Hintergrund Energiedienstleistung ContractingEinspar-Contracting

20.12.2018

Industrie hat großes Kälteeinsparpotenzial

Ein bayerisches Forschungsteam untersucht aktuell die Einsparpotenziale von Kältesystemen in der Industrie. So ließen sich durch gezielte Betriebsoptimierung und intelligente Steuerungstechnik erhebliche Energie- und damit Kosteneinsparungen erzielen.

Im Rahmen des Forschungsprojektes "SEEDs" haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) dies bereits an einigen Kältesystemen erfolgreich umgesetzt, teilte das Institut mit. Anhand der eigenen Labor- und Gebäudeinfrastruktur haben sie ein Einsparpotenzial von 20 % ermittelt. "Das bedeutet im Realbetrieb eine jährliche Einsparung von 135.000 kWh elektrischer Energie", so die Forscher. Die Ergebnisse ließen sich auf zahlreiche Industriebetriebe übertragen.

Erheblicher Sekundärenergiebedarf

Das Fraunhofer IISB diente in dem Projekt als Demonstrationsplattform. Durch seine umfangreichen Büro- und Laborflächen sei seine Leistungsklasse in etwa vergleichbar mit einem mittleren Industriebetrieb. Stark schwankende Lasten, Spitzenlasten und ein erheblicher Sekundärenergiebedarf böten dabei Raum für umfassende energetische Optimierungsmaßnahmen. Viele Gewerbebetriebe befinden sich in einer ähnlichen Situation, sie betreiben ihre Kältesysteme häufig mit hohem finanziellem Aufwand. Besonders in den Sommermonaten müssten die Kälteanlagen mit hohen Umgebungstemperaturen kämpfen, was zu signifikanten Spitzenlasten und für das Unternehmen zu höheren Leistungspreisen führt. Erschwerend komme hinzu, dass der Kältebedarf zunimmt und die eingesetzten Kälteanlagen ständig erweitert würden. Die ursprünglich zentralisierte Steuerung der Anlage bekommt so zunehmend einen dezentralen Charakter. "Durch die stetige Veränderung des Systems schleichen sich Ineffizienzen ein, welche ein Unternehmen viel Geld kosten", so die Forscher. Ein Monitoringsystem, das die zentralen Effizienzkennzahlen des Kältesystems überwacht, fehlt meist.

Kaltwasserspeicher für die Sommermonate

Hier setzen die Wissenschaftler an und erheben zunächst den Status quo. Mithilfe von modellbasierter Simulation entwickeln sie dann energetische Konzepte, die den Kältebedarf drücken. Beispielsweise könne sich herausstellen, dass Kältemaschinen falsch dimensioniert sind, unnötig hohe Kaltwasservolumenströme vorliegen oder Betriebspunkte ungünstig und Regelungen ineffizient sind. Häufig werde auch nicht berücksichtigt, dass für Teile der Prozesskühlung keine gesonderte Kältemaschine nötig ist, da bereits die Verdunstungskühlung vorhandener Kühltürme ausreichend Kühlleistung liefert. Eine entsprechende Anpassung spare etwa zehn Prozent der Betriebskosten ein. Die typischen Lastspitzen im Sommer ließen sich durch einen Kaltwasserspeicher mit integriertem Lastmanagement relativieren. Letzterer könne zusätzlich zum Einsatz kommen, um die Betriebspunkte der Kältemaschinen zu optimieren und einen Teil der Kältebereitstellung in die Nachtstunden zu verlagern. Hierdurch lasse sich der Energiebedarf der Kälteanlage nochmals um 15 % reduzieren.

Der Betrieb von Kälteanlagen verursacht in Deutschland laut IISB etwa 14 % des gesamten Strombedarfs. Der Anreiz für Effizienzmaßnahmen sei deshalb groß. So schätzen Experten das Energieeinsparpotenzial in Kältesystemen auf bis über 50 % der betriebsgebundenen Kosten. /ml




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