Wettbewerbsvorteil durch Energieeffizienz

Der Autor: Thomas Menze Technologie- und Strategieberater, SPPC

Alle Unternehmen der Prozessindustrie müssen ihre Wettbewerbsfähigkeit weiter stärken. Dazu gibt es zwei prinzipielle Möglichkeiten zur Profitmaximierung: durch Umsatzwachstum oder in stagnierenden Märkten durch eine intelligente Kosteneinsparung. Häufig werden auch beide Methoden gleichzeitig angewandt. Aus heutiger Kundensicht sind aber Dienstleistungen und Produkte weder gleich noch ähnlich, sondern einfach austauschbar. In dem Wort „austauschbar“ steckt die Gefahr für den Lieferanten. Es hat sich ein Preiskampf in einem schwach wachsenden Marktumfeld entwickelt. Diese Marktverhältnisse nennt man Hyperwettbewerb, jeder ist mit jedem in einer Wettbewerbssituation. Trotz Hyperwettbewerb suchen Unternehmen weiter nach Möglichkeiten, die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Eine bewährte Strategie ist das Thema Energieeffizienz. Wenn nun in den existierenden Anlagen die eingesetzte Energie effektiver genutzt wird, werden Kosten gespart und zusätzliches Betreiber-Know-how entwickelt. Das Fraunhofer-Institut und die Unternehmensberatung McKinsey haben in unabhängigen Studien belegt, dass in der Prozessindustrie bis zum Jahr 2020 Energieeinsparungen von bis zu 20 % möglich sind. Dabei geht es nicht nur um die energieintensiven Prozesse, denn diese sind in den meisten Fällen bereits optimiert. Die Einsparungen kommen vielmehr aus den Bereichen elektrische Antriebe, Druckluftsysteme oder Industriebeleuchtung. Also Verbraucher, die häufig in der Prozesstechnik verwendet werden. Diese Studien kommen zu dem Ergebnis, dass bis zum Jahr 2020 in Europa eine Einsparung von 220 Mrd. kWh möglich ist. Das entspricht einer Verminderung der Kohlendioxidemission von ca. 96 Mio. t.

Wenn die Betriebe nun „Energy-Efficiency-Management“ für ihre Standardverbraucher einführen, dann umfasst diese Initiative technische, kommerzielle und organisatorische Aspekte. Am Ende profitieren die Unternehmen von:

Eine Energiediskussion anlässlich der Prozess Management Accademy 2011 (PMA 2011) in Antwerpen zeigte anhand von Praxisbeispielen, mit welchen einfachen Methoden der Energieverbrauch erfasst wird, wie Bediener auf „Energielecks“ sensibilisiert werden und mit welchen Strategien Energie gespart wird.

Im industriellen Sektor sind motorbetriebene Systeme (wie Lüfter, Kompressoren, Pumpen) für über die Hälfte des industriellen Stromverbrauchs verantwortlich. Energieeinsparungen können hier zum einen durch den vermehrten Einsatz von hocheffizienten Motoren realisiert werden. Zum anderen kann durch die Umrüstung auf elektronische Drehzahlregelungen Strom eingespart werden. Denn nicht elektronisch geregelte Motoren laufen stets unter Volllast, unabhängig davon, wie viel Arbeitsleistung letztlich erforderlich ist. Bei einem System mit elektronischer Drehzahlregelung hingegen wird die Leistungsaufnahme des Motors an die Sollleistung angepasst. Weil in Europa nur wenige Anlagen neu gebaut werden, ist der Einsatz von neuen energieeffizienten Motoren nur schwer anwendbar. Es geht mehr darum, die Antriebskonzepte der installierten Basis zu optimieren.

Ein Grund für wenig effiziente Motoren ist die Einkaufsstrategie der letzten Dekade. Ein Hauptaugenmerk des Anwenders war der möglichst niedrige Anschaffungspreis. Der Einkäufer ist in der Regel nicht für die Lebenszykluskosten, die bis zu 90 % des Anschaffungspreises betragen, zuständig. Ein weiterer Grund für hohe Energiekosten sind überdimensionierte Motoren. Ein richtig dimensionierter Motor sollte nicht weniger als zu 75 % seiner Nennleistung genutzt werden. Im Bereich darunter wird sein Wirkungsgrad schlechter. Der Ersatz einer mechanischen Drosselregelung durch moderne elektronische Drehzahlregelung bei einer Abwasserpumpe bringt bei einer Motorleistung von 75 kW Energieeinsparungen von 172 000 kWh pro Jahr. Das entspricht eingesparten Stromkosten von ca. 13 000 Euro p.a. Die Investition hat sich schon nach einem halben Jahr selbst finanziert.

Energieeffiziente elektrische Antriebe leisten einen erheblichen Beitrag zur ausgeglichenen Energiebilanz. Auch der ZVEI hat alleine durch die Modernisierung der Altanlagen in der Industrie ein Einsparpotenzial von 27,5 Mrd. kWh ermittelt.

Über 50 % der derzeit installierten Beleuchtung ist noch als stromineffiziente Technologie ausgeführt. Besonders groß sind die Einsparpotenziale in den Bereichen Büro- und Industriebeleuchtung. Insgesamt können in der EU durch intelligente Lichtsteuerungen im Zusammenspiel mit einer optimierten Tageslichtnutzung Einsparpotenziale von 118 Mrd. kWh Strom pro Jahr erschlossen werden.

Der Einsatz von stromsparenden Leuchtmitteln ist mittlerweile allgemein bekannt. Aber durch eine intelligente, bedarfsorientierte Schaltung der Industriebeleuchtung lässt sich noch mehr Energie einsparen. Gleichzeitig erhöht sich die Lebensdauer der Leuchtmittel, weil die Betriebsstundenanzahl durch die intelligente Einschaltung verringert wird.

Viele Anwender denken über die Verwendung ihrer Druckluftsysteme im täglichen Anlagenbetrieb wenig nach. Die Druckluft ist eine zuverlässige Hilfsenergie, die einfach vorhanden ist und der Kostenaspekt bleibt verborgen. Doch auch hier versteckt sich ein großes Einsparpotenzial. Die Dimensionierung der Aktoren muss dem Einsatzzweck angemessen sein. Zu große Aktoren benötigen viel Druckluft, durch richtig dimensionierte Systeme lassen sich bis zu 15 % Luftvolumen sparen. Dass Leckagen vermieden werden müssen, ist selbstverständlich. Auch ein nur 5 mm großes Leck in einer Druckluftversorgung bedeutet einen Luftverlust von bis zu 31 l/s. Die Konsequenz ist ein erhöhter Energieverbrauch von 8 kWh, im Jahr führt das zu Mehrkosten bis zu 4000 Euro für elektrische Energie. Deshalb sollen die Druckluftnetze mit Durchflussmessgeräten ausgerüstet werden, um überhöhten Verbrauch sofort zu erkennen und Leckagen zu finden. Studien von ZVEI gehen davon aus, dass die Leckagen an den installierten Druckluftnetzen etwa 20 % des Verbrauchs ausmachen.

Wie geht man als Anwender von Antrieben und Maschinen in der Prozessindustrie an die Sache heran? Zunächst ist es wichtig, dass Energieeffizienz in die Unternehmensphilosophie aufgenommen und Umsetzungsstrategien definiert werden. Am Anfang steht immer eine Erfassung des Istzustandes in der Anlage. Die individuellen Stromverbräuche der Maschinen und Anlagenteile müssen erfasst werden. Auf dieser Basis werden neue energieeffiziente Konzepte erarbeitet, die individuellen Einsparpotenziale für die Bestandsanlagen ermittelt. Das ist die Basis für einen Energieeffizienz-Aktionsplan, den die Unternehmensleitung mit der mittelfristigen Investitionsplanung koppeln kann. In vielen Betrieben fehlt jedoch in der Regel die Messtechnik und Zeit für Energieeffizienz-Bestandsaufnahmen.

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