TGA MSR-Technik

TGA Ausgabe 02-2013
Energiemanagement-Software in der Praxis

Energiesparpotenziale einfacher identifizieren

Abb. 1 Am Standort Ingelheim will Boehringer ­Ingelheim den Energieverbrauch deutlich senken. Dafür sollen über ein Energiemanagement ­Einsparpotenziale bei der Gebäudetechnik ­identifiziert werden. (Quelle: Boehringer Ingelheim )
Abb. 1 Am Standort Ingelheim will Boehringer ­Ingelheim den Energieverbrauch deutlich senken. Dafür sollen über ein Energiemanagement ­Einsparpotenziale bei der Gebäudetechnik ­identifiziert werden.

Aus verschiedensten Gründen werden TGA-Anlagen meistens nicht optimal ­betrieben. Erst durch die systematische Erfassung und Auswertung von Betriebsdaten sowie Energie- und Stoffströmen lassen sich die Optimierungspotenziale erkennen. Ein Pilotprojekt bei Boehringer Ingelheim verdeutlicht die Bedeutung eines professionellen Energie(daten)managements.

Die Abteilung Ingenieurtechnik von Boehringer Ingelheim plant, am Unternehmensstandort Ingelheim Abb. 1 den Energieverbrauch sowie den CO2-Ausstoß bis zum Jahr 2020 um 20 % gegenüber den Werten des Jahres 2010 zu senken. Dazu greift das Unternehmen auf das EMS-Programm (Energie Management Solution) von Sauter zurück. Die Software visualisiert die Energieströme und zeigt auf, wo der Verbrauch am größten ist.

Bei dem Pilotprojekt in Ingelheim wurden 120 Zählwerte und diverse Temperatur- und Feuchtewerte bis hin zu Luftvolumenströmen aus einem Pool von 5000 Datenpunkten ausgewertet. Dadurch konnte ermittelt werden, dass ein Großteil des Energieverbrauchs zur Luftaufbereitung in den Laboren aufgewendet wird und damit die Wirkung erfolgreicher Einsparkonzepte in diesem Bereich am größten ist.

Die Auswertung der Daten zeigte auch, dass durch Veränderungen im Nutzerverhalten ein weitaus größeres Einsparpotenzial realisierbar ist, als es zu erwarten war. Als Konsequenz wurde ein Einsparprojekt ins Leben gerufen, wodurch das Unternehmen seinen ehrgeizigen Zielen bereits ein ganzes Stück näher gekommen ist.

Integration des EMS-Programms

Den Energiebedarf bzw. -verbrauch für einen Raum zu ermitteln, ist heute eine einfache Sache. Den Energiebedarf bzw. die Energiekosten pro geförderten Kubikmeter Luft für eine komplexe Anlage darzustellen, ist hingegen eine Herausforderung, die nur mit einer dafür konzipierten Softwarelösung zu meistern ist. Das EMS-Programm erfasst dafür für jede Lüftungsanlage die zugeführten Energiemengen und berechnet dann den Energiebedarf und die Energiekosten pro Kubikmeter transportierter Luft Abb. 2. Durch die Volumenstrommessung an jeder Verbraucherstelle ist bekannt, wie viel Luft in jeden einzelnen Raum eingeblasen wird. Auf dieser Basis lassen sich die Energiekosten pro Nutzer beziehungsweise pro Raum berechnen und nach dem Verursacherprinzip darstellen.

Bis 1998 waren die Laborräume bei Boehringer Ingelheim dezentral geregelt. Mittels eines Gebäudemanagement-Systems wurde dann erstmals eine übergeordnete Gebäudeleittechnik eingeführt. Das System war zunächst jedoch einzig auf Funktionalität und eine zentrale Bedienbarkeit ausgelegt, Energieeinsparungen standen noch nicht im Fokus. Ab 2007 nutzte man schließlich die Möglichkeit, durch die Gebäudeautomation von Sauter Einsparpotenziale aufzudecken und den Energieverbrauch zu senken: So wurden über die Jahre Messdatenpunkte gesammelt, auf deren Basis beispielsweise Temperatur- und Feuchtewerte sowie Luftvolumenströme ausgewertet werden konnten. Damit war eine wichtige Voraussetzung für die Installation eines Energie-Management-Systems geschaffen.

Für die Analyse wurden unter anderem die Werte von Temperatur-, Druck- und Feuchtesensoren mit der Gebäudeleittechnik visualisiert und an EMS übermittelt. Als Vorteil hat sich erwiesen, dass durch die Installation der Gebäude- und Laborautomation eine hohe Automa­tionsdichte an Mess- und Regelanlagen bestand, sodass etwa zwei Drittel aller neu einzurichtenden Zähler als virtuelle Version ausgeführt werden konnten, was die Investitionskosten deutlich verringerte.

Schwachpunkte identifizieren

„Mit dem EMS-Programm stellen wir ein Werkzeug zur Verfügung, dass Energieflüsse und -verbräuche transparent macht“, erklärt Alfred Streit, Projektleiter von Sauter. Danach ist es dem Auftraggeber überlassen, wie und wo er den Energieverbrauch minimiert. Außerdem ermöglichen es die Tools dem versierten Anlagenbetreuer, beliebige Werte und zahlreiche Funktionen hinzuzufügen. So wurde bei Boehringer Ingelheim beispielsweise festgelegt, den Energieaufwand pro Kubikmeter zu visualisieren, genauso kann der Aufwand für Räume, Abteilungen und Gebäude angezeigt werden.

Die Zählerstände können zu täglichen, wöchentlichen, monatlichen und jährlichen Verbrauchswerten aggregiert werden. Über schematische Darstellungen lassen sich die Daten vergleichen und Schwachpunkte genau identifizieren. Ferner können zusätzliche Grenzwerte parametriert werden, um neue Vergleiche zu ermöglichen. So lassen sich auch Benchmarks festsetzen, anhand derer der Verlauf beziehungsweise der Fortschritt der Energieoptimierung bewertet werden kann.

Dadurch besteht zudem die Möglichkeit, eine Kontrollfunktion einzurichten. „Wenn der Energieverbrauch an einer Anlage drastisch abfällt oder konstant niedrig ist, kann das ein Anzeichen für Funktionsstörungen sein“, erklärt Klaus Roos Abb. 3, Mitarbeiter der Ingenieurtechnik bei Boehringer Ingelheim. Damit ist ebenso eine energetische Überwachung von Systemen und deren Wirkungsgrad möglich.

Erste Optimierungseingriffe

Die EMS-Analyse bei Boehringer Ingelheim ergab, dass ein Großteil des Energieverbrauchs der RLT-Anlage im Laborbereich anfällt. Das Ergebnis konnte sogar noch genauer bestimmt werden. Roos: „Wir konnten herausfinden, dass die meiste Energie speziell zur Luftbefeuchtung verbraucht wird.“ Daraufhin wurden konkrete Maßnahmen ergriffen, um die Anlagentechnik weiter zu optimieren.

Da die Belüftung der Räume über ein zentrales Klimagerät erfolgt, kommen hier Volumenstromregler mit aktivem Stellungsmeldungssignal zum Einsatz. „Um den Anlagenbetrieb zu optimieren, mussten wir herausfinden, welche Volumenstromregler am ungünstigsten arbeiten, wo also am meisten Druck vernichtet wird“, erklärt Sven Pohlmann Abb. 3, ebenfalls Mitarbeiter der Ingenieurtechnik in Ingelheim. An der Gesamtanlage wurde dann ein niedrigerer Druck eingestellt, was den Energieverbrauch erheblich verringert. Dazu haben Sauter und die Ingenieurtechnik Ingelheim gemeinsam eine Applikation entwickelt, welche regelt, dass nur so viel Druck wie funktionsbedingt erforderlich im Kanalsystem aufgebaut wird.

Durch die Visualisierung kann die Wirkung solcher Maßnahmen unmittelbar kontrolliert werden. Über den im EMS-Programm integrierten Formeleditor lässt sich die Energieeinsparung direkt in die daraus folgende Kosteneinsparung umrechnen, sodass für den Betreiber eine sofortige Erfolgskontrolle möglich ist.

Die Analyse durch EMS kam jedoch auch zu überraschenden Ergebnissen. „Wir waren davon ausgegangen, dass neben der Lüftungstechnik viel Energie für die Beleuchtung anfällt“, so Pohlmann. Doch das Programm zeigte, dass lediglich 8% des Gesamtenergiebedarfs auf diesen Bereich entfallen. Stattdessen stellte sich heraus: Im Laborgebäude ist der Energieverbrauch durch die Nutzer höher als der Anteil, der durch die allgemeine Gebäudetechnik verbraucht wird. In den Bürokomplexen hingegen ist das Verhältnis umgekehrt. Durch Workshops und Aufklärungskampagnen wird nun versucht, das Nutzerverhalten im Hinblick auf einen sinnvollen Energieverbrauch zu beeinflussen.

Reporting-Funktion nach EnEV

Da nach der Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) für Klimaanlagen spätestens alle zehn Jahre eine energetische Inspektion durchzuführen ist, kommt dem Betreiber das in die EMS-Software integrierte Reporting zugute. Spe­ziell für die Betreiberpflichten aus der EnEV hat Sauter zusammen mit den Mitarbeitern der Ingenieurtechnik Ingelheim eine Applikation entwickelt, welche die geforderte Dokumentation weitgehend automatisch vornimmt. Für die Klimaanlagen wurde so eine Art Inspektionstool geschaffen.

Weitere Projekte geplant

Aufgrund der positiven Erfahrungen aus dem Pilotprojekt am Standort Ingelheim plant die Ingenieurtechnik, das EMS-Programm auch für weitere Gebäude einzurichten. So beispielsweise für den Anbau eines neuen Chemie-Laborgebäudes. Zudem sind weitere Optimierungskonzepte geplant: Als nächstes Projekt soll das Behaglichkeitsfeld mit den Prozessvorgaben und energetischen Optimierungen in Einklang gebracht werden. Ziel ist es, im Winterbetrieb den Energieaufwand für die Befeuchtung und im Sommerbetrieb den Energieaufwand für die Kühlung durch eine stärkere Entfeuchtung zu senken. DR

Lese-Tipp

Lässt sich Energieeffizienz dezidiert planen, anlagentechnisch optimal umsetzen und über dem Lebenszyklus einer Anlage erhalten oder sogar verbessern? Alexander Bischel, Leiter Gebäudetechnik, Boehringer Ingelheim Pharma, Biberach an der Riß, hat diese Frage auf dem 13. Biberacher Forum Gebäudetechnik mit einem uneingeschränkten „Ja“ beantwortet – und seine Konzepte und die wichtige Rolle der Gebäudeautomation vorgestellt. Darüber berichtet der Fachartikel „Gebäude werden Energie-Prosumer“ in TGA 06-2012, Webcode 361933

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Energiesparpotenziale einfacher identifizieren
  2. Teil: Kontakt zum Anbieter
  • Abb. 2 Kosten und Verbräuche der Hauptlüftungsanlage. Beispiel für einen mit dem EMS-Programm erstellten Bericht.
  • Abb. 3 Sven Pohlmann und Klaus Roos von der ­Ingenieurtechnik Ingelheim haben zusammen mit Sauter eine Applikation zur Optimierung des Drucks im Kanalsystem entwickelt.
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