Benennung und Bewertung beispielhafter , zukunftsweisender Energieeffizienztechnologien

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



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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Prognoseunsicherheit: Fortsetzung des Trends oder optimistischstes Szenario

Stromverbrauchsprognose bis 2015 resp. 2025 in TWh(F6)

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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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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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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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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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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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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



Einsparpotential bei Industrieantrieben V

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Quelle: ZVEI „Energiesparen mit elektrischen Antrieben“, April 2006



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



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



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



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



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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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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