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Kampf den Energiefressern - Der Weg zum energieeffizienten Unternehmen

Laut einer Studie des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) sind die Strompreise in der Deutschen Industrie in den letzten zehn Jahren um rund 57% angestiegen. Klar ist, dass sich steigende Energiekosten direkt auf die Gewinnspanne eines Unternehmens auswirken – was im Umkehrschluss auch bedeutet, dass eine Senkung der Energiekosten den Gewinn direkt positiv beeinflusst. Energieeinsparmaßnahmen sind also nicht nur aus ökologischen Gesichtspunkten sinnvoll, sondern erzielen auch starke ökonomische Effekte, indem sie direkt ertragswirksam sind.

Solaranlage mit 13 „SunCarrier 260“ Nachführsystemen am DMG MORI-Standort in Bielefeld.

Produktionshalle nach den Energieeffizienz-Maßnahmen am DMG MORI-Standort in Bielefeld.

Integration des „Gildemeister energy monitor“.

 

Diese Entwicklung war ausschlaggebend, dass am Standort der DMG MORI Aktiengesellschaft in Bielefeld in den letzten Jahren weitreichende Energieeffizienzmaßnahmen umgesetzt wurden, die zu Energiekosteneinsparungen im hohen sechsstelligen Bereich beigetragen haben.

30% Energiekosteneinsparungen in vier  Jahren

Das Konzept des DMG MORI-Konzerns ist einzigartig, da die am Standort in Bielefeld umgesetzten Maßnahmen auch Teil eines globalen Effizienzprogramms sind. Durch das „DMG MORI 15/30“-Projekt werden an den Standorten weltweit bis Ende 2015 rund 30% der Energiekosten eingespart. Basisjahr für die Einsparungen ist das Jahr 2012. Dieses Ziel ist hoch gesteckt. Das Energiewende-Barometer der Deutschen Industrie- und Handelskammer aus dem Jahr 2014 zeigt auf, dass gerade einmal 12% der Unternehmen Energieeinsparpotenziale von mehr als 10% für die kommenden fünf Jahre als realistisch ansehen. Somit kann das erklärte Ziel, 30% der Energiekosten in vier Jahren einzusparen, als außergewöhnliches Musterbeispiel gelten.
Innerhalb des DMG MORI-Konzerns wird Energie als ein wichtiges Thema angesehen, was auch durch die Integration der Gildemeister energy solutions im Konzern sichtbar ist. Die Einheit bietet Energiedienstleistungen sowohl intern als auch für externe Kunden im Industrie- und Gewerbeumfeld an. Mit dem Gesamtkonzept von Energieeinsparung, Erzeugung, Speicherung und Anwendung wird die gesamte Kette an Energielösungen abgedeckt.

Grundlegende Analyse

„Die Steigerung der Energieeffizienz begann in Bielefeld damit, Bereiche aufzuspüren, die unverhältnismäßig viel Energie verbrauchen“, so Dr. Frank Beermann, Geschäftsführer der Gildemeister energy solutions. Ausgangspunkt für die Entwicklung und Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen war eine detaillierte Analyse des Standorts mit Bestandsaufnahmen sowohl während als auch außerhalb der Produktions- und Arbeitszeiten. Die Energieberater der Gildemeister energy solutions verschafften sich somit ein umfassendes Bild der Gebäudesubstanz und technischen Infrastruktur. In ausführlichen Interviews mit den Verantwortlichen der Bereiche Produktion, Logistik, Facility Management und IT sowie durch die Auswertung der historischen Energieverbrauchsdaten ergab sich ein umfassendes Gesamtbild der Energiesituation aus technischer und organisatorischer Perspektive. Auf dieser Basis wurde ein individueller Maßnahmenkatalog entwickelt, der mit Gebäudehülle, Beleuchtung, Heizung, Raumklimatisierung und  -lüftung, Druckluftsystemen, Fertigung, Rechenzentrum und Verwaltungsgebäuden alle Aspekte eines produzierenden Unternehmens abdeckt. Bei Umsetzung aller erarbeiteten Maßnahmen würde sich eine Energiekostensenkung von über 1 Mio. Euro pro Jahr ergeben. Dies entspräche Einsparungen von mehr als 60% der gesamten Energiekosten am Standort. Durch die koordinierte, schrittweise Umsetzung der ermittelten Potenziale nach Maßgabe der Wirtschaftlichkeit wurden am Standort Bielefeld vor allem in den Bereichen Klimatisierung und Lüftung, Beleuchtung, Fertigung und Verwaltung bisher jährliche Energiekosteinsparungen im hohen sechsstelligen Bereich realisiert.

Die größten Energiefresser

Im Jahr 2012 entfiel am Standort je rund ein Drittel des gesamten Stromverbrauchs auf die beiden größten Energieverbraucher Hallenbeleuchtung sowie Klimatisierungs- und Lüftungsanlagen. Zusätzlich sorgten Fertigung und Montage, das Rechenzentrum, die Verwaltung und die Drucklufterzeugung für den größten Teil des restlichen Energiebedarfs. Überraschend war zunächst vor allem, dass nur rund 25% des Energiebedarfs in die Kernaufgabe des Unternehmens flossen – die Maschinenproduktion.
Die Beleuchtung im Bereich der Produktionshallen umfasste 2012 zum Großteil veraltete Systeme mit einem geringen Wirkungsgrad. Zudem wurde die ursprüngliche Beleuchtung von den Mitarbeitern als nicht hell genug empfunden. Im Rahmen der Analyse kam zutage, dass große Teile der Hallenbeleuchtung weit über die Arbeitszeiten in den Hallenbereichen hinaus betrieben wurden, was hohe vermeidbare Energieverbräuche zur Folge hatte. Nach Umsetzung der Effizienzmaßnahmen wird dieser Situation nun mit einer tageslichtabhängigen Steuerung der Hallenbeleuchtung und dem Einsatz von Präsenzmeldern entgegengewirkt, sodass eine bedarfsgerechte Beleuchtung der Hallen und Räumlichkeiten sichergestellt wird und damit unnötige Beleuchtungszeiten vermieden werden.
„Mit neuen Beleuchtungssystemen, Bewegungsmeldern, einer Glasfront und Scheddächern sowie einem frischen Hallenanstrich und nicht zuletzt dank Mitarbeiterschulungen haben wir in diesem Bereich einen Anteil von 24% an der gesamten Einsparung erreicht – bei einer Amortisationszeit von fünf Jahren“, so Dr. Beermann. Zusätzlich sorgt das neue Beleuchtungskonzept in den Hallen für ein höheres Wohlbefinden bei den Mitarbeitern.
Als zweitgrößter Energieverbraucher wurden in Bielefeld die Klimatisierungs- und Lüftungsanlagen identifiziert. Maßnahmen, die in diesem Bereich bereits umgesetzt wurden, umfassen eine flächendeckende Erneuerung der Kälteerzeugungsanlagen, die Integration von Geo­thermie, und eine Teilerneuerung der Raumlufttechnik-Anlagen sowie die Erneuerung veralteter Heizkessel mit der Optimierung der Heizungssteuerung. So konnte der Energieverbrauch durch die Umsetzung aller Effizienzmaßnahmen in diesem Bereich um cirka 15% reduziert werden.
Eine kleine Investition mit großer Wirkung war die Installation von Torluftschleiern. Aus den Gesprächen mit Mitarbeitern ergab sich, dass Fenster, Türen und vor allem die Hallentore trotz laufender Klimatisierung oder Beheizung häufig geöffnet blieben. Um zu vermeiden, dass im Winter beheizte bzw. im Sommer gekühlte Luft entweichen kann, wurden Torluftschleier installiert – bei dieser Investition wurde eine Amortisationszeit von unter einem halben Jahr erreicht.
Typischerweise liegen die Verluste durch Leckagen in Industrie-Druckluftsystemen bei cirka 30%. Da bereits eine 3 mm große Leckage, laut dem Bayrischen Bundesamt für Umwelt, im Schnitt zu Kosten von etwa 3500 Euro pro Jahr führen kann, ist eine sachgemäße Kontrolle der Leitungen und die Behebung von Undichtigkeiten essentiell. Zusätzlich ist bei der Erzeugung der Druckluft auf die geeignete Dimensionierung der Kompressoren sowie auf den Einsatz effizienter Modelle zu achten.
Im Bereich der Fertigung befanden sich laut Schätzungen der Mitarbeiter während der Nacht 30 bis 40% der Maschinen im Standby-Betrieb, obwohl keine Dauertests durchgeführt wurden. Dies entspricht einer Grundlast in der Halle von 160 bis 210 kW. Die einfachste Maßnahme, um im Bereich der Fertigung Energie einzusparen, war somit das konsequente Abschalten von Maschinen außerhalb der Produktionszeiten. Allein diese Maßnahme führte zu Energiekosteneinsparungen von über 40% über Nacht und an den Wochenenden.
Durch die Integration des „Gildemeister energy monitors“, mit dem der Verbrauch einzelner Verbraucher und Gebäudeteile gemessen wird, ist es auch möglich direkt zu erkennen, wann Maschinen oder Beleuchtungssysteme über Nacht nicht abgeschaltet werden. Das Wissen der Mitarbeiter über die Kosten für die Energie und das Bewusstsein, dass die Energieströme konsequent überwacht werden, führt zu bedachterem Umgang mit Energie. Hierdurch können erfahrungsgemäß bis zu zweistellige Einsparungsprozente erreicht werden.
In den Verwaltungsgebäuden in Fluren, Treppenhäusern, Sanitär- und Besprechungsräumen wurden ebenfalls Bewegungs- und Präsenzmelder installiert, um eine höhere Energieeffizienz zu erzielen. Zur Sicherstellung, dass Bürogeräte wie Rechner und Beamer sowie weitere Verbraucher wie beispielsweise Kaffeemaschinen über Nacht und an Wochenenden konsequent abgeschaltet werden, ist eine Stärkung des Energiebewusstseins der Mitarbeiter essenziell. „Der bewusste Umgang mit dem Thema beeinflusst die laufenden Kosten eines Betriebs und nicht zuletzt auch die Umwelt“, sagt Dr. Beermann. Auch finanziell sind diese Auswirken nicht zu unterschätzen – allein durch die Stärkung des Energiebewusstseins jedes einzelnen Mitarbeiters werden in Bielefeld schätzungsweise rund 10000 Euro an Energiekosten pro Jahr eingespart.
Im Rechenzentrum des Standortes waren historisch bedingt die Räumlichkeiten sowie alle Anlagen wie Klimatisierung und unterbrechungsfreie Stromversorgung überdimensioniert. Eine Anpassung der Raumgrößen und die Erneuerung der Klimatisierung und der Notstromversorgung auf die tatsächliche Bedarfssituation wurden deshalb umgesetzt. Zudem wurde im Rahmen der Neugestaltung eine effiziente Kühlluftverteilung und Luftführung umgesetzt. Durch diese Maßnahmen konnte eine bis zu 30% höhere Effizienz des Gesamtsystems erreicht werden.
Alles in allem wurden in Bielefeld in mehreren Schritten weitgehende Energieeffizienz-Maßnahmen umgesetzt und das ursprünglich gesteckte Ziel von 30% Energiekosteneinsparungen deutlich übertroffen. Insgesamt wurde der Energieverbrauch um mehr als 3,5 GWh pro Jahr gesenkt und Einsparungen im hohen sechsstelligen Bereich erzielt.

Nutzung Erneuerbarer Energien

Zusätzlich zu den Effizienzmaßnahmen wurde auch die Integration EE miteinbezogen. Der Aufbau einer eigenen Energieversorgung wird, laut Energiewende-Barometer 2014 der Deutschen Industrie- und Handelskammer, von 39% der Unternehmen geplant oder wurde bereits realisiert. „Jede eingesetzte Kilowattstunde muss effizient genutzt werden und bei steigenden Strompreisen macht es auch Sinn, Energie vor Ort zu produzieren und zu speichern“, erklärt Christian Kleinhans, Geschäftsführer der Gildemeister energy efficiency GmbH in Stuttgart. Mit dem in Bielefeld umgesetzten Konzept können bis zu 20% der am Standort benötigten Energie durch Erneuerbare Energien abgedeckt werden.
Der größte Teil der Energie wird durch mehrere Solaranlagen erzeugt. Insgesamt ist eine Leistung von über 790 kWp in Form verschiedener Nachführsysteme, Fixaufständerungen und Aufdachanlagen installiert. Durch ihre kontinuierliche Ausrichtung zur Sonne ermöglichen die installierten SunCarrier-Nachführsysteme rund 40% Mehrertrag im Vergleich zu starren Systemen. Erfahrungsgemäß wird durch alle PV-Systeme pro Jahr rund 1 GWh Strom lokal erzeugt. Allein die Eigenproduktion resultiert somit, bei einem angenommenen Strompreis von rund 15Ct./kWh, in Einsparungen von 150000 Euro pro Jahr.
Neben der Produktion von EE erlaubt auch die Integration von Energie-Speichersystemen eine weitere Reduktion der laufenden Kosten. In Bielefeld stehen Vanadium-Redox-Flow Speichersysteme in Form zweier „CellCubes FB 30-130“ mit einer Leistung von 30 kW und einer Speicherkapazität von 130 kWh sowie eines „CellCube FB 200-400“ mit einer Leistung von 200 kW und einer Speicherkapazität von 400 kWh zur Verfügung. Diese werden zur Erhöhung des Eigenstromverbrauchs, zur Kappung von Lastspitzen, zur Absicherung der Stromversorgung im IT-Bereich und in der Verwaltung sowie zum Betrieb der E-Tankstelle genutzt. Der Energiespeicher auf Vanadium-Basis ist besonders geeignet für die Versorgung von Industriebetrieben. Mit Kapazitäten und Leistungen bis in den MWh- und MW-Bereich bietet der „Cell-Cube“ große Energiereserven für Netzausfälle oder Spitzenlastabdeckungen.
Insgesamt trägt die Nutzung EE nicht nur zu einer Senkung der laufenden Stromkosten bei, sondern weist auch einen großen ökologischen Beitrag auf. Rechnet man alle am Standort Bielefeld ergriffenen Maßnahmen zusammen, werden jährlich rund 520000 kg CO2 eingespart. Um dies zu veranschaulichen: Mit diesem CO2-Ausstoß könnten 1247 BMW 116i ein Jahr lang fahren (bei einer Laufleistung von 3000 km Jahr pro Fahrzeug).
Neben Effizienzmaßnahmen an den Gebäuden und der Integration von EE, lassen sich auch durch den Austausch von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren durch Elektroautos laufende Kosten einsparen und der CO2-Ausstoß verringern. Am Standort in Bielefeld werden die Fahrzeuge des E-Fuhrparks, welcher sowohl mehrere Elektroautos als auch elektrische Fahrräder umfasst, durch EE geladen. Insbesondere durch die Integration der „Cell-Cube“-Speichersysteme ist Schnellladung für Elektroautos mit bis zu 50 kW an 24 Stunden jeden Tag möglich, ohne dass Energiebezug aus dem Netz dazu notwendig wird. Mit den drei in Bielefeld installierten Speichersystemen mit 660 kWh Speicherkapazität wäre es möglich, ein Elektrofahrzeug für rund 4700 km Fahrleistung aufzuladen (bei einem Verbrauch von 14 kWh auf 100km). Durch die Schnellladung ist es außerdem einfach möglich, ein Elektrofahrzeug wie den e-Golf oder den BMW i3, in unter 30 Minuten zu 80% zu beladen.

Energiemonitoring

Um die Wirksamkeit von Energieeffizienzmaßnahmen zu überprüfen, ist die Einbindung eines Monitoring-Systems sinnvoll. Am Standort in Bielefeld wurde der „Gildemeister energy monitor“ integriert. Hierdurch wird es beispielsweise ermöglicht, Lastgänge einzelner Bereiche abzubilden, diese der Eigenstromproduktion gegenüberzustellen oder Daten zwischen verschiedenen Tagen oder Standorten zu vergleichen. Somit kann überprüft werden, in welchen Bereichen die ergriffenen Effizienzmaßnahmen Wirkung zeigen und in welchen Bereichen noch Potenziale zu erschließen sind. Der Monitor bildet also die Basis für ein unternehmensweites Energiecontrolling und unterstützt die Einführung von Energiemanagement-Systemen. Durch die Einbindung mobiler Messstationen lassen sich zudem Gebäudeteile zeitweise detaillierter betrachten – bis hin zu einzelnen Maschinen. „Der ‚Gildemeister energy monitor‘ bietet uns die Möglichkeit, jederzeit die Kontrolle über unsere Energieverbräuche zu haben“, erklärt Christian Kleinhans. „Der flächendeckende Einsatz des Energiemonitoring-Systems unterstützt uns ebenfalls bei der aktuell laufenden Einführung eines Energiemanagementsystems nach DIN EN ISO 50001. Damit übertreffen wir sogar die seit diesem Jahr bestehende Pflicht der Durchführung eines Energieaudits und ermöglichen die kontinuierliche Verbesserung der energiebezogenen Leistung.“

Bilder: Gildemeister energy solutions

Kontakt: Gildemeister energy solutions GmbH, 97076 Würzburg, Tel. 0931 25064120, Fax 0931 25064102, energysolutions@gildemeister.com, www.energy.gildemeister.com

 


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