Wege zum wirtschaftlichen Energieeinsatz

Gesamtenergetische Untersuchung bei einem Industrieunternehmen

Neben Verhandlungen bei den Energiebezugspreisen gibt es einen weiteren effektiven Weg zur Kosteneinsparung: Mit einer messtechnischen Energieanalyse konnte die EnergieAgentur Mittelfranken bei der Lukas GmbH, Erlangen, Ansatzpunkte für Optimierungen finden, die sich in kürzester Zeit amortisieren.

06. Juli 2001

Eine umfangreiche Energiestudie hat die EnergieAgentur Mittelfranken bei dem Industrieunternehmen Lukas Hydraulik GmbH in Erlangen/Eltersdorf durchgeführt. Mit den empfohlenen zehn Einzelmaßnahmen kann das Unternehmen mit einem finanziellen Aufwand von etwa 140.000 DM eine Einsparung von etwa 78.000 DM pro Jahr an Strom- und Erdgaskosten erreichen. Die Maßnahmen amortisieren sich also bereits nach knapp zwei Jahren. Dies ist für Industriebetriebe ein vertretbarer Wert, so dass die Geschäftsführung unmittelbar die Umsetzung von Teilmaßnahmen in Auftrag gegeben hat.

Die Lukas Hydraulik GmbH gehört zu den weltweit führenden Herstellern von hydraulischen Rettungswerkzeugen. Im untersuchten Werk in Eltersdorf arbeiten 170 Beschäftigte in einer Fertigungshalle mit 7.200 m² Grundfläche und einem Bürotrakt. Ziel der EnergieAgentur Mittelfranken war es, am Beispiel eines modernen mittelständischen Betriebes Energiesparmaßnahmen zu erarbeiten, die unter ökologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten umsetzbar sind.

Satzungsgemäße Aufgabenstellung der EnergieAgentur ist es, mitzuhelfen, den spezifischen Energieverbrauch in der Region zu senken. Damit wird auch den politischen Zielsetzungen im Umweltschutz Rechnung getragen, den Ausstoß von klimarelevantem CO2 zu senken.

Die fachübergreifende Untersuchung der betrieblichen Energiesituation im Lukas-Werk umfasst folgende Bereiche: Lüftungstechnik, Drucklufttechnik, Beleuchtung, Heizung und Warmwasser. Die Auswahl dieser detailliert untersuchten Themenbereiche wurde in einer ersten Begehung des Standortes festgelegt. Andere energierelevante Bereiche wie Bauphysik oder elektrisches Lastmanagement wurden bei diesem Betrieb nicht als vordergründig erachtet und daher nicht weiter verfolgt.

Im Bereich der Lüftungstechnik wurden umfangreiche Messungen zur Bestimmung des Ist-Zustandes durchgeführt. Für die beiden großen Lüftungszentralen auf dem Dach der Fertigungshalle wurden die Gesamtwirkungsgrade ermittelt und mit denen einer modifizierten Anlage verglichen. Für diese Berechnungen waren Luftmengen, Drücke, Temperaturen, Drehzahlen und elektrische Leistungen der Antriebsmotoren zu messen. Für die großen Dachlüftungsanlagen (acht Stück je 47.000 m³/h Zu- und Abluft) kann eine Einsparung von etwa 36.500 DM pro Jahr erzielt werden durch

· neue Ventilatorschaufelräder

· wirkungsgradoptimiert Antriebsmotoren

· Umrüsten von Keil- auf Flachriemenantriebe

· Entfernen unnötig eingebauter Komponenten in den Strömungskanälen, zum Beispiel Prallplatten

· Anpassen der Nutzungszeiten der Lüftungsanlagen

Diese Maßnahmen im Bereich Lüftungstechnik amortisieren sich in etwa 2,5 Jahren. Die maximal mögliche und erforderliche Luftwechselzahl wird durch die neuen Komponenten nicht reduziert. Neben den Betriebskosten verringern sich auch die Schallemissionen, was Schalldämpfer entbehrlich macht, die derzeit als Strömungswiderstände wirken.

Auch die Druckluftanlagen zählen zu den Dauerläufern in Industriebetrieben und erzeugen hohe Betriebskosten. Häufig herrscht die Situation, dass nur der störungsfreie Betrieb des Druckluftnetzes interessiert. An eine Optimierung wagt sich das Betriebspersonal ungern selbst heran. Die Folge sind Überdimensionierungen und ineffektive Betriebsweisen.

Auch hier ließen sich bei Lukas mit einer messtechnischen Analyse einige Ansatzpunkte für Optimierungen herausarbeiten. Ermittelt wurden die Last- und Leerlaufzeiten der Kompressoren, um ihren Ausnutzungsgrad festzustellen. Mit elektrischen Lastmessungen ließ sich der Wirkungsgrad der Drucklufterzeugung errechnen, der wiederum mit einer angepassten modernen Erzeugungsanlage verglichen wurde. Einige Highlights aus dem Messergebnissen:

· Durchgängige Drucklufterzeugung auch zu Nicht-Betriebszeiten in der Nacht und am Wochenende.

· Keine Trennung des Druckluftnetzes von der Erzeugung möglich.

· 30 % (unnötige) Stromaufnahme in der Leerlaufphase

· Belastung der Kompressoren während der Produktionszeit nur zu 40 %

· Durch die kurzen Lastzeiten konnte mit der vorhandenen Wärmerückgewinnung kaum Abwärme für die Warmwasserbereitung entzogen werden.

· 30 % der Kompressorleistung werden ausschließlich für Leckageverluste eingesetzt

Aus diesen und weiteren Messergebnissen ergaben sich Maßnahmenvorschläge, die im Wesentlichen den Einsatz eines neuen anpassten Kompressors und den Einbau eines motorisch betriebenen Schiebers zur Abtrennung des Leistungsnetzes beinhalten. Die erforderlichen Investitionen von rund 19.000 DM amortisieren sich bereits nach 1,5 Jahren.

Bei den Messungen der Beleuchtungsstärke wurde festgestellt, dass die Werte nahezu identisch mit den nach DIN 5035 geforderten Werten waren. Eine tageslichtabhängige Regelung ist bei dem Lukas-Werk aufgrund des geringen Tageslichtanteils nicht möglich.

Durch den nachträglichen Einsatz von Reflektoren in den Leuchtstofflampen konnte jedoch nachweislich eine Energieeinsparung von nahezu 40 % erreicht werden. In einigen Bereichen der Halle wurde jede zweite Leuchte Lampe entfernt. Die Reflektoren an den übrigen Lampen führen zu einer gleichbleibenden Beleuchtungsstärke. Damit lässt sich eine Amortisationszeit von etwa 1,2 Jahren erreichen.

Bei der Heizungstechnik zeigten Aufzeichnungen der Raumtemperaturen, dass die Nachtabsenkung nicht aktiv war. Dies konnte durch einen Eingriff in die bestehende DDC-Anlage kurzfristig behoben werden und spart immerhin 6.700 DM pro Jahr ohne eine größere Investition.

Bei der Warmwasserbereitung fiel auf, dass zwei relativ große Heizkessel im Sommer eine sehr kleine Menge Warmwasser erzeugen. Die Kessel werden also in einem schlechten Wirkungsgradbereich betrieben. Die Simulation eines kleineren Kessels für den Sommerbetrieb hatte zum Ergebnis, dass sich diese Investition erst nach 20 Jahren amortisieren würde, weswegen diese Maßnahmen sich nicht in der Empfehlungsliste wiederfand.

In einem erst elf Jahre jungen Industriebetrieb dieser Größe waren vorab diese wirtschaftlich erschließbaren Einsparpotenziale nicht vorherzusehen. Mit intelligenten Konzepten, bei denen Ökologie und Ökonomie in Übereinstimmung gebracht werden, ließen sich jedoch auch hier energiesparende, nachvollziehbare Maßnahmen finden. An dem Projekt beteiligten sich die Gebhardt Ventilatoren, Waldenburg, Boge Kompressoren in Bielefeld und die Nowak Licht und Strom eK in Nürnberg.

In Summe lassen sich gut ein Viertel des gesamten Energieeinsatzes des Standortes in Eltersdorf einsparen. Das hierzu erforderliche Kapital ist nach knapp zwei Jahren refinanziert. Auch die Umweltentlastung ist erheblich. Mit den Maßnahmen sinkt die Emissionen des als klimarelevant geltenden CO2 um 380 t pro Jahr im Vergleich zu vorher.

Wichtigste Anregung für die EnergieAgentur: Ohne den Einsatz von Messtechnik sind gute Ergebnisse nicht zu erreichen. Unbedingt erforderlich ist ein unterstützender, engagierter Mitarbeiter aus dem Betrieb selbst und eine möglichst umfassende Datenbasis der Energieverbräuche der letzten Jahre.

Winfried Ciolek ist Geschäftsführer der EnergieAgentur Mittelfranken, Nürnberg, Martin Reuter und Werner Wiesinger sind dort Mitarbeiter.

Erschienen in Ausgabe: 06/2001