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Moderne Werkzeuge zur Suche von Energie-Leckagen

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11.10.2012 Beim Beschaffen von Messgeräten stellt sich häufig die Frage nach der Amortisation. Nur bei wenigen Investitionen ist ein korrektes und realistisches Darstellen der Einsparmöglichkeiten gegeben. Auf der Suche nach Energie-Leckagen kann mit dem richtigen Werkzeug der Return of Invest einfach berechnet werden. Und das ist nicht nur bei der Einführung eines Energiemanagementsystems sinnvoll.

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • Mit dem Energieverlustrechner ist der Benutzer in der Lage, die Ursache der Energieverluste in einem System genau zu lokalisieren und die erforderlichen Abhilfemaßnahmen zu definieren.
  • Das regelmäßige Überprüfen von Leckagen und ihre Beseitigung müssen zu den Routine-Aufgaben bei der Instandhaltung zählen.
  • Der Einsatz von Ultraschall-Leckagesuchgeräten erhöht die Effizienz der Suche, da auch kleinere Leckagestellen sicher geortet werden können.
  • Eine Studie mit dem Titel „Druckluft Effizient" hat ergeben, dass rund 30 % der erzeugten Energie in Industriebetrieben durch Leckagen verloren gehen.
  • Ein Vermindern der Leckageverluste ermöglicht nicht nur sofortige Energie- und Kostenersparnis, sondern auch Vorteile für die Umwelt.
Gut zu wissen
Netzqualitätsanalyse mit geldwertem Vorteil
  • Energiequantifizierung - Berechnen Sie die Kosten von Energieverlust durch schlechte Netzqualität;
  • Energiebewertungen - Heben Sie die Veränderungen in puncto Energieverbrauch vor und nach der Installation hervor, um Energiespareinrichtungen zu rechtfertigen;
  • Professionelle Fehlersuche - Schnelle Diagnose von Problemen auf dem Bildschirm, damit der Betrieb wieder aufgenommen werden kann;
  • Vorausschauende Instandhaltung - Erkennen und Vermeiden von Netzqualitätsproblemen, bevor diese Stillstandzeiten verursachen;
  • Langzeitanalyse - Erkennen schwer identifizierbarer oder nur sporadisch auftretender Probleme;
  • Lastgangstudien - Kapazitätsprüfung an elektrischen Anlagen, bevor Verbraucher angeschlossen werden.

Dass es Sinn macht, Energie und Ressourcen zu sparen, ist inzwischen den meisten Menschen bekannt. Aber die Umsetzung fällt schwer, vor allem wenn es keine genauen Quantifizierungsmöglichkeiten gibt. Die EN50001 liefert einen systematischen Ansatz zur Verbesserung der Energieeffizienz. Ein wesentliches Merkmal für den energetischen Planungsprozess dabei ist das Erfassen von Messwerten für alle Bereiche, die Energie „verbrauchen“1. Energie wird natürlich nicht „verbraucht“ sondern physikalisch umgewandelt. Aber diese Energie muss bereitgestellt und transportiert werden Was nicht gemessen wird, kann nicht verbessert werden, dazu müssen Energieleistungskennzahlen ermittelt werden. In diesem Artikel soll auf Messgeräte eingegangen werden, die einfach und schnell eine Grundlage für solche Messwerte liefern und teilweise während der Messung das monetäre Einsparpotential ausweisen können.

Verlust von elektrischer Energie
In erster Linie wird Strom als Energie in elektrischer Form erzeugt, transportiert, transformiert und in Wärme oder Kälte, in Bewegung oder Beleuchtung umgewandelt. In allen Transport- und Umwandlungsstufen gibt es Verluste. Nicht zuletzt aufgrund der physikalischen Eigenschaften des elektrischen Stroms sind die Verluste nicht nur am Energiezähler abzulesen. Das Erfassen der Blindleistung ist für alle Netzbeteiligten schon immer ein Thema, da diese – für die eigentliche Arbeit nicht verwendbare – Energie erzeugt und transportiert werden muss. Das korrekte Auslegen, Funktion und Anpassen der Kompensationsanlage ist dabei entscheidend und kann von jedem durchschnittlichen Netzqualitätsanalysator dargestellt werden. Ein eventuell vorhandener Blindleistungszähler gibt dann noch Auskunft über die anfallenden Kosten.
Schwieriger wird es beim Thema Unsymmetrie im 3-Phasennetz. Welche Kosten entstehen dort eigentlich bei ungleicher Strombelastung auf den Phasen? Oder aber durch immer stärker auftretende Effekte durch Oberwellen? Werden auch an dieser Stelle Kosten verursacht, die zu keinem effektiven Einsatz der bezogenen elektrischen Energie führen?

Wie hoch sind die Kosten für eine schlechte Netzqualität?
Eine schlechte Netzqualität ist für Elektromotoren, Beleuchtungsanlagen oder IT-Netzwerke eine Problemquelle, die sich vermeiden lässt. Der zunehmende Anteil der Oberschwingungen verursacht höher Ströme und damit höhere Verluste auf den Leitungen. Darüber hinaus stellen sich in Transformatoren Wirbelströme ein, die zur Erwärmung und damit Verlusten; aber vor allem zu deutlich kürzerer Standzeit führen. Viele Unternehmen unterschätzen die Folgen einer schlechten Netzqualität, die beispielsweise mit ungeplanten Stillstandzeiten, Produktionsausfällen oder vorzeitigem Maschinenverschleiß ganz erheblich sein können. Netzqualitätsprobleme können auch zu unnötig hohen Stromrechnungen, Kosten für bezogene Blindleistung und sogar zu Bußgeldern wegen „Verunreinigung“ der Stromversorgung führen. Energieverbraucher mit internen Netzqualitätsproblemen beeinträchtigen andere Energieverbraucher und können bewirken, dass der Energieversorger nicht die in der EN50160 festgelegte Netzqualität bereitstellen kann.
Um diese tatsächlich vorhandenen Kosten zu quantifizieren, wurde das Messgerät mit der neuen Funktion Unified Power Measurement (UPM) auf den Markt gebracht. Diese Energieverlustberechnung weist in der jeweiligen Landeswährung aus, wie teuer die aktuellen, elektrischen Verhältnisse im Moment sind. Diese Verluste und Kosten können dann über einen längeren Zeitraum quantifiziert werden. Im Energieverlustrechner werden die Leistungen und Kosten einzeln und als Summe ausgewiesen. Basis ist dabei der Preis pro kWh. Dadurch ist der Benutzer jetzt in der Lage, die Ursache der Energieverluste in einem System genau zu lokalisieren und die erforderlichen Abhilfemaßnahmen zu definieren. Zusätzlich ist damit ein Werkzeug verfügbar mit dem sich die Techniker UND die Kaufleute verständigen können.
 Vielen stellt sich jetzt die Frage, wie kann die 430 Serie II Energie in Geld umwandeln, und liefern die Geräte wirklich zuverlässige Daten? In der 430 Serie II ist ein mathematischer Algorithmus implementiert, der von der Universität von Valencia entwickelt wurde. Dort wurden die Formeln, mit denen die Monetisierung der Energie möglich wird, über Jahre hinweg erarbeitet und immer wieder getestet. Der Hersteller des Energieverlustrechners hat von dieser Arbeit gehört, eigene Tests durchgeführt und die Formel jetzt in die Analysatoren 430 II implementiert, so dass sie die einzigen Netz- und Stromversorgungsanalysatoren sind, die über die Fähigkeit zur Energie-Monetisierung verfügen.
In allen Branchen wird ständig nach Möglichkeiten zum Einsparen von Energie gesucht, um dadurch die Energiekosten zu reduzieren. Mit Hilfe geeigneter Netz- und Stromversorgungsanalysatoren kann jetzt herausgefunden werden, wie viel Energie verloren geht und wie viel dieser Verbrauch kostet. Die Technologie hinter dieser Monetisierungsfunkion ist nur bei der 430 Serie II zu finden – und man braucht kein Netzqualitätsexperte zu sein, um das Instrument zu benutzen.

Druckluft- und Energieleckagen
In vielen Betrieben wird in irgendeiner Form Druckluft als Energieträger genutzt. Für die Erzeugung ist ein wesentlicher Energieaufwand durch den Kompressor und die zugehörigen Komponenten notwendig. Eine Studie der Deutschen Energie-Agentur in Verbindung mit dem Fraunhofer ISI und dem VDMA Fachverband KDV aus dem Jahre 2004 unter dem Titel „Druckluft Effizient“ hat ermittelt, dass im Durchschnitt rund 30% der erzeugten Energie in Industriebetrieben durch Leckagen verloren gehen. Dabei wurden Spitzenwerte bis 80% Verlust ermittelt.
Ein Vermindern der Leckageverluste ermöglicht nicht nur sofortige Energie- und Kostenersparnis, sondern auch Vorteile für die Umwelt. Druckluft ist teuer und hat einen nur geringen Gesamtwirkungsgrad. Verluste wirken sich also noch ungünstiger aus. Und Leckagen haben die unangenehme Eigenschaft, dass sie mit der Zeit schleichend zunehmen. Oft wird der Systemdruck durch immer mehr Leckagen nicht mehr erreicht. Also wird der Druck erhöht – was wiederum zu noch stärkeren Verlusten führt. Leckagen können an allen Komponenten des Druckluftsystems auftreten: an Verbindungen, Abzweigen, Ablassventilen, Druckreglern und Filtern, Schläuchen und Schnellkupplungen, und oft in unzugänglichen Bereichen.
Manche Anwender sagen: „Bei uns sind die Undichtigkeiten auch ohne Hilfsmittel gut zu hören“. D.h. aber, an diesen Stellen ist der Energieverlust besonders hoch. Wenn diese Lecks beseitigt sind, gibt es aber immer noch sehr viele, durch die normale Geräuschkulisse im Betrieb nicht hörbare, undichte Stellen. Mit Hilfe eines Ultraschallmessgerätes und einer Tabelle wird die Lautstärke einer Leckage genutzt um die Leckrate und damit die Kosten in Euro zu quantifizieren. Die Lautstärke wird vom Messgerät in dB ausgegeben, und bei einem Abstand von etwa 65 cm kann der abgelesene Wert zur Kalkulation der Verluste herangezogen werden.
Wenn in Ihrem Unternehmen Druckluft erzeugt wird und Sie bisher keine oder nur unzureichende Maßnahmen getroffen haben, um Leckagen aufzuspüren, schädigen Sie in jedem Augenblick sich selbst und die Umwelt. Denn das Bewusstsein für diesen Bereich ist, trotz vielfältiger Maßnahmen von verschiedenen Seiten, nach wie vor sehr unzureichend. Die Kosten für die Druckluft entstehen – und werden klaglos bezahlt.
Die Investition in ein Ultraschallmessgerät zur Leckagesuche liegt, je nach Ausstattung, zwischen 900 und 4.000 Euro. D.h. es brauchen pro Jahr nur rund zehn Leckagen mit einer durchschnittlichen Leckrate gefunden und beseitigt werden, damit sich die Investition im ersten Jahr amortisiert. Dies ist in nahezu jedem Betrieb mit Druckluftanwendungen gegeben. Und durch die gesamte Kosteneinsparung lässt sich eventuell sogar noch ein Arbeitsplatz schaffen, der sich selbst durch entsprechende Arbeiten bezahlt. Dabei können auch andere Komponenten wie Lager und Kondensatabscheider in die vorbeugende Wartung und Fehlersuche einbezogen werden.
 
Umweltschutz: Energie- und
Kosteneinsparung

Effektive Wartung, vorbeugende Instandhaltung und Fehlersuche sowie gleichzeitige Einsparung von Energiekosten – das sind Vorteile, die nur wenige Messmethoden in einem solch breiten Anwendungsbereich bieten. Es ist absehbar, dass die Ultraschallmethode ähnlich wie die Anwendung der Thermografie in Zukunft stärker zum Einsatz kommt. Die Thermografie ist erfolgreich, da wir mit unserem optischen Sinnesorgan, den Augen, schnell eine Übersicht erfassen können. Wenn wir das auch mit den Ohren lernen, können wir umfassende Informationen über unsere Umgebung erhalten. Die Vorgaben durch die Politik und die Maßnahmen in Energiemanagementprojekten werden zu stärkerem Bewusstsein und Aktivitäten führen, die eine Reduzierung der Energie und damit Schonung von Geldbeutel und Umwelt mit sich bringt.n

Heftausgabe: Oktober 2012

Über den Autor

Michael Jäger, Verkauf Messgerätre Elektronik-Kontor
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