Benennung und Bewertung beispielhafter, zukunftsweisender Energieeffizienztechnologien Prof. Dr.-Ing. Bernd Ponick Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik Leibniz-Universität Hannover

Ziele des Gesetzgebers Ziele und Rahmenbedingungen Die EU hat am 9.3 2007 in Brüssel beschlossen: Steigerung der Energieeffizienz gegenüber dem Trend um 20% Ausbau der erneuerbaren Energie an der Stromerzeugung auf 20% Die Bundesregierung hat am 17.8.2007 in Meseberg beschlossen: Ausbau der erneuerbaren Energie an der Stromerzeugung auf 25 - 30% Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung an der Stromerzeugung auf 25%

Prognoseunsicherheit: Fortsetzung des Trends oder optimistischstes Szenario VDE-Studie -40% +50% Quelle: VDE-Studie Effizienz- und Einsparpotentiale elektrischer Energie in Deutschland, 2008

Wichtigste Beiträge zur technologischen Steigerung der Effizienz bei der Stromanwendung VDE-Studie Raumwärme: Wärmepumpensystem Solarthermiesysteme mit den entsprechenden Pumpen Elektronische Steuerungen und Überwachung des Verbrauchs Geregelte umrichtergesteuerte Hocheffizienzpumpen statt alte Umwälzpumpen Intelligente Automatisierung im Bereich der Raumheizung Intelligentes Gesamtenergiemanagement Einschränkung des Einsatzes von Klimaanlagen Nutzung von Abwärme Nutzung von Nah- und Fernwärme Mechanische Energie: Vermeidung / Verbot von mechanischen Stellgliedern Umrüstung von Altmotoren auf Premium-Effizienz-Motoren Flächenweite Einführung geregelter Antriebstechnik, wo energetisch sinnvoll Beschleunigter Austausch von alten Lüftern durch Hochleistungsantriebe

Wichtigste Beiträge zur technologischen Steigerung der Effizienz bei der Stromanwendung VDE-Studie Informations- und Kommunikationstechnik: Einschränkung / Verbot von Stand-by, wo zur Grundfunktion nicht erforderlich Beleuchtung: Elektronische Vorschaltgeräte Energiesparende Lampen, wo sinnvoll Optimierung der Straßenbeleuchtung (Einsatz von Hocheffizienzlampen, Einschränkung der Betriebszeiten) Prozesswärme: Energieoptimierter Einsatz von Hybridtechnologien Energieoptimierte Abstimmung von Prozessschritten Energiemanagementsysteme Verbesserte Prozessüberwachungssysteme Abwärmenutzung

Neue Vorschriften des Gesetzgebers Ziele und Rahmenbedingungen Konkrete Verordnungen auf Basis der EUP-Richtlinie (Energy Using Products) der EU, beispielsweise: Schrittweises Verbot herkömmlicher Glühlampen Verpflichtender Einsatz von Energiesparmotoren

Mögliche Reaktionen Sich noch schnell mit alten Glühlampen eindecken? Konsequenzen Sich noch schnell mit alten Glühlampen eindecken? Sich für eine Revision störender Verordnungen engagieren? Gezielt Lücken in den Verordnungen nutzen? Auf rettende neue Technologien warten (Supraleitung, Kernfusion, ...)? Auf Fördergelder warten? ... oder schon jetzt Technologien nutzen, die sich selbst finanzieren!

Einsatz energieeffizienter Motoren Vorhandene Effizienztechnologien Amortisationsrechnungen für die Anschaffung eines IE2-Motors (h = 89%) anstelle eines IE1-Motors (h = 84,2%) für 1-, 2- oder 3-Schicht-Betrieb; Randbedingungen: 6% Kapitalzinsen, 0,08 €/kWh Energiekosten 4 kW, 100% Last 4 kW, 75% Last Amortisationszeit: Amortisationszeit: 9 Monate bis 3 Jahre 1,5 Jahre bis 5 Jahre Quelle: SEW Eurodrive

Einsparpotential bei Industrieantrieben Vorhandene Effizienztechnologien Quelle: ZVEI „Energiesparen mit elektrischen Antrieben“, April 2006

Einsatz geregelter Elektroantriebe anstelle pneumatischer Antriebe Weite Verbreitung pneumatischer Antriebe in Handhabungstechnik sowie Maschinen- und Anlagenbau Gesamtwirkungsgrad nur ca. 10% Gesamtwirkungsgrad geregelter Elektroantriebe: 70 bis 90% Pauschale Betrachtung: p. a. lassen sich 85,7% bis 88,9% der Energiekosten einsparen Vorhandene Effizienztechnologien Quelle: Gloor, Energieeinsparungen bei Druckluftanlagen in der Schweiz; BfE 2000

Einsatz geregelter Elektroantriebe anstelle von Antriebs-Gasturbinen Kompressoren zum Transport von Erdgas werden in der Regel durch Industrie-Gasturbinen angetrieben CO2-Emissionen der deutschen Gasversorger entsprechen 1% des gesamten deutschen Gasverbrauchs Vorhandene Effizienztechnologien Industrie-Gasturbine, Wirkungsgrad 25 ... 38% Minimale Energiekosten für Elektromotor bei Nutzung als Regelleistung im EV-Netz Elektroantrieb für Erdgas-Kompressor, Wirkungsgrad 98%

Gebäudeklimatisierung durch sorptive Kühlung I Zur Erzeugung von 100 kW Gesamtkälteleistung benötigt man 33 kW elektrische Leistung oder 50 kW thermische Leistung Grundprinzip: Kühlung durch Nutzung von Abwärme, z. B. Fernwärme, Abwärme aus Blockheizkraftwerk, Solarthermie ... Vorhandene Effizienztechnologien Sorbenz im Maßstab 1:1 32°C 18°C Sorptionsspeicher Trockene, warme Luft verlässt den Speicher Vorkühlung Vorkühlung z. B. Geothermie oder Kälterückgewinnung Befeuchtung Adiabate Kühlung durch Befeuchtung Quelle: Kronauer Sorptionstechnik, Wedemark

Gebäudeklimatisierung durch sorptive Kühlung II Vorhandene Effizienztechnologien Universell einsetzbar zur Kühlung Heizung Trocknung (z. B. in Lackieranlagen) Befeuchtung Zugeführte Desorptionswärme wird bei sorptiven Wärmerückgewinnungsanlagen zu 86%, bei Entfeuchtungs- und Trocknungsanlagen zu > 100% zurückgewonnen. Schadstofffreier Speicher mit 15 bis 20 Jahren Standzeit Bei thermischem Antrieb kein nennenswerter Stromverbrauch Europapark Rust Quelle: Kronauer Sorptionstechnik, Wedemark

Elektromobilität im städtischen Lieferverkehr Vorhandene Effizienztechnologien Erforderliche Komponenten grundsätzlich verfügbar Haupt-Herausforderung: Batterie Sehr hohes Potential zur Steigerung der Energieeffizienz: Energienutzungsgrad konventioneller Fahrzeuge: Stadtverkehr: 10% Überlandverkehr: 30 ... 40 % Energienutzungsgrad von Elektrofahrzeugen: Stadtverkehr: ca. 80% Überlandverkehr: ca. 80% Basis: Energienutzungsgrad eines idealen verlustfreien Fahrzeugs: 100% Für kommerzielle Fuhrparks ggf. bereits heute wirtschaftlich: Kosten für Diesel 1,2 €/l entsprechend 0,12 ct/kWh Kosten für Strom 0,08 ... 0,20 ct/kWh Quelle: eco craft

Fazit Zusammenfassung Der Druck zur Erhöhung der Energieeffizienz durch Gesetze und Vorschriften wird nicht sinken Umgehung von Vorschriften ist möglich, aber oft unwirtschaftlich Energieeffizienztechnologien sind bereits heute in vielen Bereichen der Energienutzung verfügbar und oft bereits wirtschaftlich Größtes Hemmnis für deren Einführung ist in Firmen oft eine organisationsbedingte Teiloptimierung, die die Umsetzung der betriebswirtschaftlich günstigsten Lösung behindert