Kapitel 4 - Siemens

2
2 Energiemanagement
Hohe Versorgungs- und Betriebssicherheit sowie flexible
Nutzbarkeit sind wesentliche Eckpunkte jeder modernen
Energieverteilung. Bei einem zunehmenden Anteil der
Energiekosten an den Gesamtbetriebskosten eines
Gebäudes ist die Betriebskostenoptimierung bereits bei
der Planung ein unerlässliches Ziel. Wesentliche Bestandteile
sind dabei eine ökologisch und ökonomisch ausgerichtete
Energieverbrauchs- und Energiekostenoptimierung.
Für die Planung werden bereits in der Entwicklungsphase
eines Hochhauses Energiebetrachtungen gefordert. Bei
der Grundlagenermittlung und Vorplanung entsprechend
den Leistungsphasen 1 und 2 nach der Honorarordnung
für Architekten und Ingenieure (HOAI) in Deutschland,
sind Zielvereinbarungen zum Energieeinsatz und den
zugehörigen Messsystemen zu treffen und ein Energiekonzept
zu erstellen.
Auf der Basis der Energieflüsse im Gebäude greifen
Energietransparenz, Energiemanagement und Energieeffizienz
ineinander. Datensammlung und -aufbereitung
sorgen für Energietransparenz, so dass ein Energiemanagement
funktionieren kann. Die Energieeffizienz wird
durch die Planung von Automatisierungssystemen und
die Festlegung der Effizienz der eingesetzten Geräte
gemäß den Vorgaben des Auftraggebers beeinflusst:
Energieeffizienz
Die Energieeffizienz beschreibt die Relation zwischen
Energieaufwand und resultierendem Nutzen. Beim Wirkungsgrad
h (z. B. von Aufzugsmotoren) wird der Quotient
aus eingesetzter Leistung zu abgegebener Nutzleistung
über einen definierten Zeitraum ausgewertet. Die
Effizienzziele gehören zu den Grundlagen der Planung.
Energietransparenz
Die Energietransparenz schafft die Informationsbasis für
Aktionen, Reaktionen, Handlungsanleitungen und Verbesserungsmaßnahmen.
Grundsätzlich gehört die Energietransparenz
zum Betriebsmanagement, da erst im
Betrieb die Energieflüsse konkret durchleuchtet werden.
Es wird aber gern vergessen, dass die Mess-, Auswertungs-
und Datenverwaltungssysteme in der Vorplanung
Beachtung finden sollten.
Energiemanagement
Die Richtlinie VDI 4602 Blatt 1 definiert Energiemanagement
wie folgt: „Energiemanagement ist die vorausschauende,
organisatorische und systematisierte Koordination
von Beschaffung, Wandlung, Verteilung und
Nutzung von Energie zur Deckung der Anforderungen
14 Totally Integrated Power – Energiemanagement
unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer
Zielsetzungen“. Alle Hilfsmittel, die diese Koordination
ermöglichen, definiert die Norm als Energiemanagementsysteme:
„Energiemanagementsysteme umfassen
die zur Verwirklichung des Energiemanagements erforderlichen
Organisations- und Informationsstrukturen
einschließlich der hierzu benötigten technischen Hilfsmittel
(z. B. Soft- und Hardware)“.
Sollen bei der Planung der Energieverteilung neben dem
Anlagen- und Personenschutz noch Energiemanage ment -
anforderungen berücksichtigt werden, sind Messgeräte
innerhalb der elektrischen Energieverteilung einzuplanen.
Dies ist erforderlich, um zumindest einen Nachweis
für die Implementierung und den Betrieb eines Energiemanagementsystems,
wie in der EN 50001 gefordert,
führen zu können. Für die Planung bedeutet dies, dass
frühzeitig Messpunkte festgelegt werden, der Messumfang
definiert wird und Messgeräte spezifiziert werden.
Ohne Messtechnik ist keine Energietransparenz und
darauf aufbauend kein Energiemanagement möglich.
Bereits beim Planungsvorgang wird immer häufiger eine
Betrachtung der Lebenszykluskosten vom Planer erwartet.
Für betriebsnahe Verlustkostenermittlungen sind die
Grenzwerte der Dimensionierung unbrauchbar. Bei der
Berechnung der Lebenszykluskosten spielen die Verlustleistungen
von Transformatoren, Schienenverteilern und
Kabeln eine Rolle. Dabei geht der Strom quadratisch in
die Rechnung ein.
Für einen ohmschen Verbraucher berechnet man die
Verlustleistung P v aus
P v = I 2 ⋅ R (Strom I, Wirkwiderstand R).
Die Verlustkosten sind das Produkt aus Strompreis und
Energieverlusten. Doch ohne einen realistischen Lastgang
für den betrachteten Zeitraum erhält man keine
betriebsnahe Abschätzung des Energieverbrauchs. Dies
ist aber Voraussetzung für die Bestimmung der Energieverluste
und damit der Lebenszykluskosten.
Im Durchschnitt werden innerhalb der elektrischen
Energieverteilung 5 % der bezogenen Energie als Verlustleistung
in Wärme umgesetzt. Durch die verbrauchsoptimierte
Dimensionierung der einzelnen Verteilungselemente
wie Transformatoren, Schienenverteiler und Kabel
entsprechend dem Lastverlauf ergeben sich Energieeinsparpotenziale
bis 1 % absolut (bezogen auf die 5 %
Energieverlust der Energieverteilung insgesamt sind dies
20 % Einsparung relativ), was bei einem Betrachtungszeitraum
von 20 Jahren eine nicht zu vernachlässigende
Größe ist. Die Optimierung von Transformatoren, Schienenverteilern
und Kabel unter dem Gesichtspunkt der