Vortrag von Dr.-Ing. Frank Uhlemann, Fa. Eckelmann, über den Beitrag der Automatisierungstechnik zur Steigerung der Energieeffizienz von Kälteanlagen

1. 2. Fachtagung
Kälte- und Klimatechnik
im Kontext der nationalen und
internationalen Klimaschutzpolitik
Beitrag der Automatisierungstechnik zur Steigerung
der Energieeffizienz von Kälteanlagen
ECKELMANN AG, Wiesbaden
Geschäftsbereich Kälte- und Gebäudeleittechnik
Frank Uhlemann
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 1
1

2. Gliederung
> Energiebedarf Kälteanlagen
> Energiemanagement Werkzeuge
> Messtechnik Temperaturerfassung
> Integrierte Systeme
> Zusammenfassung
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 2
2

3. Eckelmann Highlights (weitere Geschäftsbereiche)
Medizintechnik: Gehirntumor Behandlung
Partner: Siemens Medicalcare, Universität Heidelberg, GSI
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 3
3

4. Verfügbarkeit von Primärenergie
Quelle: ASPO,
Schweden
Studie 2004
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 4
4

5. Elektroenergiebedarf Kälteerzeugung
14 % vom Elektroendenergie-Verbrauch
Sonstige Nahrungs-
2,1 % mittel
DKV-Statusbericht 22, 2002
Klimati- 66 66,3 %
sierung 22,7 % Mrd. kWhel
8,9 %
Industrie D, 1999
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 5
5

6. Elektroenergiebedarf Kälteerzeugung
Antrieb: Elektroenergie
KDK- (Hoch-
Maschine temperatur-)
Wärme
“
Kälte”
(Niedertemperatur-
Wärme)
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 6
6

7. Thermodynamische und regelungstechnische Grundlagen
Qc
Einsparpotentiale:
>Auslegung der Anlage
Verflüssiger
Unterkühlen Verflüssigen Enthitzen
2
>Hoher Massenstrom bei
3
kleinen Druckdifferenzen
Verdichter
Entspannen Verdichten -> Elektr. Expansionsventile
Expansions-
ventil
>Kreisprozess möglichst
4
Verdampfen 1
flacher Verlauf
Qo W >T0 möglichst hoch
(Kälteverluste reduzieren)
Verdampfer
>TC möglichst tief
(Randbedingung ta)
Beispiel: >Arbeitspunkt anpassen
(Kennfeld, adaptiv)
ta=10 °C, Tc=25 °C, T0,TK=-32 °C
>Arbeitspunkt stabil halten
Δ 1K ≈3% Pel
T -> stetige Regelung (FU, EEV)
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 7
7

8. Thermodynamische und regelungstechnische Grundlagen
Qc
Weitere Einsparpotentiale:
>Wärmerückgewinnung
Unterkühlen Verflüssigen Enthitzen
2
>Intelligente Abtaukonzepte
3
>Intelligente Scheiben-
Entspannen Verdichten
und Rahmenheizung
4 1
>Integrierte Konzepte
Verdampfen
Qo W
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 8
8

9. Forderungen an das Regel- und Überwachungssystem
> Verteilung von der zentralen Kenngrößen im gesamten System
> Leistungsfähiger und robuster Feldbus, z.B. CAN
> Dynamische Anpassung der Sollwerte pc und p0
> Stetige Regelung
> Tools für ein aktives Energiemanagement (Betreiber,
Anlagenbauer, Dienstleister)
> Integrierte Lösungen, z.B. Gebäudeleittechnik
> Ausführliche Dokumentation und Schulung um
Möglichkeiten optimal nutzen zu können
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 9
9

10. Energiemanagement aus Sicht der Steuerungstechnik
> Erfassung el. Energie und Leistung,
Verbrauchsmengen Gas, Heizöl, Warmwasser
> Überwachung Grenzwerte
> Lastabwurf
> Graphische und tabellarische Aufbereitung
> Daten-Export zur beliebigen Weiterverarbeitung
> Benchmarking
> Verbesserungsmaßnahmen ableiten, umsetzen,
Erfolgskontrolle
Energiemanagement als Prozess und
Daueraufgabe
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 10
10

11. PC- und Web-Werkzeuge
Auf einen
Blick
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 11
11

12. PC- und Web-Werkzeuge
Anlagen
übergreifende
Problem-
Schwerpunkte
Benchmarking
und Ranking
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 12
12

13. PC- und Web-Werkzeuge
Werkzeuge
Anlagenanalyse
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 13
13

14. PC- und Web-Werkzeuge
Anlagenübersicht
Reserven
prüfen!
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 14
14

15. PC- und Web-Werkzeuge
Werkzeuge
Energie-
management
Anlagen
vergleichen
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 15
15

16. PC- und Web-Werkzeuge
Energie-
management
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 16
16

17. PC- und Web-Werkzeuge
Messwertgrafik:
Verbundsteuerung
Kontrolle der
Anlagen-
auslegung
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 17
17

18. Temperaturen messen und regeln
Bisher:
> Temperaturmessung nicht im
Warenbereich, meist nur
Zu-/Rückluft
> Wirkliche Temperaturen im
Möbel sind abhängig von Lage
und Beleuchtungssituation
> Temperaturmessung bei
Steckerfertigen Möbeln
nicht im Innenraum möglich
> Eingeschränkte Genauigkeit,
Einfluss von Kabellängen,
Abweichung bestenfalls 1 Grad
Exakte Temperaturen
sind ein Qualitätsmerkmal und sparen Energie!
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 18
18

19. Funksensoren
Eigenschaften:
> Warennahe Messung
> Erheblich höhere Genauigkeit
durch digitale Messtechnik
> Universell einsetzbar,
Temperaturbereich
-40 bis +80 °C
> Kompakt, robust
> Wartungsfrei,
Batterie Lebensdauer
Auslegung mind. 10 Jahre
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 19
19

20. Integrierte Lösungen: Wärmepumpen und Geothermie
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 20
20

21. Integrierte Lösungen: Gebäudeleittechnik
Über-
greifend!
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 21
21

22. Energievergleich Markt C 1900 m² nur Umrüstung GLT
Umrüstung einer
Verbrauch Elektrische Energie
Bestandsanlage aus
2004/5 Fremd DDC
2003 auf integrierte
50.000
Gebäudeleittechnik
2006/7 E●LDS im Januar 2006
40.000
Einsparung/Jahr:
59.500 kWh (12%)
30.000 8.400 Ltr. Heizöl (35%)
kWh
Elektr. Energie:
20.000
-> 6.550 Euro
@ 11 cts/kWh
-> 37.000 kg CO2
10.000
@ 0,622 kg/kWh
0
Heizöl:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -> 4.200 Euro
Monat -> 26.200 kg CO2
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 22
22

23. Zusammenfassung und Ausblick
> Mehr Effizienz durch anspruchsvollere Anlagentechnik
und Regelungstechnik ist bereits Stand der Technik
> Möglichst Wärmerückgewinnung nutzen
> Integrierte Lösungen nutzen (WP, GT, PV, GLT)
> Aktives Energiemanagement als Daueraufgabe
Einsparpotential 25% und mehr, dreifach wirksam:
-> Umweltschutz (global warming)
-> Ressourcenschutz
-> Kosteneinsparung
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 23
23

24. Zum Schluss …
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de
eckelmann.de 24
24