Toolbox Prozesstechnologien

Druckluft ist nicht nur vielseitig und flexibel einsetzbar, sondern auch ein wichtiger Kostenfaktor. Der erste Schritt bei der Analyse eines Druckluftsystems sollte immer eine Abschätzung der Kosten für das Druckluftsystem sein. Daraus leiten sich dann in weiterer Folge die verfügbaren Ressourcen zur Optimierung ab. Der Anteil an den Gesamtenergiekosten ist ein Indikator für den Stellenwert der Druckluft im Unternehmen. 70 bis 80 Prozent der Lebenszykluskosten entfallen bei der Druckluft auf die Stromkosten. 

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Verwendung des Leitfadens und Ablauf nach EN 16247-1
• Datenerhebung
• Reduktion von Leckagen
• Optimierung des Netzdrucks
• Verbesserung der Steuerung
• Senkung des Leerlaufanteils
• Wärmerückgewinnung
• Abschalten der Anlagen und Verbraucher
• Druckluftverbraucher 

Rund 60 bis 65 Prozent der weltweit erzeugten elektrischen Energie werden für Elektromotoren in der Industrie verwendet. Angesichts der Tatsache, dass 20 bis 25 Prozent des globalen elektrischen Energieverbrauchs auf Pumpensysteme entfallen, sollten Wasserversorgungswerke, Fernheizwerke, Industrieunternehmen und alle Betriebe, die mit Förderung von Flüssigkeiten durch Pumpen zu tun haben, ein hohes Augenmerk auf den Energieverbrauch der Systeme legen.

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Verwendung des Leitfadens und Ablauf nach EN 16247-1
• Datenerhebung
  • Basisdatenerhebung durch den Anlagenbetreiber
  • Grobanalyse − Auswahlkriterien
  • Detailerhebung mit Erhebungsbogen
  • Erhebung der Anlagendaten
  • Überprüfung der Dimensionierung
  • Unterstützung durch Fachfirmen
  • Abschätzung der Effizienzsteigerung eines Pumpensystems
• Detailanalyse anhand der Maßnahmen
  • Maßnahme 1: Abstimmung des Pumpenbetriebs mit Verbrauchern
  • Maßnahme 2: Pumpentausch
  • Maßnahme 3: Regelung und Leistungsanpassung
  • Maßnahme 4: Motortausch
  • Maßnahme 5: Optimierung des Rohrleitungssystems
  • Maßnahme 6: Wartung und Instandhaltung

Industrie aus. Durch eine optimierte und bedarfsgerechte Klimaanlage werden nicht nur Betriebskosten für elektrische und thermische Energie reduziert, sondern gleichzeitig Arbeitsbedingungen geschaffen, welche die thermische Behaglichkeit steigert.

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Verwendung des Leitfadens und Ablauf nach EN 16247-1
• Grundlagen Lüftungsanlagen: Bestandteile einer Klimaanlage
• Notwendige Vorberechnungen:
  • Ermittlung des Soll-Volumenstroms
  • Berechnung der elektrischen Leistungsaufnahme des Motors
• Identifizierung von Maßnahmen
  • Maßnahme 1: Betriebszeitenreduktion
  • Maßnahme 2: Volumenstromanpassung
  • Maßnahme 3: Tausch von Anlagen beziehungsweise Anlagenteilen
  • Maßnahme 4: Wärmerückgewinnung
  • Maßnahme 5: Be- und Entfeuchtung
  • Maßnahme 6: Wartung und Instandhaltung

Der Energiebedarf von Kältesystemen wird in Österreich mit circa 10 bis 14 Prozent des gesamten Stromverbrauchs in den Sektoren Dienstleistung und Sachgüterproduktion abgeschätzt. Mittels einfacher Maßnahmen kann er um bis zu 15 Prozent reduziert werden, durch technische Investitionen um bis zu 40 Prozent.

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Verwendung des Leitfadens und Ablauf nach EN 16247-1
• Komponenten von Kältesystemen
• Erfassung Kältesysteme
• Erhebung des Energieverbrauchs von Kälteanlagen
• Energetische Bewertung der Kälteanlage
• Datenerhebung Verbraucher – Kühllastberechnung
• Reduktion der Kühllast
• Anhebung der Verdampfungstemperatur
• Senkung des Verflüssigungstemperatur
• Optimierung der Verdichterregelung
• Ventilatoreffizienz und Regelung
• Nutzung der Abwärme – Wärmerückgewinnung
• Vermeidung und Behebung von Leckagen

Das Energieeffizienzpotenzial durch die Umstellung von veralteten Leuchten und Leuchtmitteln auf effizientere LED-Beleuchtung ist den meisten Betrieben schon bekannt. Der Leitfaden für Beleuchtungssysteme behandelt neben der Energieeinsparberechnung auch die Lichtqualität und die Beschaffungskriterien von Leuchten und Leuchtmitteln. 

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Verwendung des Leitfadens und Ablauf nach EN 16247-1
• Funktionen von Licht
• Physikalische Eigenschaften von Licht
• Kenngrößen und Qualitätsmerkmale von Licht
• Beleuchtungsaudit – Schritt für Schritt
  • Ist-Analyse
  • Ableiten von Energieeffizienzmaßnahmen
  • Umsetzen von Energieeffizienzmaßnahmen
• Energieeffizienzmaßnahmen für Beleuchtungssysteme
  • Optimierung der Tageslichtnutzung
  • Optimierung des Lichtmanagements
  • Optimierung des Raumwirkungsgrades
  • Einsatz energieeffizienter LEDs
• Richtwerte für die maximale Leistungsaufnahme von Beleuchtungssystemen

Der Energiebedarf von Dampfsystemen beträgt in Österreich rund 40 Prozent des gesamten Brennstoffeinsatzes in der Industrie. Insbesondere die Branchen Papier, Holz, Chemie, Lebensmittel und Textil weisen zwischen 30 und 70 Prozent des Gesamtenergieverbrauches in Form von Dampf auf.

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Verwendung des Leitfadens und Ablauf nach EN 16247-1
• Datenerhebung
  • Bewertung der Einhaltung dampfrechtlicher Vorschriften
• Ermittlung von Einflussfaktoren und Leistungskennzahlen
• Überblick Einsparmaßnahmen
• Erhebung eines Dampfsystems
  • Bewertung Nutzungsgrad
  • Bewertung Verluste – indirekte Methode
• Verringerung der Abgastemperatur
• Reduktion des Sauerstoffgehaltes
• Reduktion der Abschlammverluste
• Verringerung der Abstrahlverluste
• Verringerung der Durchlüftungsverluste
• Verringerung der Abdampfverluste im Entgaser
• Isolierung von Rohrleitungen
• Schließen von Leckagen in Leitungen
• Reparatur von Kondensatableitern
• Optimierung der Kondensatrückführung
• Nutzung der Nachverdampfung
• Analyse der Verbraucher

In Österreich werden zwei Drittel der eingesetzten Energie in der Sachgüterproduktion für Wärmeanwendungen benötigt. Bei vielen Prozessen zur Wärmeumwandlung bleiben große Mengen an Abwärme ungenutzt. Beispiele dafür sind Schmelzen, Backen, Destillieren, Eindampfen, Waschen und Reinigen sowie Trocknen. Auch bei der Druckluft- und Kälteerzeugung entsteht nutzbare Wärme.

Bis zu 70 Prozent der eingesetzten Wärme gehen über Abluft oder Abwasser verloren. Diese Wärme kann aber in einem Wärmerückgewinnungssystem wiedergewonnen werden.

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Verwendung des Leitfadens und Ablauf nach EN 16247-1
• Prozessauswahl und Datenerhebung
• Messung
• Vermeidung und Minimierung der Abwärmeströme
• Optimierung des Wärmetauschers und Wärmetauscher-Netzwerkes
• Nutzung betrieblicher Abwärme
• Technologien zur Nutzung von Abwärmeströmen
• Wärmetauscherkosten

Welche Einsparung haben umgesetzte Energieeffizienzmaßnahmen im Unternehmen tatsächlich gebracht? Diese Frage stellen vor allem Geschäftsführung, Energiemanagement und Förderstellen. 

Zum Nachweis von Energieeinsparungen hat klimaaktiv zwei Leitfäden erstellt, die zum einen auf dem International Performance Measurement and Verification Protocol (IPMVP) und zum anderen auf ISO 50015 Measurement and Verification of Energy Performance of Organizations basieren. 

Messleitfaden I zur Bewertung von Energieeinsparungen: Der Schwerpunkt des ersten Leitfadens bildet die Bewertung von Energieeinsparungen auf Basis von Messungen vor und nach Umsetzung von Einsparmaßnahmen. 

• Warum messen?
• Erstellung eines Plans zur Messung und Verifizierung von Einsparmaßnahmen
• Datensammlung-Messung
• Modellierung, Analyse
• Anhang mit Vorschlägen für Parameter je Einsparmaßnahme 

Messleitfaden II zur Messtechnik: Der zweite Leitfaden beschäftigt sich mit der detaillierten Beschreibung der relevanten Messtechnik, er kann als Nachschlagwerk für die österreichischen Energiedienstleister dienen. 

• Grundlagen Messtechnik
• Empfohlene Messverfahren für unterschiedliche Einsatzbereiche
• Durchflussmessung
• Temperaturmessung
• Druckmessung
• Elektrische Energiemessung

Typische Betriebstemperaturen von industriellen Prozessen reichen von -160 °C bis weit über 600 °C. Daher ist der Energieverlust von unzureichender Isolierung von Industrieanlagen, aber auch zum Beispiel von Heizzentralen deutlich stärker als etwa bei zu geringer Dämmung von Gebäuden.

Der Anteil der Wärmeverluste am Gesamtbrennstoffverbrauch liegt zwischen 15 und 21 Prozent; diese Verluste können um bis zu 30 Prozent reduziert werden. Der Gesamtbrennstoffverbrauch kann daher um bis zu 6 Prozent durch Dämmen bisher ungedämmter Bauteile und Rohrleitungen und durch Ersatz bestehender Dämmung durch eine wirtschaftliche Dämmschichtdicke bei Rohrleitungen gesenkt werden. Allein durch das Dämmen ungedämmter Bauteile und Rohrleitungen können die Wärmeverluste um 23 Prozent gesenkt werden (Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH, 2012).

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Ziele der technischen Isolierung, Anwendungsgebiete, Normen
• Physikalische Grundlagen
• Grundlagen der Dämmung
  • Physikalische Eigenschaften von Dämmstoffen
  • Dämmstoffkategorien
  • Elemente von Dämmsystemen
  • Dämmsysteme für betriebstechnische Anlagen
  • Anforderungen an die Ausführung von Dämmarbeiten nach DIN 4140
  • Oberflächentemperatur und Energieverlust
• Wärmeverlustberechnung und Wirtschaftlichkeit
• Messungen an Dämmsystemen
• Vor-Ort-Audit
• Normen, Richtlinien, Arbeitsblätter
• Emissionsgrade verschiedener Oberflächen
• Abbildungen zu Wärmeverlusten von Rohren, Flanschen und Armaturen
• Erhebungsblätter für Audits

Energieverluste, die durch einen ineffizienten Betrieb von Verteilsystemen entstehen, belaufen sich erfahrungsgemäß auf 5 bis 25 Prozent. Der Reduktion von Verteilungsverlusten, die durch ineffizienten Betrieb entstehen, kommt dadurch besondere Bedeutung zu. Damit die von einem Wärmeerzeuger produzierte Wärmeenergie auch an die Stellen kommt, wo sie benötigt wird, braucht es ein Verteilungssystem. Dabei wird als Wärmeträgermedium meistens Wasser oder auch Luft verwendet. Für luftgeführte Verteilungssysteme wird auf den Leitfaden „Optimierung von Lüftungsanlagen“ verwiesen.

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Grundlagen der Hydraulik
  • Grundlagen der Strömungstechnik
  • Rohrleitungstechnik und Rohrwerkstoffe
  • Rohrwerkstoffe und Rohrverbindungen in hydraulischen Systemen
  • Hydraulische Komponenten
• Verteilersystem-Bauarten
• Wärmeabgabesysteme und Grundschaltungen
• Dokumentation der bestehenden Anlage
• Bewertung der Effizienz
  • Ungleichmäßiger Betrieb der Verbraucher
  • Zu geringe Temperaturspreizung
  • Geräuschentwicklung („Klopfen“) bei Wärmeabnehmern oder bei Pumpen
  • Zu hoher Druckverlust
  • Pumpenbetrieb außerhalb des optimalen Betriebspunkts
  • Über Drosselregelung gesteuerte Pumpe
  • Hohe Rücklauftemperaturen
• Einspar- und Optimierungsmaßnahmen
  • Hydraulischer Abgleich
  • Optimierung der Rücklauftemperatur
  • Optimierung der Steuerung und Regelung der Anlagen im Betrieb
  • Überprüfung der Umwälzpumpen

Werkzeugmaschinen verursachen circa 5 bis 10 Prozent des industriellen Stromverbrauchs. 70 bis 80 Prozent des deutschen Marktes für Werkzeugmaschinen macht die spanabhebende Fertigung aus. Weltweit sind diese Maschinen für 1 bis 3 Prozent des gesamten Stromverbrauchs verantwortlich (Denkena et alii, 2020).

Im Leitfaden werden folgende Bereiche im Detail behandelt: 

• Beschreibung Werkzeugmaschinen
  • Definitionen
  • Komponenten
  • Energieverbrauchsanteile
• Durchführung Energieaudit – Datenanalyse
  • Schritt 1: Vorauswahl der Anlagen
  • Schritt 2: Erfassung der vorhandenen Informationen
  • Durchführung von Messungen
• Einsparmaßnahmen
  • Durchführung beziehungsweise Installation von Messungen
  • Optimierung des Abschaltmanagements (Stand-by-Manager)
  • Einstellung der Schneidparameter, Reduktion der Neben- und Bearbeitungszeiten, Werkzeugoptimierung
  • Optimierung des Hydrauliksystems
  • Optimierung der Kühlschmierstoffversorgung
  • Optimierung des Kühlsystems
  • Weitere Einsparmaßnahmen