Energieproduktivit?t verbessern ? Energieeffizienz steigern

Energieproduktivit?t verbessern ? Energieeffizienz steigern

Ausgangspunkt: Der Prim?renergieverbrauch in Deutschland

Seit Beginn der Industrialisierung w?chst der globale Energieverbrauch deutlich schneller als die Erdbev?lkerung. So verbraucht ein Mensch heute im weltweiten Durchschnitt 16-mal mehr Energie als vor 130 Jahren, wobei mindestens 80 Prozent der Weltenergieversorgung auf fossilen Energietr?gern mit der bekannten Problematik der absoluten Begrenztheit und der Verursachung der klimasch?dlichen Emission von CO2 basiert. Der Prim?renergieverbrauch Deutschlands betrug in den vergangenen zehn Jahren im Schnitt 14.500 Petajoule (PJ). Dies entspricht 47.000 Kilowattstunden oder sechs Tonnen Steinkohle pro Einwohner. Circa 40 Prozent hiervon setzt die Industrie und das Gewerbe f?r die Bereitstellung von Waren und Dienstleistungen ein.

Es besteht jedoch die Chance, den Anstieg des globalen Energieverbrauchs zu bremsen und trotzdem ein Leben in Wohlstand zu realisieren. Eines der zentralen Strategieelemente des Umbaus der Energieversorgung ist die Energieeffizienz und damit die Erh?hung der Energieproduktivit?t im Sinne unserer Definition.

Nur diejenigen Unternehmen, die es verstehen, intelligent im Sinne von Sparsamkeit mit Energie umzugehen, werden mittel- und langfristig eine f?hrende Rolle in ihren M?rkten spielen k?nnen. Denn die Einsparung von Energie hat in Ihrem Unternehmen drei wesentliche Wirkungen: 

  • die Wettbewerbsf?higkeit verbessert sich,
  • die CO2-Emmissionen sinken und
  • der Gewinn beziehungsweise in unserer Terminologie die Wertsch?pfung und damit die Energieproduktivit?t steigen.

Experten sch?tzen, dass mit den heute verf?gbaren Technologien die Energiekosten bereits um ?ber 20 Prozent gesenkt werden k?nnten, denn in den vergangenen zehn Jahren haben die Technologien und die F?rderinstrumente immense Fortschritte gemacht.

Mit der Erh?hung der Energieproduktivit?t erh?hen Sie auch die anderen Teilproduktivit?ten:

Die Energieintensit?t der Produktionsprozesse unterscheidet sich in den einzelnen Branchen und den jeweiligen Anwendungszwecken. Im Durchschnitt betr?gt der Energiekostenanteil der deutschen Unternehmen gemessen an den gesamten Herstellungskosten f?nf Prozent. Bereits ab einem Energiekostenanteil in diesem Sinne von drei Prozent spricht man von Gro?verbrauchern. Energieintensive Branchen sind das Ern?hrungsgewerbe, das Papiergewerbe, die Herstellung von chemischen Erzeugnissen, die Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren, die Herstellung und Verarbeitung von Glas, Keramik, Steine und Erden, die Metallerzeugung und Metallbearbeitung sowie die NE-Metallindustrie (im besonderem die Herstellung und Verarbeitung von Aluminium).

Energie und Energieeffizienz ? Was versteht man darunter?

Wie bei vielen Dingen, so ist es auch beim Thema Energie: Die Sachlage ist bei genauem Hinsehen vielschichtig und wird im Verst?ndnis zus?tzlich durch die uneinheitliche Verwendung von Begriffen erschwert. Deshalb in aller K?rze einige Begriffserkl?rungen:

Fangen wir in der Natur an. Den rechnerischen Energiegehalt eines nat?rlich vorkommenden Energietr?gers nennt man Prim?renergie. Energietr?ger sind zum Beispiel Stein- und Braunkohle, Erd?l, Erdgas und Uranerz sowie erneuerbare Energien. Aus dieser Energie will man sogenannte Energiedienstleistungen gewinnen, beispielsweise ein angenehmes Raumklima, warmes Wasser, ein beleuchteter Raum, funktionsf?hige Maschinen oder die M?glichkeit der Fortbewegung von A nach B. Daf?r muss die Prim?renergie umgewandelt werden. Die aus diesen Umwandlungsprozessen gewonnene Energie bezeichnet man als Sekund?renergie.

Sekund?renergietr?ger sind leitungsgebunden wie zum Beispiel Strom, Fernw?rme oder Stadtgas oder veredelte Produkte wie etwa Erd?l, Heiz?l, Benzin, Koks oder Briketts. Die Endenergie (s. Abbildung 19) ist diejenige Energiemenge, die dem Verbraucher an der Abnahmestelle ?bergeben wird. Als Nutzenergie bezeichnet man diejenige Energie, die nach der letzten Umwandlung dem Verbraucher ? also Ihnen als Unternehmen oder privatem Haushalt ? zur Verf?gung steht. Einer der Ansatzpunkte f?r Energieeffizienzma?nahmen ist, dass sich die nutzbare Energiemenge durch Transport- und Umwandlungsverluste reduziert. Ein Ma? f?r die H?he der Umwandlungsverluste ist der technische Wirkungsgrad, das hei?t das mengenm??ige Verh?ltnis von Energieertrag zu Energieeinsatz. Abbildung 19 verdeutlicht, dass bis zu 80 Prozent der Energie bei Transport und Wandlung verlorengehen.

Der Ansatzpunkt f?r Ihre Energieeffizienzma?nahmen als Unternehmen liegt zwischen der Endenergie, die Ihnen an Ihrer "Eingangspforte" von den Energielieferanten zur Verf?gung gestellt wird, und der Nutzenergie, die Sie hieraus gewinnen, und der dann sinnvollen Nutzung dieser Nutzenergie.

Energie selbst ist die F?higkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten. Man unterscheidet zwischen mechanischer Energie, W?rmeenergie, elektrischer Energie, chemischer Energie, Strahlungsenergie sowie Energie aus der Spaltung und Fusion von Atomkernen. Energie kann in unserer Wirtschaft nicht vollst?ndig substituiert werden, so dass aufgrund der Endlichkeit der nicht erneuerbaren Prim?renergietr?ger ein optimierter Verbrauch geboten ist.

Die Energieintensit?t ist in der Regel auf gesamtwirtschaftlicher Ebene definiert. Sie meint das Verh?ltnis des Prim?renergieverbrauchs zum Bruttosozialprodukt einer Volkswirtschaft. Den Kehrwert bezeichnet man auch als Energieproduktivit?t. Wir haben uns mit dem erl?uterten Messkonzept entschieden, den Begriff Energieproduktivit?t auf der betrieblichen Ebene zu definieren, und zwar wertbezogen als das Verh?ltnis von Wertsch?pfung zu Aufwand f?r Energie. Die Anwendung des Industriekontenrahmens erleichtert Ihnen die Anwendung dieses Konzeptes.

Was bedeutet nun Energieeffizienz? Unter Energieeffizienz versteht man das mengenm??ige Verh?ltnis von Energieaufnahme zu Energienutzen in einem System, wobei der Energienutzen im Z?hler steht. Die verwendeten Ma?einheiten k?nnen sehr unterschiedlich sein. Energieeffizienz ist also analog zur Materialeffizienz das mengenbezogene Pendant zur (auf der betrieblichen Ebene definierten) Energieproduktivit?t. In der Regel folgen Energieeffizienzma?nahmen der Logik des Minimumprinzips, das hei?t, man versucht ein bestimmtes Produktionsergebnis (Nutzen) mit minimalem Aufwand f?r Energie (Energieeinsatz) zu erzielen. Energieeffizienzma?nahmen zielen also darauf ab, den technischen Wirkungsgrad in einem Energieumwandlungsprozess zu erh?hen.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass bei ansonsten gleichen Bedingungen Preissteigerungen bei den Energietr?gern zu einer sinkenden Energieproduktivit?t in dem von uns definierten Sinne f?hren, weil der (wertm??ige) Aufwand f?r Energie steigt. Folglich m?ssen Sie bei den aktuell zu beobachtenden und f?r die Zukunft zu erwartenden Energiepreisentwicklungen (bei konstanten Absatzpreisen) die Energieeffizienz Ihrer Prozesse stetig verbessern, wenn die Energieproduktivit?t nicht sinken soll.

Energieeffizienzma?nahmen ? Stand und Hemmnisse

Die Abbildung 20 gibt Auskunft, welche Branchen in der Dekade von 1995 bis 2006 erfolgreiche Ma?nahmen zur Einsparung von Endenergie ergriffen haben. Aus der Grafik erkennt man, dass sich die energieintensiven Wirtschaftszweige dem Thema bereits angenommen haben.

H?ufig werden folgende Faktoren genannt, die die Umsetzung von Energieeinsparma?nahmen in KMU behindern k?nnen:

  • Investitionen in energiesparende Ma?nahmen stehen h?ufig mit anderen Investitionen in Konkurrenz und haben dann eine niedrigere Priorit?t.
  • Es fehlt an Kapital f?r die Umsetzung als wirtschaftlich erkannter Ma?nahmen.
  • Fehlende Kenntnisse ?ber m?gliche Energieeinsparma?nahmen oder Zeitmangel der Verantwortlichen.
  • Es fehlt an Vertrauen in die Wirtschaftlichkeit beziehungsweise Amortisation von Investitionen.
  • Der Anteil der Energiekosten an den Produktionskosten ist oft nicht so gro?, dass die Gesch?ftsf?hrung dieser Kostenart den n?tigen Stellenwert zukommen l?sst, im Gegenteil: Energiekosten werden nicht selten als gegeben und unvermeidbar hingenommen.
  • Die Suchkosten (Transaktionskosten) sind ? gemessen am Einsparpotenzial ? f?r viele Investitionsentscheidungen zur effizienten Energieanwendung relativ hoch.
  • H?ufig besteht an Investitionen in mehr Energieeffizienz ein geringes Interesse, weil Energie nur eine Hilfsfunktion hat. Die Verf?gbarkeit von Strom und W?rme ist wichtig, nicht deren m?glichst effizienter Einsatz.
  • Ein Angebot f?r eine professionelle und kosteng?nstige externe Energieberatung ist den Unternehmen h?ufig nicht bekannt und intern steht kein Fachmann zur Verf?gung.

Wechselt man die Perspektive und fragt nach der Motivation und den Gr?nden, warum KMU Ma?nahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz ergreifen, dann geben ?ber 90 Prozent als Motiv die Senkung der Energiekosten an. Hohe Energiekosten sind f?r KMU auch das Hauptmotiv, eine Energieberatung zu beauftragen.

Lassen Sie sich also von den aufgelisteten Hemmnissen nicht beirren und heben Sie Ihre Energieeffizienzpotenziale!

Energieeffizienzma?nahmen ? Querschnittstechnologien bieten branchen?bergreifende Ans?tze

Denn grunds?tzlich gilt: Nicht verbrauchte Energie braucht auch nicht bezahlt zu werden. In Industriebetrieben sind die Maschinen und Anlagen und die W?rmeerzeuger f?r den Produktionsprozess die gro?en Energieverbraucher. Zun?chst gilt es, die produktionsabh?ngigen Energiebedarfsdaten zu erfassen. Zu ber?cksichtigen ist, dass ?nderungen in den Produktionsparametern (Art der hergestellten Produkte, die Produktionsreihenfolge, die eingesetzten Maschinen und Faktoren) den Energiebedarf beeinflussen. Eine blo?e Sammlung der Energieverbauchsdaten ohne Erfassung dieser Einfl?sse erm?glicht Ihnen kein sinnvolles Monitoring. Die Informationen k?nnen, wie die Abbildung 21 beispielhaft illustriert, mit Sankey-, S?ulen-, Balken- und Kreisdiagrammen dargestellt werden.

Bei der Ma?nahmenentwicklung zur Energieeffizienz empfiehlt sich nach Hesselbach unter anderem folgende Vorgehensweise:

  1. Vermeidung von Energienutzung (z. B. eines W?rmebedarfs)
  2. Verringerung des Energiebedarfs (z. B. durch mechanische anstelle thermischer Trocknungsverfahren)
  3. Reduktion von Wandlungsverlusten (z. B. Einsatz effizienterer Motoren)
  4. Anpassung der Temperaturniveaus (z. B. verschiedener Produktionsstufen)
  5. Steigerung der Wirkungsgrade von Umwandlungsprozessen
  6. Vernetzung und Integration von Energiestr?men (z. B. durch Nutzung von Abw?rme oder Abgasen)

Wir k?nnen in dem vorliegenden Leitfaden keinen vollst?ndigen ?berblick ?ber den aktuellen Stand aller Techniken, deren Potenziale und die Einsatzm?glichkeiten geben.

Einen in Hinsicht auf Ihre Wirtschaftlichkeit (Amortisation) sehr aussichtsreichen Ansatzpunkt f?r Ma?nahmen zur Effizienzsteigerung bieten die sogenannten Querschnittstechnologien, das hei?t Technologien, die nicht auf einen Anwendungssektor begrenzt und in fast allen Gewerben zu finden sind. Querschnittstechnologien sind:

  • Beleuchtung
  • W?rmed?mmung
  • Geb?udeautomation
  • Heizung
  • L?ftung, Klimatisierung, K?hlung
  • Blindstromkompensation
  • Elektromotoren, Antriebe und Pumpensysteme
  • Energieoptimierte EDV ? Green IT
  • Druckluft
  • Industrie?fen
  • Trocknungstechnik
  • W?rmer?ckgewinnung
  • Kraft-W?rme-Kopplung
  • Fuhrpark und Logistik
  • Lastmanagement

Sie sind h?ufig ?berdimensioniert und aus Gr?nden der Prozesssicherheit redundant angelegt. Sie basieren in der Regel auf Stromanwendungen und sind gut geeignet, mit einfachen Ma?nahmen relativ schnell und mit relativ geringen Investitionen hohe Einsparungen zu erzielen. Die Vielf?ltigkeit der technischen M?glichkeiten zeigt, wie viel Dynamik und Kreativit?t im Bereich der Energieeffizienz steckt.

Trotz einer Vielzahl m?glicher Einzelma?nahmen empfiehlt sich eine ganzheitliche Betrachtungsweise sowie eine Energie- und Stoffstrombilanz f?r Ihren Produktionsprozess, weil viele Stoff- und Energiefl?sse in Wechselwirkung miteinander stehen. Die folgende Abbildung 22 verdeutlicht die optimale Vorgehensweise:

Besonders erfolgversprechend ist die Einf?hrung eines Energiemanagementsystems (EnMS) nach DIN EN 16001 sowie die damit verbundene Benennung eines verantwortlichen Mitarbeitenden. Innerhalb eines EnMS hat der "Energiebeauftragte" folgende Aufgaben:

  • Gestaltung und ?berwachung der Energiedatenerfassung
  • Durchf?hrung von Energieaudits
  • Unterst?tzung von Dienstleistern bei der Datenaufnahme und Ma?nahmenauswahl
  • Festlegung von Energieeffizienzzielen
  • Interne Kommunikation zum Thema Energie
  • Begleitung der Umsetzung der Ma?nahmen

Denn integrale Bestandteile eines EnMS sind:

  • Permanente ?berwachung und kontinuierliche Aufzeichnung der Energieverbr?uche
  • Pr?fbare Dokumentation der Schl?sselwerte
  • Vergleich von Plan- und Istwerten
  • ?berpr?fung erzielter Erfolge und Anpassung von Energieeffizienzzielen
  • Einleitung von Ma?nahmen, um Wiederholungen von Zielabweichungen zu vermeiden

F?r KMU empfiehlt sich in Abh?ngigkeit von vorhandenem Know-how und der Komplexit?t der Prozesse die Inanspruchnahme externer Energieberatungsleistungen. Es ist m?glich, diese zum Teil ?ber ?ffentliche Mittel zu finanzieren. Aktuelle Informationen zu den F?rderprogrammen sowie wertvolle Tipps finden Sie unter folgenden Seiten:

Praxisbeispiel: Innovation und Ressourceneffizienz bei den Viessmann Werken

Die Viessmann Group ist ein f?hrender Hersteller von Heiztechnik-Systemen mit 9.400 Mitarbeitern, davon 4.000 am Stammsitz in Allendorf an der Eder. Viessmann hat den nationalen Energiegipfel 2006 zum Anlass genommen, das strategische Nachhaltigkeitsprojekt "Effizienz Plus" zu starten. Das Ziel von Viessmann war, im eigenen Unternehmen das vorzuf?hren, was jedes Unternehmen heute schon mit marktverf?gbarer Technik f?r den Klimaschutz und die Minderung der eigenen Energie- und Materialkosten tun kann.

Das Projekt "Effizienz Plus": Inhalt des einmaligen Projektes war die Entwicklung und Umsetzung eines ganzheitlichen Konzeptes f?r Ressourceneffizienz. Hierf?r wurde sowohl die W?rme- und Energieversorgung als auch die Produktion am Stammsitz vollst?ndig umgestellt.

Zum einen die Erzeugerseite: In der neuen Energiezentrale kommen alle zukunftstr?chtigen Technologien zum Einsatz, zum Beispiel die hocheffiziente Brennwerttechnik und ein Blockheizkraftwerk. Zudem wurden fossile Brennstoffe durch erneuerbare Energien ersetzt, beispielsweise durch feste Biomasse ? wie etwa Holzpellets ?, Biogas und durch Sonnenenergie in thermischen Solaranlagen. Ein weiterer Baustein ist die Installation und Nutzung eines zentralen W?rmer?ckgewinnungssystems.

Zum anderen die Verbraucherseite: Die Produktion wurde komplett neu aufgebaut. Das f?hrte zu einer verbesserten Auslastung der Fertigung. Neue Maschinen verbrauchen nun weniger Energie. Durch eine bedarfsangepasste Maschinenregelung konnten Leerlaufverluste reduziert werden. Die Beleuchtung konnte durch die Modernisierung der Hallen und die Nutzung des Tageslichts verbessert werden. Die Anlagenhydraulik im gesamten Werk wurde optimiert. Durch die Verdichtung der Fertigung reduzierte sich die ben?tigte Produktionsfl?che von 109.000 m2 auf 78.000 m2.

Durch den Umbau der Energiezentrale am Viessmann-Stammsitz in Allendorf und durch die kontinuierliche Steigerung der Energieeffizienz konnten bereits 40 Prozent der fossilen Energie eingespart und die CO2-Emission um 30 Prozent reduziert werden. Hierf?r wurden rund 220 Miollionen Euro investiert, die sich aller Voraussicht nach in acht Jahren amortisiert haben werden. Das Unternehmen und sein Projekt "Effizienz Plus" sind damit ein Vorbild f?r angewandte Energie- und Materialeffizienz.