Höhere Energieeffizienz

Höhere Energieeffizienz – Ein Imperativ aus dem aktuellen Megatrend Nachhaltigkeit

Laut der Internationalen Energieagentur IEA wird sich der Elektrizitätsbedarf in der laufenden Dekade je nach Region um bis zu über 60% erhöhen (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Electricity demand outlook in selected regions/countries in the Stated Policies Scenario, 2019-2030 (IEA, 2020)

Die Gründe dafür liegen in der Elektrifizierung der Mobilität sowie dem Einsatz von immer mehr elektrischen Geräte wie etwa Klimaanlagen und Wärmepumpen. Nicht zuletzt spielt auch die Umstellung diverser Industriezweige wie Chemie- oder Stahlindustrie auf neue Prozesse, die Wasserstoff als Energieträger oder Edukt nutzen möchten, eine Rolle. Schließlich wird dieser mittels Hydrolyse ebenfalls durch den Einsatz von elektrischem Strom erzeugt.

All diese Änderungen führen zu einem Konkurrenzkampf um die Ressource Strom. Selbst bei zügigem Ausbau der Erzeugungskapazitäten, dürften das Resultat steigende Strompreise und auch steigende CO2-Emissionen sein, da noch immer ein großer Teil des globalen Strommixes auf fossilen Brennstoffen beruht.

Letzteres ist Gift für den Klimawandel, ersteres für die Profitabilität von energieintensiven Unternehmen wie den Betreibern von Kälteanlagen, deren Betriebskosten zum Großteil durch Ihren Stromverbrauch verursacht werden.

Wie lassen sich beide negative Effekte vermeiden oder zumindest abmildern? Die Antwort liegt in einer höheren Energieeffizienz der Unternehmen und damit auch Ihrer Anlagen. Um diese zu erreichen, gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Eine davon ist die Anschaffung neuer, technologisch weiterentwickelter Anlagen. Jedoch kann sich nicht jedes Unternehmen kapitalintensive Investments leisten, Eine andere Möglichkeit besteht im Retro-Fitting, also der Nachrüstung, von existierenden Anlagen. In diesen Bereich fällt auch die Umstellung der eingesetzten Schmierstoffe. Tatsächlich lassen sich Steigerungen der Energieeffizienz von mehreren Prozent erreichen durch den Einsatz passgenauer, synthetischer Hochleistungsschmierstoffe anstelle von mineralölbasierten Schmierstoffen.

Diese Art des Upgrades besteht auch für Kälteanlagen bzw. bei Kältekompressoren.

Wie lassen sich Energieeinsparungen bei Kälteanlagen mit Hilfe von Schmierstoffen und Anwendungswissen realisieren?

Schmierstoffe haben grundsätzlich verschiedene Funktionen in einem tribologischen System (siehe auch Grundlagen der Schmierungstechnik). Bei Kältekompressoren zählen dazu die Reduzierung der Reibung und der Temperatur des Kälte-Systems sowie die Abfuhr von Wärme aus hitzebelasteten Stellen. Insbesondere bei Schraubenkompressoren nimmt der Schmierstoff außerdem eine Abdichtfunktion ein, da er die Lücke zwischen den beiden Rotoren in der Kompressionskammer schließt und so den Rückfluss des Kältemittels von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite verhindert. Daneben spielt die Neigung zur Verdampfung sowie die Änderung der Viskosität über einen längeren Zeitraum hinweg eine große Rolle für die Energieeffizienz eines Kompressorsystems. Vor allem die Verdampfungsneigung und Alterungsbeständigkeit eines Schmierstoffs bedingen die Bildung von Rückständen und damit die Sauberkeit eines Systems. Dass ein sauberes System effizienter läuft als ein verschmutztes ist selbsterklärend. Kurzum, je besser ein Schmierstoff die aufgeführten Funktionen erfüllt, desto höher ist am Ende die Energieeffizienz einer Kälteanlage.

Die Schmierstoffe selbst unterscheiden sich dabei wesentlich in den Dimensionen Grundöl, Additivierung und Viskosität. Selbst innerhalb dieser Dimensionen gibt es erhebliche Qualitätsunterschiede. Anders gesagt, selbst hinter beispielsweise der gleichen Grundölart verstecken sich verschiedene Qualitäten, die am Ende die Leistungsfähigkeit des eingesetzten Schmierstoffs bestimmen. Weitere Informationen zu den unterschiedlichen Grundöltypen finden Sie im Artikel Grundlagen der Schmieröle.

Grundsätzlich lässt sich festhalten, dass synthetische Hochleistungsschmierstoffe den mineralölbasierten Produkten überlegen sind. Trotzdem gilt es, den richtigen Hochleistungsschmierstoff mit Vorsicht auszuwählen, um Problemen mit Dichtungen oder mit der Verträglichkeit mit dem vorher eingesetzten Schmierstoff zu vermeiden.

Nachweis der Energieeinsparung mittels Messungen

Synthetische Hochleistungsschmierstoffe unterscheiden sich nicht nur durch eine überlegene Leistungsfähigkeit zum Beispiel gegenüber mineralölbasierten Produkten, sondern auch durch ihren sehr viel höheren Preis. Trotzdem lohnt sich ihr Einsatz in der Regel nicht nur aus umwelttechnischer Sicht, sondern auch aus wirtschaftlicher.

Für eine fundierte Investitionsentscheidung reicht allerdings nicht immer eine Abschätzung der Energie- und Kosteneinsparung aus. Insbesondere dann nicht, wenn eine Umstellung auf einen Hochleistungsschmierstoff als Maßnahme zur Steigerung der Energieeffizienz im Rahmen eines Überwachungsaudits einer ISO 50001-Zertifizierung angebracht wird. Helfen kann dann der konkrete Nachweis einer gesteigerten Energieeffizienz mittels Messungen.

Es gibt verschiedene Ansätze, die gesteigerte Energieeffizienz der Anlagen und damit auch die Energieeinsparung nachzuweisen. Ein häufiger Fehler dabei ist die Annahme, dass ein kurzer Blick auf den Stromzähler genügt. Das ist natürlich nur eine Momentaufnahme, die lediglich den aktuellen Stromverbrauch in einem unbekannten Betriebszustand darstellt.

Genau um solchen Fehlern vorzubeugen gibt es Standards, die definieren, wie eine Maßnahme zur Steigerung der Energieeffizienz zu messen ist, um am Ende eine verlässliche Aussage hinsichtlich der erzielten Einsparung geben zu können. Zu den bekanntesten Standards zählen folgende:

-        das International Performance Measurement and Verification Protocol

-        die ISO 50015

Beide Standards sind inhaltlich sehr ähnlich und treffen unter anderem die Aussage, dass eine Verifizierung der Energieeinsparung ohne Betrachtung der Einflussfaktoren (Einfluss auf den Energieverbrauch einer Anlage) nicht möglich und sinnhaft ist.

Klüber Lubrication bietet seinen Kunden deswegen nicht nur Expertise, wenn es um die Auswahl des richtigen Schmierstoffs geht, sondern führt im Rahmen des Service-Programms „KlüberEnergy“ entsprechende Messungen nach internationalen Standards bei Bedarf an der Kundenanlage durch (siehe Abbildung 2). Die gemessenen Resultate werden im Anschluss transparent in einem Report dargestellt.

Abbildung 2: Übersicht KlüberEnergy (eigene Darstellung)

Über das KlüberEnergy Service Programm wurden bereits Energieeinsparungen an mehreren Kälteanlagen realisiert. So wurde etwa an einem Kältekompressor eines italienischen Lebensmittelherstellers eine Reduzierung des Energieverbrauchs um mehr als 3% bzw. rund 28 MWh pro Jahr erzielt und nachgewiesen. Zusammen mit der Kosteneinsparung, die sich aus der höheren Lebensdauer des Klüber Lubrication Schmierstoffs ergibt, summieren sich die Einsparungen auf mehr als 4.300 EUR jährlich bei einer Amortisationszeit von nur 4 Monaten. Die absolute Einsparung wird nun durch die Umstellung aller Kältekompressoren auf den Schmierstoff von Klüber Lubrication maximiert.

Autor

IEA, Electricity demand outlook in selected regions/countries in the Stated Policies Scenario, 2019-2030, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/electricity-demand-outlook-in-selected-regions-countries-in-the-stated-policies-scenario-2019-2030

Quellen:

Alexander Leis
New Business Development Manager Energy Efficiency
Klüber Lubrication München SE & Co. KG

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