Kennzahlen 0.1 Zusammenfassung - V18 - 18.12.14 - KG · Zusammenfassung der Methodik zur...

Projekt:

Entwicklung einer Methodik zur Aufstellung von Energiekennzahlen

zur Steigerung der Energieeffizienz in Unternehmen

Zusammenfassung

im Auftrag des Bundesumweltministeriums

Knut Grabowski (Projektleitung)

Dr. Kirsten Kubin, Carsten Ernst, Simon Diehl, Jurek Melsheimer

Berlin, 18. Dezember 2014

Dateiname: Kennzahlen 0.1 Zusammenfassung - V18 - 18.12.14 - KG

Auftraggeber

BMUB - Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit

Projektbetreuung: Referat KI I 1 – Grundsatzangelegenheiten des Klimaschutzes,

Klimaschutzplan

Köthener Str. 2-3, 10963 Berlin

Projektträger

Projektträger Jülich

Forschungszentrum Jülich GmbH Geschäftsbereich Umwelt Fachbereich Klimaschutz (UMW 3)

Projektbetreuung: Stefan Geyer, Jens Kayser

Zusammenfassung der Methodik zur Aufstellung von Energiekennzahlen

18. Dezember 2014

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ÖKOTEC Energiemanagement GmbH

Geschäftsführer

Dr. Christoph Zschocke, Roland Berger

Technische Entwicklung und Qualitätssicherung

Knut Grabowski, Carsten Ernst

Rechtsform

Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin HRB 80690 B

Gründungsjahr

1999

Mitarbeiterzahl (Stand Apr 2014)

ÖKOTEC verfügt über ein interdisziplinäres Team aus 33 Energie- und Wirtschaftsingenieuren, Physikern und

Maschinenbauern und Kaufleuten

Tätigkeit

Haupttätigkeitsfelder sind Beratungs- und Ingenieurleistungen im Bereich Energie und Energieeffizienz bei

Industrie- und Gewerbekunden in Deutschland und Europa, angefangen bei einer ersten Energieanalyse zur

Aufdeckung von Einsparpotentialen, über die Maßnahmenentwicklung im Rahmen von Energiekonzepten bis

zur Implementierung von Maßnahmen. Begleitend zu den Einsparmaßnahmen führen wir Energiecontrolling

bei unseren Kunden ein oder optimieren vorhandene Systeme und unterstützen bei einem kontinuierlichen

Energieeffizienz-Controlling. Wir konzentrieren uns nicht nur auf energieintensive Branchen wie die Kunststoff-,

Automobil-, Chemie-, Metall-, Papier- und Nahrungsmittelindustrie sondern setzen unsere Erfahrungen auch in

Verwaltungs- und Laborgebäuden, Krankenhäusern und Hotels ein.

Wir führen anwendungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte zu Themen der Energieeffizienz und

Energiecontrolling durch und arbeiten dabei mit Partnern wie der Fraunhofer-Gesellschaft,

Beratungsunternehmen, Anlagebauern und Anwendern zusammen. Beteiligte Fördermittelgeber sind neben

dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau & Reaktorsicherheit (BMUB) das Bundesministerium für

Wirtschaft (BMWi), die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) sowie die Arbeitsgemeinschaft industrieller

Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF).

Seit der Gründung haben wir im In- und Ausland über 550 Industrie- und zahlreiche Gewerbestandorte betreut.

Neben der Optimierung von Versorgungs- und Produktionsanlagen im Bestand, unterstützen wir unsere

Kunden bei der Planung und Errichtung von Neubauten bzw. neuen Produktionsanlagen. Darüber hinaus haben

wir uns bei Ministerien und Forschungsinstitutionen als kompetenter Partner für anwendungsorientierte

Energieeffizienz etabliert.

Hauptsitz

ÖKOTEC Energiemanagement GmbH

Torgauer Str. 12-15

10829 Berlin

Telefon: +49 (30) 536397 – 30

Telefax: +49 (30) 536397 – 90

[email protected]

Ansprechpartner

Knut Grabowski, Durchwahl -26

[email protected]


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Weitere Projektbeteiligte:

Deutsche Unternehmensinitiative Energieeffizienz e.V. (DENEFF)

Kirchstraße 21

10557 Berlin

www.deneff.org

Ansprechpartner:

Charlotte Ruhbaum, Managerin Energieeffizienz in der Industrie

[email protected]

Tel.: +49(0)3039887604

Martin Bornholdt

Geschäftsführender Vorstand

[email protected]

Tel.: +49(0)30 36409701

An Projektworkshops beteiligte Fachexperten:

Reinhard Albert (UBA)

Prof. Dr. Uwe Götze (TU Chemnitz)

Friedrich Seefeldt (Prognos AG)

Simon Hirzel (Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI)

Prof. Dr. Wolfgang Irrek (Hochschule Ruhr West)


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1 Kurzdarstellung

Es ist paradox: Einerseits sind Energiekennzahlen für die Steigerung der Energieeffizienz von

produzierenden Unternehmen unabdingbar. Anderseits fehlt es an einer allgemein anerkannten

Methodik für ihre Aufstellung. Erschwerend kommt hinzu, dass es in der einschlägigen Literatur für

Schlüsselbegriffe wie Effizienz, Aufwand, Nutzen und Einflussgröße offenbar keine allgemein

anerkannten Definitionen gibt. Vor diesem Hintergrund haben wir im vorliegenden Projekt auf

Grundlage der DIN EN ISO 50001 Energiemanagementsysteme eine Methodik zur Aufstellung von

Energiekennzahlen zur Steigerung der Energieeffizienz in Unternehmen entwickelt. Um die zentralen

Ziele, das Überwachen und Bewerten von Systemen, zu erreichen, galt es, Aufwände, Nutzen und die

Wechselwirkung zwischen Gesamtsystem und Teilsystem zu beschreiben. Damit können

Energiekennzahlen für Gesamtsysteme aus den Kennzahlen der Teilsysteme gebildet werden.

Unternehmen können sich so in die Lage versetzen, die Effizienz ihres Energieeinsatzes realistisch zu

beurteilen.

2 Hintergrund

Die Bundesregierung hat sich für die Energiewende und zur Einhaltung von Klimaschutzzielen

ambitionierte Ziele gesetzt. Bis zum Jahr 2020 sollen die Treibhausgase um mindestens 40%

gegenüber 1990 reduziert werden. Neben dem Einsatz erneuerbarer Energien ist die Verbesserung

der Energieeffizienz der Schlüssel zum Erfolg dieses Jahrhundertprojekts.

Voraussetzung für die Überwachung des Energieverbrauchs und Identifikation von Einspar-

potenzialen ist die Bestimmung der Energieeffizienz. Insbesondere für die Industrie existiert jedoch

keine einheitliche Methodik zur systematischen Aufstellung von Kennzahlsystemen zur

Energieeffizienz, mit der Unternehmen mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand ihren

Energieverbrauch überwachen und bewerten können. Um diese Lücke endlich zu schließen, hat das

BMUB dieses Projekt in Auftrag gegeben. Es ist in die Methodik einschließlich einer Literaturanalyse

in einen Kennzahlkatalog, Berechnungshilfen und eine Roadmap zur Verbreitung der Methodik

unterteilt.

Die potentiellen Anwender der Methodik lassen sich – wie die folgende Abbildung zeigt – in drei

Gruppen unterteilen. Die Anwendung in den Unternehmen ist hierbei naturgemäß zentral. Politik,

Verfasser von Regelwerken und Dienstleister agieren als Multiplikatoren der Methodik zur

Anwendung in den Unternehmen. Eine einheitliche durch alle Gruppen verwendete Methodik würde

auch der besseren Ausgestaltung der Schnittstellen zwischen den Anwendergruppen dienen.


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Abbildung 1: Anwendergruppen von Energie-Kennzahlen

3 Kennzahlen häufig ohne Aussagekraft

Die Methodik zielt primär auf Systeme, also Prozess- und Versorgungsanlagen sowie Gebäude, von

produzierenden Unternehmen. Die Unternehmen sind einer Vielzahl von Problemen und

Schwierigkeiten ausgesetzt, wenn sie Kennzahlen erfolgreich in ihrem Unternehmen etablieren

wollen. Einige dieser Schwierigkeiten beschreiben wir im Folgenden:

Was es zu messen gilt, um Kennzahlen mit ausreichender Aussagekraft zu erhalten, ist oft eine

Ausgangsfragestellung. Die Notwendigkeit von Messungen zeigt die folgende Abbildung,

entsprechend der Nenndaten der Hersteller erheblich von gemessen Daten abweichen können.

Anwendung in Unternehmen

•Überwachung und Steigerung der Energieeffizienz

•Überprüfbarkeit für Regulierung und Förderung

Anwendung in Politik und Regelwerken

•Definition und Überprüfung von Energiezielen

•Definition und Überprüfung von Förderbedingungen

•Einheitliche und kompatible Kennzahlen

Anwendung durch Dienstleister

•Einsparpotentiale(Energieberater)

•Einsparnachweis(Contractoren)

•Nachweise(Zertifizierer)

•Qualitätsnachweis (Hersteller)


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Abbildung 2: Was soll gemessen werden?

Mess- und Nenndaten von Druckluftkompressoren

Im Weiteren ist bei vielen Systemen festzustellen, dass die Kennzahl keine feste Größe, sondern von

verschiedenen Einflussgrößen abhängig ist.

Abbildung 3: Was ist eine Einflussgröße?

Effizienz einer Kältemaschine über Kälteleistung und Außentemperatur

Es stellen sich die Fragen: Welche Einflussgrößen müssen wir bei verschiedenen Systemen

betrachten? Wie gehen wir mit diesen unterschiedlichen Einflussgrößen bei Vergleichen um und es

stellt sich sogar die Frage: Was ist überhaupt eine Einflussgröße?


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Auch das Systemnetzwerk, in das ein System eingebunden ist, beeinflusst häufig die Effizienz eines

Systems – wie die folgende Abbildung zeigt:

Abbildung 4: Vernetzung und Einfluss der anderen Systeme

Kältemaschine links ohne und Kältemaschine rechts mit Wärmerückgewinnung (WRG)

Die rechts abgebildete Kältemaschine verbraucht trotz deutlich schlechterer Kälte-Leistungszahl

EERKälte (Energy Efficiency Ratio) weniger Primärenergie, wenn sie Wärme eines Heizkessels ersetzt.

Ersetzt diese hingegen Wärme eines Blockheizkraftwerks oder wird gar keine Wärme benötigt, ist die

links abgebildete Kältemaschine effizienter.

Wie soll diese „Vernetzung“ in der Kennzahl berücksichtigt werden?

Ziel ist es, nicht nur einzelne Systeme zu überwachen und zu bewerten, sondern auch

herauszufinden, wie sich eine Systemgruppe als Ganzes entwickelt. Dazu ist ein Verfahren

notwendig, mit welchem sich die Effizienz des Gesamtsystems aus den Effizienzen der Teilsysteme

berechnen lässt - beispielsweise die Berechnung der Systemkennzahl für die in der folgenden

Abbildung dargestellte Vernetzung von Teilsystemen.

Abbildung 5: Wie lässt sich die Gesamteffizienz aus den Einzeleffizienzen berechnen?

Beispiel einer Vernetzung der Systeme Kühlturm, Kältemaschine und Prozess

Für Unternehmer ist die Entwicklung der Gesamteffizienz ihres Betriebes von großem Interesse.

Hierzu finden sich in der Literatur verschiedene Ansätze, aber es gibt kaum ein Unternehmen, das

hierfür Kennzahlen mit ausreichender Aussagekraft besitzt. In der Literatur finden sich beispielsweise

folgende Lösungsmöglichkeiten (UBA-Projekt zur DIN EN 16231 Benchmarking und VDI 4661

Energiekennwerte):


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�� =

��ä�−, �� − ��ℎ��, ��!��

"#��. �� = ��ä��%��!��ℎ��

Abbildung 6: Wie stellt man eine Energie-Kennzahl auf oder Was ist Effizienz?

Zwei typische Kennzahlaufstellungen aus der Literatur

Solche Gleichungen liefern eine erste Hilfestellung, aber es ergeben sich neue Probleme: Soll man

Primär-, End-, oder Nutzenergie verwenden? Woher bekommen wir die Primärenergie von einem

Kubikmeter Druckluft? Was machen wir mit dem Energieeinsatz für die Luft, die ein Prozess

verbraucht? Wie addiere ich Produkte oder verschiedene Energien? Wie verteile ich die

aufgewendeten Energien bei Systemen mit mehreren Produkten?

4 Ziele der Methodik: Monitoring und Bewertung

Die DIN EN ISO 50001 Energiemanagementsysteme fordert von den Unternehmen eine fortlaufende

Messung, Überwachung und Bewertung des Energieverbrauchs. Dies geschieht mittels sogenannter

Energieleistungskennzahlen (EnPI) entsprechend einer vom Unternehmen zu entwickelnden

Methodik. Da es keine einheitliche und zusammenhängende Methodik gibt, fallen die derzeitigen

Lösungsversuche der Unternehmen, deren Berater und auch die Anforderungen der Zertifizierer der

ISO 50001 sehr unterschiedlich aus.

Wir übernehmen die Hauptanforderungen der ISO 50001 an Messung, Monitoring (Überwachung)

und Bewertung des Energieverbrauchs als Zielsetzungen unserer Methodik, da diese Ziele

grundlegend für die Steigerung der Energieeffizienz in Unternehmen sind.

Da die Effizienz von Systemen häufig von Einflussfaktoren abhängig ist, die sich innerhalb eines Tages

ändern, basieren die von uns aufgestellten Kennzahlen auf dauerhaft gemessenen Größen. Wir

formulieren weiterhin die mindestens erforderlichen Messpunkte für eine ausreichende

Aussagekraft, um die Kosten für die Messung und die Datenauswertung in ein wirtschaftliches

Verhältnis zu den Energiekosten zu bringen.

Entsprechend der Aufgabenstellung des BMUB wollen wir durch die Methodik zwei übergeordnete

Ziele von Energiekennzahlen erreichen:

Ziel 1: Monitoring des Energieverbrauchs eines Systems

• Aufgabe: Überwachung des zeitlichen Verlaufs von energierelevanten Aufwänden

• Fragestellung: Werden die Sollwerte des Energieverbrauchs eingehalten?

• Zeitlicher Vergleich eines Systems mit sich selbst


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Ziel 2: Bewertung des Energieverbrauchs eines Systems

• Aufgabe: Bewertung der energierelevanten Aufwände

• Fragestellung: Wie liegt der Energieverbrauch im Vergleich zu anderen Systemen?

• Vergleich des Systems mit anderen Systemen

Wenn mit der Methodik diese beiden Ziele erreicht werden, dann können damit auch eine Reihe

praktischer Zielsetzungen der Energieeffizienzsteigerung erreicht werden - wie folgende Abbildung

darstellt.

Abbildung 7: Zuordnung von praktischen Zielen zu den Zielen Monitoring und Bewertung der

Kennzahlmethodik

Für die Entwicklung der Methodik, den Kennzahlenkatalog und die Berechnungshilfen haben wir

Systeme aus der Versorgungstechnik gewählt, weil diese in Unternehmen branchenübergreifend

wiederzufinden sind.

Be

we

rtu

ng

Mo

nit

ori

ngUnternehmen

•Überwachung Energiekosten

•Überwachung Energieeffizienz

•Umweltüberwachung / Emissionshandel

•Erfolgscontrolling von Maßnahmen

Dienstleister

•Nachweis für Einspar-Contracting

•Nachweis für Betriebs-Contracting

•Nachweis Zertifzierer

Politik und Normung

•Prüfung Effizienzfortschritte

•Prüfung Förderbedingungen

•Verknüpfung von Kennzahlen und Normen

Unternehmen / Dienstleister

•Benchmarking

•Identifikation Einsparpotenziale

•Aufstellung von Maßnahmen

•Bewertungsgrundlage effizienter Technik

Politik

•Kriterien für gesetzliche Vorgaben

•Kriterien für Förderung / Subvention


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5 System, Aufwand und Nutzen

Ausgangspunkt unserer Methodik ist die gebräuchliche Definition von Effizienz, als Quotient von

Nutzen und Aufwand. Da überraschenderweise in der Literatur keine fundierte, allgemeine Definition

von Effizienz und der zugehörigen Begriffe Nutzen und Aufwand gefunden werden konnte,

entwickelten wir für die Methodik folgende Begriffsbestimmungen.

Ziel ist es, das System als Ganzes zu überwachen und zu bewerten. Daher betrachten wir das System

als Black-Box. Die internen Eigenschaften definieren das System. Diese dürfen nicht Teil der

Betrachtung sein, da sonst die Überwachung und Bewertung dieser Eigenschaften verhindert

würden.

Entgegen dem Ansatz der meisten anderen Kennzahl-Definitionen reduzieren wir den Nutzen nicht

auf „Ausgabeeinheit“ oder „eine energieverbrauchsrelevante Bezugsgröße“, sondern berücksichtigen

den tatsächlichen Nutzen mit seinen Eigenschaften. So vermeiden wir, dass durch den Bezug auf

den Energieverbrauch unbedacht nur ein Teil des Nutzens überwacht und bewertet wird.

Beispielsweise kann durch Wahl der Fläche als „Bezugsgröße“ ein ungenutztes Lager trotzdem als

sehr effizient bewertet werden. In dem entwickelten Verfahren wird zusätzlich zu den Eigenschaften

des Nutzens die „Nutzengröße“ bestimmt, die sich linear zum Nutzen verhalten soll.

Abbildung 8: Nutzen besteht aus der Nutzengröße und seinen Eigenschaften

und Beispiel Kälte

Im Weiteren wird festgelegt, dass der Nutzen eines Systems immer nur die Veränderung der

Eigenschaften der Stoffe sein kann, die in das System eintreten und nicht einfach die Eigenschaften

der Stoffe, die das System verlassen. Die in das System eintretenden Stoffe bringen bereits einen

Nutzen mit sich, der jedoch nicht dem betrachteten System zugeschrieben werden darf. Sonst

könnte ein Unternehmen, dass nur die Endmontage und nicht auch die beispielsweise

energieaufwändigere Vorproduktion ausführt, effizienter durch die Kennzahl dargestellt werden als

es tatsächlich ist.

Auch für die Bestimmung des Aufwands werden in der Methodik eine Reihe von Festlegungen

getroffen. Sehr wichtig ist hierbei die Berücksichtigung der indirekten Energieverbräuche. Damit ist

beispielsweise ein Unternehmen nicht automatisch effizienter, wenn es seine Druckluft von einem

Energiedienstleister bezieht, anstatt die Druckluft selber zu erzeugen.

Nutzen

Nutzengröße

Eigenschaften des Nutzens

Kälte

Kälteleistung in kW

z.B. Temperaturin °C


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Unter anderem durch die Berücksichtigung von indirekten Energieverbräuchen verbindet die

Methodik Lebenszyklusbetrachtungen (wie beispielsweise bei der VDI 4600 Kumulierter

Energieaufwand) und Systembetrachtungen (wie beispielsweise bei der VDI 4661

Energiekenngrößen).

6 Kennzahlen der Methodik

Die erste Kennzahldefinition für ein System ist die Teileffizienz &'. Sie stellt das Verhältnis der

Nutzengröße N zu einer Aufwandsgröße Ai dar. Die Teileffizienz ist uns von einigen Systemen auch

als Wirkungsgrad bekannt, beispielsweise der „Wirkungsgrad eines Heizkessels“ als das Verhältnis

der Wärmemenge zum chemischen Energiegehalt der eingesetzten Brennstoffe. Auch „Produktivität“

als betriebswirtschaftliche Größe wird oft ähnlich definiert.

Teileffizienz &' ∶= )*' Damit können Systeme mit nur einem Nutzen und einem Aufwand bezüglich der Energieeffizienz

vollständig beschrieben werden.

Schon bei Systemen mit zwei Aufwänden besteht das Problem, dass die Aufwände miteinander

verrechnet werden müssen. Dieses Problem tritt auch beim Heizkessel auf, wenn wir den

Stromverbrauch für das Gebläse oder die Kesselpumpe zusätzlich berücksichtigen wollen.

In einigen Methoden werden die Energieaufwände – hier Strom und Gas - einfach addiert. Der

dadurch entstandene Fehler reduziert die Aussagekraft häufig beträchtlich. Dies wird noch

deutlicher, wenn sehr teure Druckluft mit Brennstoff addiert wird.

In der Methodik werden daher die Bewertungsart und der Bewertungsfaktor +, eingeführt, um die

Aufwände bewerten und somit summieren zu können. Als Bewertungsarten verwenden wir in dieser

Methodik Geld, Primärenergie und CO2-Emissionen, denn damit sind die für ein Unternehmen

erforderlichen Betrachtungsweisen abgebildet. Wählen wie beispielsweise Geld als Bewertungsart

für den Aufwand Kälte, so stellt der Kältepreis in € pro Kälteenergie den Bewertungsfaktor dar.

Als Produkt von Bewertungsfaktor und Aufwandsgröße ergibt sich der bewertete Aufwand *-'. Verwenden wir Geld als Bewertungsart, so berechnen sich beispielsweise die Gaskosten (bewerteter

Aufwand) aus dem Produkt von Gaspreis (Bewertungsfaktor) und Gasenergie (Aufwandsgröße).

Auf dieser Grundlage wird der bewertete Gesamtaufwand *- als Summe aller bewerteten

Aufwände und die bewertete Effizienz . als Effizienzmaß für Systeme mit einem Nutzen und

mehreren Aufwänden eingeführt:

Bewertete Effizienz . ∶= )*-

Schon mit der Einführung der bewerteten Effizienz berücksichtigen wir die Abhängigkeit der Effizienz

eines Systems von der Systemumwelt. Der Vorteil der Methode zeigt sich darin, dass diese

Abhängigkeit mit den Bewertungsfaktoren der Aufwände des betrachteten Systems, also der

entsprechenden Bewertungsfaktoren der vorgelagerten Systeme vollständig dargestellt ist. Wenn wir

Geld als Bewertungsart wählen, lässt sich dies folgendermaßen darstellen:

Am effizientesten ist das System, welches mit den am Standort vorhandenen Preisen

(Bewertungsfaktoren) für externe Aufwände und auch für Aufwände der vorgelagerten Systeme am

günstigsten produziert.


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Daraus ergibt sich auch für viele Systeme eine andere Einordnung des Benchmarking: Es kommt nicht

darauf an, unter einheitlichen Bedingungen („Normbedingungen“) die höchste Effizienz zu erreichen,

sondern unter den spezifischen Bedingungen, die für ein System am Standort herrschen.

Standorte produzieren in der Regel mehrere Produkte und sind damit „Systeme mit mehreren

Nutzen“. Für Systeme mit mehreren Nutzen reicht wiederum die bewertete Effizienz als Effizienzmaß

nicht aus, da die verschiedenen Nutzengrößen miteinander ins Verhältnis gesetzt oder bewertet

werden müssen. Daher geben wir entweder vor, ob Produkt 1 oder Produkt 2 „wertvoller“ ist oder

wir definieren die exakten Verhältnisse der Produktmengenverhältnisse zueinander, also die

Nutzengrößen.

Mit letzterem können wir als Effizienzmaß für Systeme mit mehreren Nutzen den Gütegrad /

definieren:

Gütegrad / = )0,1 .)0,,2 3)4,1 .)4,,2 3…)0,1 .)0,12 3)4,1 .)4,12 3…

Die Abhängigkeit der Effizienz eines Systems von seiner Umwelt nimmt bei der Betrachtung von

Systemen mit mehreren Nutzen noch zu:

Während die Teileffizienz mit den gemessenen Größen eines Systems bestimmbar ist, sind zur

Berechnung der bewerteten Effizienz Informationen aus den vorgelagerten Systemen erforderlich,

um überhaupt eine Summe der Aufwände berechnen zu können. Die Berechnung des Gütegrads

schließlich stellt das Aufwandsverhältnis des betrachteten Systems zu einem Vergleichssystem dar.

7 Vergleiche und Einflussgrößen

Die Effizienz von Systemen ist abhängig von Einflussgrößen, die das System nicht beeinflussen kann.

Damit wir die für Monitoring und Bewertung erforderlichen Vergleiche von Systemen vornehmen

können, müssen wir dafür sorgen, dass der Vergleich bei den gleichen Einflussgrößen stattfindet oder

anders ausgedrückt „in der gleichen Umwelt“ stattfindet: Wir müssen die Einflussgrößen bereinigen.

Überraschenderweise konnten in der Literatur keine Definitionen der Begriffe „Einflussgröße“ und

„Bereinigung von Einflussgrößen“ gefunden werden. Die Methodik definiert die Einflussgröße als

eine Größe, die die Größe des Aufwands eines Systems bestimmt. Nach dem folgenden Schaubild

unterteilen wir verschiedene Einflussgrößen.


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Abbildung 9: Arten von Einflussgrößen

Für das Monitoring und die Bewertung von Systemen sind nur die externen Einflussgrößen zu

berücksichtigen. In der Praxis wird dies oft übersehen und führt zu einer Reihe von Problemen: Wird

eine interne Einflussgröße bereinigt, wird eine Eigenschaft des Systems der Bewertung entzogen.

Wird eine indirekte Einflussgröße verwendet, wird der Vergleich ungenauer und

Bereinigungsverfahren liefern falsche Ergebnisse.

Für die Methodik wurde das folgende Ablaufschema entwickelt, mit dem erstmalig Einflussgrößen

systematisch ermittelt werden können, die bei einem Vergleich von Systemen zu berücksichtigen

sind.

Abbildung 10: Schritte zur Bestimmung der Einflussgrößen

Schritt 1: Aufstellung der in Frage kommenden Einflussgrößen

Schritt 2: Berücksichtigung des menschlichen Einflusses

Schritt 3: Nur erforderliche Eigenschaften des Nutzens

Schritt 4: Nur unabhängige Einflussgrößen

Schritt 5: Nur sich ändernde oder unterscheidende Einflussgrößen

Schritt 6: Nur relevante Einflussgrößen

Schritt 7: System in bewertbare und nicht bewertbare Teilsysteme aufteilen


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Im Weiteren geben wir verschiedene Vorgehen zur Bereinigung der Einflussgrößen an.

Durch die Basierung der Kennzahlen auf Messgrößen, die einheitliche Aufstellung der Kennzahlen,

die systematische Aufstellung der Einflussgrößen und die Berücksichtigung der Wechselwirkung mit

den vor- und nachgelagerten Systeme können die für Monitoring und Bewertung erforderlichen

Vergleiche von Systemen aussagekräftig durchgeführt werden.

8 Vernetzung von Systemen

Im Prinzip können auch für größere Systeme die gleichen Kennzahlen aufgestellt werden, wie vorhin

dargestellt. Größere Systeme haben jedoch häufig mehrere Nutzen und viele Einflussgrößen. Zum

einen ist die Verteilung der Aufwände auf die Nutzen schwierig oder nicht möglich. Zum zweiten ist

in der Regel die Vergleichsbasis so gering, dass weder ein Monitoring noch eine Bewertung möglich

sind. Daher wird in der Methodik in der Regel ein größeres System in Teilsysteme mit jeweils nur

einem Nutzen aufgeteilt.

Schon durch die Einführung der zentralen Kennzahl „Bewertete Effizienz“ erhalten wir eine

Vernetzung der Systeme: Der Bewertungsfaktor des Aufwands der betrachteten Systems wird durch

die bewertete Effizienz der vorgelagerten Systeme bestimmt– siehe folgende Abbildung:

Abbildung 11: Der Bewertungsfaktor von N1 ist gleich dem Bewertungsfaktor von A2,1

Je effizienter das System 1 den Nutzen N1 erzeugt, desto effizienter kann auch System 2 den Nutzen

N2 erzeugen.

Auf dieser Grundlage wird allgemein die Berechnung der bewerteten Effizienz der Gesamtanlage aus

den Teileffizienzen der Teilsysteme entwickelt, wie am Beispiel in der folgenden Grafik dargestellt.

Auch für die Berechnung der Effizienz des Gesamtsystems aus den Effizienzen der Teilsysteme konnte

überraschenderweise keine Vorlage in der Literatur gefunden werden. Die Bildung der aufgeführten

Formel ist an dem violett gekennzeichneten Verlauf des Aufwands Strom beispielhaft

gekennzeichnet.


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Abbildung 12: Beispiel für die Berechnung der Gesamteffizienz aus den Teileffizienzen

(Der hier dargestellte Bewertungsfaktor pProdukt ist der Kehrwert der bewerteten Effizienz ε)

Durch die einheitliche Aufstellung der Energiekennzahlen können die Energiekennzahlen von

Gesamtsystemen aus den Energiekennzahlen von Teilsystemen gebildet werden. Durch die

Ausführung der Schnittstellen zwischen den Systemen können die Kennzahlsysteme einfach

erweitert, geändert und detailliert werden, um so den Anforderungen von produzierenden

Unternehmen gerecht zu werden: Bei einer Änderung ist eine Betrachtung des Gesamtsystems nicht

erforderlich, sondern es sind nur die Schnittstellen der betroffenen Anlagen anzupassen. So wird die

geforderte Modularität erfüllt (Baukastenprinzip).

Bei der Definition der Kennzahlen ist die sogenannte „Bewertungsart“ (Geld, Primärenergie oder

CO2-Emissionen) frei wählbar. Somit können mit der einmal aufgestellten Kennzahlsystematik

Aufgaben von verschiedenen Akteuren in einem Unternehmen gelöst werden: Das

Kostencontrolling erhält aussagekräftige Kennzahlen zu den Energiekosten, die Instandhaltung zu der

energetischen Effizienz der Anlagen und die Umweltbeauftragten zu den mit der Energieverwendung

verbundenen CO2-Emissionen.

9 Kennzahlkatalog, Berechnungshilfen und Roadmap

Ein erster praktischer Test der Methodik erfolgte in der Aufstellung von Kennzahlen im Arbeits-

paket 2, dem Kennzahlkatalog, beispielhaft für sieben Versorgungssysteme (Heizkessel,

Kältemaschine, Pumpe, …). Diese Kennzahlen können dann in allen Systemen, in denen diese

Versorgungssysteme eingebunden sind, verwendet und zu Gesamtkennzahlen verbunden werden.

Die Aufstellung der Kennzahlen erfolgt hier in fünf Schritten: Zunächst wird der Nutzen des Systems,

die Systemgrenzen sowie die Stoff- und Energieströme aufgestellt. Auf dieser Grundlage werden

Nutzen- und Aufwandsströme entwickelt und angegeben, wie diese gemessen werden können. Die

Formeln der Kennzahlen ergeben sich dann gemäß der Methodik aus den Nutzen- und

Aufwandsgrößen. In einer „Minimalvariante“ stellen wir eine Lösung vor, um den Einsatz der


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Methodik in der Praxis zu vereinfachen und eine kostengünstige Lösung kompakt zur Verfügung zu

stellen.

Mit den Berechnungshilfen haben wir zu den im Kennzahlenkatalog betrachteten sieben

Querschnittstechnologien einfache Excel-Tools entwickelt. Diese Excel-Tools bilden die im

Kennzahlenkatalog angewandte Methodik anhand der ausgewählten sieben

Querschnittstechnologien ab. In den Berechnungen werden Beispielzahlenwerte angegeben. Der

Anwender kann jedoch auch selbst Werte eingeben, um die Kennzahlen zu ermitteln und so einen

Vergleich (Monitoring oder Bewertung) von Systemen vornehmen.

Um die Methodik zu einer breiten Anwendung zu bringen, muss diese den relevanten

Akteursgruppen bekannt sein, von ihnen verstanden und akzeptiert werden und mit derzeit

vorhandenen Systemen weitest möglich kompatibel sein. Um diese Ziele zu erreichen, wurden im

Projekt in einer Roadmap die möglichen Hemmnisse einer Verbreitung betrachtet und Initialprojekte

entwickelt. Als wichtige Akteursgruppen werden dabei die anwendenden Unternehmen im Industrie-

und Gewerbesektor, beratende und umsetzende Dritte, wie Energieberater, Contractoren,

Zertifizierer und Hersteller sowie die Politik als Gestalter von Regulierungs- und Fördertatbeständen

gesehen. Zwei kurzfristig zu erstellende Initialprojekte sind die Erstellung eines Leitfadens und die

Durchführung von Demonstrations-Projekten. Während bei der Darstellung der Methodik im Projekt

der Schwerpunkt auf einer guten Nachvollziehbarkeit der Entwicklung der Begriffe und Formeln lag,

soll der Leitfaden dazu dienen, die Anwendung der Methodik und der Kennzahlen in der Praxis

einfach und anschaulich darzustellen. Anhand der Demonstrationsprojekte sollen die Methodik und

der Kennzahlkatalog für ganze Standorte angewendet und die Ergebnisse veröffentlicht werden.

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