Optimierung einer historisch gewachsenen Kühlinfrastruktur

Kühlinfrastrukturanlage
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Kälte- und Kühltechnik wird in vielen Unternehmen in Industrie und Gewerbe eingesetzt. Dabei sind die Kälteversorgungssysteme oftmals historisch gewachsen. Sie wurden z. B. im Laufe der Jahre aufgrund von Produktionskapazitätszuwächsen um parallele Kühlinfrastrukturen erweitert. Neben den oftmals ineffizienten technischen Einzelkomponenten sind die verschiedenen Versorgungssysteme und Temperaturniveaus selten auf den tatsächlichen Kältebedarf abgestimmt, lassen sich nur unzureichend regeln und arbeiten folglich im ineffizienten Teillastbetrieb. Zudem werden die Möglichkeiten der „freien Kühlung“, der Nutzung kalter Umgebungsluft, nicht berücksichtigt.

Optimierungspotenziale und mögliche Effizienzmaßnahmen

Neben der technischen Erneuerung von Einzelkomponenten birgt die Optimierung des gesamten Kälteversorgungssystems inklusive der Steuer- und Regelungstechnik ein erhebliches Einsparpotential. Dabei kann durch die Zusammenlegung von unterschiedlichen Kältekreisläufen und einer zentralen Kälteversorgung die Auslastung und somit die Effizienz der Kälteanlagen signifikant erhöht werden. Zudem können wesentliche Einsparungen durch eine Steuer- und Regelungstechnik erzielt werden, die eine bedarfsgerechte und effiziente Kälteerzeugung in jedem Betriebspunkt gewährleistet. Zugleich können durch eine Verteilnetz- und Regelungsoptimierung u. a. die Volumenströme des Kühlmediums reduziert und somit weitere Stromeinsparungen bei den Verteilerpumpen erreicht werden. Weiterhin sollte die Nutzung von „freier Kühlung“ im Kälteversorgungssystem berücksichtigt werden. So kann vor allem in der kalten Jahreszeit durch die Nutzung kühler Umgebungsluft die elektrische Kälteerzeugungsleistung stark reduziert oder sogar komplett ersetzt werden.

Projektidee

Der aktuelle Energiebedarf eines historisch gewachsenen Kühlsystems mit zwei getrennten Kältekreisen zur Kühlung von mehreren Verbrauchern liegt aktuell bei 1.100 MWh pro Jahr. Durch die Zusammenlegung der Kreisläufe, die Nutzung freier Kühlung sowie durch eine geeignete Regelung der Kühlleistung der einzelnen Kältemaschinen  lässt sich die Effizienz der Anlage deutlich steigern und dadurch der Energieverbrauch um rund 660 MWh pro Jahr senken.

Kosten für die Umsetzung:

  • Investitionskosten für die Effizienzsteigerung der Kälteinfrastruktur (Kosten für neue Rohrleitungen und Dämmungen sowie Kosten für die Steuerungs- und Regeltechnik) von rund 240.000 €,
  • Investitionsnebenkosten (für Installation, Messtechnik und Inbetriebnahme) in Höhe von 78.000 €
  • und damit in Summe Investitionsgesamtkosten in Höhe von 318.000 €.

Von diesen Kosten können bei STEP up! maximal 30 %, d.h. max. 95.400 €, gefördert werden. Die tatsächliche Höhe der jeweils förderfähigen Kosten hängt letztlich davon ab, ob es sich bei der Maßnahme um eine vorgezogene Ersatzinvestition, eine Zusatzinvestition oder eine Erneuerungsinvestition handelt. Ausführliche Hinweise zu den Investitionstypen finden sich im Merkblatt „Allgemeine Hinweise zur Antragstellung in STEP up!“, welches unter “Teilnehmen“ und „Ausschreibungsrunden“ auf den STEP up!-Webseiten abrufbar ist.

Grundlegende Kriterien für eine Förderung durch STEP up! sind, dass die Maßnahme sich erst nach mehr als drei Jahren durch die eingesparten Stromkosten amortisiert und der sogenannte „Kosten-Nutzen-Wert“ von maximal 0,10 €/kWh nicht überschritten wird.

Durch die Umsetzung aller beschriebenen Maßnahmen können jährlich 660 MWh eingespart werden. Bei einer Nutzungsdauer von zehn Jahren ergibt sich somit eine Stromeinsparung von 6.600 MWh. Bei einem angenommenen Strompreis von 0,15 €/kWh amortisiert sich die Effizienzmaßnahme ohne Förderung erst nach mehr als drei Jahren, mit maximaler Förderung bereits nach etwas mehr als zwei Jahren.

Der Kosten-Nutzen-Wert des Projektes errechnet sich aus dem Quotienten der beantragten Fördersumme (Kosten) und der Stromeinsparung über die gesamte Nutzungsdauer der Technik (Nutzen). Im vorliegenden Beispiel liegt der Kosten-Nutzen-Wert bei 0,0145 €/kWh und damit unterhalb des bei STEP up! zugelassenen Grenzwertes von 0,1 €/kWh.