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Energieeffizienz Wo sind noch Potentiale? Karlsruhe 8. Dezember 2011 Prof. Dr.-Ing. Harald Bradke Energiekongress der TechnologieRegion Karlsruhe.

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1 Energieeffizienz Wo sind noch Potentiale? Karlsruhe 8. Dezember 2011 Prof. Dr.-Ing. Harald Bradke Energiekongress der TechnologieRegion Karlsruhe

2 World abatement of of energy-related CO 2 emissions in the 450 Scenario IEA World Energy Outlook

3 … und dann wären da noch einige Herausforderungen bei den Ressourcen … Erdöl: Erdgas: 3

4 4 Kostenanteile Verarbeitendes Gewerbe Deutschland 2008 bezogen auf Bruttoproduktionswert Quelle: Statistisches Bundesamt, FS 4, R 4.3; 2010

5 5 Energiekostenanteile Deutschland 2008 bezogen auf Bruttoproduktionswert Verarbeitendes Gewerbe Durchschnitt 2008: 2,1 % Quelle: Statistisches Bundesamt, FS 4, R 4.3; 2010; eigene Berechnungen

6 Energieverbrauch, Bruttowertschöpfung und Energieintensität nach Industriebranchen Deutschland 2007 Quellen: AGEB 2010; Statistisches Bundesamt 2009 Fläche der Kreise entspricht der Energieintensität rote Füllung: Energieintensität über 10 MJ je Euro 6

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11 11 Stromverbrauchsanteile in der Industrie (EU) Elektromotoren und -anwendungen 70% Pumpen 30% Ventilatoren 15% Kälte- maschinen 15% Andere Anwendungen: Mischen, Rühren, Transportieren: 30% Luftkom- pressoren 10% Sonstiges 30%

12 12 Einsparmöglichkeiten bei Antrieben

13 13 Wirkungsgrade von Elektromotoren

14 14 Kosteneinsparpotential (Beispiel: 45 kW Motor)

15 15 Pumpensysteme – mehr als nur eine Pumpe Standardmotor Effizienz = 90% Anschluss Effizienz = 98% Drossel Effizienz = 66% Rohrnetz Effizienz = 69% Energie-Input 100 Energie-Input 43 drehzahlvariabler Antrieb Effizienz = 96% hocheffizienter Motor Effizienz = 95% Anschluss Effizienz = 99% Pumpe Effizienz = 77% verbesserte Pumpe Effizienz = 88% Rohrnetz mit geringerer Reibung Effizienz = 90% Energie-Output 31 Konventionelles Pumpensystem Gesamteffizienz = 31% Energieeffizientes Pumpensystem Gesamteffizienz = 72%

16 16 Energieeinsparung bei der Volumenstromregelung Bypass Drossel Drall Drehzahl theoretisch

17 17 Beispiel elektronische Drehzahlregelung an einem Kühlschmierstoffsystem Einsparung: 250 MWh/a, Amortisationszeit < 2 Jahre Quelle "Mercedes-Benz CO 2 -Projekt"

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19 19 Energieausbeute Druckluftantriebe 1Nm 3 pro Minute DL mit 6 bar ü Kompressor ca. 7kW el Bohrmaschine ca. 0,8kW Welle ohne Berücksichtigung der Leckagen u. Druckverluste 9:1

20 20 Drucklufterzeugung: Zusammenhang zwischen Stromverbrauch und Einsparpotential

21 21 EnergieeinsparmaßnahmeAnwend- barkeit % Effizienz- gewinn (%) Gesamt- Potenzial (%) Neuanlagen oder Ersatzinvestitionen Verbesserte Antriebe (hocheffiziente Motoren, HEM)2520,5 Verbesserte Antriebe (drehzahlvariable Antriebe, ASD)25153,8 Technische Optimierung des Kompressors3072,1 Einsatz effizienter und übergeordneter Steuerungen Wärmerückgewinnung für Nutzung in anderen Funktionen20 4,0 Verbesserte Druckluftaufbereitung, Kühlung, Trocknung, Filterung 1050,5 Gesamtanlagenauslegung inkl. Mehrdruckanlagen 5094,5 Verminderung der Druckverluste im Verteilsystem5031,5 Optimierung von Druckluftgeräten5402,0 Anlagenbetrieb und Instandhaltung Verminderung der Leckageverluste802016,0 Häufigerer Filterwechsel4020,8 Summe32,9 Beispiel Druckluft: Mehr als 30% Effizienz zu interner Verzinsung von 30-40%

22 22 Lebenszykluskosten von motorisch betriebenen Systemen Beispiel Druckluftkompressor Leistung 110 kW Lebensdauer 15 a Betriebsstunden 4000 h/a Energiepreis 6 ct/kWh Viele Maßnahmen sind hochrentabel, weil die Energiekosten 80 bis 95 % der Lebenszykluskosten ausmachen.

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24 24 Fördernde Faktoren: Energieeffizienztechnologien & TCO Quelle: Erhebung Modernisierung in der Produktion 2009, Fraunhofer ISI, N (KWK)= 1.153, N (Prozess) = 1.163, N (Pumpen)1.371, N (E-Motor) = 1.380, N (Stand-by) = 1.385

25 25 Fördernde Faktoren: Effizienztechnologien und Umweltkennzahlensysteme Quelle: Erhebung Modernisierung in der Produktion 2009, Fraunhofer ISI, N (KWK)= 1.153, N (Prozess) = 1.163, N (Pumpen)1.371, N (E-Motor) = 1.380, N (Stand-by) = 1.385

26 26 Weitere Gründe, warum viele Betriebe nur einen Teil der rentablen Potentiale realisieren ŸMangelnde energietechnische Kenntnisse und Marktüberblick bei Betrieben und Beratern ŸHohe innerbetriebliche Such- und Entscheidungskosten (Transaktionskosten) ŸAndere Prioritäten der Geschäftsleitung (Arbeitsproduktivität, Umsatzsteigerung, Produktqualität) ŸBegrenzt gute Erfahrungen mit externer Beratung, Energieverantwortlicher will sein Gesicht nicht verlieren ŸKeine Produktionslinien-bezogene Messung und Rechnungsstellung für Energie und Medien, sondern Gemeinkosten-Konzept

27 27 Energie Effizienz Netzwerke nach LEEN Zeitspanne 3 bis 4 Jahre Phase 0 (3 – 9 Monate) Informations- veranstaltung Konzept - Organisation - Ablauf - Kosten Letter of intent/ Offizieller Start des Netzwerks Phase 1 (5 – 10 Monate) Identifizierung von wirtschaftlichen Energieeinspar- potenzialen - Initialfragebogen - Betriebs- Begehung - Initialbericht Zielvereinbarung - Energiereduktion - CO 2 -Reduktion Phase 2 (2 – 4 Jahre) Festlegen relevanter Themen Regelmäßige Treffen (3 - 4 pro Jahr): -Betriebsbegehungen - Fachvorträge von Experten -Ergebnispräsentationen realisierter Maßnahmen - Erfahrungsaustausch Monitoring der Ergebnisse

28 28 Energieeinsparung Modell Hohenlohe Basierend auf 9 Unternehmen Energiekostenreduktion ab 2007: ca / a CO 2 -Reduktion ab 2007: ca t/ a Gewinn pro reduzierter Tonne CO 2 : 10 – 20 Durchschnitt aller bisheriger Netzwerke: Verminderung des spezifischen Energie- verbrauchs um 2 bis 3 % pro Jahr (Durchschnitt der Industrie 1 % pro Jahr)

29 29 Mittelwerte aus 70 ausgewerteten Initialberatungen Vorgeschlagene Maßnahmen pro Betrieb25 Wirtschaftliche Maßnahmen pro Betrieb17 Investition für wirtschaftl. Maßn. pro Betrieb Jährliche Einsparung pro Betriebca /a Jährliche CO 2 -Reduktion pro Betriebca. 500 t/a Interne Verzinsung (wirtschl. Maßn.)ca. 38 % Statische Amortisationszeit (wirtschaftliche Maßnahmen) 2,3 Jahre

30 30 Schlussfolgerungen – Energieeffizienz als Innovationsmotor Es existieren genügend wirtschaftliche Energie- und THG-Einsparpotenziale, um auch bei einem beschleunigten Umbau der Energiewirtschaft anspruchsvolle Energie- und Klimaziele zu erreichen. Die Energieeffizienz ist hoch rentabel, aber unentdeckt und es ist nicht einfach, sie rechtzeitig im Re-Investitionszyklus anzupacken. Energieeffizienz ist eine Versicherung gegen die Wirkung steigender Energiepreise. Energieeffizienz schafft Arbeitsplätze: durch IEKP bis 2020 Schaffung von bis neuen Arbeitsplätzen möglich. Ordnungsrechtliche Instrumente und ihre bessere Kontrolle, stärkere finanzielle Anreize sowie ggf. preis- u./o. mengenpolitische Steuerungsmechanismen können zu einer stärkeren Ausschöpfung der Potenziale beitragen.

31 31 Neu denken Neu gestalten Nachbessern Energieeffizienz Heutige Situation Zeit


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