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Leibniz-Universität Hannover Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
1.10.2010 – Ponick1 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Benennung und Bewertung
beispielhafter, zukunftsweisender
Energieeffizienztechnologien
Prof. Dr.-Ing. Bernd Ponick
Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
Leibniz-Universität Hannover
Leibniz-Universität Hannover Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
1.10.2010 – Ponick2 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Die EU hat am 9.3 2007 in Brüssel beschlossen: Steigerung der Energieeffizienz gegenüber dem Trend um 20% Ausbau der erneuerbaren Energie an der Stromerzeugung auf
20%
Die Bundesregierung hat am 17.8.2007 in Meseberg beschlossen: Ausbau der erneuerbaren Energie an der Stromerzeugung auf
25 - 30% Steigerung der Energieeffizienz gegenüber dem Trend um 20% Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung an der Stromerzeugung auf
25%
Ziele des GesetzgebersZ
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Leibniz-Universität Hannover Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
1.10.2010 – Ponick3 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Prognoseunsicherheit: Fortsetzung des Trends oder optimistischstes Szenario
Stromverbrauchsprognose bis 2015 resp. 2025 in TWh(F6)
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1996
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2002
2004
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2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
2024
IST heutiger Trend Prognose
-40%
+50%
Quelle: VDE-Studie Effizienz- und Einsparpotentiale elektrischer Energie in Deutschland, 2008
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Leibniz-Universität Hannover Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
1.10.2010 – Ponick4 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Wichtigste Beiträge zur technologischen Steigerung der Effizienz bei der Stromanwendung
Raumwärme:o Wärmepumpensystemo Solarthermiesysteme mit den entsprechenden Pumpeno Elektronische Steuerungen und Überwachung des Verbrauchso Geregelte umrichtergesteuerte Hocheffizienzpumpen statt alte
Umwälzpumpeno Intelligente Automatisierung im Bereich der Raumheizungo Intelligentes Gesamtenergiemanagemento Einschränkung des Einsatzes von Klimaanlageno Nutzung von Abwärmeo Nutzung von Nah- und Fernwärme
Mechanische Energie:o Vermeidung / Verbot von mechanischen Stellgliederno Umrüstung von Altmotoren auf Premium-Effizienz-Motoreno Flächenweite Einführung geregelter Antriebstechnik, wo energetisch
sinnvollo Beschleunigter Austausch von alten Lüftern durch
Hochleistungsantriebe
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Leibniz-Universität Hannover Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
1.10.2010 – Ponick5 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Wichtigste Beiträge zur technologischen Steigerung der Effizienz bei der Stromanwendung
Informations- und Kommunikationstechnik:o Einschränkung / Verbot von Stand-by, wo zur Grundfunktion nicht
erforderlich
Beleuchtung:o Elektronische Vorschaltgeräteo Energiesparende Lampen, wo sinnvoll o Optimierung der Straßenbeleuchtung (Einsatz von
Hocheffizienzlampen, Einschränkung der Betriebszeiten)
Prozesswärme:o Energieoptimierter Einsatz von Hybridtechnologieno Energieoptimierte Abstimmung von Prozessschritteno Energiemanagementsystemeo Verbesserte Prozessüberwachungssystemeo Abwärmenutzung
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1.10.2010 – Ponick6 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Konkrete Verordnungen auf Basis der EUP-Richtlinie (Energy Using Products) der EU, beispielsweise:Schrittweises Verbot herkömmlicher Glühlampen
Verpflichtender Einsatz von Energiesparmotoren
Neue Vorschriften des GesetzgebersZ
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1.10.2010 – Ponick7 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Sich noch schnell mit alten Glühlampen eindecken?
Sich für eine Revision störender Verordnungen engagieren?
Gezielt Lücken in den Verordnungen nutzen?
Auf rettende neue Technologien warten (Supraleitung, Kernfusion, ...)?
Auf Fördergelder warten?
... oder schon jetzt Technologien nutzen, die sich selbst finanzieren!
Mögliche Reaktionen K
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1.10.2010 – Ponick8 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Einsatz energieeffizienter Motoren
Amortisationsrechnungen für die Anschaffung eines IE2-Motors ( = 89%) anstelle eines IE1-Motors ( = 84,2%) für 1-, 2- oder 3-Schicht-Betrieb;Randbedingungen: 6% Kapitalzinsen, 0,08 €/kWh Energiekosten
4 kW, 100% Last 4 kW, 75% LastAmortisationszeit: Amortisationszeit:9 Monate bis 3 Jahre 1,5 Jahre bis 5 Jahre
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Quelle: SEW Eurodrive
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1.10.2010 – Ponick9 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Einsparpotential bei Industrieantrieben V
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Quelle: ZVEI „Energiesparen mit elektrischen Antrieben“, April 2006
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1.10.2010 – Ponick10 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Einsatz geregelter Elektroantriebe anstelle pneumatischer Antriebe Weite Verbreitung pneumatischer Antriebe in
Handhabungstechnik sowie Maschinen- und Anlagenbau
Gesamtwirkungsgrad nur ca. 10% Gesamtwirkungsgrad geregelter Elektroantriebe: 70 bis 90% Pauschale Betrachtung:
p. a. lassen sich 85,7% bis 88,9% der Energiekosten einsparen
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Quelle: Gloor, Energieeinsparungen bei Druckluftanlagen in der Schweiz; BfE 2000
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1.10.2010 – Ponick11 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Einsatz geregelter Elektroantriebe anstelle von Antriebs-Gasturbinen
Elektroantrieb für Erdgas-Kompressor,Wirkungsgrad 98%
Kompressoren zum Transport von Erdgas werden in der Regel durch Industrie-Gasturbinen angetrieben
CO2-Emissionen der deutschen Gasversorger entsprechen 1% des gesamten deutschen Gasverbrauchs
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Industrie-Gasturbine, Wirkungsgrad 25 ... 38%
Minimale Energiekosten für Elektromotor bei Nutzung als Regelleistung im EV-Netz
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1.10.2010 – Ponick12 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Gebäudeklimatisierung durch sorptive Kühlung I
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n Zur Erzeugung von 100 kW Gesamtkälteleistung benötigt man• 33 kW elektrische Leistung
oder
• 50 kW thermische Leistung Grundprinzip: Kühlung durch Nutzung von Abwärme,
z. B. Fernwärme, Abwärme aus Blockheizkraftwerk, Solarthermie ...
32°C
18°C
Sorptionsspeicher
Trockene, warme Luft verlässt den Speicher
Vorkühlung
Vorkühlung z. B. Geothermie oder
Kälterückgewinnung
Befeuchtung
Adiabate Kühlungdurch Befeuchtung
Quelle: Kronauer Sorptionstechnik, Wedemark
Sorbenz im Maßstab 1:1
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1.10.2010 – Ponick13 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Gebäudeklimatisierung durch sorptive Kühlung II
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Universell einsetzbar zur• Kühlung
• Heizung
• Trocknung (z. B. in Lackieranlagen)
• Befeuchtung Zugeführte Desorptionswärme wird
bei sorptiven Wärmerückgewinnungsanlagen zu 86%, bei Entfeuchtungs- und Trocknungsanlagen zu > 100% zurückgewonnen.
Schadstofffreier Speicher mit 15 bis 20 Jahren Standzeit
Bei thermischem Antrieb kein nennenswerter Stromverbrauch Europapark Rust
Quelle: Kronauer Sorptionstechnik, Wedemark
Leibniz-Universität Hannover Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
1.10.2010 – Ponick14 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Elektromobilität im städtischen Lieferverkehr
Erforderliche Komponenten grundsätzlich verfügbar
Haupt-Herausforderung: Batterie Sehr hohes Potential zur Steigerung
der Energieeffizienz:• Energienutzungsgrad konventioneller
Fahrzeuge:Stadtverkehr: 10%Überlandverkehr: 30 ... 40 %
• Energienutzungsgrad von Elektrofahrzeugen:Stadtverkehr: ca. 80%Überlandverkehr: ca. 80%
• Basis: Energienutzungsgrad eines idealenverlustfreien Fahrzeugs: 100%
Für kommerzielle Fuhrparks ggf. bereits heute wirtschaftlich: • Kosten für Diesel 1,2 €/l entsprechend 0,12 ct/kWh
• Kosten für Strom 0,08 ... 0,20 ct/kWh
Quelle: eco craft
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Leibniz-Universität Hannover Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
1.10.2010 – Ponick15 EnBW-Energieforum Energie braucht Impulse
Fazit
Der Druck zur Erhöhung der Energieeffizienz durch Gesetze und Vorschriften wird nicht sinken
Umgehung von Vorschriften ist möglich, aber oft unwirtschaftlich
Energieeffizienztechnologien sind bereits heute in vielen Bereichen der Energienutzung verfügbar und oft bereits wirtschaftlich
Größtes Hemmnis für deren Einführung ist in Firmen oft eine organisationsbedingte Teiloptimierung, die die Umsetzung der betriebswirtschaftlich günstigsten Lösung behindert
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