Wissensbasiertes Energiemanagement - eine neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen Mit Beiträgen von

Wissensbasiertes Energiemanagement - eine neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen Mit Beiträgen von F. Schmidt und R. Grob IKE Uni Stuttgart R. Kopetzky ennovatis GmbH M. Kuhn und E. Wieber STZ Euro WIMA-Vorhaben 01HW0161 ISSN 0173-6892

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- III - Kurzfassung 1 Ziel des Vorhabens WIMA war die Einführung des Energiemanagements als neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen und die Erarbeitung des neuen Berufsbildes des Energiemanagers. Dies geschah in folgenden Schritten: 1. Bündelung des Wissens in einem Softwaresystem, das es erlaubt, Meßergebnisse, Auslegungsregeln und Betriebserfahrungen zusammenzubringen. Dies geschieht zur einfachen und intuitiven Handhabung im wesentlichen visuell. Das Softwaresystem wurde daher Visual Energy Center (VEC) genannt. 2. Entwicklung eines Vertriebs- und Schulungskonzeptes, mit dessen Hilfe die Anwender in die Lage versetzt werden, das Produkt entsprechend den Anforderungen ihrer Kunden einzusetzen. Dies erfordert einerseits eine hohe Qualität und Stabilität des Systems und andererseits eine insbesondere für die fortlaufende Integration neuer Methoden notwendige Flexibilität. Im vorliegenden Bericht werden zunächst unsere Ausgangsüberlegungen zum Berufsbild des Energiemanagers geschildert. Anschliessend werden das Werkzeug VEC Handwerk und Arbeiten zu seiner Validierung vorgestellt. Schliesslich wird über die im Rahmen des Projektes erstellten Schulungsunterlagen, das diesen Unterlagen zugrundeliegende Berufsbild und die Erfahrungen bei der Durchführung erster Schulungen berichtet. Die Schulungsunterlagen selber werden stetig weiterentwickelt. Ihr aktueller Stand ist in einem eigenen Bericht dokumentiert. Abstract Primary goal of project WIMA was to establish energy management as a new service through small and medium enterprises. For this a job description for energy managers had to be developed. Based on this concepts for marketing and training were established. Several training courses were given for members of SMEs. In addition tools to enable SMEs to perform the new service were provided and validated. This report describes the basic research and the results achieved These include the tool Visual Energy Center (VEC) and is validation as well as the training material developed. The training material is continuously updated. Therefor a detailed description of the training material will be provided by request only. 1 Das Vorhaben wurde unter dem Förderkennzeichen 01HW0161 und 01HW0162 innerhalb der Bekanntmachung "Wissensintensive Dienstleistungen" durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung, Referat Innovative Arbeitsgestaltung und Dienstleistungen gefördert.

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- V - Wissensbasiertes Energiemanagement eine neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen Vorwort des Vertreters des Projektträgers Martin W. Schmied 2 1. Einführung Der Umgang mit Wissen in Unternehmen nimmt in den letzten Jahren in Forschung und Praxis einen sehr hohen Stellenwert ein. Unternehmen unterschiedlichster Branche und Größe haben erkannt, dass Wissensgenerierung, -aufbereitung, - speicherung, -verarbeitung und -verwendung in Unternehmen große Potenziale hinsichtlich der Produktivität von Organisationen bietet. Entsprechend umfangreich sind die Forschungen auf diesem Gebiet und die Anstrengungen der Unternehmen, diese Ergebnisse auch individuell umzusetzen. Die Energiewirtschaft dagegen rückte bereits spätestens seit der ersten großen Ölkrise zu Beginn der 1970er Jahre in den Mittelpunkt des Interesses. Mittlerweise ist umweltbewusstes Denken in den Köpfen von Politikern und Bevölkerung fest verankert; trotz aller Forschungen und zahlreicher Anwendungen von regenerativen Energien dominieren im Energieverbrauch jedoch nach wie vor die nichtregenerierbaren fossilen Kohlenwasserstoffe. Deshalb ist jede energiesparende Technik sehr zu begrüßen, die hilft, diese kostbaren Ressourcen zu sparen und die Reichweite so lange hinauszuzögern, bis die Leistungsfähigkeit von regenerierbaren Rohstoffen auch im großen Maßstab markt- und preisgerecht ist. Zu beiden Themen liefert das vorliegende Forschungsvorhaben wichtige Ansätze. 2. Vorgehensweise Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat diese Anforderungen an Forschung und Entwicklung erkannt und innerhalb der Initiative "Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert" erfolgreich verankert. In den nächsten Kapiteln soll zunächst ein kurzer Überblick über diese Initiative gezogen werden. Anschließend werden die Projekte im Bereich "Wissen in der Dienstleistungsgesellschaft" kurz dargestellt. Abschließend wird die Bedeutung des Projektes Wissensbasiertes Energiemanagement eine neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen dargestellt. 3. Die Forschungsförderung im Dienstleistungssektor 3 3.1 Die Ausgangssituation Die Veränderungen in der Dienstleistungsbranche traten Mitte der 1990er Jahre immer mehr in den Blickpunkt der Öffentlichkeit. Dienstleistungsprodukte oder Produkte mit starken Dienstleistungsanteilen standen im Vordergrund. 4 Die Initiative Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert des damaligen Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie hat diesen Prozess in 2 Der Autor ist promovierter Diplom-Kaufmann mit Schwerpunkt Wirtschaftsgeografie. Nach wissenschaftlichen Tätigkeiten bei der BBE Unternehmensberatung GmbH und der Universität zu Köln, Wirtschafts- und Sozialgeographisches Institut, ist er seit 1999 wissenschaftlicher Mitarbeiter beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v., Projektträger des BMBF im DLR, Arbeitsgestaltung und Dienstleistung und dort für die Bereiche Gesundheit, Senioren, Öffentlicher Dienst und Freizeit/Soziales verantwortlich. 3 Vgl. zu diesem Kapitel auch Schmied (Service, 2001) S. 8-12; Schmied (Dienstleistungen, 2002) S. II-V; Schmied (Kultur, 2002) S. 20-24. 4 Vgl. hierzu das Vorwort und die wissenschaftlichen Beiträge, die anlässlich der Fachtagung Dienstleistung der Zukunft am 28./29.7.1995 in Berlin veranstaltet wurde: Bullinger (Vorwort, 1995) S. V-VI.

- VI - Deutschland begleitet und unterstützt. 5 Zentrales Element vieler Ansätze der Politik zur Dienstleistung war es, dass es eine kontinuierliche, gesetzmäßige Entwicklung zu einer Dienstleistungsgesellschaft gibt. Aufgrund der großen Heterogenität des Dienstleistungssektors und des sehr schnellen Innovationsfortschritts, der durch die Informations- und Kommunikationstechnik gestützt wird, sind solche pauschalen Konzepte schwer umsetzbar. 6 3.2 Dienstleistung 2000plus Die Untersuchung Dienstleistung 2000plus 7, mit der der Entstehungszyklus des Förderkonzeptes der Initiative Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert im Jahre 1995 begonnen wurde, war breit angelegt. Die Ergebnisse richteten sich an unterschiedliche Zielgruppen wie private oder öffentliche Dienstleister, profit- oder nonprofit-organisationen. Neben den Analysen und Bewertungen des nationalen und internationalen Standes der Wissenschaft, den Trends und Zukunftsszenarien hat die Untersuchung ganz besonders Hinweise für den zukünftigen Handlungs- und Forschungsbedarf gegeben. Die Vorarbeiten und die Tagung in Berlin 1995 haben immer wieder deutlich gemacht, dass eine Orientierung an Branchen nicht weiterführt. Deshalb war Dienstleistung 2000plus unter die vier inhaltlichen Leitthemen Grundlagenbezogene Forschungsthemen, Neue Märkte und Intelligente Produkte, Kreative Organisationen und Wertschöpfungskette sowie Infrastrukturen als Potentiale gestellt. 8 Die Ergebnisse der Diskussionsrunden aus elf Arbeitskreisen waren vielfältig. 9 Deshalb sollen nur einige wesentliche Elemente hervorgehoben werden. Zum einen wurde ein Leitbild entwickelt, dass dazu dienen sollte, den Blickwinkel festzulegen, unter dem die Dienstleistungswirtschaft zu betrachten sei. Die wichtigsten Elemente dieses Leitbildes waren:?? Erhalt und Verbesserung des Lebens- und Wirtschaftstandortes, zukunftsfähiges und nachhaltiges Wirtschaften,?? Entwicklung von Beschäftigung und sozialer Sicherheit,?? Einbindung in globale Kooperationen und Entwicklung vernetzter vertikaler und horizontaler Kooperationen,?? Kunden- und Nutzerorientierung, kreative und persönlichkeitsfördernde Arbeitsgestaltung, sozial und ökologisch orientierte Technikgestaltung,?? Innovationsfähigkeit des Bildungssystems, Schaffung attraktiver Arbeitsplätze für unterschiedliche Qualifikationen,?? Weiterentwicklung der offenen Gesellschaft, Verbesserung von Handlungsfähigkeit und Partizipationschancen. 10 3.3 Die Prioritären Erstmaßnahmen (PEM) Im Rahmen der Untersuchung Dienstleistung 2000plus wurden Prioritäre Erstmaßnahmen (PEM) definiert, die das Ziel hatten, den Zugang zu bestimmten 5 Vgl. hierzu die Beiträge im Tagungsband der gleichnamigen Fachtagung vom 27./28.11.1996 in Bonn: Schaumann (Dienstleistungen, 1997) S. 5-14; Bullinger (Dienstleistungen Trends, 1997) S. 27-64; Skarpelis (Ergebnisse, 1997) S. 123-142. 6 Vgl. Ernst (Dienstleistungen, 1998) S. 7-10. 7 Vgl. Bullinger (Vorwort, 1997) S. V-VII. 8 Vgl. Ernst (Dienstleistungen, 1998) S. 7-10. 9 Die Ergebnisse sind alle in dem Sammelband von Bullinger (Dienstleistung 2000plus, 1998) dargestellt. 10 Vgl. Wiedmann/Brettreich-Teichmann (Forschungsbedarfe, 1998) S. 64.

- VII - Aufgabenbereichen der sechs Forschungsfelder zu erleichtern, erste Problemlösungsansätze zu entwickeln und ihre Machbarkeit zu prüfen. Jede PEM war aus den Empfehlungen der Arbeitskreise der Untersuchung Dienstleistung 2000plus hervorgegangen und bestand aus mehreren Teilprojekten mit unterschiedlichen Teilthemen und Partnern:?? Dienstleistungs-Headquarter Deutschland,?? Entwicklung zukunftsträchtiger Mediendienste,?? Ökoeffizente Dienstleistungen als strategischer Wettbewerbsfaktor - Beiträge zur Entwicklung einer nachhaltigen Wirtschaft,?? Schlüsselinnovationen für Präventionsdienstleistungen,?? Wettbewerbsfaktor Kreativität,?? Marktführerschaft durch Leistungsbündelung und kundenorientiertes Service-Engineering,?? Handwerk als Leitbild für Dienstleistungsorientierung in innovativen "Kleinen und mittleren Unternehmen" (KMU),?? Lebenslanges Lernen: Kompetenzentwicklung für Dienstleistungsprozesse,?? Wettbewerbsvorteil Dienstleistungsmentalität,?? Dienstleistung als Chance: Entwicklungspfade für die Beschäftigung. 11 3.4 Bekanntmachungen der Dienstleistungsinitiative Nach Auswertung der Prioritären Erstmaßnahmen begann im Jahre 1998 die breite Forschungsförderung auf der Grundlage von bislang sieben Bekanntmachungen:?? Benchmarkingsysteme für Dienstleistungsmärkte (August 1998, gefördertes Finanzvolumen: 8,6 Mio. EUR),?? Standardisierung und Qualität im Dienstleistungsbereich (November 1998, 4,4 Mio. EUR gefördert),?? Arbeitsorganisation, Management und Tertiarisierung (November 1998, 24,8 Mio. EUR gefördert),?? Stimulierung und Entwicklung innovativer Dienstleistungen im Handwerk ( Handwerk I ) (Januar 1999, 2,8 Mio. EUR gefördert),?? Service Engineering und Service Design (März 1999, 17,1 Mio. EUR gefördert)?? Wissensintensive Dienstleistungen (Januar 2000, 35,5 Mio. EUR gefördert),?? Service Kooperationen im Handwerk Geschäftsplanwettbewerb für IT-gestützte innovative Dienstleistungen im Handwerk ( Handwerk II ) (März 2001, 3 Mio. EUR gefördert), Innerhalb der genannten Bekanntmachungen haben derzeit Fragestellungen zu Innovationsaktivitäten im Finanzdienstleistungssektor eine besondere Bedeutung. Die Konzeption zu Innovationen und Zukunftsfeldern im Dienstleistungssektor wird laufend fortgeführt. Außerdem wurde die Dienstleistungsinitiative seit 1995 in insgesamt vier internationalen Fachtagungen einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt. 4. Projekte im Bereich Wissen in der Dienstleistungsgesellschaft Die Projekte der Dienstleistungsinitiative des BMBF dieses Bereichs lassen sich in drei Untergruppen unterteilen: 1. Pilothafte Erprobung wissensintensiver Dienstleistungen, 2. Allgemeine Verfahren und Tools für neue Gestaltungskonzepte. 3. Knowledge Measurement. Das Fördervolumen aller Projekte dieser Bereiche beträgt 16,1 Mio. EUR. Nachfolgend eine kurze Auflistung der dazugehörigen Themen 12 : 11 Vgl. Ernst (Dienstleistungen, 1998) S. 7-10.

- VIII - Pilothafte Erprobung wissensintensiver Dienstleistungen?? Multi Media Project WebCoach (WebCoach) - Entwicklung und Implementierung wissensintensiver Dienstleistungen in der Multi Media Branche?? Wissensbasiertes Energiemanagement - eine neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen (WiMa)?? Wirtschaftsförderung als wissensbasierte Dienstleistung (I+K- Wirtschaftsförderungs-DL)?? Konzeption und Realisierung eines elektronischen Marktplatzes für anwaltliche Dienstleistungen (Emfad)?? Mobile Datenbereitstellung für das strategische Einsatzmanagement (Wissensintensive Dienstleistungen) (Safer)?? Community Engineering (Cosmos)?? Entwicklungsperspektiven und -potenziale für das Elektronische Business (E- Business) im Bereich der Agrar- und Ernährungswirtschaft (E-Business Agrarund Ernährungswirtschaft)?? Intelligente elektronische Handelsbörsen für Gebrauchtwaren?? Wissensintegration im Instandhaltungsservice (WIS)?? Instandhaltungsnetzwerke als wissensintensive Dienstleistung?? Der Dienstleistungsmanager im Netzwerk der Zukunft,?? Entwicklung und Implementierung wissensintensiver Dienste im automobilen Bereich - Mobile Automotive Cooperative Services (MACS). Allgemeine Verfahren und Tools für neue Gestaltungskonzepte Motivationseffizienz in wissensintensiven Dienstleistungsnetzwerken (MOTIWIDI) Lösungen für ein integriertes Kreativitäts- und Wissensmanagement im Dienstleistungsprozess (LIKE) Partnerschaftsstrukturen für IKT-gestütztes integriertes Prozess-, Kundenund Wissensmanagement (Pawis) Internetbasierte Wissensstrukturierung und Wissenscoaching als wissensintensive Dienstleistung, Internationalisierung professioneller Dienstleistungsunternehmen (Internationalisierung) Kooperative Online-Beratung: Wissens-Ko-Produktion in wissensintensiven Dienstleistungen (WiKo) Integrierte Managementsysteme für den Dienstleistungsbereich E-Panel-Befragung bei IT-Dienstleistern Die Zertifizierung integrierter Managementsysteme in Dienstleistungs- und Handelsunternehmen Tourismusregionen als lernende Regionen: Organisation und Kooperation für wissensintensive Dienstleistungen (Lernende Tourismusregionen) 12 Detaillierte Informationen zu den Projekten sind der Internetseite http://www.dl2100.de zu entnehmen.

- IX - Knowledge Measurement Knowledge Asset Management (KAM.sys) Intellectual Capital Management (ICM) Werkzeuggestütztes Management wissensintensiver Dienstleistungen in virtuellen Unternehmen Wissensintensive Dienstleistungsplattform zur Entwicklung und Abbildung von unternehmensspezifischen Wissensstrukturen (kmap) Einführung von Sharing-Cultures in Organisationen (Escio) Kooperatives Wissensmanagement in virtuellen Organisationen (CONsense) Wachstum mit Wissen (WMW) Strategien, Instrumente und arbeitsorganisatorische Gestaltungsmodelle zur Förderung der Dienstleistungskompetenz in Unternehmen (SIAM). 5. Das Projekt "Wissensbasiertes Energiemanagement eine neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen (WiMa)" Zielsetzung des Vorhabens sind die Entwicklung und der Vertrieb eines erweiterbaren und durchgängigen Planungs-, Simulations- und Datenmanagementsystems zum energieeffizienten Betrieb von Gebäuden und ihrer technischen Anlagen. Auf der Basis dieses Systems wird die Grundlage für eine neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen, das wissensbasierte Energiemanagement geschaffen. Außerdem wird das neue Berufsbild Energiemanager erarbeitet. Dienstleistungen in der Energiewirtschaft werden somit berechtigterweise auch in den nächsten Jahren ein Forschungsschwerpunkt innerhalb der Dienstleistungsinitiative des BMBF bleiben. Die im Projekt WiMa erarbeiteten Ergebnisse haben eine sehr interessante Verwertungsperspektive, sodass sich effiziente Umsetzungen und Anschlussvorhaben sowohl in der Forschung als auch in der Praxis ergeben. Literatur zum Vorwort: Bullinger, Hans-Jörg (Vorwort, 1995) Vorwort. In: Dienstleistungen der Zukunft Märkte, Unternehmen und Infrastrukturen im Wandel, herausgegeben von Hans-Jörg Bullinger. Wiesbaden: Gabler, FBO 1995, S. V-VI Bullinger, Hans-Jörg (Hrsg.) (Dienstleistung, 1995) Dienstleistungen der Zukunft Märkte, Unternehmen und Infrastrukturen im Wandel. Wiesbaden: Gabler, FBO 1995 Bullinger, Hans-Jörg (Vorwort, 1997) Vorwort. In: Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert Gestaltung des Wandels und Aufbruch in die Zukunft, herausgegeben von Hans-Jörg Bullinger. Stuttgart: Schäffer-Poeschel 1997, S. V-VII Bullinger, Hans-Jörg (Dienstleistungen Trends, 1997 Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert Trends, Visionen und Perspektiven. In: Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert Gestaltung des Wandels und Aufbruch in die Zukunft, herausgegeben von Hans -Jörg Bullinger. Stuttgart: Schäffer-Poeschel 1997, S. 27-64 Bullinger, Hans-Jörg (Hrsg.) (Dienstleistungen, 1997) Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert Gestaltung des Wandels und Aufbruch in die Zukunft. Stuttgart: Schäffer-Poeschel 1997

Bullinger, Hans-Jörg (Hrsg.) (Dienstleistung 2000plus, 1998) Dienstleistung 2000 plus. Zukunftsreport Dienstleistungen in Deutschland. Stuttgart: Fraunhofer IRB 1998 Ernst, Gerhard (Dienstleistungen, 1998) Dienstleistungen als Leitsektor in einer zukunftsfähigen, humanen Gesellschaft. In: IM, Information Management & Consulting, Sonderheft Service Engineering, Band 13, 1998, S. 7-10 Pientak, Eda / Sieben, Gerda / Timmerberg, Vera (Hrsg.) (Dienstleistungen, 2002) Neue Dienstleistungen und Kultur. Lohmar, Köln 2002 Risch, Wolfram / Wadewitz, Marion (Hrsg.) (Entwicklung, 2001) Entwicklung von Dienstleistungen mit kommunalem Know-how am Beispiel der Wasserwirtschaft. Chemnitz 2001 (ATB-Schriftenreihe) Saretzki, Anja / Wilken, Markus / Wöhler, Karlheinz (Hrsg.) (Tourismusregionen, 2002) - X - Lernende Tourismusregionen. Münster, Hamburg, London 2002 (Tourismus, Beiträge zu Wissenschaft und Praxis, hrsg. von Karlheinz Wöhler, Band 3) Schaumann, Fritz (Dienstleistungen, 1997) Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert Zukunftspotentiale für Wirtschaft und Beschäftigung in Deutschland, In: Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert Gestaltung des Wandels und Aufbruch in die Zukunft, hrsg. von Hans -Jörg Bullinger. Stuttgart: Schäffer-Poeschel 1997, S. 5-14 Schmied, Martin W. (Service, 2001) Service Engineering als Teil der Dienstleistungsinitiative des BMBF. In: Entwicklung von Dienstleistungen mit kommunalem Know-how am Beispiel der Wasserwirtschaft, hrsg. von Wolfram Risch und Marion Wadewitz. Chemnitz 2001 (ATB-Schriftenreihe) S. 5-20 Schmied, Martin W. (Dienstleistungen, 2002) Wissensintensive Dienstleistungen als Teil der Dienstleistungsinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. In: Lernende Tourismusregionen, verfasst von Anja Saretzki, Markus Wilken und Karlheinz Wöhler. Münster, Hamburg, London 2002 (Tourismus, Beiträge zu Wissenschaft und Praxis, hrsg. von Karlheinz Wöhler, Band 3) S. I-IX Schmied, Martin W. (Kultur, 2002) Die Kultur innerhalb der Dienstleistungsinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Vortrag anlässlich der Abschlusstagung zum Vorhaben "Neue Dienstleistungen und Kultur" des Instituts für Bildung und Kultur am 9.April 2002 in Remscheid. In: Neue Dienstleistungen und Kultur, hrsg. von Eda Pientak, Gerda Sieben und Vera Timmerberg. Lohmar, Köln 2002, S. 17-34 Skarpelis, Constantin (Ergebnisse, 1997) Ergebnisse der Tagung und Ausblick. In: Dienstleistungen für das 21. Jahrhundert Gestaltung des Wandels und Aufbruch in die Zukunft, hrsg. von Hans-Jörg Bullinger. Stuttgart: Schäffer-Poeschel 1997, S. 123-142 Wiedmann, Gudrun / Brettreich-Teichmann, Werner (Forschungsbedarfe, 1998) Forschungsbedarfe der Dienstleistungen. In: Dienstleistung 2000plus, Zukunftsreport Dienstleistungen in Deutschland, hrsg. von Hans-Jörg Bullinger. Stuttgart: Fraunhofer IRB 1998, S. 64-82

Inhaltsverzeichnis - XI - 1 Das Projekt und seine Ziele...2 1.1 Die Ausgangslage und was wir erreichen wollten... 2 1.2 Grundzüge des Produktes VEC... 5 1.2.1 Zentrales Datenerfassungssystem... 6 1.2.2 Gebäude- und Anlagensimulation... 7 1.3 Neuartigkeit des Vorhabens... 8 1.4 Struktur und Partner des Projektes... 10 1.5 Einordnung der Ergebnisse des Vorhabens in Stand von Forschung und Technik zu Ende des Projektes... 12 1.5.1 Bedarfsorientiertes Vorgehen beim Planen und Betreiben technischer Anlagen 12 1.5.2 Bedarfsentwicklungsmethode... 13 1.5.3 Entwicklung der IFC-Schnittstelle für das Gewerk Heiz- und Raumlufttechnik 15 1.5.4 Datenmodell zur Beschreibung von Gebäuden und ihren technischen Anlagen17 1.5.5 Bildung von Komponentenbasierten Anwendungen... 17 1.5.6 VEC Handwerk ermöglicht energetische Bewertung öffentlicher Gebäude... 18 2 Energiemanagement als Dienstleistung...20 2.1 Der Bedarf an Energiedienstleistungen... 20 2.2 Ebenen der Dienstleistung... 21 2.3 Qualifizierung zum Energiemanagement... 21 2.4 Energiemanagement... 22 2.5 Einordnung der Arbeitspakete... 24 3 Technologische Entwicklung: Werkzeuge für das Energiemanagement...26 3.1 Grundstruktur des Systems... 26 3.2 Oberfläche zur Dateneingabe von Gebäuden und Liegenschaften... 29 3.2.1 Aufbau des Hauptfensters und Dialogmasken... 29 3.2.1 ZoneCAD... 33 3.3 Konfigurationsdatenbanken... 38 3.4 Berechnungsmethoden... 39 3.5 Datenerfassung von Verbrauchs- und Wetterdaten... 42 3.5.1 Vom Sensor zur Auswertung... 44 3.5.2 Messwerteigenschaften... 45 3.5.3 Archivpflege... 46 3.5.4 Praktisches Vorgehen zur Datenerfassung... 48 3.6 Ersatzwertkomponente für unvollständige Wetterdaten... 51 3.6.1 Höhenkorrektur der Messwerte... 51 3.6.2 Simulation der Gesamtstrahlung... 52 3.6.3 Simulation der Gesamtstrahlung mit Hilfe der Temperatur... 54

- XII - 3.6.4 Aufteilung in direkte und diffuse Strahlung... 54 3.6.5 Ermittlung der Bewölkung b... 55 3.6.6 Simulation der Luftfeuchtigkeit... 55 3.6.7 Simulation des Luftdrucks... 56 3.6.8 Generieren fehlender Werte... 56 3.6.9 Zusammenfassung... 57 3.7 Datenverarbeitung und darstellung... 58 3.7.1 Zeitreihendarstellung... 58 3.7.2 Berichte... 58 3.7.3 Visual Data Analyser (VDA)... 60 3.7.4 Fehlererkennung- und diagnose... 62 4 Validierung des Konzeptes an prototypischen Beispielen...67 4.1 Campus Pfaffenwald der Universität Stuttgart... 67 4.1.1 Beschreibung der Liegenschaft... 67 4.1.2. Modellierung des Gebäudes L III... 69 4.1.3. Validierung des Modells des Gebäudes L III... 72 4.1.4. Aufzeichnung von Verbrauchsdaten mit Hilfe des VEC... 73 4.1.5. Beispiele für ein Energiemanagement mit Hilfe des VEC... 74 4.1.6. Fazit... 77 4.2 Hochrheinzentrum Bad Säckingen (STZ EURO)... 78 4.2.1. Beschreibung der Liegenschaft... 78 4.2.2. Gebäudetechnik... 79 4.2.3 Modellierung des Gebäudes... 79 4.2.4 Verbrauchsdatenerfassung... 80 4.2.5 Auswertung... 83 4.2.6 Erfahrungen... 84 5 Szenarien für ein übergreifendes Energiemanagement...85 5.1 Energiemanagement für kommunale Einrichtungen... 85 5.1.1. Energiemanagement als Teamaufgabe... 85 5.1.2 Systematisches Energiemanagement... 87 5.1.3 Vom Energiemanagement zum Facility-Management Ein Ausblick... 92 5.1.4 Zusammenfassung... 94 5.2 Erfahrungen aus den ersten Schulungen... 95 5.3 Multimediale Nachbearbeitung... 96 6 Verwertung...97 6.1 Verwertung des Gesamtverbundes... 97 6.1.1 Rechte, Patente, Lizenzen... 97 6.1.2 Wirtschaftliche Verwertung... 97

- XIII - 6.1.3 Wissenschaftliche Verwertung... 97 6.1.4 Wirtschaftliche und wissenschaftliche Anschlussfähigkeit... 98 6.2 Verwertung der ennovatis GmbH... 98 6.3 Verwertung durch die Uni Stuttgart und das STZ EURO... 99 7 Schlussfolgerungen...100 7.1 Energiemanagement wurde einfacher... 100 7.2 Die Dienstleistung Energiemanagement setzt sich nun langsam durch... 100 7.3 Das Einsparpotential der Dienstleistung Energiemanagement wurde bestätigt... 100 7.4 Kooperation Handwerker - Ingenieure wird nötig... 101 8 Literatur...103 Anhangsverzeichnis Anhang 1: Erfassung der Zählerdaten (Ausschnitt)...106 Anhang 2: Beispielhafte Zählerstruktur für Heizenergie...107 Anhang 3: Ergebnis einer Verbrauchskennzahlenanalyse...108 Anhang 4: Verlauf der Verbrauchskennwerte mit Vergleichskennwert nach ages:..109

Abbildungsverzeichnis - XIV - Abbildung 1: Können Meister als Energieberater Ingenieuren gleichgestellt werden? 3 Abbildung 2: Einsparungen an 2 Gebäuden der Universität durch Energiemanagement im Rahmen eines Contracting Projektes (mit freundlicher Genehmigung der Firma axima)...4 Abbildung 3:Beispiel für die Auswirkung des Ausfalles eines aktiven Energiemanagements auf den Energieverbrauch...4 Abbildung 4: Beispiel für die Einbindung eines Energiemanagementsystems im Datenerfassungssystem...6 Abbildung 5: Beispiel für eine mögliche Auswertung (Daten fiktiv)...7 Abbildung 6: Erweiterung des Dienstleistungsspektrums durch die VEC Familie...9 Abbildung 7: Energieflussdiagramm für einen beheizten Raum...14 Abbildung 8: Informationsbrüche im Bauprozeß [30]...15 Abbildung 9: Architektur des IFC 1.5.1 Objektmodell...16 Abbildung 10: Anwendung auf Basis der vorgeschlagenen Komponentenarchitektur...18 Abbildung 11: Komponentenarchitektur des Visual Energy Center...18 Abbildung 12: Zusammenhang der Dienstleistungen Energiemanagements und Qualifizierung zum Energiemanagement...21 Abbildung 13: Die vier Phasen des Managementzyklus...23 Abbildung 14: Bestandteile des VEC Datenmanagements...26 Abbildung 15: Komponentenstruktur des VEC Datenmanagers...27 Abbildung 16: Komponenten des VEC Systems...28 Abbildung 17: Aufbau des Hauptfensters und der Dialogmasken in VEC...29 Abbildung 18: Aufbau eines Standarddialogs...33 Abbildung 19: Exemplarische 2D- und 3D Darstellung eines Gebäudemodells...34 Abbildung 20: Grundrissassistenten für den Schnelleinstieg...34 Abbildung 21: Dachmodus zur Konstruktion komplexer Dächer...35 Abbildung 22: Verwaltungsmaske für Materialdaten...39 Abbildung 23: Einteilung der Anlagenkomponenten in Erzeugung, Verteilung und Übergabe...40 Abbildung 24: Struktur des VEC Datenmanagements...43 Abbildung 25: Beispiel für Aufbau einer Datenerfassung...43 Abbildung 26: Zeitmodell der Zeitreihenverwaltung...44 Abbildung 27: Dialog Packschematas...46 Abbildung 28: Oberfläche der VEC Archiv Pflege...47 Abbildung 29: Eigenschaftsdialog eines Datenkanals...48 Abbildung 30: Aufbau einer M-Bus Datenerfassung...49 Abbildung 31: Datenerfassungszentrale...49 Abbildung 32: Verteilkonzepte, die von VEC unterstützt werden...50 Abbildung 33: Beispielbericht mit Gegenüberstellung von Soll- und Istwerten sowie der mittleren Außentemperatur...51 Abbildung 34: Vergleich zwischen simulierter und gemessener Strahlung...57 Abbildung 35: Dialoge der Komponente Mehrfach Datenansicht...58 Abbildung 36: Beispielbericht: Überhitzung...59 Abbildung 37: Beispiel für Web-Client mit VEC-WebConnect...60 Abbildung 38: Arbeitsschema des Visual Data Analyser (VDA)...60 Abbildung 39: Oberfläche des Visual Data Analyser (VDA)...61 Abbildung 40: Aufbau des FDD-Systems des IKE-LHR...62 Abbildung 41: Definitionsreihenfolge und Datenbeziehungen der FDD-Datentypen.65 Abbildung 42: Prinzipieller Aufbau der Fehler-Symptom-Matrix...66

- XV - Abbildung 43: Campus der Universität Stuttgart in Stuttgart Vaihingen...67 Abbildung 44: Zuordnung der Gebäude auf dem Campus Vaihingen zu den Nutzern...68 Abbildung 45: Nordwestansicht des Gebäudes Luftfahrt III...69 Abbildung 46: Visualisierung des mit ZoneCAD erstellten VEC-Modells...71 Abbildung 47: Verbrauchsdatenerfassung auf dem Campus Vaihingen mit Hilfe des VEC...73 Abbildung 48: Verlauf von Spreizung und Durchfluss am Kältemengenzähler "Halle L III"...75 Abbildung 49: Automatische Überwachung der Spreizung an der Kälteübergabestation mit dem VDA...76 Abbildung 50: Ergebnis der automatischen Überwachung des Kältemengenzählers in L III Halle...77 Abbildung 51: Das Hochrheinzentrum in Bad Säckingen als Modell in ZoneCAD (oben) und aus Norden (unten)...78 Abbildung 52: Darstellung eines belegten Büros...79 Abbildung 53: Zählerstruktur Wärme und Datenübertragung...81 Abbildung 54: Zählerstruktur Strom...82 Abbildung 55: Vergleich von Ein-Zonen-Modell, Mehr-Zonen-Modell und tatsächlichem Verbrauch (Heizenergie)...83 Abbildung 56: Witterungsbereinigter Heizenergieverbrauch (Simulation und tatsächlicher Verbrauch) im Oktober 2001...84 Abbildung 57: Zusammensetzung, Aufgaben und Organisation des Projektteams für das kommunale Energiemanagement am Beispiel der Stadt Walldorf...86 Abbildung 58: Wichtigste Schwerpunkte für die Einführung und den Aufbau des kommunalen Energiemanagements...88 Abbildung 59: Grundsätzlicher Ablauf und Inhalte einer Schwachstellenanalyse...89 Abbildung 60: Anteile der Verluste und des Nutzenergiebedarfs am Endenergiebedarf für das Schulzentrum [9]...90 Abbildung 61: Facility-Management Eine Übersicht gemäß VDMA 24196 [7]...92 Abbildung 62: Schritte vom Energiemanagement in Richtung Facility-Management 94 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Zoneneinteilung bei der Modellierung des Gebäudes L III...71 Tabelle 2: Validierung des VEC-Modells mit Hilfe der Heizlastberechnung nach DIN 4701...72 Tabelle 3: Zusammenstellung der Ergebnisse der Energie- und Wirtschaftlichkeitsanalyse für das Schulzentrum [10]...91

- 2-1 Das Projekt und seine Ziele 1.1 Die Ausgangslage und was wir erreichen wollten Ziel des Vorhabens war die Einführung des Energiemanagements als neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen und die Erarbeitung des neuen Berufsbildes des Energiemanagers. Untersuchungen und Recherchen bei nationalen Energieberatungszentren ergaben zu Beginn des Projektes folgendes Bild der Ausgangslage: 1. Es existieren eine Vielzahl von Vorschlägen, Hinweisen, Demonstrationsvorhaben, Softwarehilfsmittel, welche Unterstützung bei singulären Problemen anbieten. 2. Für eine durchgängige Betrachtung und den Vergleich verschiedener Varianten und Ansätze ist eine Zusammenführung der Datenströme dieser einzelnen Teillösungen im Rahmen eines bereichsübergreifenden Planungs- und Simulationssystems notwendig. Dies kann aufgrund mangelnder Schnittstellen nicht automatisch erfolgen, sondern muss manuell mit erheblichem Zeitaufwand und Fehlerrisiko durchgeführt werden. 3. Insbesondere existieren keine Lösungen für das Zusammenführen von realen Messergebnissen und Simulationsprotokollen, wie sie für eine durchgängige Unterstützung der Zustandserfassung, Planung und Kontrolle im Rahmen von Energiemanagementmaßnahmen notwendig wäre. Dass diese Einschätzung zutreffend war bestätigt ein Artikel, der Anfang 2003 im Deutschen Ingenieurblatt erschien und der in Abb. 1 wiedergegeben ist. Bei der Abschätzung des Marktpotentials folgten wir einer Einschätzung des Landtags Baden-Württemberg der zufolge allein durch den Zwang der energetischen Sanierung von Altbauten in Baden-Württemberg ein Markt mit einem Auftragsvolumen von ca. 50 Mrd. DM entsteht. Auch dem Thema Gebäudemanagement kommt wachsende Bedeutung zu. Schätzungen zufolge beträgt dieser Markt ca. 80 Mrd. DM pro Jahr. (Quelle: Enquetekommission Mittelständische Unternehmen des Landtages Baden-Württemberg aus November 1999). Dass diese Einschätzungen realistisch sind zeigen für die energetische Sanierung die weiter unten geschilderten Erfahrungen mit dem EnergieSparCheck. Für die Notwendigkeit von Energiemanagement sprechen sowohl Erfahrungen, die wir an der Universität Stuttgart im Rahmen eines Performancecontracting Projektes mit unserem Partner axima gemacht haben (Abb.2) und Erfahrungen der Stadt Stuttgart, bei der vermeidbare Kosten in Höhe von 720TDM allein dadurch angefallen sind, dass zeitweilig die Stelle des Energiemanagers nicht besetzt war (Abb. 3) Vor diesem Hintergrund galt es eine bereichsübergreifenden Lösung zu entwickeln, die insbesondere mittelständische Unternehmen in die Lage versetzt, die neuartige, wissensintensive Dienstleistung Energiemanagement kostengünstig für einen breiten Markt zu erbringen. Dies geschah in folgenden Schritten: Bündelung des Wissens in einem Softwaresystem, das es erlaubt, Meßergebnisse, Auslegungsregeln und Betriebserfahrungen zusammenzubringen. Dies geschah zur einfachen und intuitiven Handhabung im wesentlichen visuell. Das Softwaresystem wurde daher Visual Energy Center (VEC) genannt.

- 3 - Entwicklung eines Vertriebs- und Schulungskonzeptes, mit dessen Hilfe die Anwender in die Lage versetzt werden, das Produkt entsprechend den Anforderungen ihrer Kunden einzusetzen. Dies erfordert einerseits eine hohe Qualität und Stabilität des Systems und andererseits eine insbesondere für die fortlaufende Integration neuer Methoden notwendige Flexibilität. Abbildung 1: Können Meister als Energieberater Ingenieuren gleichgestellt werden? Parallel zum Visual Energy Center aber mit den selben Technologieen und von den selben Partnern wurde ein Softwarepaket EnergieSparCheck (ESC) entwickelt. Mit dieser Software sind Handwerker in der Lage den energetischen Ist-Zustand von Gebäuden vor Ort zu analysieren und konkrete Verbesserungsvorschläge unter Kosten/Nutzen-Aspekten zu machen. Ab der Version 2 erfolgte die Entwicklung des ESC parallel zum VEC. Seit Ende 2002 wird die Entwichkung vom Baden- Würtembergischen Handwerkstag e.v. unterstützt.

- 4 - Abbildung 2: Einsparungen an 2 Gebäuden der Universität durch Energiemanagement im Rahmen eines Contracting Projektes (mit freundlicher Genehmigung der Firma axima) Abbildung 3:Beispiel für die Auswirkung des Ausfalles eines aktiven Energiemanagements auf den Energieverbrauch Seit Bestehen dieses Programms im Jahre 1999 wurden bei rund 16.000 Haus- und Wohnungseigentümern EnergieSparChecks durchgeführt. Für das laufende Jahr 2003 sollen mindestens weitere 4.000 EnergieSparChecks durchgeführt werden.mehr als 1850 Energieberater des Handwerks haben sich für das Projekt EnergieSparCheck eintragen lassen, eine noch größere Anzahl wurden als Energieberater ausgebildet.

- 5 - Im Juli 2002 wurde eine Befragung unter 1.000 Kunden, die in den Jahren 1999 bis 2000 einen EnergieSparCheck in Auftrag gaben, durchgeführt. 387 Kunden (also 38,7 %) haben auf die Befragung geantwortet. Dabei ergab sich folgendes Bild: 31 % der Hausbesitzer investierten mehr als 30.000 Euro in die Modernisierung, 15 % gaben zwischen 20.000 und 30.000 Euro aus. Weitere 15 % setzten zwischen 15.000 und 20.000 Euro, 18 % zwischen 7.500 und 15.000 Euro ein. 0,8 % investierten weniger als 7.500 Euro. Insgesamt wurden von den 387 Hausbesitzern eine Summe von über 7 Mio. Euro in Sanierungsmaßnahmen investiert. (Also ca. 20.000 Euro pro Kunde). Dabei konnten pro Sanierungsfall ca 3.4 t CO 2 /a. eingespart werden Wir betrachten auch dies als eine Entwicklung die unseren Ansatz bestätigt. Sie zeigt aber auch, wie schwierig es ist, der Idee des energieeffizienten Betriebs von Gebäuden zum Durchbruch zu verhelfen. Ohne die gemeinsamen Anstrengungen von fördernden, staatlichen Stellen, von unterstützenden Verbänden des Handwerks und der Ingenieurkammern und dem Idealismus junger Unternehmen läßt sich der Markt kaum auf die neuen Herausforderungen ein. 1.2 Grundzüge des Produktes VEC Mit dem Visual Energy Center gelang es erstmalig, Mess- und Simulationsdaten von Gebäuden und Gebäudekomplexen unter einer intuitiven, durchgängigen Benutzeroberfläche zusammenzuführen, und so mit begrenztem Aufwand aussagefähige und gesetzlich relevante Berichte und Auswertungen zu erhalten. Mit diesen rechnergestützten Verfahren wurde es möglich, eine breite Palette verschiedenster Aufgaben des Energiemanagements zu unterstützen. Dazu gehören:?? Energieerfassung und Anlagenüberwachung?? Verursacherbezogene Abrechnung der Energieverbräuche und kosten?? Soll-/Ist-Vergleich der Verbräuche?? Trendanalyse der Verbräuche?? Prognose künftiger Energieverbräuche?? Nachweis von erzielten Einsparungen?? Darstellung der aktuellen Nutzungsparameter?? Optimierung der Anlagentechnik?? Anpassung von Nutzungszeiten?? Schwachstellenanalyse?? Überprüfung von Investitionsvorhaben?? Erstellung von Energieberichten Durch die Kombination aus Erfassungs- und Archivierungssystem für reale Messdaten und Simulationskomponenten bietet das VEC eine Systemlösung zur durchgängigen Unterstützung dieser Aufgaben. Grundlage der Entwicklung des Visual Energy Centers sind Komponenten, die am Institut für Kernenergetik und Enegiesysteme unter fachlicher Beratung des Lehrstuhles für Heiz und Raumlufttechnik in den vergangenen Jahren entwickelt und in zahlreichen Projekten erfolgreich eingesetzt wurden. Im Bereich des Energiemanagements ist dies das Zentrale Datenerfassungssystem (ZDS) und im Bereich der Gebäude- und Anlagensimulation Berechnungs- und Visualisierungskomponenten nach den Standards En832 und VDI2067.