25 Energiesparpotenziale Industrie

Die Industrie ist für 29% des Endenergieverbrauchs verantwortlich. Auch die Energieverbrauchszuwächse sind beachtlich. Wo kann da gespart werden? Wie sieht die Fabrik der Zukunft aus?

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Eine Sendung von Gerhard Kettler.

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Hintergrundinformation

(Virus-Umweltbureau)

Energiesparpotenziale in der Industrie

Die Industrie (statistische Kategorie „Produzierender Bereich“) war im Jahr 2007 in Österreich für 29% des Endenergieverbrauchs verantwortlich. Sowohl der industrielle Verbrauch an Strom als auch der an Erdgas ist etwa doppelt so hoch wie bei den privaten Haushalten. Auch die Energieverbrauchszuwächse der Industrie (zwischen 1990 und 2007) sind beachtlich. Insbesondere im Bereich elektrisch betriebener Standmotoren könnten nennenswerte Einsparpotenziale erschlossen werden.

Status Quo Energieverbrauch Industrie, Verbrauchstrends

Die Industrie war im Jahr 2007 mit 314 PJ (PetaJoule) für 29% des Endenergieverbrauchs in Österreich verantwortlich.

(Vergleich: Haushalte 24,2%, Verkehr 35%, Dienstleistungen 9,4%, Landwirtschaft 2,4%, gesamter Endenergieverbauch 2007: 1.083 PJ)

Die beiden wichtigsten Endenergieträger in der Industrie sind Strom und Erdgas. Zwischen 1990 und 2007 kam es zu markanten Zuwächsen beim Verbrauch dieser Energieträger für industrielle Zwecke. So stieg der Stromverbrauch der Industrie zwischen 1990 und 2007 um 54%: von 17,98 TWh (Terawattstunden) auf 27,7 TWh; der Erdgasverbrauch im selben Zeitraum um ca. 43% (von 69 auf 99 PJ).

Zum Vergleich dazu die Verbrauchsentwicklung bei den privaten Haushalten:

Der Stromverbrauch stieg in diesem Sektor zwischen 1990 und 2007 um 23,6 Prozent (von 11,46 TWh auf 14,16 TWh);

der Erdgasverbrauch der privaten Haushalte stieg zwischen 1990 und 2007 um 66 Prozent (von 32,3 auf 53,9 PJ)

Die Industrie (statistische Kategorie „Produzierender Bereich“) in Österreich verbraucht also sowohl fast doppelt so viel Strom als auch doppelt so viel Erdgas wie private Haushalte.

(Quelle für alle oben genannten Zahlen: Statistik Austria, Energiebilanzen Österreich 1970 – 2007, www.statistik.at)

Aufspaltung des industriellen Energieverbrauchs

Die drei wichtigsten Bereiche, für die in Industriebetrieben Energie verbraucht wird, sind Standmotoren, Industrieöfen und Dampferzeugung (siehe Abb. 1). Alle anderen Bereiche wie Raumheizung, Beleuchtung, EDV, elektrochemische Zwecke spielen dagegen eine vergleichsweise untergeordnete Rolle (siehe ebenfalls Abb. 1).

Im Jahr 2004 betrug der Anteil von Standmotoren 34%, von Industrieöfen 28%, der Dampferzeugung 26% am gesamten industriellen Energieverbrauch.

Bei den stromverbrauchenden Anwendungen dominieren ganz klar Standmotoren mit einem Anteil von 68%, gefolgt von Industrieöfen mit 21,5%.

Abb. 1: Industrieller Strom- und Energieverbrauch nach Nutzenergiekategorien. Quelle: Haas, Müller, Kranzl et al. (2008), S. 154, basierend auf Statistik Austria, Nutzenergieanalyse 2004

Abb. 1: Industrieller Strom- und Energieverbrauch nach Nutzenergiekategorien. Quelle: Haas, Müller, Kranzl et al. (2008), S. 154, basierend auf Statistik Austria, Nutzenergieanalyse 2004

Einsparpotenziale bei Standmotoren

Während theoretisch Elektromotoren in der Lage sind, elektrischen Strom mit Effizienzen von über 90% in mechanische Energie umzuwandeln, liegen in der Praxis erzielte Wirkungsgrade vielfach nur bei 20-40% (Haas, Müller, Kranzl et al. 2008, S. 155).

Die Gründe dafür sind:

  • ineffiziente Motoren (meist aus Kostengründen in kleinen Leistungsklassen)

  • schlechte Anlagen- und Systemdimensionierung (sowohl auf der elektrischen als auch auf der mechanischen Seite)

  • verbesserungsfähige Anlagenwartung

  • Benutzer_innenverhalten

Tab. 1 zeigt, wie hoch diese Einsparpotenziale für die verschiedenen industriellen Anwendungen wie Pumpen, Gebläse, Druckluftsysteme, Kühlung, Förderbänder und andere Anwendungen eingeschätzt werden. Innerhalb der Anwendungen sind die Einsparpotenziale noch in die Bereiche hocheffiziente Motoren, Steuerung, Motorenauslegung und Anlagenoptimierung und Benutzer_innen- und Betriebsoptimierung gegliedert.

Tab. 1: Einsparpotenziale bei elektrischen Standmotoren nach Anwendungen, Quelle: Haas, Müller, Kranzl et al. 2008, S. 160

Tab. 1: Einsparpotenziale bei elektrischen Standmotoren nach Anwendungen, Quelle: Haas, Müller, Kranzl et al. 2008, S. 160

Das höchste Einsparpotenzial besteht bei Druckluftsystemen, hier insbesondere in den Bereichen Motorenauslegung und Anlagenoptimierung sowie Benutzer- und Betriebsoptimierung. Es zeigt sich also, dass neben den rein technologischen Einsparpotenzialen (durch hocheffiziente Motoren und optimierte Steuerung) vor allem auch Aspekte der Anlagenplanung und der Betriebsweise eine erhebliche Rolle bei der Realisierung von Einsparpotenzialen spielen.

Abb. 2 zeigt die technischen Stromsparpotenziale und den verbleibenden Stromverbrauch verschiedener Industriezweige in Österreich. Die relativen Einsparpotenziale liegen meist in einer Bandbreite von 15 – 20 Prozent.

Abb. 2: Technische Einsparpotenziale durch Effizienzverbesserungen bei Standmotoren, Industrieöfen und Beleuchtung in verschiedenen Industriebranchen. Quelle: Haas, Müller, Kranzl et al. (2008), S. 162

Abb. 2: Technische Einsparpotenziale durch Effizienzverbesserungen bei Standmotoren, Industrieöfen und Beleuchtung in verschiedenen Industriebranchen. Quelle: Haas, Müller, Kranzl et al. (2008), S. 162

Das gesamte hier abgeschätzte Stromsparpotenzial liegt bei fast 4 TWh und entspricht damit etwa dem Vierfachen des Regelarbeitsvermögens des Donaukraftwerks Freudenau. Selbst wenn nur die wirtschaftlichen Maßnahmen einbezogen werden, entspricht das Stromsparpotenzial noch immer etwa dem Dreifachen des Regelarbeitsvermögens des Donaukraftwerks Freudenau (Haas, Müller, Kranzl et al. 2008, S. 162).

Ausgewählte Projekte aus dem Programm „Fabrik der Zukunft“

Im österreichischen Forschungs- und Entwicklungsprogramm „Fabrik der Zukunft“ werden sehr hochgesteckte Zielsetzungen verfolgt:

In der Fabrik der Zukunft werden

  • Nachwachsende Rohstoffe - die “Ressourcen von Morgen” - genutzt

  • Innovative Produktionsmethoden und neue Technologien für einen effizienten Ressourceneinsatz angewandt

  • Produkte und Dienstleistungen mit konsequenter Orientierung am Produktnutzen (im Gegensatz zum Produktbesitz) angeboten

Einen Teilaspekt dieser Gesamtzielsetzung stellt die Erhöhung der Energieeffizienz und die vermehrte Nutzung erneuerbarer Energien in produzierenden Betrieben dar.

Zwei „Fabrik der Zukunft“-Projekte, die sich mit diesem Aspekt beschäftigen, seien hier erwähnt:

1. Das Projekt „Abschaltbare Fabrik“ beschäftigt sich mit der Frage, wie der Energieverbrauch im Stand-by-Betrieb von Industriebetrieben reduziert werden kann. Der Energieverbrauch im Stand-by-Betrieb (also in Zeiten, wo nicht produziert wird) von Industriebetrieben kann erheblich sein. In einem deutschen Automobilfertigungsbetrieb beispielsweise wird während Verbrauchsspitzen eine elektrische Leistung von 54 MW (Megawatt) benötigt, in der produktionsfreien Zeit 9 MW (das ist immerhin ein Sechstel der Spitzenlast). Das Projekt „Abschaltbare Fabrik“ hat sich zum Ziel gesetzt, IT-Lösungen zu entwickeln, die diese Stillstandsverluste um 30 Prozent reduzieren. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist, durch entsprechende Messtechnik den zeitlichen Energieverbrauch transparent darzustellen. Nach einer verursachergerechten Darstellung folgt ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess der Prozess- und Betriebsoptimierung.

2. Im Projekt „PROMISE (Produzieren mit Solarenergie)“ wurde untersucht, welcher Anteil von industriell benötigter Niedertemperaturwärme (bis 400 °C) mit Hilfe des Einsatzes von solarthermischen Anlagen in Österreich gedeckt werden könnte.

Die Einschätzung der kurz- und mittelfristigen solaren Deckungsgrade fällt eher ernüchternd aus: 3,3 PJ / Jahr (kurzfristiges Potenzial) bzw. 5,4 PJ / Jahr (mittelfristiges Potenzial) bei einem gesamten Niedertemperaturwärmebedarf von 85 PJ / Jahr.

Weiters wurden Systemanalysen für eine Prozessintegration von Solarwärme in Produktionsprozesse und Fallstudien, die die Umsetzbarkeit demonstrieren sollen, durchgeführt.

Mögliche Anwendungsbereiche für solarthermische Anlagen im produzierenden Bereich sind Wasch- und Trocknungsprozesse, Molkereien, Brauereien, Galvanikindustrie oder Heizung von Industriehallen.

Literatur / Weblinks

Haas Reinhard, Kranzl Lukas, Müller Andreas et al. (2008): Szenarien der gesamtwirtschaftlichen Marktchancen verschiedener Technologielinien im Energiebereich, Endbericht, Programm „Energiesysteme der Zukunft“

www.fabrikderzukunft.at (Stand 21.05.2010)

http://www.klimaaktiv.at/article/archive/12030/ (Stand 21.05.2010)

(klima:aktiv Energieeffiziente Betriebe)

Interviewpartner_innen

in der Sendung

und in der Sendung

erwähnte Links

Interviewpartner:

Dr. DI Ernst Schriefl

Studierte Technischer Umweltschutz (1994 – 2000) und Informatik (1987 – 1994). Von 1999 bis 2007 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft (Energy Economics Group) und am Wiener Zentrum für Energie, Umwelt und Klima. Arbeitsschwerpunkte: Energieeffizienz in Gebäuden, Nutzer_innenverhalte, Rebound-Effekte, Simulationsmodelle. Abschluss der Diplomarbeit im Jahr 2000 zum Thema „Lebensstil und Energieverbrauchsverhalten“. Abschluss der Dissertation im Jahr 2007 (Titel: „Modellierung der Entwicklung von Treibhausgasemissionen und Energieverbrauch für Raumwärme und Warmwasser im österreichischen Wohngebäudebestand unter der Annahme verschiedener Optimierungsziele“).
Seit 2007 Mitarbeiter bei „energieautark consulting gmbh“. Arbeitsschwerpunkte: Projektleitungen (Powerdown, TRAENER, SOS - Save Our Surface, Feasible Futures), Schulungen im Bereich Energieausweiserstellung (im Auftrag des AMS).
>>Mehr über Ernst Schriefl

E-Mail: ernst.schriefl[at]energieautark.at

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