TGA MSR-Technik

TGA Ausgabe 12-2014
Energieverbräuche managen

Wissen, was läuft – und wie viel davon


1 Schon bevor die Baugrube für den Stuttgarter Tiefbahnhof ganz ausgehoben ist, wird das umliegende Gelände mit vielen Baumaßnahmen erschlossen. Das Einkaufszentrum Milaneo (im Vordergrund) wurd

1  Schon bevor die Baugrube für den Stuttgarter Tiefbahnhof ganz ausgehoben ist, wird das umliegende Gelände mit vielen Baumaßnahmen erschlossen. Das Einkaufszentrum Milaneo (im Vordergrund) wurde mit modernsten Wärme- und Wasserzählern ausgestattet. Die Stuttgarter Stadtbibliothek am Mailänder Platz (im Hintergrund) erhielt schon 2012 Wärmezähler, die seitdem zuverlässig ihre Daten an die Hausautomation liefern.

Ein Produktionsbetrieb stellt jetzt seinen Glühofen über das Wochenende aus und spart an diesen beiden Tagen ca. 500 m3 Gas. Eine bundesweit aktive Ladenkette registriert neuerdings zentral das Energieprofil jeder Filiale und erkennt an untypischen Ausschlägen defekte Verbraucher, die dann sofort ausgetauscht werden. Auf Anhieb wurden so 500 000 Euro/a gespart. Energieeffizienz ist nicht nur gut für die Umwelt, sondern auch für die Finanzen. Basis für ein profitables Energiemanagements ist eine wirtschaftliche Verbrauchsdatenerfassung.

Kompakt informieren

Grundvoraussetzung für die Einrichtung eines wirkungsvollen Energiemanagementsystems sind ein Messkonzept und der Aufbau eines Mess- und Analysesystems für die Verbräuche.

Neben der Ausstattung mit für die jeweilige Anwendung und die betrieblichen Randbedingungen geeigneten Zählern ist ein Bus-System zur kontinuierlichen Datenaufzeichnung erforderlich.

Für die Auswahl des für die jeweilige Messstelle am besten geeigneten Zählers und der Dateninfrastruktur sollte der Lieferant eine tiefgehende fachliche Beratung bieten.

Am schnellsten amortisieren sich Maßnahmen zur Energieeffizienz, wenn das Verbrauchsverhalten überprüft und sinnvoll angepasst wird. Das ist auch ein zentrales Ziel eines Energiemanagementsystems nach DIN EN ISO 50 0011). Die Norm bietet für Unternehmen jeder Größenordnung praktikable Mechanismen zur Optimierung der Energieverbräuche und stellt weltweit einen vergleichbaren Bewertungsmaßstab her. Deshalb verlangt beispielsweise der Gesetzgeber von energieintensiven Unternehmen vielfach die Zertifizierung nach ISO 50 001 als Voraussetzung für staatliche Vergünstigungen bei den Energiekosten.

Im Mittelpunkt der Norm für Energiemanagementsysteme (EnMS) steht ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess, der aus den Phasen „Planen, Umsetzen, Kontrollieren, Handeln“ besteht. Er soll Energieeffizienz tief in der Unternehmenskultur verankern. Für die Phasen „Planen“ und „Kontrollieren“ sieht die Norm das Messen von Energieverbräuchen vor. Denn exakte Verbrauchsdaten sind die entscheidende Grundlage, um Verhalten und Investitionen in puncto Energieeffizienz nach ihrer Wirtschaftlichkeit respektive Amortisation zu priorisieren.

Bereits bei dem Aufbau eines Mess- und Analysesystems ist Fachkompetenz erforderlich, damit die Aufwendungen für die Datenerfassung mit den möglichen Energiekosteneinsparungen in Relation stehen. Dabei hat die Festlegung der Energiemengenzähler und ihrer Kommunikationsschnittstellen einen besonderen Stellenwert. Der auf die Verbrauchserfassung spezialisierte Großhändler WDV / Molliné stellt dafür ein breites und systemoffenes Spektrum an Zählern zur Verfügung, um objektbezogen ein wirtschaftliches Messkonzept umsetzen zu können.

1: Wie sollen die Daten erfasst werden?

In jedem Gebäude befinden sich Zähler, die den Verbrauch von Strom, Wasser und Heizenergie erfassen. Sie dienen in der Regel jedoch lediglich zur Abrechnung mit den Versorgern. Für ein EnEM sind hingegen die Verbrauchsdaten kontinuierlich zu erfassen, um beispielsweise Lastgänge, Lastspitzen und Vergleich zur Nutzung des Gebäudes oder der Produktionsmenge herstellen zu können.

Teilweise sind in Liegenschaften zur Steuerung von Prozessen bereits Bus-Systeme, wie LON, KNX/EIB, BACnet oder Modbus, etabliert. In der Regel ist es dann sinnvoll, auf Basis bereits vorhandener Netze Energiemengenzähler mit entsprechenden Schnittstellen auszuwählen. In manchen Fällen kann es jedoch wirtschaftlicher sein, neben einem bestehenden Bus-System Energiemengenzähler mit M-Bus-Schnittstelle für die reine Datenerfassung parallel zu etablieren. Zähler und Zubehör mit M-Bus-Technologie sind vergleichsweise günstig und lassen sich über Gateways bei Bedarf auch mit anderen Bus-Systemen koppeln. Bei der Datenübermittlung gewährleisten Leitungen die größte Sicherheit. Aber auch Funkstrecken lassen sich mit den meisten Bus-Netzen dort realisieren, wo die baulichen Gegebenheiten eine Leitungsverlegung kaum ermöglichen.

Wichtig ist also, schon beim ersten Schritt einen System-Lieferanten zu wählen, der ein möglichst umfassendes Spektrum bietet. Denn außer Fragen zur Datenübermittlung ergeben sich bei einem sukzessiven Ausbau der Energiemengenerfassung stets neue Anforderungen an die benötigten Zähler. Sie resultieren aus den zu messenden Medien, den variierenden Leitungsnennweiten und der Messmethodik. Fehlt es hier an einer fachkompetenten Auslegung der Zähler, sind die Messungenauigkeiten zum Teil so erheblich, dass die Wirkung von Energieeffizienzmaßnahmen falsch eingeschätzt werden kann und Amortisationsberechnungen nicht zutreffen. Planer, mit der Montage beauftragte Fachhandwerker und die verantwortlichen Energiemanager in den Unternehmen sollten deshalb außer hochwertiger Hardware auch auf einen entsprechenden fachlichen Support achten.

2: Wo sollen Daten erfasst werden?

Je nach Struktur des Gebäudes oder der Liegenschaft ist es sinnvoll, zunächst eine globale Transparenz der Verbräuche aller Energieträger zu erfassen und dann schrittweise zu detaillieren. Zum Beispiel gaben in einem Verwaltungsgebäude mit angeschlossener Produktionshalle neben den Hauptzählern für Strom, Gas, Wasser und Heizung zusätzliche Unterzähler für den Gewerbeteil neue Erkenntnisse zum Energieverbrauch.

Durch den Vergleich des Energieeinsatzes mit den Produktionszahlen wurden ineffiziente Betriebszustände erkannt. Detaillierte Messungen zeigten zum Beispiel, dass nach dem Wochenende durch den Anlauf eines Glühofens weniger Gas verbraucht wird als im Stand-by-Betrieb an den arbeitsfreien Tagen.

3: Wie werden die Zähler installiert?

Für spezifische Einzeluntersuchungen kann statt eines stationären auch ein mobiler Zähler sinnvoll sein, der temporär über einen Datenlogger die Verbräuche zur Analyse aufzeichnet. Um die Montage im laufenden Betrieb zu ermöglichen, stehen beispielsweise für die Verbrauchsmessung von Gasen Zähler zur Verfügung, die auch unter Druck in die Leitungen installiert werden können. Dazu wird ein Sensor in das Gas- oder Druckluft führende Rohr eingebracht, der eine kalorimetrische Messung vornimmt (siehe Info-Kasten).

Um Mengen von flüssigen Medien wie Heiz- oder Kühlwasser zu erfassen, lassen sich ebenfalls Zähler montieren, ohne eine Anlage stillzusetzen und die Leitungsstrecke trennen zu müssen. Clamp-on-Zähler messen mit Ultraschall (siehe Info-Kasten) und lassen sich von außen auf das Rohr spannen. In jedem Fall ist entscheidend, die Zähler differenziert zur Rohrnennweite und der Durchflussmenge auszulegen, um möglichst exakte Ergebnisse zu erhalten. Für das Monitoring und die Auswertung der Daten bieten spezialisierte Softwarehäuser entsprechende Programme an.

Zusammenfassung

Energie einzusparen ist ein zwingendes Gebot – aus gesellschaftlicher Verantwortung, aufgrund zahlreicher gesetzlicher Vorgaben und zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit. Denn Maßnahmen und Investitionen zur Steigerung der Energieeffizienz sind oft wirtschaftlich sehr attraktiv, insbesondere weil der Standort Deutschland im internationalen Vergleich hohe Energiepreise aufweist. Voraussetzung für die Umsetzung von Energieeinsparmaßnahmen mit schneller und gesicherter Amortisation ist ein intelligentes Energiemanagementsystem wie es ISO 50 001 skizziert.

Das Rückgrat eines wirkungsvollen Energiemanagementsystems ist ein auf die Aufgabenstellung, die Energieträger und das Objekt individuell abgestimmtes Mess(technik)konzept. Da die Energiemengenerfassung im Rahmen eines Energiemanagementsystems erfahrungsgemäß kontinuierlich ausgebaut wird, sollte der Lieferant der Energiemessstellen bei der Hardware und der Datenkommunikation ein maximales Spektrum abdecken und auch eine tiefgehende fachliche Beratung anbieten.

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Wissen, was läuft – und wie viel davon
  2. Teil: Gängige Messprinzipien
  3. Teil: Kontakt zum Anbieter
  • 2  Der elektronische Gaszähler erfasst das Normvolumen von Erdgas nach dem Prinzip der mikrothermischen Durchflussmessung. Der Gaszähler für Smart-Metering- und Smart-Home-Konzepte ist für Gewerbebetriebe und Haushalte geeignet.

  • 3  Der Sysmess-M-Bus-Datenlogger für maximal 60-M-Bus-Geräte hat einen integrierten Webserver. Die Inbetriebnahme ist mit IT-Grundkenntnissen möglich.

  • 4  Flüssige Medien mit Ultraschall zu messen, ist eine sinnvolle Alternative, wenn nur temporär Energiemengen erfasst und analysiert werden sollen oder eine Unterbrechung der Rohrleitung für den Zählereinbau sehr kostspielig ist. Der abgebildete Clamp-on-Ultraschallzähler wird außen auf die Leitung geschnallt.

  • 5  Durchflussmengen von Gasen oder Druckluft sind sehr zuverlässig nach dem Prinzip der Kalorimetrie (siehe Info-Kasten) zu messen.

  • 6  Mit einer M-Bus-, Modbus- oder Ethernet-Kommunikationsschnittstelle wird ein Energiezähler zum Smart Meter für die Integration in Fernauslese- und Automationssysteme.

  • 7  Der MID-Zähler für Wärme-, Kälte- und Klimaanwendungen zeichnet sich durch minimale Druckverluste aus. Er kommt auch mit verschmutztem Wasser und Sole- sowie Glykolzusätzen zurecht.

Bild: WDV / Molliné

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