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Projekt:
Entwicklung einer Methodik zur Aufstellung von Energiekennzahlen
zur Steigerung der Energieeffizienz in Unternehmen
Zusammenfassung
im Auftrag des Bundesumweltministeriums
Knut Grabowski (Projektleitung)
Dr. Kirsten Kubin, Carsten Ernst, Simon Diehl, Jurek Melsheimer
Berlin, 18. Dezember 2014
Dateiname: Kennzahlen 0.1 Zusammenfassung - V18 - 18.12.14 - KG
Auftraggeber
BMUB - Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit
Projektbetreuung: Referat KI I 1 – Grundsatzangelegenheiten des Klimaschutzes,
Klimaschutzplan
Köthener Str. 2-3, 10963 Berlin
Projektträger
Projektträger Jülich
Forschungszentrum Jülich GmbH Geschäftsbereich Umwelt Fachbereich Klimaschutz (UMW 3)
Projektbetreuung: Stefan Geyer, Jens Kayser
Zusammenfassung der Methodik zur Aufstellung von Energiekennzahlen
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ÖKOTEC Energiemanagement GmbH
Geschäftsführer
Dr. Christoph Zschocke, Roland Berger
Technische Entwicklung und Qualitätssicherung
Knut Grabowski, Carsten Ernst
Rechtsform
Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin HRB 80690 B
Gründungsjahr
1999
Mitarbeiterzahl (Stand Apr 2014)
ÖKOTEC verfügt über ein interdisziplinäres Team aus 33 Energie- und Wirtschaftsingenieuren, Physikern und
Maschinenbauern und Kaufleuten
Tätigkeit
Haupttätigkeitsfelder sind Beratungs- und Ingenieurleistungen im Bereich Energie und Energieeffizienz bei
Industrie- und Gewerbekunden in Deutschland und Europa, angefangen bei einer ersten Energieanalyse zur
Aufdeckung von Einsparpotentialen, über die Maßnahmenentwicklung im Rahmen von Energiekonzepten bis
zur Implementierung von Maßnahmen. Begleitend zu den Einsparmaßnahmen führen wir Energiecontrolling
bei unseren Kunden ein oder optimieren vorhandene Systeme und unterstützen bei einem kontinuierlichen
Energieeffizienz-Controlling. Wir konzentrieren uns nicht nur auf energieintensive Branchen wie die Kunststoff-,
Automobil-, Chemie-, Metall-, Papier- und Nahrungsmittelindustrie sondern setzen unsere Erfahrungen auch in
Verwaltungs- und Laborgebäuden, Krankenhäusern und Hotels ein.
Wir führen anwendungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte zu Themen der Energieeffizienz und
Energiecontrolling durch und arbeiten dabei mit Partnern wie der Fraunhofer-Gesellschaft,
Beratungsunternehmen, Anlagebauern und Anwendern zusammen. Beteiligte Fördermittelgeber sind neben
dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau & Reaktorsicherheit (BMUB) das Bundesministerium für
Wirtschaft (BMWi), die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) sowie die Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF).
Seit der Gründung haben wir im In- und Ausland über 550 Industrie- und zahlreiche Gewerbestandorte betreut.
Neben der Optimierung von Versorgungs- und Produktionsanlagen im Bestand, unterstützen wir unsere
Kunden bei der Planung und Errichtung von Neubauten bzw. neuen Produktionsanlagen. Darüber hinaus haben
wir uns bei Ministerien und Forschungsinstitutionen als kompetenter Partner für anwendungsorientierte
Energieeffizienz etabliert.
Hauptsitz
ÖKOTEC Energiemanagement GmbH
Torgauer Str. 12-15
10829 Berlin
Telefon: +49 (30) 536397 – 30
Telefax: +49 (30) 536397 – 90
energie@oekotec.de
Ansprechpartner
Knut Grabowski, Durchwahl -26
k.grabowski@oekotec.de
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Weitere Projektbeteiligte:
Deutsche Unternehmensinitiative Energieeffizienz e.V. (DENEFF)
Kirchstraße 21
10557 Berlin
www.deneff.org
Ansprechpartner:
Charlotte Ruhbaum, Managerin Energieeffizienz in der Industrie
charlotte.ruhbaum@deneff.org
Tel.: +49(0)3039887604
Martin Bornholdt
Geschäftsführender Vorstand
martin.bornholdt@deneff.org
Tel.: +49(0)30 36409701
An Projektworkshops beteiligte Fachexperten:
Reinhard Albert (UBA)
Prof. Dr. Uwe Götze (TU Chemnitz)
Friedrich Seefeldt (Prognos AG)
Simon Hirzel (Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI)
Prof. Dr. Wolfgang Irrek (Hochschule Ruhr West)
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1 Kurzdarstellung
Es ist paradox: Einerseits sind Energiekennzahlen für die Steigerung der Energieeffizienz von
produzierenden Unternehmen unabdingbar. Anderseits fehlt es an einer allgemein anerkannten
Methodik für ihre Aufstellung. Erschwerend kommt hinzu, dass es in der einschlägigen Literatur für
Schlüsselbegriffe wie Effizienz, Aufwand, Nutzen und Einflussgröße offenbar keine allgemein
anerkannten Definitionen gibt. Vor diesem Hintergrund haben wir im vorliegenden Projekt auf
Grundlage der DIN EN ISO 50001 Energiemanagementsysteme eine Methodik zur Aufstellung von
Energiekennzahlen zur Steigerung der Energieeffizienz in Unternehmen entwickelt. Um die zentralen
Ziele, das Überwachen und Bewerten von Systemen, zu erreichen, galt es, Aufwände, Nutzen und die
Wechselwirkung zwischen Gesamtsystem und Teilsystem zu beschreiben. Damit können
Energiekennzahlen für Gesamtsysteme aus den Kennzahlen der Teilsysteme gebildet werden.
Unternehmen können sich so in die Lage versetzen, die Effizienz ihres Energieeinsatzes realistisch zu
beurteilen.
2 Hintergrund
Die Bundesregierung hat sich für die Energiewende und zur Einhaltung von Klimaschutzzielen
ambitionierte Ziele gesetzt. Bis zum Jahr 2020 sollen die Treibhausgase um mindestens 40%
gegenüber 1990 reduziert werden. Neben dem Einsatz erneuerbarer Energien ist die Verbesserung
der Energieeffizienz der Schlüssel zum Erfolg dieses Jahrhundertprojekts.
Voraussetzung für die Überwachung des Energieverbrauchs und Identifikation von Einspar-
potenzialen ist die Bestimmung der Energieeffizienz. Insbesondere für die Industrie existiert jedoch
keine einheitliche Methodik zur systematischen Aufstellung von Kennzahlsystemen zur
Energieeffizienz, mit der Unternehmen mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand ihren
Energieverbrauch überwachen und bewerten können. Um diese Lücke endlich zu schließen, hat das
BMUB dieses Projekt in Auftrag gegeben. Es ist in die Methodik einschließlich einer Literaturanalyse
in einen Kennzahlkatalog, Berechnungshilfen und eine Roadmap zur Verbreitung der Methodik
unterteilt.
Die potentiellen Anwender der Methodik lassen sich – wie die folgende Abbildung zeigt – in drei
Gruppen unterteilen. Die Anwendung in den Unternehmen ist hierbei naturgemäß zentral. Politik,
Verfasser von Regelwerken und Dienstleister agieren als Multiplikatoren der Methodik zur
Anwendung in den Unternehmen. Eine einheitliche durch alle Gruppen verwendete Methodik würde
auch der besseren Ausgestaltung der Schnittstellen zwischen den Anwendergruppen dienen.
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Abbildung 1: Anwendergruppen von Energie-Kennzahlen
3 Kennzahlen häufig ohne Aussagekraft
Die Methodik zielt primär auf Systeme, also Prozess- und Versorgungsanlagen sowie Gebäude, von
produzierenden Unternehmen. Die Unternehmen sind einer Vielzahl von Problemen und
Schwierigkeiten ausgesetzt, wenn sie Kennzahlen erfolgreich in ihrem Unternehmen etablieren
wollen. Einige dieser Schwierigkeiten beschreiben wir im Folgenden:
Was es zu messen gilt, um Kennzahlen mit ausreichender Aussagekraft zu erhalten, ist oft eine
Ausgangsfragestellung. Die Notwendigkeit von Messungen zeigt die folgende Abbildung,
entsprechend der Nenndaten der Hersteller erheblich von gemessen Daten abweichen können.
Anwendung in Unternehmen
•Überwachung und Steigerung der Energieeffizienz
•Überprüfbarkeit für Regulierung und Förderung
Anwendung in Politik und Regelwerken
•Definition und Überprüfung von Energiezielen
•Definition und Überprüfung von Förderbedingungen
•Einheitliche und kompatible Kennzahlen
Anwendung durch Dienstleister
•Einsparpotentiale(Energieberater)
•Einsparnachweis(Contractoren)
•Nachweise(Zertifizierer)
•Qualitätsnachweis (Hersteller)
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Abbildung 2: Was soll gemessen werden?
Mess- und Nenndaten von Druckluftkompressoren
Im Weiteren ist bei vielen Systemen festzustellen, dass die Kennzahl keine feste Größe, sondern von
verschiedenen Einflussgrößen abhängig ist.
Abbildung 3: Was ist eine Einflussgröße?
Effizienz einer Kältemaschine über Kälteleistung und Außentemperatur
Es stellen sich die Fragen: Welche Einflussgrößen müssen wir bei verschiedenen Systemen
betrachten? Wie gehen wir mit diesen unterschiedlichen Einflussgrößen bei Vergleichen um und es
stellt sich sogar die Frage: Was ist überhaupt eine Einflussgröße?
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Auch das Systemnetzwerk, in das ein System eingebunden ist, beeinflusst häufig die Effizienz eines
Systems – wie die folgende Abbildung zeigt:
Abbildung 4: Vernetzung und Einfluss der anderen Systeme
Kältemaschine links ohne und Kältemaschine rechts mit Wärmerückgewinnung (WRG)
Die rechts abgebildete Kältemaschine verbraucht trotz deutlich schlechterer Kälte-Leistungszahl
EERKälte (Energy Efficiency Ratio) weniger Primärenergie, wenn sie Wärme eines Heizkessels ersetzt.
Ersetzt diese hingegen Wärme eines Blockheizkraftwerks oder wird gar keine Wärme benötigt, ist die
links abgebildete Kältemaschine effizienter.
Wie soll diese „Vernetzung“ in der Kennzahl berücksichtigt werden?
Ziel ist es, nicht nur einzelne Systeme zu überwachen und zu bewerten, sondern auch
herauszufinden, wie sich eine Systemgruppe als Ganzes entwickelt. Dazu ist ein Verfahren
notwendig, mit welchem sich die Effizienz des Gesamtsystems aus den Effizienzen der Teilsysteme
berechnen lässt - beispielsweise die Berechnung der Systemkennzahl für die in der folgenden
Abbildung dargestellte Vernetzung von Teilsystemen.
Abbildung 5: Wie lässt sich die Gesamteffizienz aus den Einzeleffizienzen berechnen?
Beispiel einer Vernetzung der Systeme Kühlturm, Kältemaschine und Prozess
Für Unternehmer ist die Entwicklung der Gesamteffizienz ihres Betriebes von großem Interesse.
Hierzu finden sich in der Literatur verschiedene Ansätze, aber es gibt kaum ein Unternehmen, das
hierfür Kennzahlen mit ausreichender Aussagekraft besitzt. In der Literatur finden sich beispielsweise
folgende Lösungsmöglichkeiten (UBA-Projekt zur DIN EN 16231 Benchmarking und VDI 4661
Energiekennwerte):
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�������������������ä�−, ��� − �������������������������ℎ�������������, �����!������������������������
"#��. ������������ = ����ä�������������%�������!����ℎ�����
Abbildung 6: Wie stellt man eine Energie-Kennzahl auf oder Was ist Effizienz?
Zwei typische Kennzahlaufstellungen aus der Literatur
Solche Gleichungen liefern eine erste Hilfestellung, aber es ergeben sich neue Probleme: Soll man
Primär-, End-, oder Nutzenergie verwenden? Woher bekommen wir die Primärenergie von einem
Kubikmeter Druckluft? Was machen wir mit dem Energieeinsatz für die Luft, die ein Prozess
verbraucht? Wie addiere ich Produkte oder verschiedene Energien? Wie verteile ich die
aufgewendeten Energien bei Systemen mit mehreren Produkten?
4 Ziele der Methodik: Monitoring und Bewertung
Die DIN EN ISO 50001 Energiemanagementsysteme fordert von den Unternehmen eine fortlaufende
Messung, Überwachung und Bewertung des Energieverbrauchs. Dies geschieht mittels sogenannter
Energieleistungskennzahlen (EnPI) entsprechend einer vom Unternehmen zu entwickelnden
Methodik. Da es keine einheitliche und zusammenhängende Methodik gibt, fallen die derzeitigen
Lösungsversuche der Unternehmen, deren Berater und auch die Anforderungen der Zertifizierer der
ISO 50001 sehr unterschiedlich aus.
Wir übernehmen die Hauptanforderungen der ISO 50001 an Messung, Monitoring (Überwachung)
und Bewertung des Energieverbrauchs als Zielsetzungen unserer Methodik, da diese Ziele
grundlegend für die Steigerung der Energieeffizienz in Unternehmen sind.
Da die Effizienz von Systemen häufig von Einflussfaktoren abhängig ist, die sich innerhalb eines Tages
ändern, basieren die von uns aufgestellten Kennzahlen auf dauerhaft gemessenen Größen. Wir
formulieren weiterhin die mindestens erforderlichen Messpunkte für eine ausreichende
Aussagekraft, um die Kosten für die Messung und die Datenauswertung in ein wirtschaftliches
Verhältnis zu den Energiekosten zu bringen.
Entsprechend der Aufgabenstellung des BMUB wollen wir durch die Methodik zwei übergeordnete
Ziele von Energiekennzahlen erreichen:
Ziel 1: Monitoring des Energieverbrauchs eines Systems
• Aufgabe: Überwachung des zeitlichen Verlaufs von energierelevanten Aufwänden
• Fragestellung: Werden die Sollwerte des Energieverbrauchs eingehalten?
• Zeitlicher Vergleich eines Systems mit sich selbst
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Ziel 2: Bewertung des Energieverbrauchs eines Systems
• Aufgabe: Bewertung der energierelevanten Aufwände
• Fragestellung: Wie liegt der Energieverbrauch im Vergleich zu anderen Systemen?
• Vergleich des Systems mit anderen Systemen
Wenn mit der Methodik diese beiden Ziele erreicht werden, dann können damit auch eine Reihe
praktischer Zielsetzungen der Energieeffizienzsteigerung erreicht werden - wie folgende Abbildung
darstellt.
Abbildung 7: Zuordnung von praktischen Zielen zu den Zielen Monitoring und Bewertung der
Kennzahlmethodik
Für die Entwicklung der Methodik, den Kennzahlenkatalog und die Berechnungshilfen haben wir
Systeme aus der Versorgungstechnik gewählt, weil diese in Unternehmen branchenübergreifend
wiederzufinden sind.
Be
we
rtu
ng
Mo
nit
ori
ngUnternehmen
•Überwachung Energiekosten
•Überwachung Energieeffizienz
•Umweltüberwachung / Emissionshandel
•Erfolgscontrolling von Maßnahmen
Dienstleister
•Nachweis für Einspar-Contracting
•Nachweis für Betriebs-Contracting
•Nachweis Zertifzierer
Politik und Normung
•Prüfung Effizienzfortschritte
•Prüfung Förderbedingungen
•Verknüpfung von Kennzahlen und Normen
Unternehmen / Dienstleister
•Benchmarking
•Identifikation Einsparpotenziale
•Aufstellung von Maßnahmen
•Bewertungsgrundlage effizienter Technik
Politik
•Kriterien für gesetzliche Vorgaben
•Kriterien für Förderung / Subvention
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5 System, Aufwand und Nutzen
Ausgangspunkt unserer Methodik ist die gebräuchliche Definition von Effizienz, als Quotient von
Nutzen und Aufwand. Da überraschenderweise in der Literatur keine fundierte, allgemeine Definition
von Effizienz und der zugehörigen Begriffe Nutzen und Aufwand gefunden werden konnte,
entwickelten wir für die Methodik folgende Begriffsbestimmungen.
Ziel ist es, das System als Ganzes zu überwachen und zu bewerten. Daher betrachten wir das System
als Black-Box. Die internen Eigenschaften definieren das System. Diese dürfen nicht Teil der
Betrachtung sein, da sonst die Überwachung und Bewertung dieser Eigenschaften verhindert
würden.
Entgegen dem Ansatz der meisten anderen Kennzahl-Definitionen reduzieren wir den Nutzen nicht
auf „Ausgabeeinheit“ oder „eine energieverbrauchsrelevante Bezugsgröße“, sondern berücksichtigen
den tatsächlichen Nutzen mit seinen Eigenschaften. So vermeiden wir, dass durch den Bezug auf
den Energieverbrauch unbedacht nur ein Teil des Nutzens überwacht und bewertet wird.
Beispielsweise kann durch Wahl der Fläche als „Bezugsgröße“ ein ungenutztes Lager trotzdem als
sehr effizient bewertet werden. In dem entwickelten Verfahren wird zusätzlich zu den Eigenschaften
des Nutzens die „Nutzengröße“ bestimmt, die sich linear zum Nutzen verhalten soll.
Abbildung 8: Nutzen besteht aus der Nutzengröße und seinen Eigenschaften
und Beispiel Kälte
Im Weiteren wird festgelegt, dass der Nutzen eines Systems immer nur die Veränderung der
Eigenschaften der Stoffe sein kann, die in das System eintreten und nicht einfach die Eigenschaften
der Stoffe, die das System verlassen. Die in das System eintretenden Stoffe bringen bereits einen
Nutzen mit sich, der jedoch nicht dem betrachteten System zugeschrieben werden darf. Sonst
könnte ein Unternehmen, dass nur die Endmontage und nicht auch die beispielsweise
energieaufwändigere Vorproduktion ausführt, effizienter durch die Kennzahl dargestellt werden als
es tatsächlich ist.
Auch für die Bestimmung des Aufwands werden in der Methodik eine Reihe von Festlegungen
getroffen. Sehr wichtig ist hierbei die Berücksichtigung der indirekten Energieverbräuche. Damit ist
beispielsweise ein Unternehmen nicht automatisch effizienter, wenn es seine Druckluft von einem
Energiedienstleister bezieht, anstatt die Druckluft selber zu erzeugen.
Nutzen
Nutzengröße
Eigenschaften des Nutzens
Kälte
Kälteleistung in kW
z.B. Temperaturin °C
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Unter anderem durch die Berücksichtigung von indirekten Energieverbräuchen verbindet die
Methodik Lebenszyklusbetrachtungen (wie beispielsweise bei der VDI 4600 Kumulierter
Energieaufwand) und Systembetrachtungen (wie beispielsweise bei der VDI 4661
Energiekenngrößen).
6 Kennzahlen der Methodik
Die erste Kennzahldefinition für ein System ist die Teileffizienz &'. Sie stellt das Verhältnis der
Nutzengröße N zu einer Aufwandsgröße Ai dar. Die Teileffizienz ist uns von einigen Systemen auch
als Wirkungsgrad bekannt, beispielsweise der „Wirkungsgrad eines Heizkessels“ als das Verhältnis
der Wärmemenge zum chemischen Energiegehalt der eingesetzten Brennstoffe. Auch „Produktivität“
als betriebswirtschaftliche Größe wird oft ähnlich definiert.
Teileffizienz &' ∶= )*' Damit können Systeme mit nur einem Nutzen und einem Aufwand bezüglich der Energieeffizienz
vollständig beschrieben werden.
Schon bei Systemen mit zwei Aufwänden besteht das Problem, dass die Aufwände miteinander
verrechnet werden müssen. Dieses Problem tritt auch beim Heizkessel auf, wenn wir den
Stromverbrauch für das Gebläse oder die Kesselpumpe zusätzlich berücksichtigen wollen.
In einigen Methoden werden die Energieaufwände – hier Strom und Gas - einfach addiert. Der
dadurch entstandene Fehler reduziert die Aussagekraft häufig beträchtlich. Dies wird noch
deutlicher, wenn sehr teure Druckluft mit Brennstoff addiert wird.
In der Methodik werden daher die Bewertungsart und der Bewertungsfaktor +, eingeführt, um die
Aufwände bewerten und somit summieren zu können. Als Bewertungsarten verwenden wir in dieser
Methodik Geld, Primärenergie und CO2-Emissionen, denn damit sind die für ein Unternehmen
erforderlichen Betrachtungsweisen abgebildet. Wählen wie beispielsweise Geld als Bewertungsart
für den Aufwand Kälte, so stellt der Kältepreis in € pro Kälteenergie den Bewertungsfaktor dar.
Als Produkt von Bewertungsfaktor und Aufwandsgröße ergibt sich der bewertete Aufwand *-'. Verwenden wir Geld als Bewertungsart, so berechnen sich beispielsweise die Gaskosten (bewerteter
Aufwand) aus dem Produkt von Gaspreis (Bewertungsfaktor) und Gasenergie (Aufwandsgröße).
Auf dieser Grundlage wird der bewertete Gesamtaufwand *- als Summe aller bewerteten
Aufwände und die bewertete Effizienz . als Effizienzmaß für Systeme mit einem Nutzen und
mehreren Aufwänden eingeführt:
Bewertete Effizienz . ∶= )*-
Schon mit der Einführung der bewerteten Effizienz berücksichtigen wir die Abhängigkeit der Effizienz
eines Systems von der Systemumwelt. Der Vorteil der Methode zeigt sich darin, dass diese
Abhängigkeit mit den Bewertungsfaktoren der Aufwände des betrachteten Systems, also der
entsprechenden Bewertungsfaktoren der vorgelagerten Systeme vollständig dargestellt ist. Wenn wir
Geld als Bewertungsart wählen, lässt sich dies folgendermaßen darstellen:
Am effizientesten ist das System, welches mit den am Standort vorhandenen Preisen
(Bewertungsfaktoren) für externe Aufwände und auch für Aufwände der vorgelagerten Systeme am
günstigsten produziert.
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Daraus ergibt sich auch für viele Systeme eine andere Einordnung des Benchmarking: Es kommt nicht
darauf an, unter einheitlichen Bedingungen („Normbedingungen“) die höchste Effizienz zu erreichen,
sondern unter den spezifischen Bedingungen, die für ein System am Standort herrschen.
Standorte produzieren in der Regel mehrere Produkte und sind damit „Systeme mit mehreren
Nutzen“. Für Systeme mit mehreren Nutzen reicht wiederum die bewertete Effizienz als Effizienzmaß
nicht aus, da die verschiedenen Nutzengrößen miteinander ins Verhältnis gesetzt oder bewertet
werden müssen. Daher geben wir entweder vor, ob Produkt 1 oder Produkt 2 „wertvoller“ ist oder
wir definieren die exakten Verhältnisse der Produktmengenverhältnisse zueinander, also die
Nutzengrößen.
Mit letzterem können wir als Effizienzmaß für Systeme mit mehreren Nutzen den Gütegrad /
definieren:
Gütegrad / = )0,1 .)0,,2 3)4,1 .)4,,2 3…)0,1 .)0,12 3)4,1 .)4,12 3…
Die Abhängigkeit der Effizienz eines Systems von seiner Umwelt nimmt bei der Betrachtung von
Systemen mit mehreren Nutzen noch zu:
Während die Teileffizienz mit den gemessenen Größen eines Systems bestimmbar ist, sind zur
Berechnung der bewerteten Effizienz Informationen aus den vorgelagerten Systemen erforderlich,
um überhaupt eine Summe der Aufwände berechnen zu können. Die Berechnung des Gütegrads
schließlich stellt das Aufwandsverhältnis des betrachteten Systems zu einem Vergleichssystem dar.
7 Vergleiche und Einflussgrößen
Die Effizienz von Systemen ist abhängig von Einflussgrößen, die das System nicht beeinflussen kann.
Damit wir die für Monitoring und Bewertung erforderlichen Vergleiche von Systemen vornehmen
können, müssen wir dafür sorgen, dass der Vergleich bei den gleichen Einflussgrößen stattfindet oder
anders ausgedrückt „in der gleichen Umwelt“ stattfindet: Wir müssen die Einflussgrößen bereinigen.
Überraschenderweise konnten in der Literatur keine Definitionen der Begriffe „Einflussgröße“ und
„Bereinigung von Einflussgrößen“ gefunden werden. Die Methodik definiert die Einflussgröße als
eine Größe, die die Größe des Aufwands eines Systems bestimmt. Nach dem folgenden Schaubild
unterteilen wir verschiedene Einflussgrößen.
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Abbildung 9: Arten von Einflussgrößen
Für das Monitoring und die Bewertung von Systemen sind nur die externen Einflussgrößen zu
berücksichtigen. In der Praxis wird dies oft übersehen und führt zu einer Reihe von Problemen: Wird
eine interne Einflussgröße bereinigt, wird eine Eigenschaft des Systems der Bewertung entzogen.
Wird eine indirekte Einflussgröße verwendet, wird der Vergleich ungenauer und
Bereinigungsverfahren liefern falsche Ergebnisse.
Für die Methodik wurde das folgende Ablaufschema entwickelt, mit dem erstmalig Einflussgrößen
systematisch ermittelt werden können, die bei einem Vergleich von Systemen zu berücksichtigen
sind.
Abbildung 10: Schritte zur Bestimmung der Einflussgrößen
Schritt 1: Aufstellung der in Frage kommenden Einflussgrößen
Schritt 2: Berücksichtigung des menschlichen Einflusses
Schritt 3: Nur erforderliche Eigenschaften des Nutzens
Schritt 4: Nur unabhängige Einflussgrößen
Schritt 5: Nur sich ändernde oder unterscheidende Einflussgrößen
Schritt 6: Nur relevante Einflussgrößen
Schritt 7: System in bewertbare und nicht bewertbare Teilsysteme aufteilen
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Im Weiteren geben wir verschiedene Vorgehen zur Bereinigung der Einflussgrößen an.
Durch die Basierung der Kennzahlen auf Messgrößen, die einheitliche Aufstellung der Kennzahlen,
die systematische Aufstellung der Einflussgrößen und die Berücksichtigung der Wechselwirkung mit
den vor- und nachgelagerten Systeme können die für Monitoring und Bewertung erforderlichen
Vergleiche von Systemen aussagekräftig durchgeführt werden.
8 Vernetzung von Systemen
Im Prinzip können auch für größere Systeme die gleichen Kennzahlen aufgestellt werden, wie vorhin
dargestellt. Größere Systeme haben jedoch häufig mehrere Nutzen und viele Einflussgrößen. Zum
einen ist die Verteilung der Aufwände auf die Nutzen schwierig oder nicht möglich. Zum zweiten ist
in der Regel die Vergleichsbasis so gering, dass weder ein Monitoring noch eine Bewertung möglich
sind. Daher wird in der Methodik in der Regel ein größeres System in Teilsysteme mit jeweils nur
einem Nutzen aufgeteilt.
Schon durch die Einführung der zentralen Kennzahl „Bewertete Effizienz“ erhalten wir eine
Vernetzung der Systeme: Der Bewertungsfaktor des Aufwands der betrachteten Systems wird durch
die bewertete Effizienz der vorgelagerten Systeme bestimmt– siehe folgende Abbildung:
Abbildung 11: Der Bewertungsfaktor von N1 ist gleich dem Bewertungsfaktor von A2,1
Je effizienter das System 1 den Nutzen N1 erzeugt, desto effizienter kann auch System 2 den Nutzen
N2 erzeugen.
Auf dieser Grundlage wird allgemein die Berechnung der bewerteten Effizienz der Gesamtanlage aus
den Teileffizienzen der Teilsysteme entwickelt, wie am Beispiel in der folgenden Grafik dargestellt.
Auch für die Berechnung der Effizienz des Gesamtsystems aus den Effizienzen der Teilsysteme konnte
überraschenderweise keine Vorlage in der Literatur gefunden werden. Die Bildung der aufgeführten
Formel ist an dem violett gekennzeichneten Verlauf des Aufwands Strom beispielhaft
gekennzeichnet.
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Abbildung 12: Beispiel für die Berechnung der Gesamteffizienz aus den Teileffizienzen
(Der hier dargestellte Bewertungsfaktor pProdukt ist der Kehrwert der bewerteten Effizienz ε)
Durch die einheitliche Aufstellung der Energiekennzahlen können die Energiekennzahlen von
Gesamtsystemen aus den Energiekennzahlen von Teilsystemen gebildet werden. Durch die
Ausführung der Schnittstellen zwischen den Systemen können die Kennzahlsysteme einfach
erweitert, geändert und detailliert werden, um so den Anforderungen von produzierenden
Unternehmen gerecht zu werden: Bei einer Änderung ist eine Betrachtung des Gesamtsystems nicht
erforderlich, sondern es sind nur die Schnittstellen der betroffenen Anlagen anzupassen. So wird die
geforderte Modularität erfüllt (Baukastenprinzip).
Bei der Definition der Kennzahlen ist die sogenannte „Bewertungsart“ (Geld, Primärenergie oder
CO2-Emissionen) frei wählbar. Somit können mit der einmal aufgestellten Kennzahlsystematik
Aufgaben von verschiedenen Akteuren in einem Unternehmen gelöst werden: Das
Kostencontrolling erhält aussagekräftige Kennzahlen zu den Energiekosten, die Instandhaltung zu der
energetischen Effizienz der Anlagen und die Umweltbeauftragten zu den mit der Energieverwendung
verbundenen CO2-Emissionen.
9 Kennzahlkatalog, Berechnungshilfen und Roadmap
Ein erster praktischer Test der Methodik erfolgte in der Aufstellung von Kennzahlen im Arbeits-
paket 2, dem Kennzahlkatalog, beispielhaft für sieben Versorgungssysteme (Heizkessel,
Kältemaschine, Pumpe, …). Diese Kennzahlen können dann in allen Systemen, in denen diese
Versorgungssysteme eingebunden sind, verwendet und zu Gesamtkennzahlen verbunden werden.
Die Aufstellung der Kennzahlen erfolgt hier in fünf Schritten: Zunächst wird der Nutzen des Systems,
die Systemgrenzen sowie die Stoff- und Energieströme aufgestellt. Auf dieser Grundlage werden
Nutzen- und Aufwandsströme entwickelt und angegeben, wie diese gemessen werden können. Die
Formeln der Kennzahlen ergeben sich dann gemäß der Methodik aus den Nutzen- und
Aufwandsgrößen. In einer „Minimalvariante“ stellen wir eine Lösung vor, um den Einsatz der
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Methodik in der Praxis zu vereinfachen und eine kostengünstige Lösung kompakt zur Verfügung zu
stellen.
Mit den Berechnungshilfen haben wir zu den im Kennzahlenkatalog betrachteten sieben
Querschnittstechnologien einfache Excel-Tools entwickelt. Diese Excel-Tools bilden die im
Kennzahlenkatalog angewandte Methodik anhand der ausgewählten sieben
Querschnittstechnologien ab. In den Berechnungen werden Beispielzahlenwerte angegeben. Der
Anwender kann jedoch auch selbst Werte eingeben, um die Kennzahlen zu ermitteln und so einen
Vergleich (Monitoring oder Bewertung) von Systemen vornehmen.
Um die Methodik zu einer breiten Anwendung zu bringen, muss diese den relevanten
Akteursgruppen bekannt sein, von ihnen verstanden und akzeptiert werden und mit derzeit
vorhandenen Systemen weitest möglich kompatibel sein. Um diese Ziele zu erreichen, wurden im
Projekt in einer Roadmap die möglichen Hemmnisse einer Verbreitung betrachtet und Initialprojekte
entwickelt. Als wichtige Akteursgruppen werden dabei die anwendenden Unternehmen im Industrie-
und Gewerbesektor, beratende und umsetzende Dritte, wie Energieberater, Contractoren,
Zertifizierer und Hersteller sowie die Politik als Gestalter von Regulierungs- und Fördertatbeständen
gesehen. Zwei kurzfristig zu erstellende Initialprojekte sind die Erstellung eines Leitfadens und die
Durchführung von Demonstrations-Projekten. Während bei der Darstellung der Methodik im Projekt
der Schwerpunkt auf einer guten Nachvollziehbarkeit der Entwicklung der Begriffe und Formeln lag,
soll der Leitfaden dazu dienen, die Anwendung der Methodik und der Kennzahlen in der Praxis
einfach und anschaulich darzustellen. Anhand der Demonstrationsprojekte sollen die Methodik und
der Kennzahlkatalog für ganze Standorte angewendet und die Ergebnisse veröffentlicht werden.
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