Definition
Energieeffizienz beschreibt das Verhältnis oder eine andere quantitative Beziehung zwischen einem erzielten Ergebnis, einer Dienstleistung, einem Gut oder Energie und dem dafür eingesetzten Energieaufwand.
Strategien zur Vermeidung der 8 Arten von Energieverschwendung
Die Energieeffizienz kann gesteigert werden, wenn der Energiebedarf für den gleichen Output (in Menge, Zeit und Qualität) reduziert wird. Laut Erlach (2013, S. 46) lassen sich die acht Arten von Energieverschwendung, die in der obigen Abbildung dargestellt sind, unterscheiden.
Wenn die physische Struktur vorgegeben ist, wird die Energieeffizienz von Energiesystemen in erster Linie durch die Betriebsweise bestimmt, die verschiedene Arten von Energieverschwendung beeinflusst. Aus diesen Überlegungen lassen sich folgende Prinzipien für eine Betriebsstrategie ableiten, die rein nach Kriterien der Energieeffizienz optimiert ist:
Einsatz energieeffizienter Energiequellen
Grundsätzlich können für denselben Energiedienst unterschiedliche Energieträger verwendet werden (z.B. Heizen mit Strom oder Erdgas). Der äquivalente Primärenergiebedarf kann jedoch aufgrund der vorgelagerten Energieumwandlungskette und Transportverluste erheblich variieren. Wenn die Energieform während des Betriebs dynamisch substituiert werden kann, sollte aus Sicht der Energieeffizienz (EnEff) stets die energieärmste Form gewählt werden.
Einsatz von effizienten Energiewandlern
Häufig steht eine größere Auswahl an Geräten zur Verfügung, um denselben Energiedienst bereitzustellen (z.B. verschiedene Arten von Luftkompressoren). Abhängig von der Beschaffungszeit entsprechen die Komponenten möglicherweise nicht den neuesten Energieeffizienzstandards (z.B. Wirkungsgradklassen von Elektromotoren IE1-IE4 gemäß IEC 60034-30-1). Für einen energieeffizienten Betrieb sollten Geräte hinsichtlich ihrer Effizienz priorisiert werden.
Nutzung von Eigenenergieerzeugung und umweltfreundlicher Energie
Aufgrund sinkender Investitionskosten für dezentrale Energieerzeugungsanlagen (DER) sowie Umweltanreizprogramme ist die Selbstversorgung und Nutzung umweltfreundlicher Energie oft sinnvoll. Da die Energie direkt vor Ort genutzt wird und nicht über umfangreiche Übertragungs- und Verteilernetze geleitet werden muss, erweisen sich Selbstversorgung und Eigenverbrauch in der Regel als energieeffizienter als der Bezug aus dem öffentlichen Netz. (Pehnt 2010)
Vermeidung ineffizienter Betriebspunkte
Die Effizienz einer Anlage wird einerseits von den gesteuerten Variablen beeinflusst (z. B. die relative Leistung, wenn steuerbar), andererseits von Umgebungsbedingungen wie der Rücklauftemperatur des Wärmenetzes für einen Wärmeerzeuger oder der Lufttemperatur und relativen Luftfeuchtigkeit für einen adiabatischen Rückkühler. Wenn ein System außerhalb des Sollpunkts betrieben wird, kann die Effizienz erheblich beeinträchtigt werden. Daher sollten die steuerbaren Einflussgrößen so weit wie möglich ausgewählt werden, um effiziente Betriebspunkte zu erreichen.
Steuerung der nutzbaren Energie nach Bedarf
Oft wird nutzbare Energie verschwendet, wenn Energieleistungen über das tatsächlich erforderliche Maß hinaus erbracht werden (z.B. Überheizen eines Raumes, Luftaustausch außerhalb der Nutzungszeiten). Die nutzbare Energie sollte immer auf ein Minimum reduziert werden, das der Nachfrage entspricht. Dies umfasst implizit die bedarfsgesteuerte Kontrolle der Potenzialebenen von Energieversorgungsnetzen im nächsten Punkt.
Vermeidung von Energiespeicherung und Leerlauf
Es treten Verluste während der Speicherung, des Transports oder der Übertragung von Energie auf (z.B. Übertragungsverluste in thermischen Speichersystemen, Reibungsverluste in fließenden Flüssigkeiten in Rohrleitungen, Leckagen, usw.). Abhängig vom Zustand der Speichersysteme oder Rohrnetze können diese Verluste im Laufe der Zeit einen erheblichen Teil der nutzbaren Energie mindern. Mit zunehmendem Ladezustand von Energiespeichersystemen, der von potenziellen Variablen beeinflusst wird (z.B. Temperatur, Druck), steigt auch der Leistungsverlust im Allgemeinen aufgrund des größeren Potenzialgefälles zur Umgebung. Im Laufe der Zeit führt dies zur Selbstentladung der Speichergeräte. Darüber hinaus sind mit dem Prozess der Speicherung und Rückgewinnung von Energie Verluste verbunden. Daher sollte aus Sicht der Energieeffizienz die Energiespeicherung so weit wie möglich vermieden werden, es sei denn, sie trägt zur Rückgewinnung anderweitig verlorener Energie bei (siehe den folgenden Punkt). Nicht genutzte (Teil-)Systeme für die Energieverteilung sollten ebenfalls, wenn möglich, nicht dauerhaft versorgt werden und nur bei Bedarf aktiviert werden (z. B. durch Abschaltung über Absperrventile).
Nutzung von rückgewinnbarer Energie
Wenn Energierückgewinnungssysteme verfügbar sind, sollte der Vorzug der rückgewinnbaren Energie gegeben werden, deren Niveau gerade ausreicht für die technische Anwendung (z.B. Niederkalorisches für Niedertemperaturheizung), bevor auf exergetisch hochwertigere Energiequellen (z.B. Strom, Gas) zurückgegriffen wird. Dies kann auch die Nutzung der so genannten Nebenenergie (Abwärme von Menschen, Pflanzen) umfassen.
Quellen
- DIN EN ISO 50001, 25.10.2011: Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung.
- Erlach, Klaus (2013): Energiewertstrom – Steigerung der Energieeffizienz in der Produktion. In: Reimund Neugebauer (Hg.): Handbuch Ressourcenorientierte Produktion. München: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, S. 41-63.
- Pehnt, Martin (2010): Energieeffizienz. Ein Lehr- und Handbuch. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.