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01 Mit „eSight“, dem Werkzeug für Energiemanager, haben diese ihre Verbrauchsdaten und Einsparpotenziale schnell im Blick

Energieeinsparpotenziale konsequent heben

02 Proaktive Maßnahmen senken Energiekosten nachhaltig

03 Maßgeschneiderte Beratungs- und Umsetzungskompetenz aus einer Hand

04 Energiedaten ständig im Blick mit dem schlüsselfertigen Energiemonitoring- System, konform zur DIN EN ISO 50001

Die Chemiebranche zählt zu den energieintensiven Industrien. Für sie wird der Kostenblock „Energie“ angesichts steigender Preise künftig noch größer ausfallen und einen wesentlichen Kosten- und Wettbewerbsfaktor darstellen. Um den negativen Effekt der unvermeidlichen Preiserhöhungen zumindest teilweise zu kompensieren, rückt das Thema „Energiemanagement“ immer mehr in den Fokus der Unternehmenssteuerung. Endress+Hauser bietet die hierfür notwendige Beratungskompetenz, automatisierungs- und softwaretechnische Lösungen sowie ein hohes Maß an Praxiserfahrung.

Der stetig steigende Kostendruck in der Prozessindustrie zwingt Unternehmen im internationalen Wettbewerb zur Maximierung der Produktivität ihrer Anlagen und zur Optimierung der Effizienz der eingesetzten Rohstoffe und Energien, auch unter dem Blickwinkel wechselnder Auslastungen. Unternehmen, die Energieeffizienz in den Fokus nehmen, sollten sich allerdings darüber im Klaren sein, dass dies keine einmalige Maßnahme ist, welche Kosten dauerhaft senkt. Stattdessen handelt es sich um einen andauernden Prozess, der in mehreren Schritten erreicht und nachhaltig gefestigt werden muss.

Motivation und Vorgehensweise zur Steigerung der Energieeffizienz
Der Forderung nach einem effizienten Einsatz von Versorgungsenergien, wie Strom und Brennstoffe, sowie den daraus gewonnenen Nutzenergien, wie Dampf, Wärme, Kälte und Druckluft, gilt seit Jahren eine erhöhte Aufmerksamkeit. Durch die kontinuierlich steigenden Energiepreise, zum Beispiel nach dem beschleunigten Ausstieg aus der Nutzung der Kernenergie, dem CO 2 -Emissionshandel oder der Förderung erneuerbaren Energien, gewinnt das Thema immer mehr an Brisanz. Die chemische Industrie steht hier vor der Aufgabe, die bisherigen Anstrengungen fortzuführen und den spezifischen Energieeinsatz künftig noch weiter zu reduzieren. Ein wichtiger Hebel ist sicherlich die Automatisierungstechnik. Steuerliche Entlastungen in Form der EEG-Umlagerückerstattung oder des Spitzenausgleichs (Strom- und Energiesteuer) erfordern im Rahmen der Zertifizierung nach DIN EN ISO 50001 die Einrichtung eines Energiemanagementsystems und den Nachweis regelmäßig erzielter Energieeinsparungen. Viele Anlagenbetreiber aber auch Organisationen und Verbände beschäftigen sich derzeit intensiv mit dem Thema Energieeffizienz.

Die Namur als Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie beschreibt beispielsweise im Arbeitsblatt NA140 die systematische Vorgehensweise zur Durchführung von Energieeffizienzprojekten mithilfe der Automatisierungstechnik. Durch gezielte Maßnahmen sollen die Energiekosten gesenkt werden, die in der chemischen Industrie im Durchschnitt 10 % der Betriebskosten ausmachen; in Einzelfällen wie der Grundstoffchemie können diese bis zu 40 % betragen. Fortwährende Optimierungen der Energieeffizienz in den letzten Jahren führten trotz steigender Produktion zu einer Abnahme des Energieverbrauchs. Aktuelle Ansätze erfordern darum eine ganzheitliche und systematische Betrachtung aller Prozesse, um noch vorhandene Potenziale zu erkennen und wirksam Nutzen zu können. Energieverluste entstehen zum Teil durch eine suboptimale Anlagenfahrweise bzw. durch Apparate, die erst bei Austausch gegen effizientere Ausführungen eine Energieeinsparung bieten. Beispiele sind Pumpenmotoren mit Frequenzumrichtern, energiearme Motoren oder die Optimierung des Druckluftnetzes inklusive der Drucklufterzeugung. Die größten Potenziale bieten sicherlich Neuanlagen oder neue Herstellverfahren, wie die Chloralkalielektrolyse. Im Gegenzug verlangen sie aber auch die höchsten Investitionen. Verfahrenstechnische Maßnahmen, wie die Wärmeintegration und Wirkungsgradverbesserungen, gehören sicherlich zu den häufigsten Ansätzen. Die regelmäßige Überprüfung und Wartung der eingesetzten Komponenten, zum Beispiel Filter in Druckluftnetzen oder Wärmetauscher, sind unverzichtbar, damit sich das Effizienzniveau nicht wieder mit der Zeit verschlechtert (Bild 2). Auch der Energieverbrauch innerhalb von Produktions- bzw. Geschäftsgebäuden rückt aufgrund steigender Kosten immer häufiger in den Fokus der Energiemanager.

Die Ermittlung von Potenzialen und daraus abgeleitete Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz sind ein iterativer Prozess mit den Phasen:
•Ermittlung des Ist-Zustands,
•Grob-/Feinanalyse,
•Bewertung und Maßnahmen sowie
•Umsetzung und Erfolgskontrolle.
Ein installiertes Energiemonitoring überwacht die einzelnen Energieströme und erkennt eine auftretende Verschlechterung des Wirkungsgrads und damit der Energieeffizienz.

Energiemanagement aus einer Hand
Versorgungsenergien effizient einzusetzen ist in Produktionsbetrieben mit Hilfskreisläufen, wie Erdgas, Dampf, Strom, Druckluft oder Kühlwasser, besonders wirksam. Um die gewünschten Einsparpotenziale zu erzielen, genügt es allerdings nicht, hier ein undichtes Ventil und dort einen veralteten Regler zu ersetzen. Erst ein ganzheitlicher Ansatz – beginnend mit einer strukturierten Effizienzanalyse bei allen eingesetzten Energieformen, dem Energiemonitoring, dem Maßnahmenkonzept und dessen Umsetzung – sorgen für Transparenz und eine nachhaltige Reduktion des Energieverbrauchs (Bild 3). Endress+Hauser unterstützt die Kunden in allen Phasen der Implementierung eines Energiemanagements nach DIN EN ISO 50001. Für die Energieerfassung wird ein umfangreiches Produktportfolio im Bereich der industriellen Messtechnik für Dampf, Druckluft, Wärme, Kälte und Energiebrennstoffen (Bild 4) geboten. Systemkomponenten mit entsprechenden Busprotokollen machen eine flexible Integration der Messwerte in übergeordnete Systeme möglich. Die webbasierte und zur DIN EN ISO 50001 konforme Energiemonitoring-Software „eSight“ (Bild 1) erlaubt die schnelle Erstellung von Energieanalysen, die regelmäßige Berichterstellung und dessen Versand sowie die Verknüpfung in ERP-Systeme und ist damit das ideale Werkzeug für den Energiemanager.

Die Firma Endress+Hauser Systemplan, 1998 gegründet und seit 2011 Teil der Endress+Hauser-Gruppe, verfügt über fachliche und praktische Erfahrung aus vielen großen Projekten im Bereich der Energieerzeugung, -verteilung und -nutzung bei Druckluft, Kälte, Prozesswärme, Beleuchtung, Antrieben, Ventilatoren und steuerliche Entlastungsmöglichkeiten. Sie hilft beispielsweise bei der Zertifizierung ihrer Kunden nach DIN EN ISO 50001. Außerdem unterstützt das Unternehmen seine Kunden bei der Umsetzung von Effizienzmaßnahmen, analysiert Energieströme und identifiziert Maßnahmen, die den Energieverbrauch effektiv senken. Systemplan wurde nach eigenen Angaben als erstes Ingenieurbüro weltweit nach DIN EN ISO 50001 zertifiziert und mit dem anerkannten Qualitätssiegel für seine Energieeffizienzberatung ausgezeichnet. Durch die Synergien beider Firmen erhalten die Kunden von Endress+Hauser eine kompetente Beratung von Experten mit Fach- und Erfahrungswissen sowie automatisierungstechnische Lösungen und Dienstleistungen aus einer Hand. Das Angebot und der Ablauf des Energiemanagements von Endress+Hauser unterstützt die in der NA140 vorgeschlagene Vorgehensweise zur Energieeffizienzsteigerung bei Versorgungsmedien in Hilfskreisläufen. Die strukturierte Energieeffizienzanalyse gibt zunächst einen Gesamtüberblick über den Energieeinsatz, das heißt Energiebedarf und Kosten der einzelnen Energieformen (Druckluft, Lüftung/Klima, Stromnetz, Beleuchtung sowie technische Gase), umfasst aber zusätzlich auch steuerliche Entlastungsmöglichkeiten, zum Beispiel die EEG-Umlagerückerstattung oder den Spitzenausgleich.

Die Berater bewerten herstellerunabhängig sämtliche Energiearten. Auf Basis der zu erwarteten Amortisationszeit werden diese priorisiert. Die anschließende Potenzialanalyse ermittelt und quantifiziert die konkreten Einsparpotenziale aller ausgewählten Energieformen ganzheitlich von der Erzeugung, Verteilung bis zur Nutzung unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Für die daraus abgeleiteten Maßnahmen werden herstellerneutrale Lösungskonzepte mit Kosten-, Nutzen- und Amortisationsberechnungen erstellt. Ein Beispiel wäre hierzu im Bereich Druckluft die Optimierung der Druckluftanlage (Drucklufterzeugung und -aufbereitung, Rohrnetzinfrastruktur, Lokalisierung- und Eliminierung von Leckagen), wärmetechnischen Anlagen oder Kühlanlagen. Ist das Ziel eine Zertifizierung nach DIN EN ISO 50001, wird der Auftraggeber von der Ist-Aufnahme bis zur Zertifizierung durch geschulte Spezialisten begleitet. Die Umsetzung der Maßnahmen erfolgt mittels herstellerunabhängiger Lösungen auf Basis offener Standards.

Beispiel: Bedarfsgerechte, energieeffiziente Druckluftversorgung
Ein Beispiel für ein erfolgreich realisiertes Projekt zur Effizienzsteigerung einer Druckluftanlage liefert die Firma Chemische Fabrik Budenheim KG. Das Traditionsunternehmen Budenheim hat seinen Ursprung im gleichnamigen Städtchen in Rheinhessen und gilt heute auf den Märkten der Welt als kundennaher Spezialist für hochwertige Phosphate und Spezialchemie. Die Ausgangssituation hier war, dass die Druckluftanlage an der Grenze ihrer Kapazität betrieben wurde, was einen hohen Betriebsaufwand und Betriebskosten zur Folge hatte. Diesen Zustand wollte Budenheim nicht mehr akzeptieren und beauftragte deshalb Endress+Hauser Systemplan mit der Erarbeitung einer optimierten Lösung. Entscheidend für die Wahl des Partners waren die langjährige Erfahrung und die ganzheitliche, herstellerneutrale Herangehensweise an das Thema Energiekostenoptimierung. Die Bewertung der bestehenden Anlage erfolgte auf Basis vorhandener Bestandsdaten, Druckluftqualität, Netzdruck, Netzstruktur und einer Anlagenbegehung hinsichtlich des Leistungszustands.

Das Ergebnis wurde in einem Bericht zusammengefasst, inklusive der Empfehlung einer Modernisierung der Druckluftanlage und Angaben zu den Investitionskosten und der zu erwartenden Amortisationszeit. Für die neue Anlage wurden wassergekühlte, ölfreie sowie drehzahlgeregelte Schraubenkompressoren empfohlen. Diese bieten unter der Betrachtung des Gesamtsystems eine hohe Energieeffizienz, geringere Betriebs- und Wartungskosten sowie eine bessere Druckluftqualität. Nun wird die Abwärme der Kompressoren an mehreren Stellen als Heizenergie in einem benachbarten Sozialgebäude genutzt. Eine übergeordnete Steuerung sorgt für zusätzliche Effizienz. Die Inbetriebnahme der ersten Anlagenkomponenten erfolgte im Januar 2013. Die weiteren Anlagenteile wurden bis Ende Juli in Betrieb genommen. Von den durchgeführten Maßnahmen wird eine Einsparung von mehr als 1 Mio. kWh/a an Strom und ca. 0,5 Mio. kWh/a an thermischer Energie erwartet. Das entspricht einem CO 2 -Ausstoß von etwa 830 t/a. Weitere Vorteile ergeben sich aus einer reduzierten Pumpenleistung und einer höheren Anlagenverfügbarkeit. Insgesamt haben die Experten damit eine zukunftssichere, energieeffiziente und umweltschonende Anlage ermöglicht. (ih)

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Autor:
Hans-Peter Maier ist Branchenmanager Chemie bei Endress+Hauser in Weil am Rhein. info@de.endress.com