Referenzen

Effizienzberatung in der Industrie

Praxisbeispiel für eine systematische und umfassende Betrachtung zur Verbesserung der Kosteneffizienz

Viele Industrieunternehmen und Planungsbüros haben die Idee, mit dem Einsatz eines Blockheizkraftwerks (BHKW) die Kosten auf einfache und wirtschaftliche Art und Weise zu senken. Was sich auf den ersten Blick gut und einfach anhört, ist in der Praxis oftmals wesentlich komplexer und im schlechtesten Fall sogar unwirtschaftlich. Nicht berücksichtigte Rahmenbedingungen, Prozessanforderungen und Betriebsbedingungen führen zu Nachträgen im Anlagenbau oder reduzieren die erwarteten Erlöse während des Anlagenbetriebes. Teilweise droht sogar die Stilllegung des BHKW, da energiewirtschaftliche Gesetze sträflich missachtet werden. Entsprechend wichtig ist die Frage: Wie kann ein Industrieunternehmen die heutigen technischen, kaufmännischen und energiewirtschaftlichen Anforderungen in praxistaugliche Lösungen zur Steigerung der Kosteneffizienz umwandeln?

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Veröffentlichungen

BTGA (Jahresausgabe 2018)
DMW – Die Milchwirtschaft (Ausgabe 7, 03/2018)
tab (Ausgabe 05/2018)
Chemie Technik (Ausgabe 06/2018)

DIN EN ISO 50006 – Nutzen und Mehrwert für die Industrie?

Praxisbeispiel zur normierten und systematischen Optimierung als strategischer Ansatz zur Prozess-, Energie- und Kosteneffizienz

Um den steigenden gesetzlichen Anforderungen zur Erreichung der globalen und nationalen Klimaziele zu entsprechen sind verschiedene Maßnahmen von produzierenden Unternehmen gefordert. Eine dieser Maßnahmen ist die freiwillige Einführung und Aufrechterhaltung eines Energiemanagementsystems nach DIN EN ISO 50001, aus der auch steuerliche Vorteile hervorgehen. Bei der erfolgreichen Implementierung verspricht ein Energiemanagementsystem darüber hinaus weitere energetische und finanzielle Vorteile wie Effizienzsteigerungen und transparentere Energiekosten.

Seit Inkrafttreten der ISO 50003 und Veröffentlichung der 50006 im Oktober 2017 wird zudem für alle Unternehmen bei der Erst- oder Re-Zertifizierung der Nachweis einer Verbesserung der energiebezogenen Leistung verlangt. Dies hat zur Folge, dass der Fokus verstärkt auf die Durchführung von Effizienzmaßnahmen sowie deren Bewertung gelegt wird. Wie können und sollen die Industrieunternehmen mit diesen Anforderungen umgehen, um aus den gesetzlichen Forderungen einen möglichen Mehrwert zu generieren?

Der Lösungsansatz: Das Energiemodell

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Veröffentlichungen

molkerei industrie (Ausgabe 05/2018)
Farbe + Lack (Ausgabe 10/2018)
LVT Lebensmittel (Ausgabe 11/2018)
Holz + Möbel (Jahresausgabe 2019)

Ausgangslage

Bei unserem Industriekunden wurde die Dampfversorgung mittels zwei Hochdruckdampfkesseln mit einer Gesamtleistung von 22 t/h realisiert. Die Jahresnutzungsgrade der beiden Anlagen lagen zwischen 35% und 85%.

Umsetzung

Der ältere Kessel wurde durch einen neuen 4-Zug-Dampfkessel mit einer Leistung von 10 t/h und einem Dampfdruck von 10 bar ersetzt. Der vierte Zug wurde speziell für dieses Projekt installiert. Hierdurch wurde die Abgaswärme der geplanten BHKW-Anlage aufgenommen. Diese ermöglichte die eine platzsparende Anlagentechnik, da der sonst übliche singuläre dem BHKW nachgeschaltete Abhitzekessel zur Dampferzeugung entfallen konnte. Diese Lösung stellte sicher, dass die BHKW Wärme immer vorrangig genutzt wurde. Der Dampfkessel war zusätzlich mit einem modulierenden Erdgasbrenner ausgestattet, so dass eine bedarfsgerechte Dampferzeugung jederzeit möglich war.

Mehrwert

Die Modernisierung der Anlagentechnik, der übergeordneten Regelungstechnik und neuen Kondensatwirtschaft hat zu einer Erdgaseinsparung von rd. 5.880 MWh/a geführt und damit ebenfalls zu einer CO2 Reduzierung von rd. 1.400 Tonnen pro Jahr. Die Verluste konnten von 65% auf unter 10% reduziert werden.

• Verringerung der Abstrahlverluste
• Installation moderner Regelungstechnik zur Absalzung und Abschlämmung
• Reduzierung von Wrasen und Energieverlusten
• Moderne Kesselsteuerung und Umstellung auf einen 72 h-Betrieb ohne Beaufsichtigung

Ausgangslage

Prozessbedingt wurde innerhalb der Produktion und Produkte Direktdampf verwendet. Hierdurch bestand die Notwendigkeit permanent Permeat (VE-Wasser) zu erzeugen und dem Dampfsystem zuzuführen.

Umsetzung

Zur Vorerwärmung des VE-Wassers wurden die Abgasströme des BHKW und des Dampfkessels ausgenutzt. So konnte das VE-Wasser mittels eines Brennwertwärmetauschers um 45°C erwärmt werden. Die Leistung dieser neu installierten Wärmtauschers lag beim Dampfkessel bei 264 kW und beim BHKW bei 535 kW.

Mehrwert

Diese Maßnahme führte zu einer jährlichen Erdgaseinsparung von rd. 1.400 MWh und eine jährlichen CO2-Einsparungen von rd. 350 Tonnen.

• Reduzierung der Kesselleistung und der Leistungsspitzen
• Optimaler Anlagennutzungsgrad

Ausgangslage

Bei unserem Industriekunden wurde die prozessbedingt benötigte Abluftreinigung der Abgase aus den Rauchkammern durch eine thermische Nachverbrennung (TNV) realisiert.

Die Anlage erzeugte neben der Abgasreinigung Hochdruckdampf für die Produktionsprozesse. Der Jahresnutzungsgrad lag jedoch nur bei rd. 35%.

Umsetzung

Es wurde eine hocheffiziente TNV mit integrierter Wärmerückgewinnung installiert. Diese wurde an die prozessbedingten Rahmenbedingungen angepasst und unter Berücksichtigung verschärften behördlicher und umweltrelevanten Auflagen erstellt.

Mehrwert

Die Installation einer neuen Abluftreinigungsanlage führte zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs um rd. 6.850 MWh/a und damit um eine CO2 Reduzierung von 1.700 t/a. Aus dem Abgas konnte darüber hinaus eine Wärmeleistung von rd. 400 kW ausgekoppelt und in das neue Heizungsnetz eingespeist werden.

Ausgangslage

Das Industrieunternehmen stand in der Vergangenheit auf Grund gewachsener Strukturen ausschließlich Dampf als Versorgungsmedium zur Verfügung. Durch den Aufbau eines neuen Heizungsnetzes waren die Voraussetzung für die Nutzung von Abwärmepotentialen geschaffen worden.

Umsetzung

Es wurden verschiedenartige Wärmerückgewinnungssysteme entwickelt und in der Anlagentechnik integriert.

Die vorhandenen Druckluftanlagen konnten bisher ihre Abwärme nicht auf das Wärmenetz übertragen. Hierzu wurden die vorhandenen Anlagen mit einer Abwärmeleistung von 100 kW durch ein neues Heizungssystem in das Gesamtsystem eingebunden. Das gleiche System wurde eingesetzt, um eine veraltete und ineffiziente Wärmerückgewinnung aus der Ölkühlung der Kältemaschinen zu ersetzen. Die neue Frischwasseranlage konnte das vorhandene Abwärmepotential von 250 kW wesentlich effektiver nutzen und die Versorgungsqualität des Prozesswassers sicherstellen.

Da die verschiedenen Abwärmepotentiale auch unterschiedliche Temperaturniveaus hatten wurde eine kaskadierte Frischwasseranlage zur Prozesswassererwärmung installiert. Nach den Temperaturniveaus geordnet wurde das benötigte Frischwasser mit einem Volumenstrom von rd. 15 m³/h von 10°C auf rd. 40°C vorerwärmt. Die restliche Nacherwärmung auf rd. 85°C erfolgte über die BHKW-Abwärme.

Mehrwert

Die Qualitätsverbesserung führte zu einer Reduzierung der bisher eingesetzten. Reinigungsmittel und trugt von daher wesentlich zur Umweltentlastung bei. Darüber hinaus konnten die hygienischen Anforderungen erfüllt werden. Die Anlageneffizienz wurde um mehr als 60% gesteigert.

Die Erdgaseinsparung beträgt 645 MWh/a, dies entspricht einer CO2-Reduzierung um 160 t/a.

Ausgangslage

Durch die zahlreichen Effizienzmaßnahmen konnte der Stromlastgang wesentlich reduziert werden. Dies hatte zur Folge, dass die bisher vom Kunden angedachte Eigenstromerzeugungsanlage überdimensioniert war.

Umsetzung

An dem Industriestandort wurde eine nicht-serienmäßige, hocheffiziente KWK-Anlage mit einer elektrischen Leistung von 1.200 kW sowie einer thermischen Leistung von 1.500 kW installiert. Die erzeugten Strom-, Dampf- und Wärmemengen konnten vollständig im Unternehmen genutzt werden. Auf Grund der teilweise volatilen Produktions- und Betriebsbedingungen wurde ein Pufferspeicher mit einem Volumen von 100 m³ installiert.

Der Einsatz einer KWK-Anlage führte zu einer CO2 Einsparung von rund 2.000 t/a.

Mehrwert

• Schaffung einer integralen Lösung durch die Kombination des Baus eines BHKWs und weiteren Effizienzlösungen
• Reduzierung der Betriebskosten durch die Eigenstromerzeugung
• Verwendung von erzeugter Wärme, Dampf und Strom im eigenen Betrieb resultiert in Kosteneinsparungen
• Schaffung von Redundanzen

Ausgangslage

Das aus den Kochprozessen anfallende Abwasser hatte mit rd. 40°C und einer Dauerleistung von rund 375 kW eine erhebliches Wärmepotential. Die Abwassertemperatur war zur Einleitung in die Kanalisation viel zu hoch und musste über ein separates Abklingbecken abgekühlt werden.

Umsetzung

Es wurde eine mehrstufige und kaskadierte Wärmerückgewinnung installiert. Mit der Abwärme wird das Frisch- und Prozesswasser vorerwärmt. Die Wärme wird hierbei zu über 95% zurückgewonnen.

Mehrwert

Die Erdgaseinsparung beträgt 1.670 MWh pro Jahr, dies entspricht einer CO2-Reduzierung um 417 t/a.

Ausgangslage

Das Industrieunternehmen wurde bisher ausschließlich durch eine Dampfversorgung mit Energie versorgt. Das Erzeugungskonzept passte nicht mehr zum Verbraucher und den Abnahmestrukturen.

Umsetzung

Es wurde ein neues Heizwassersystem installiert. Hierdurch bestand nun die Möglichkeit Abwärmepotentiale zu nutzen und die Produktionsmaschinen sukzessive auf Niedertemperatur umzustellen. Die notwendigen Dampfsysteme und Rohrleitungen wurden den veränderten Rahmenbedingungen angepasst. Hierdurch konnten Kondensatverluste und überflüssige Druckreduzierungen und Frasenbildungen verhindert werden.

Mehrwert

• Reduzierung der Abstrahlverluste und Dampfwrasen
• Energetische Optimierung der Energieverteilung
• Nutzung von Abwärme möglich
• Verbesserte Regelungssystematik

Ausgangslage

Der Kunde hat am Standort eine Vielzahl an Effizienzmaßnahmen umgesetzt. Die geplante Einsparung konnte nach Projektumbau nicht nachgewiesen werden.

Ziel des Kunden
• Nachweis der Energieeinsparung
• Entwicklung von aussagekräftigen Energieleistungskennzahlen
• Prozessanalyse
• aktives Erkennen von Prozessveränderungen

Umsetzung

Im Dialog mit Technik, Controlling und Produktion wurde festgestellt, dass sich wesentliche Dinge in der Produktion seitdem Planungsgrundlagen verändert haben: Rezepturen, Rohstoffe, neue Produkte mit höherer Energieintensität etc.

Vorgehensweise zum Nachweis der Veränderung
• Festlegung eines Bilanzrahmens für den Gesamtstandort
• Ermittlung der Einflussfaktoren im Planungszustand
• Entwicklung einer mehrdimensionalen Energiekennzahl im Planungszustand
• Berechnung der Einflussgrößen
• Ermittlung der geänderten Einflussfaktoren
• Entwicklung einer mehrdimensionalen Energiekennzahl im IST-Zustand
• Darstellung der Einsparung
• Validierung und Verifizierung der Ergebnisse

Die mehrdimensionalen Energiekennzahlen wurden in das vorhandene Energiemanagementsystem integriert.

Mehrwert

• Erfüllung der Vorgaben der ISO 50001er Reihe
• Belastbare Energiekennzahlen zum Controlling
• Bewertung von Veränderungen
• Abbildung verschiedener Szenarien (Was-wäre-wenn Berechnungen)
• Erstellung von Energieverbrauchsprognosen
• Förderung des Austauschs von Technik – Energiemanagement – Controlling – Produktion

Ausgangslage

Bei unserem Kunden, einem mittelständigen Maschinenbauunternehmen, nahm der Kostenanteil für die Energieversorgung stetig zu. Die Bewertung der Kostenstelle Energie ist für den Kunden eine unbekannte Größe.

Ziel des Kunden
• Schaffung von Transparenz (Grundlagen ISO 50001/ISO 16247)
• Optimierung der Energiebeschaffung

Umsetzung

Die monatlichen Energierechnungen werden fachlich und bilanziell geprüft. Abweichungen und fehlerhafte Abrechnungen werden direkt mit dem Energieversorgungsunternehmen abgestimmt und korrigiert. Die Buchhaltung des Kunden bekommt alle notwendigen Informationen und Unterlagen für einen einfachen und reibungslosen Abrechnungsprozess.

Monatlich erhält der Kunde das auf ihn abgestimmte Reporting der Energieverbräuche. Abweichungen und Veränderungen gegenüber den Vormonaten werden transparent dargestellt, bewertet und kommentiert.

Regelmäßig wird eine Ausschreibung für den Strom- und Erdgaseinkauf durchgeführt.

Mehrwert

Durch eine gezielte Ausschreibung am Energiemarkt konnte der reine Arbeitspreis reduziert werden. Frei von einer Mehr- oder Mindermengenregelung ist der Kunde nun flexibel in der Energiebeschaffung.

Durch den Abgleich der vertraglichen Situation mit der Energierechnung wurde dem Kunden ein zu hoch abgerechneter Kostenbestandteil für 3 Jahre gutgeschrieben.

Ausgangslage

Der Kunde hat am Standort ein Energiemanagementsystem nach DIN ISO 50001 installiert um die Steuerrückerstattung nach §55 EnergieStG und §10 StromStG zu erhalten. Aufgrund von zeitlichen Ressourcen und einem kurzfristigen Wechsel der Verantwortlichkeiten ist die kontinuierliche Pflege des Systems nicht erfolgt.

Ziel des Kunden
• Bedarfsgerechte Ergänzung von zeitlichen Ressourcen im Energiemanagementsystem
• Externes Know-how

Umsetzung

Zunächst wurde im Rahmen eines internen Audits das Optimierungspotential des Systems ermittelt. Im Anschluss wurde gemeinsam mit dem Kunden gezielt mit der Aufarbeitung und begonnen. In diesem Zuge wurde die vorhandene systematisch Technik aufgenommen, bewertet und Maßnahme abgeleitet. Des Weiteren wurde ein Prozess für die Maßnahmenverfolgung neu am Standort integriert.

Mehrwert

• Pragmatische Lösungen für ein effektives Managementsystem
• Reduzierung des internen Aufwands für das Energiemanagement
• Das EnMS wird nicht mehr als Pflichtsystem war genommen, sondern wird Im Unternehmen gelebt
• Nachhaltige Maßnahmen zur Effizienzsteigerung und somit Kostenreduzierung