikatoren ºC LUX dba CO ², CO Seelisches Wohlbefinden Zuverlässigkeit Sicherheit Schutz Ästhetik Ergonomie Effizienz für Aktivitäten Verfügbarkeit Flexibilität Kommunikation Produktivität

6 Energieeffizienz: Was ist das? Für elektrische Installationen kann das physikalische Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangsgrößen nicht verwendet werden, da es keine messbaren Ausgangsgrößen gibt! Gebäude liefern Service resp Komfort (nach Nutzung / Zeit variierend) Gebäudenutzung ist unterschiedlich Verfügbarkeit der Stromquellen (PV, Wind ) ist von Klimabedingungen abhängig deshalb schwankt deren Preis Umsetzung von EE-Maßnahmen basiert auf Kapitalrendite Elektrische Energieeffizienz in der Installationstechnik als: Systemansatz zur Optimierung des elektrischen Energieverbrauchs Seite 6

7 Optimieren eines Systems Energieeffizienz beruht auf einem Systemansatz: Das zu optimierende System muss definiert werden Beispiel 1: Kühlschrank (Kompressor(motor) und Innenbeleuchtung): Zur Optimierung der Effizienz des Kühlschranks muss der Verbraucher betrachtet werden, der mehr als ~80 % des Verbrauchs ausmacht: Motor Innenbeleuchtung Beispiel 2: Einsatzdauer eines Staubsaugers Zur Optimierung der Effizienz nach der Nutzungsdauer ist die Betrachtung von Verbrauchern ungeeignet, deren Nutzungsdauer vernachlässigt werden kann Kühl und Gefriergeräte Staubsauger (Staatliche Regulierungen sind ) Fazit: Das Optimum des Systems ist nicht die Summe des lokalen Optimums Unser System ist die elektrische Niederspannungsinstallation (oder ein Teil davon) Seite 7

8 Systemansatz + wesentliches Prinzip Energieeffizienz in der Elektroinstallation ist ein Systemansatz, der auf den 3 folgenden wesentlichen Prinzipien beruht: Minimieren von Energieverlusten in der Elektroinstallation Steuern/regeln des Energieverbrauchs : zur richtigen Zeit bei Bedarf zu geringeren Kosten Beibehalten der gewünschten Betriebseigenschaften Seite 8 Elektrische Sicherheit muss gewährleistet sein!!!

9 IEC beschreibt in 4 Hauptkapiteln, wie Energieeffizienz umzusetzen ist 1 Allgemein Bestimmen des Energiebedarfs (in kwh) 2 3 Minimieren von Energieverlusten in der Elektroinstallation Verbrauchen von Energie: zur richtigen Zeit bei Bedarf zu geringeren Kosten Optimieren des Spannungsabfalls innerhalb der Installation Definieren der Maschen : Stromkreise im Hinblick auf Energiebedarf Energieeffizienz: Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern mit einem Energieeffizienz Managementsystem 4 Seite 9 Beibehalten der gewünschten Betriebseigenschaften Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern der Elektroinstallation Energieeffizienz Managementsystem

10 Schwerpunktmethode (Barycenter method) Die Schwerpunktmethode erlaubt, die Bestimmung der Position der Hauptschaltanlage (und des Transformators) hinsichtlich der Energieeffizienz 80 kwh 80 kwh O 80 kwh B 320 kwh 80 kwh OB 320 kwh Diese Methode verbessert die energetischen Eigenschaften der Installation, senkt aber auch die Installationskosten durch auf die Lasten angepasste Kabelquerschnitte Seite 10

11 IEC beschreibt in 4 Hauptkapiteln, wie Energieeffizienz umzusetzen ist Allgemein Minimieren von Energieverlusten in der Elektroinstallation Verbrauchen von Energie: zur richtigen Zeit bei Bedarf zu geringeren Kosten Bestimmen des Energiebedarfs (in kwh) Optimieren des Spannungsabfalls innerhalb der Installation Definieren der Maschen : Stromkreise im Hinblick auf Energiebedarf Energieeffizienz: Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern mit einem Energieeffizienz Managementsystem 4 Seite 11 Beibehalten der gewünschten Betriebseigenschaften Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern der Elektroinstallation Energieeffizienz Managementsystem

12 Masche Gruppe elektrischer Betriebsmittel Masche (Definition aus IEC ) Gruppe elektrischer Betriebsmittel, die von einem oder mehreren Stromkreisen der elektrischen Anlage versorgt werden, für eine oder mehrere Zonen, die wiederum eine oder mehrere Anwendungen zum Zweck der Energieeffizienz einschließen Beispiel: Eine Masche für die Beleuchtung in Fensternähe Eine Masche für die übrige Beleuchtung (z B in Wandnähe) Energieeffizienz und Lastmanagement sind dann dank der Netze möglich, indem bei ausreichend natürlichem Licht die Beleuchtung in Fensternähe ausgeschaltet wird Seite 12

13 IEC beschreibt in 4 Hauptkapiteln, wie Energieeffizienz umzusetzen ist Allgemein Minimieren von Energieverlusten in der Elektroinstallation Verbrauchen von Energie: zur richtigen Zeit bei Bedarf zu geringeren Kosten Bestimmen des Energiebedarfs (in kwh) Optimieren des Spannungsabfalls innerhalb der Installation Definieren der Maschen : Stromkreise im Hinblick auf Energiebedarf Energieeffizienz: Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern mit einem Energieeffizienz Managementsystem 4 Seite 13 Beibehalten der gewünschten Betriebseigenschaften Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern der Elektroinstallation Energieeffizienz Managementsystem

14 IEC : Energieeffizienz- und Lastmanagementsystem Seite 14

15 IEC beschreibt in 4 Hauptkapiteln, wie Energieeffizienz umzusetzen ist 1 Allgemein Bestimmen des Energiebedarfs (in kwh) 2 Minimieren von Energieverlusten in der Elektroinstallation Optimieren des Spannungsabfalls innerhalb der Installation 3 Verbrauchen von Energie: zur richtigen Zeit bei Bedarf zu geringeren Kosten Definieren der Maschen : Stromkreise im Hinblick auf Energiebedarf Energieeffizienz: Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern mit einem Energieeffizienz Managementsystem 4 Beibehalten der gewünschten Betriebseigenschaften Seite 15 Lebenszyklusmethode Bewertungsprozess (informativ)

16 Lebenszyklusmethode Beschreibung der Lebenszyklusmethode zur Aufrechterhaltung der Leistung Seite 16

17 IEC beschreibt in 4 Hauptkapiteln, wie Energieeffizienz umzusetzen ist 1 Allgemein Bestimmen des Energiebedarfs (in kwh) 2 Minimieren von Energieverlusten in der Elektroinstallation Optimieren des Spannungsabfalls innerhalb der Installation 3 Verbrauchen von Energie: zur richtigen Zeit bei Bedarf zu den geringeren Kosten Definieren der Maschen : Stromkreise im Hinblick auf Energiebedarf Energieeffizienz : Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern mit einem Energieeffizienz Managementsystem 4 Seite 17 Beibehalten der gewünschten Betriebseigenschaften Lebenszyklusmethode Bewertungsprozess (informativ)

18 IEC Beispiel einer Klassifizierungsmethode Zweck dieses informativen Anhangs ist, eine Klassifizierung der Leistungsfähigkeit der Installation im Hinblick auf Energieeffizienz zu geben Diese Bewertung beruht auf der Umsetzung der Empfehlungen und Anforderungen von Teil 6 bis 10 5 Stufen von 0 bis 4 0 Minimal (keine Anforderungen hinsichtlich Energieeffizienz) 4 Ist die Installation mit der höchsten Effizienz Iterativen Vorgang (Prozess mehrfachen Wiederholens), damit Endanwender die Leistungsstufe definieren können, die innerhalb eines Zeitraums erreicht werden soll Er weicht von zwingenden Sicherheitsanforderungen ab Seite 18

19 IEC bietet diese Möglichkeiten für Neuinstallationen und für Bestandsinstallationen 1 Allgemein Bestimmen des Energiebedarfs (in kwh) 2 3 Seite 19 Minimieren von Energieverlusten in der Elektroinstallation Verbrauchen von Energie: zur richtigen Zeit bei Bedarf zu den geringeren Kosten Beibehalten der 4 gewünschten Betriebseigenschaften Optimieren des Spannungsabfalls innerhalb der Installation Definieren der Maschen : Stromkreise im Hinblick auf Energiebedarf Energieeffizienz : Optimieren des Stromverbrauchs durch Steuern mit einem Energieeffizienz Managementsystem Lebenszyklusmethode Bewertungsprozess (informativ) Neuinstallationen Bestandsinstallationen

20 Zusammenfassung: Die Norm enthält Forderungen und Empfehlungen zur Steigerung der Energieeffizienz der Niederspannungsinstallationen auf Grundlage von 3 Prinzipien: Minimieren der Energieverluste in der Elektroinstallation Verbrauchen von Energie zur richtigen Zeit, bei Bedarf und zu den geringeren Kosten Beibehalten der Leistung im Bezug auf Stromverbrauch (kwh) und nicht auf installierte Leistung (kva) Diese Empfehlungen und die Anforderungen: Dürfen die elektrische Sicherheit und die Betriebssicherheit nicht beeinträchtigen Ist für Neu- und Bestandsinstallationen anwendbar Können jederzeit (zb bei Renovierungsmaßnahmen) umgesetzt werden sind Teil eines iterativen Vorgangs Seite 20

21 IEC DIN VDE Energieeffizienz Nächste Schritte Der Entwurf wurde International (weltweit) und in Europa von Ländern mit einem hervorragenden Abstimmergebnis angenommen Erstellung einer IEC Norm im 2 Halbjahr 2014 Vorbereitung einer zweiten Ausgabe: Mit einer verbesserten Bewertungsmethode für die Energieeffizienz von Elektroinstallationen und Erkenntnissen aus der Praxis Nationale Herausgabe: Veröffentlichung einer nationalen Norm (DIN VDE ) Entsprechend in allen Ländern der Europäischen Union CENELEC Seite 21

22 IEC Energieeffizienz Warum ist ihre Anwendung wichtig? Bei der Auslegung von Neuinstallationen sind Prinzipien der Energieeffizienz entscheidend: Um über eine effiziente elektrische Anlage zu verfügen Um ein effizientes Management der Lasten zu ermöglichen Um die Umsetzung künftiger Maßnahmen zur Effizienzsteigerung zu ermöglichen Um durch Beurteilung der Betriebseigenschaften im Lebenszyklus die Maßnahmen zur Energieeffizienz aufrecht zu erhalten Bei der Optimierung von bestehenden Installationen sind entscheidend: Der Zugang zu vorhandenen Installationen - um sie den Anforderungen entsprechend anzupassen Seite 22

23 IEC Energieeffizienz Vorteile Service und damit der Komfort Dauerhafte Reduzierung von Energieverlusten Bessere Nutzung der elektrischen Energie im Betrieb Infolgedessen Senkung der Stromrechnung mindestens aber keine Steigerungen Seite 23

24 Energieeffizienz in anderen Gremien IEC ACEE Advisory Committee on Energy Efficiently Beschäftigt sich mit Fragen der Energieeffizienz, die nicht spezifisch für ein einzelnes technisches Komitee der IEC sind Es koordiniert die Aktivitäten der Energieeffizienz ACEE ist verantwortlich für die Zuordnung der horizontalen Aspekte der Energieeffizienz und Anforderungen TC23 Electrical Accessories (Elektrisches Zubehör) TC23 WG9 inklusive WG12 - HBES Elektrische Systemtechnik für Heim und Gebäude (ESHG) Kommunikationssysteme für die Fernsteuerung und das Zusammenwirken elektrischer Geräte im Haus- und Gebäudebereich, die Datenübertragung erfolgt dabei über verschiedene Übertragungsmedien SC23K Electrical Energy Efficiency products (Elektrische Geräte für energieeffiziente Gebäudetechnik) SC 121A Low-voltage switchgear and controlgear Niederspannungsschaltgeräte und -kombinationen Task Force zur Energieeffizienz SC65 Industrial-process measurement, control and automation Aspekte der Leit- und Automatisierungstechnik wie Merkmalsleisten, Gerätebeschreibung, Unternehmensmodelle oder Informationsaustausch zwischen Anwendungen IEC/TR Energieeffizienz durch Automatisierungssysteme Seite 24

25 Energieeffizienz in anderen Gremien DKE K 544 Elektrische Einrichtungen für energieeffiziente Gebäudetechnik Spiegel zum Unterkomitee SC 23K auf IEC-Ebene UK 2215 Zukunftsfähige Elektroinstallationen Energy Efficiency (IEC ); Smart Grid/Smart Cities/Smart Low-Voltage Electrical Installation (IEC ); Solar-Photovoltaik-(PV)-Stromversorgungssysteme (IEC ); Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen (u a IEC ; 551); Zukünftige Normungsarbeit zu Niederspannungsgleichstrominstallationen (LVDC) Weitere hier nicht genau benannt Seite 25