Dem Arbeitskreis Energieeffizienz von Kälteanlagen, dem Hersteller, Betreiber, Institute und Verbände wie Forschungsrat Kältetechnik, Fachgruppe Kühlmöbel, VDKF und VDKL angehören, ist es ein wichtiges Anliegen, einen branchenübergreifenden Konsens zu bilden und zu vertreten.
Ziel des vorgestellten VDMA-Einheitsblattes ist die Entwicklung von bindenden Richtlinien und Klassifizierungen zur Auslegung, Auswahl, Betrieb von energieeffizienten Komponenten, Anlagen und Systemen. Es soll dabei einerseits eine Selbstverpflichtung der Branche etablieren und andererseits Empfehlungen für Politik und Gesetzgebung geben.
Eine technische Optimierung der Einzelkomponenten berge nämlich nur noch ein geringes Potenzial zur Verbesserung der Effizienz. Wesentliche Einsparpotenziale existieren jedoch bei einer Festlegung von Mindestanforderungen an das Anlagenkonzept und die Komponenten sowie die Regelung, den Betrieb und die Wartung der Anlagen.
Der Zeitplan für die Erstellung des VDMA-Einheitsblattes 24247 sieht folgende Termine vor:
- 15. 1. 2010: Entwurf Fertigstellung aller Abschnitte durch die Unterarbeitskreise
- 11. 2. 2010: Sitzung Redaktionsbeirat inhaltliche Harmonisierung
- März 2010: Vorbereitung Veröffentlichung DIN-Mitteilungen
- Mai 2010: Entwurf in DIN-Mitteilungen zwei Monate für öffentliche Einsprüche/Stellungnahmen
- August 2010: Endgültige inhaltliche Abstimmung
- September 2010: Veröffentlichung
Diesem ambitionierten Zeitplan sind die Unterarbeitskreise allerdings unterschiedlich nah. Bevor jedoch aus den einzelnen Unterarbeitskreisen berichtet wurde, gab Holger König, Jäggi/Güntner AG (Schweiz), als Sprecher des Arbeitskreises Energieeffizienz von Kälteanlagen im VDMA eine Einführung in das Thema und rief die Zuhörer zur aktiven Mitarbeit auf. Es sei wichtig, in einer Art freiwilliger Selbstverpflichtung hier bindende Richtlinien zu erarbeiten, bevor man von der Politik Vorgaben vorgesetzt bekommt.
In den beiden folgenden Übersichtsvorträgen stellten Ulrich Ackermann, Außenwirtschaft, VDMA (Attraktivität von Auslandsmärkten für den Maschinenbau heute und morgen), und Guntram Preuß, Allgemeine Lufttechnik, VDMA (Der deutsche Markt für Kältetechnik, Marktvolumen und Entwicklungstendenzen, Bestand an Kältesystemen nach Anwendungsgebieten) den Kältetechnikmarkt in seiner Gesamtheit dar. Danach berichteten schließlich die einzelnen Unterarbeitskreise über die Ergebnisse ihrer Arbeit:
Zunächst legte Dr. Dieter Mosemann, GEA Grasso GmbH, für den Unterarbeitskreis 1 in seinem Vortrag Kennziffern zur Energieeffizienz-Bewertung von Komponenten in Kälteanlagen die grundlegenden Überlegungen zur Bewertung der Effizienz einer Kälteanlage dar. Eine bekannte Größe zur Bewertung der Effizienz ist der COP (= Nutzkälteleistung / Summe aller Antriebsleistungen). Der COP ändert sich jedoch abhängig von der Nutz- und von der Umgebungstemperatur. Somit ist eine Bewertung der Energieeffizienz einer Kälteanlage nur möglich, wenn bei einem Vergleich beide Temperaturen gleich sind. Außerdem ermögliche der COP-Wert keinen Aufschluss über Verbesserungspotenziale.
Um den Einfluss von Nutz- und Umgebungstemperatur zu kompensieren, wurde ein Effizienzgrad eingeführt, der den tatsächlichen Anlagenwirkungsgrad in Bezug auf den verlustfreien Idealprozess (Carnot) bei ebendiesen Temperaturen bewertet. Dieser Effizienzgrad der Gesamtanlage liefert jedoch immer noch keine Information über Verbesserungspotenziale von Komponenten. Daher werden weitere Kennziffern zur Bewertung der Einzelkomponenten eingeführt:
- Energieeffizienz für die Kälteerzeugung (Bezug auf den verlustfreien Carnot-Prozess)
- Energieeffizienz für den Wärmetransport (Bezug auf einen Prozess ohne Temperaturdifferenzen)
- Energieeffizienz für den Fluidtransport (Bezug auf einen Prozess ohne Fluidtransportaufwand)
- Kompensationszahl für die Kompensation des Energieeintrags auf der kalten Seite durch zusätzliche Kälteerzeugung
Damit ist es nun möglich, aus der Relation zwischen den einzelnen Kennziffern die Potenziale zur Energieeinsparung aufzuspüren. Die Methode sei sowohl für die Planung neuer Anlagen als auch für die differenzierte Bewertung von Bestandsanlagen anwendbar, so Mosemann.
Aufbauend auf diesen Überlegungen gehen auch alle anderen Unterarbeitskreise in ähnlicher Weise vor. In den weiteren Vorträgen zu den verschiedenen Arbeitspakten wurde auch deutlich, wie die einzelnen Unterarbeitskreise miteinander verzahnt sind. So fließen z. B. in die Betrachtung von Kühlhäusern die Überlegungen der Unterarbeitskreise 1, 3, 7 und 8 mit ein.
Nachfolgend präsentierten folgende Referenten die Ergebnisse des jeweiligen Unterarbeitskreises:
- Bernd Heinbokel, Carrier Kältetechnik Deutschland GmbH (Unterarbeitskreis 2): Transparenz schaffen für energieeffiziente Supermarktkälteanlagen
- Michael Elsen, Th. Witt Kältemaschinenfabrik GmbH (Unterarbeitskreis 3): Bewertung industrieller Kälteanlagen hinsichtlich Energieeffizienz
- Michael Weilhart, VDKL (Unterarbeitskreis 4): Optimale Energieeffizienz für Kühlhäuser
- Rainer Brinkmann, Johnson Controls Systems & Service GmbH (Unterarbeitskreis 5): Energieeffiziente Anwendung von Klimakälte
- Prof. Dr.-Ing. Martin Becker, Hochschule Biberach (Unterarbeitskreis 7): Energieeffizienz durch intelligente Regelung und optimierte Betriebsführung
- Markus Kielnhofer, Güntner AG & Co. KG (Unterarbeitskreis 8): Energieeffizienz durch die richtige Auswahl von Wärmeaustauschern
Umrahmt wurde die Veranstaltung mit einer kleinen Posterausstellung im Foyer, bei der es ebenfalls reichlich Möglichkeiten zum fachlichen Austausch gab. Insgesamt kann man festhalten, dass die einzelnen Unterarbeitskreise hervorragende Arbeit geleistet haben, um Methoden zu entwickeln, die für die unterschiedlichsten Anwendungen und vor allem auch für den Teillastbetrieb eine transparente Bewertung der Energieeffizienz ermöglichen. M. S. -
Nachgefragt
In einem aktuellen Kurzinterview hat die KK-Redaktion bei Dr. Thomas Schräder, Geschäftsführer des VDMA-Fachverbands Allgemeine Lufttechnik, und Dr. Karin Jahn, Geschäftsführerin Forschungsrat Kältetechnik, zusätzliche Informationen eingeholt.
KK-Redaktion: Können Sie für die Leser der KK, die den VDMA und seine Arbeit nicht so genau kennen, mit ein paar kurzen Worten die Ziele des VDMA und seine Struktur darstellen?
Dr. Schräder: Der VDMA ist ein klassischer Herstellerverband, dessen über 3000 Mitgliedsunternehmen, organisiert in knapp 40 Fachverbänden, für das gesamte Spektrum des Maschinen- und Anlagenbaus stehen. Wir decken dabei die gesamte Prozesskette von Komponenten bis zur Anlage ab. Vorrangige Aufgabe des Verbands ist die Gestaltung der wirtschaftspolitischen und fachspezifischen Rahmenbedingungen für die Unternehmen.
Im Zusammenwirken der ca. 400 hauptamtlichen Mitarbeiter und den vielfältigen Kontakten zu Experten aus Mitgliedsunternehmen und anderen Partnern stellen wir wohl das größte Branchennetzwerk dieser Art in Europa dar. Wir arbeiten in Gremien überall dort an gemeinsamen Lösungen, wo das einzelne Unternehmen überfordert sein würde. Mit unserer Expertise beraten wir die Politik bei Entscheidungen mit maßgeblicher Auswirkung auf unsere Branche. Wir organisieren branchenspezifische Forschungsvereinigungen, nationale, europäische und internationale Normung. Mit der Herausgabe von VDMA-Einheitsblättern sind wir auch selbst als kompetente Regelsetzer tätig und erfahren insbesondere deswegen hohe Anerkennung in der Fachöffentlichkeit.
Für unsere Mitgliedsunternehmen halten wir zudem Expertenwissen zu Querschnittsthemen wie Außenwirtschaft, Betriebswirtschaft und Recht bereit. Wir beraten also gleichzeitig ebenso zu Zollfragen für die entlegensten Regionen dieser Welt ebenso wie zur Optimierung der Produktionsorganisation oder beim Claimsmanagement kompletter Anlagenbauverträge. Ziel ist es also, mit unserer Arbeit all die Themen und Aufgaben abzudecken, für die z.B. der typisch schlank strukturierte mittelständische Maschinen- und Anlagenbauer keine eigenen Kapazitäten vorhalten kann oder will, weil er sich um sein Kerngeschäft kümmern muss.
KK-Redaktion: Was gab den Anstoß, sich des Themas Energieeffizienz von Kälteanlagen in einem VDMA-Einheitsblatt anzunehmen?
Dr. Schräder: Der von der Politik ehrgeizig verfolgte Klimaschutz ist von der Gesamtwirtschaft zwiespältig aufgenommen worden. Er verursacht einerseits Kosten, bietet aber andererseits enorme Chancen. Wir haben den Maschinen- und Anlagenbau angesichts der hohen Effizienzanforderungen an Energie verbrauchende Technik sehr schnell in der Rolle des Problemlösers gesehen. Die Ökodesign-Richtlinie, vielleicht besser bekannt als EuP-Richtlinie, gibt den Rahmen für eine Reihe neuer Verordnungen mit konkreten Anforderungen an die Energieeffizienz von technischen Produkten. Von diesem geregelten Bereich ist der Gebäudesektor und damit die Klima- und Kältetechnik voll erfasst.
Lange bevor Details darüber bekannt wurden, in welcher Form und mit welchem Geltungsbereich Regelungen für die Kältetechnik entstehen werden, haben wir uns die Frage gestellt, wie der Beitrag der Kältetechnik zum Klimaschutz aussehen kann. Der von Frau Dr. Jahn geführte Forschungsrat Kältetechnik hat dann zunächst eine Studie zur Ermittlung der Effizienzpotenziale für verschiedene Komponenten- und Anlagenkonzepte der Kältetechnik in Auftrag gegeben. Dies war dann die Basis, auf der ein Gremium mit acht Unterausschüssen Handlungsempfehlungen und Beurteilungsmodelle entwickelt hat. An den Arbeiten waren zwischen 40 und 50 Unternehmen bzw. Institutionen beteiligt.
Ein VDMA-Einheitsblatt ist ein von der Fachöffentlichkeit anerkanntes Format, um in vertretbarer Entwicklungszeit der Branche und ihren Zielmärkten Handlungsempfehlungen anbieten zu können. Inzwischen fiel dann auch tatsächlich der Startschuss für die europäischen Arbeiten an EuP ENTR LOT1, dem neuen Arbeitspaket für Kältetechnik. Wir haben heute den Vorteil, dem mit der Studie beauftragten französischen Institut BIOS, das wir bereits aus dem Entwicklungsprozess der Studie für Kühlmöbel (EuP TREN LOT12) kennen, solide Bausteine für seine Arbeit anbieten zu können.
KK-Redaktion: Gemäß dem während der Informationsveranstaltung genannten Zeitplan soll im März die Veröffentlichung in den DIN-Mitteilungen vorbereitet werden. Wie ist hier der aktuelle Stand?
Dr. Jahn: VDMA 24247-1 Klimaschutzbeitrag von Kälte- und Klimaanlagen Verbesserung der Energieeffizienz Verminderung von treibhausrelevanten Emissionen ist mit Ausgabe Januar 2010 erschienen, VDMA 24247-3 Leitfaden für eine Verbesserung der Energieeffizienz in Kühlhäusern ist als Entwurf (Ausgabe Dezember 2009) zur Veröffentlichung in den DIN-Mitteilungen und damit zur Stellungnahme durch die Öffentlichkeit eingereicht.
Teil 2 Mindestanforderungen an das Anlagenkonzept und die Komponenten; Regelung und Energiemanagement; Anlagenkomponenten sowie die Teile, die die Anwendungsbereiche Industriekälte, Klimakälte und Supermarktkälte behandeln, werden zurzeit in einem Redaktionsausschuss, dem Vertreter des Arbeitskreises Energieeffizienz von Kälteanlagen angehören, abgeglichen und zur Veröffentlichung im Entwurf fertiggestellt. Wir gehen davon aus, dass wir diese doch recht komplexen Arbeiten im Mai abschließen können. Der von uns entwickelte Effizienz Quickcheck für Betreiber im Lebensmittel-Einzelhandel befindet sich in der Testphase. Hier können sich alle interessierten Anwender einbringen. Das Internetportal https://www.vdma-effizienz-quickcheck.org/ wird im März 2010 verfügbar sein.
KK-Redaktion: Gestatten Sie noch eine kritische Frage: Es ist nicht überraschend, dass man mit der aufgenommenen elektrischen Leistung und der abgegebenen Kälteleistung die Effektivität einer Kälteanlage berechnen kann. Die entscheidende Frage ist doch aber, wo bekomme ich für ein Monitoring im laufenden Betrieb z. B. die aktuell abgegebene Kälteleistung her? Welche auch in kleineren Anwendungen bezahlbare Verfahren gibt es dazu für die Praxis?
Dr. Karin Jahn: Der Arbeitskreis Energieeffizienz von Kälteanlagen hat sich darauf verständigt, wie die Kälteleistung mit relativ einfachen Mitteln bewertet werden kann und dieses in seinem VDMA- Einheitsblatt VDMA 24247-2 (Entwurf) beschrieben. Das Monitoring und die Auswertung der relevanten Messgrößen zeigt Potenziale für einen verbesserten Anlagenbetrieb durch intelligente Regelung auf. Regelmäßige Kalibrierung der Messtechnik zur Erfassung der wichtigen Messgrößen sichert die Funktionalität.
Damit die Bewertung der Energieeffizienz im Betrieb der Kälteanlage möglich ist, sind neben den relevanten Drücken und Temperaturen, elektrische Antriebsleistungen getrennt für Verdichter, für Nebenaggregate auf der kalten Seite und für Nebenaggregate auf der warmen Seite zu erfassen. Die Kälteleistung kann nicht direkt erfasst werden, wenn kein Kältemengenzähler vorhanden ist.
Die Ausstattung zur Ermittlung der Kälteleistung hängt von der Ausführung der Kälteanlage ab. Bei indirekten Kälteanlagen lässt sich die Kälteleistung mit einem Kältemengenzähler ermitteln. Die Messung der Kälteleistung bei direkten Kälteanlagen ist schwieriger. Sie kann jedoch aus einem Kennfeld für Verdichter ermittelt werden. -
Kommentar
„Energiemanagement ohne Messen kann man vergessen.“ Diese Aussage von Professor Becker war meines Erachtens der wichtigste Satz des ganzen Tages. Es ist nicht wirklich überraschend, dass man mit der aufgenommenen elektrischen Leistung und der abgegebenen Kälteleistung die Effektivität einer Kälteanlage berechnen kann. Die entscheidende Frage ist jedoch, wo bekomme ich für ein Monitoring im laufenden Betrieb z.B. die aktuell abgegebene Kälteleistung her? Professor Becker beruhigte die Teilnehmer zwar mit dem Hinweis, man könne im laufenden Betrieb alles messen, konkrete und vor allem auch in kleineren Anwendungen bezahlbare Verfahren für die Praxis (und deren Genauigkeit) stellte jedoch auch er nicht vor. Hier scheint es eine Achillesferse des ganzen Projekts zu geben, an der der Schritt in die Praxis noch vollzogen werden muss. Im folgenden kleinen Interview haben wir auch diesbezüglich noch einmal nachgefragt. M. S.
