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Zahllose Energieeinsparpotentiale im gewerblichen Bereich unentdeckt
Von Dipl. Ing. Michael Hans, Gebäudeenergieberater und geschäftsführender Gesellschafter der Hans, Sanitär + Heizung, 51674 Wiehl/Drabenderhöhe
Ständig steigender Wettbewerb und der damit verbundene Kostendruck im produzierenden Gewerbe zwingt die Unternehmen laufend den Produktionsprozess zu optimieren und die Personalkosten anzupassen. Bei diesen Überlegungen werden Energiekosten häufig vernachlässigt, da sie dem Produktionsprozess nicht direkt zuzuordnen sind. Aus Mangel an aussagekräftigen Daten bleibt ein Einsparpotenzial ungenutzt, dessen ökologische und ökonomische Bedeutung durch steigende Energiekosten in den Vordergrund jeder unternehmerischen Entscheidung rückt. Nach Erhebungen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie wird im industriellen Bereich deutlich mehr Endenergie verbraucht und CO2 emittiert, als in den Bereichen Verkehr oder Haushalt [1], die in der Diskussion um Energiekonzepte wesentlich stärker im Blickpunkt des öffentlichen Interesses
Energieverbrauch in
Deutschland 1998
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stehen.
Gesamtenergiekonzept:
Einsparungen von 20-30%
Unabhängige Erhebungen gehen bei vorsichtiger Schätzung von einem reali-sierbaren Einsparpotenzial im gewerblich-öffentlichen Bereich zwischen 20 und 30% der eingesetzten Energiemenge aus [2], was den ökologisch positiven Nebeneffekt einer Reduzierung der CO2-Emissionen zur Folge hat. Die in diesem Zusammenhang häufig angeführte Begründung fehlender Wirtschaftlichkeit der Sanierungsmaßnahmen aufgrund günstiger Stromtarife durch die Öffnung der Märkte, wie sie auch in naher Zukunft für den Gasmarkt erwartet werden, haben nur eingeschränkt Gültigkeit. Nachdem sich Anbieter und Markt wieder geordnet haben, bewegen sich die Preise auf das Niveau vor der Liberalisierung zu.
Qualifizierte und umfassende Energieberatung setzt an diesem Punkt an und erzielt beachtliche Ergebnisse. Energieeinsparung ist nicht nur ein Beitrag zum Umweltschutz, sondern ergibt auch in wirtschaftlicher Hinsicht einen Sinn, wenn die Gesamtbetrachtung alle vorhandenen Ressourcen und Ver-braucher in ein umfassendes Energiekonzept einbindet und hinsichtlich ihrer qualitativen und quantitativen Bedeutung berücksichtigt. Dieses Gesamtenergiekonzept beinhaltet in der Planungsphase die disziplinübergreifende Betrachtung aller haustechnischen Anlagen gleichberechtigt neben der baulichen Substanz, der Medienversorgung des Produktionsprozesses, der Wiederverwendbarkeit von Abwärme und gegebenenfalls anfallender Entsorgungskosten. Vorherrschende Sanierungsmaßnahmen beschränken sich in der Regel nur auf den Teil des Gesamtumfangs der aus Kostengründen bzw. rechtlichen Bestimmungen auffällig wird. Es entstehen "Insellösungen", die mit entsprechender Einbindung in ein Gesamtkonzept eine deutlich höhere Wirtschaftlichkeit ergeben können. In vielen Fällen wird die bauliche Substanz fast ganz außer acht gelassen. Während bei der Erstellung neuer Gebäude die Heizlastberechnung und der Wärmeschutznachweis selbstverständlich sind, werden bestehenden Gebäuden bauliche Veränderungen und Nutzungsänderungen vernachlässigt. Die Optimierung des Produktionsprozesses und geänderte Anforderungen an Umgebungs-bedingungen finden anlagentechnisch keine Berücksichtigung.
Nicht auf neue Energie und Technologien warten
In der aktuellen Diskussion um neue Energieträger und zu erwartender Technologien, wie Biogaserzeugung und Brennstoffzelle, wird häufig die Weiterentwicklung der herkömmlichen Techniken außer acht gelassen. Die neuen Techniken sind mit Sicherheit sinnvoll und stellen eine echte Alternative für die Zukunft dar. Energieeinsparung und Umweltschutz sind aber jetzt vonnöten und durch vorhandene Technik bereits heute wirtschaftlich umsetzbar.
Blick auf das Hauptwerk der BPW Bergische Achsen in Wiehl |
BPW Bergische Achsen KG als Vorbild
Anhand der durchgeführten Sanierungsmassnahme in einem Zweigwerk der BPW Bergische Achsen KG, Europas führendem Hersteller von ungelenkten Anhängerachsen, zeigen wir auf, welches Einsparpotenzial durch den Einsatz herkömmlicher Technik, unter Einbeziehung der baulichen und produktionstechnischen Randbedingungen realisierbar war und in welcher Zeit die eingesetzten finanziellen Mittel zurückfließen. Da die Umsetzung der Maßnahme im Sommer 2000 begonnen und bis zum Beginn der Heizperiode 2000 abgeschlossen wurde, kann bereits eine erste Bewertung des Ergebnis anhand der Zahlen für 2001 vorgenommen werden:
Gründliche Bestandsaufnahme
Das Werk Hunsheim der BPW Bergische Achsen KG besteht aus drei aneinandergebauten Produktionshallen mit einer Gesamtgrundfläche von 126 x 49 m, bei einer Höhe von 6,50 m im Mittel. Die Produktionsstätten wurden in drei Bauabschnitten erstellt An den Hallenseiten sind jeweils zwei gegenüberliegende Tore angeordnet, die als Durchfahrt zum Beladen der LKW 's beim Abtransport von fertigen Achsen genutzt wurden. An die Hallen schließen sich die Bereiche Schlosserei und Sozialräume mir einer Fläche von ca. 410 m2, bei einer lichten Höhe von 4,0 m, an. Zusätzlich ist ein Büro- und Verwaltungstrakt (L x B x H 23,5 m x 11,6 m x 3,0 m) vorhanden, der im Jahr 1997 bautechnisch überarbeitet und erweitert wurde.
Die Produktionshallen werden über indirekt beheizte Wandlufterhitzer mit Wärme versorgt, Schlosserei, Sozialräume, Büro- und Verwaltungsgebäude werden über Heizkörper bzw. Heizplatten beheizt. Die Warmwasserversorgung der Nassräume und des Kantinenbetriebs erfolgte über einen zentralen Warmwasserbereiter von 1.500 l der im Durchlaufsystem arbeitet. Alle Hallentore sind mit Luftschleieranlagen ausgestattet. Die Wärmeversorgung werden über zwei voneinander unabhängige Heizzentralen sichergestellt. Als zusätzlicher Verbraucher ist eine industrielle Waschmaschine für Achsteilen mit Wärme zu versorgen. Die benötigte Druckluft wird über zwei luftgekühlte Kompressoren im Kellergeschoss erzeugt.
Hoher Ölverbrauch im Visier der Geschäftsleitung
Der Jahresverbrauch von Heizöl EL als Primärenergieträger lag in den Jahren vor der Sanierung zwischen 300.000 und 350.000 Litern. Im Zuge anstehender Reparatur- und Instandhaltungsarbeiten größeren Umfangs im Jahr 2000 ergab sich ein günstiger Zeitpunkt die gesamte Anlagentechnik in Anlehnung an VDI 3922 [3] energietechnisch untersuchen zu lassen und unter wirtschaftlichen Aspekten umzubauen.
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Der Jahresverbrauch von Heizöl EL als Primärenergieträger lag in den Jahren vor der Sanierung zwischen 300.000 und 350.000 Litern |
Im ersten Schritt erfolgte die Aufnahme des Gebäudebestands, die Erfassung der vorhandenen Technischen Anlagen, die Untersuchung des Produktionsablaufs und die Überprüfung zusätzlich vorhandenen Energiepotentials. Im Anschluss wurde eine Energiebedarfsanalyse für die unterschiedlichen Verbraucher erstellt und ein Profil der arbeitstechnischen Randbedingungen hinsichtlich Umgebungsbedingungen und Nutzungszeiträumen erarbeitet. Auf der Basis von Bestand und Anforderungen wurden dann mögliche Maßnahmen diskutiert und anhand des Kosten-/Nutzen-Verhältnis ausgewählt und umgesetzt.
Ein ganzes Bündel einzelner Maßnahmen
Da der gesamte Gebäudekomplex vor Inkrafttreten der ersten Wärmeschutzverordnung im Jahre 1984 errichtet wurde, erfüllen die wärmeübertragenden Umfassungsflächen nur den Mindestwärmeschutz der DIN 4108 [4]. Lediglich durch die Sanierung des Verwaltungstrakt im Jahr 1997 werden in diesem Bereich die Anforderungen der Wärmeschutzverordnung 95 erfüllt. Naheliegend war daher die Überlegung Heizenergiekosten durch Verbesserung des baulichen Wärmeschutz zu senken. Dieser Ansatz wurde wieder verworfen, da die beim Produktionsprozess anfallende Wärme trotz installierter Absauganlagen an den Schweißarbeitsplätzen zur Hallenheizung beiträgt. Erhöhter Wärmeschutz hätte zu einer weiteren Aufheizung des Arbeitsbereichs oberhalb der zulässigen Grenzen nach ASR [5] geführt.
Das wirtschaftlichste Einsparpotential kristallisierte sich für folgende Komponenten der Anlagentechnik heraus:
Raumheizung
Luftschleieranlagen
Drucklufterzeuger
Warmwasserbereitung
Die Wärmebedarfsberechnung nach DIN 4701 [4] ergab eine Überdimensionierung der installierten Kesselleistung. Hier wurde entschieden die Mehrkesselanlage mit 3 x 340 kW aus dem Jahr 1994 als Wärmeversorgung beizubehalten, da die messtechnische Untersuchung feuerungstechnischen Wirkungsgraden gemäß heutigem Stand der Technik erbrachten. Die hydraulische Anbindung der Kesselanlage wurde überarbeitet und die Heizungsverteilung komplett erneuert, da eine Reparatur oder Instandsetzung keine Wirtschaftlichkeit darstellte. Die MSR-Anlage, als witterungsgeführte DDC-Regelung, und die Elektroinstallationen wurden ganz erneuert, alle Heizkreise mit Mischventilen ausgestattet und eine Option zur Fernüberwachung und Fernwirkung mittels PC mit allen notwendigen Messelementen integriert. Die Fernüberwachung ist zur Zeit jedoch nicht aktiviert. Die zweite Heizzentrale wurde komplett demontiert und die angeschlossenen Verbraucher mit in das übrige Rohrnetz integriert. Die neu verlegten Rohrleitungen wurden nach HeizAnlV gedämmt, bestehende Rohrdämmungen ausgebessert und Armaturen zum hydraulischen Abgleich über das gesamte Rohrnetz verteilt.
Es wurde festgestellt, dass bedingt durch eine Optimierung des Produktionsablaufs, die Beladung der Transportfahrzeuge nicht mehr in der Halle erfolgt, sondern über Gabelstapler außerhalb des Produktionsbereichs. Die bisherigen Rolltore konnten daher durch Schnelllauftore ersetzt und die Luftschleieranlagen von der heizungsseitigen Versorgung abgekoppelt werden, da der Wärmeverlust durch Querlüftung bei gleichzeitig geöffneten Hallentoren nur noch deutlich reduziert auftritt. Die zeitweise notwendige Funktion der Torschleieranlagen erfolgt nun über eine manuelle Umstellung im Abluftstrom der Kompressoren, die sich direkt unterhalb des Hauptfahrweges befinden. Die Abluft der Kompressoren kann weiterhin bei geschlossenen Toren zur Unterstützung der Hallenheizung genutzt werden.
Der Warmwasserbereiter wurde ausgetauscht. Die Berechnung ergab auch hier eine Überdimensionierung, hervorgerufen durch veränderte Personalstärken und -strukturen innerhalb der letzten Jahre. Aufgrund der aktuellen Zahlen und der verbesserten Leistungsdaten kann das Warmwasser jetzt über zwei Speicher a 500 Liter bereitgestellt werden.
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Brennstoffeinsatz vor der
Sanierung (1997 - 1999)
und nach der Sanierung 2001 |
Ziel erreicht
Eine jährliche Brennstoffkostenersparnis von 80.000l auf der Basis des Ölverbrauchs 1997-1999 war unser Ziel. Bezogen auf einen zum Zeitpunkt der Konzeption vorliegenden Ölpreis von 0,598 DM/Liter hätte dies einen Rückfluss der Investitionskosten in weniger als 5 Jahren dargestellt, einschließlich der notwendigen Reparatur- und Instandhaltungskosten in einer Größenordnung von 40% der Gesamtinvestition.
Die Überprüfung der Brennstoffkostenersparnis im Jahr 2001 gegenüber den Vorjahren zeigt, dass die angestrebte Primärenergieeinsparung erreicht bzw. deutlich unterschritten wird. Legt man die tatsächlichen Brennstoffkosten und Zinssätze zugrunde verkürzt sich der Kapitalrückfluss weiter.
Fazit
Unter Berücksichtigung von Produktionsabläufen, Entsorgungskonzepten und Energieeinsatz, lassen sich für viele Gewerbebetriebe erhebliche Einsparpotenziale erschließen, die mit herkömmlicher Technik wirtschaftlich attraktiv realisiert werden können. Der Komplexität dieser Aufgabe widmet sich der Gebäudeenergieberater, der neben dem fachlichen Grundwissen auch die im Markt befindlichen Anlagentechniken kennt, sie hinsichtlich ihres wirtschaftlichen Einsatzes im Einzelfall bewerten kann. Gemeinsam mit dem Auftraggeber entstehen so ungeahnte Möglichkeiten in der Entwicklung neuer wirtschaftlicher Konzepte.
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Michael Hans Dipl.-Ing (FH)
Gebäude-Energieberater und
geschäftsführender Gesellschafter
der Claus Hans, Installations- und
Heizungsbau GmbH,
51674 Wiehl/Drabenderhöhe |
Literatur
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[2]
[3]
[4]
[5] |
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.):
Energiedaten 2000. Nationale und internationale Entwicklung. Juli 2000
Creditreform 1/2002 (Seite 24,25): Geld: Strategie und Lösung "Richtig mixen"
VDI 3922: Energieberatung für Industrie und Gewerbe, Beuth-Verlag,
Berlin 1998
DIN 4108: Wärmeschutz im Hochbau
DIN 4701: Regeln für die Berechnung des Wärmebedarfs in Gebäuden
Arbeitsstätten-Richtlinie |
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