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Ecofabrik

Internetbasierte Methode zur Bewertung der Energieeffizienz von Fabriken

RMA, Enakon Wolfenbüttel GmbH, Instiut für Fabrikanlagen und Logistik der Leibniz Universität Hannover (IFA)

Aus der Sicht der Praxis mangelt es bei der Hebung der Potentiale für Energieeffizienz und Nachhaltigkeit vor allem an einer ganzheitlichen, synergetischen Sicht auf das komplexe Wirksystem Fabrik, einschließlich der bei den angeführten Zertifizierungssystemen nicht näher untersuchten Fabrik spezifischen industriellen Potentialen aus Standort, Prozess und Organisation. Erst eine umfassende, durchgehend methodisch strukturierte Erfassung von energetisch relevanten Grobelemente der Wirkfelder aus Standort, Gebäude, Prozess, Haustechnik und Organisation ermöglicht in der Folge eine übergreifende Synergie ganzheitlich vorgetragener Verbesserungsvorschläge. Es wird geschätzt, dass sich in der Industrie noch Einsparpotentiale von 25 bis 30% am Energieverbrauch erschließen lassen.

Das Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektes ist die Entwicklung einer Methode zur ganzheitlichen Identifizierung und Bewertung ökologischer und ökonomischer Potentiale von Energieeffizienz in Industriewerken. So hat beispielsweise die Anordnung der Produktionsmittel im Layout Einfluss auf die Raumklimatisierung und diese wiederum einen Einfluss auf die bauliche Hülle der Fabrik. Eine frühzeitige Integration der energetischen Wirkbeziehungen zwischen Fabrikobjekten in den Entscheidungsprozess des Fabrikplaners ist demnach ein bedeutender Stellhebel zur Senkung des Energiebedarfs in Fabriken. Die ganzheitliche Identifikation und Bewertung von Fabriken und deren Energieeffizienz wird durch ein mehrstufiges internetbasiertes Bewertungstool unterstützt werden. Um die ganzheitliche Entwicklung der angestrebten ganzheitlichen Bewertungsmethode sicherstellen zu können, liegt dem Projekt ein systemtheoretischer Ansatz zugrunde. Ausgehend von diesem Ansatz ist der Untersuchungsbereich des Projektes, das Gesamtsystem Fabrik, in fünf Wirkfelder (Standort, Gebäude, Prozess, Haustechnik und Organisation) unterteilt. Alle zu untersuchenden Fabrikobjekte lassen sich letztlich jeweils diesen Wirkfeldern zuordnen.

Die integrale Betrachtung der Problemstellung wird ein interdisziplinär aufgestelltes Team geleistet. Dieses setzt sich aus Architekten (RMA Architekten, Projektleitung), Haustechnikern (ENAKON Wolfenbüttel GmbH) und Fabrikplanern zusammen (Institut für Fabrikanlagen und Logistik der Leibniz Universität Hannover, IFA). Entsprechend der jeweiligen Kompetenzen sind die Architekten für die Wirkfelder Standort und Gebäude, die Haustechniker für das Wirkfeld Haustechnik und die Fabrikplaner für die Wirkfelder Prozess sowie Organisation verantwortlich.

Eine unabdingbare Voraussetzung für jegliche Optimierung der Energieströme ist eine ganzheitliche Analyse energierelevanter Daten, gleichwohl ob Neubau oder Umbauprojekt. Als vom BMFB, deutsches Bundesministerium für Bildung und Forschung, gefördertes Vorhaben, befindet sich gegenwärtig das Internetportal www.ecofabrik.eu in der Testphase. webtool als mehrstufigen Formats der energetischen Datenerfassung von Industriewerken entwickelt.

Für die erste (Grobphase) des "Quickcheck" und die (vertiefende Phase) des "Scantool" wurden in Anlehnung zu den bekannten Zertifizierungssystemen matrixartige "Steckbriefen" erarbeitet. Aus Sicht des Anwenders ist so auf den ersten Blick leicht erfassbare Erfassung der über alle 5 Wirkfeldern systematisch erhobenen Daten gegeben. Die strukturelle Ordnung des Quickcheck erfolgt vertikal nach "Grobelementen". Einträge in die Abfragefelder erfolgen im Quickcheck vorerst als ja/nein, Auswahl von Menüfeldern oder Eintrag überschlägiger Werte, z.B. Jahresverbrauchswerte der Haustechnik. Das Ziel der praktischen Anwendbarkeit des Tools führt folgerichtig im Quickcheck zur Beschränkung von einem auf einen Blick überschaubaren Steckbrief je Gestaltungsebene, die Auswertung erfolgt gleichfalls anhand der Grobelemente.. Im folgenden Scantool werden je Wirkfeld weiter vertiefende Steckbriefe erhoben. Die strukturelle Logik des Quickchecks wird im "Scantool" stringent weitergeführt, jedoch werden jetzt die Grobelemente des Quickchecks- Steckbrief im Scantool zu Feinobjekten weiter vertiefend aufgegliedertert. 

Im Quickcheck werden in fünf Steckbriefen die energierelevanten Grobobjekte, Dimensionen und Qualitäten erfasst (z.B sind für das Wirkfeld Gebäude die Grobobjekte Hallenbau, Flachbau, Geschossbau und Sonderbau, die Dimensionen m² Bruttogeschossfläche und mittlere Raumhöhe, die Qualitäten überwiegendes Alter der Gesamtsysteme Gebäude sowie Eigenschaften der Hülle). Damit können nach überschlägigen Daten sowohl differenzierte Typologien wie auch auf nach Erstellungszeit unterschiedliche Baustandards (z.B. für Gebäude Wärmedämmung von Dach und Hülle) auf einfache Art erfasst werden.
Die Auswertung erfolgt dann nach Berechnung durch Excelalgorithmen auf prozentuale Erfüllungsgrade, Defizite und Potentiale in den einzelnen Wirkfeldern werden nach im Sinne einer "Ampelschaltung" rot, gelb, grün farblich markiert.

Im Scantool wird die energetische Datenerfassung auf Grundlage der Grobobjekte des Quickcheck weiter zu Feinobjekten differenziert. So erlaubt z.B. die weitere Erfassung von bauphysikalischen Kennwerten von Dach-, Fassaden-, und Bodenflächen der Gebäudehülle, sowie der am spezifischen Standort verfügbaren regenerativen Energien, Bewertungen "grüner" Potenziale durch Solarthermie oder Photovoltaik. Durch die übergreifende Vernetzung der Betrachtungen mit den anderen Grob- und Feinelementen der Fabrik können weitere Synergien im Detail aufgezeigt werden. Hierdurch werden energetische Potentiale im Detail über die einzelnen Wirkfelder hinweg deutlich, in einer weiteren Vertiefung könnten auf dieser ganzheitlichen Betrachtung auch im Sinne einer Lebenszyklusbetrachtung umfassende Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen nach Erstinvestition sowie laufenden Kosten differenziert werden.

Für die aus Prozess- und Raumsicht notwendige synergetische Betrachtung der Energieeffizienz wurde von den Verfassern dieses Projektes der visionäre Begriff der ECOFABRIK geprägt, die methodische Herleitung soll im Folgenden kurz vorgestellt werden.
Die Vision der ECOFABRIK vermeidet Verschwendung, für den Prozess eingesetzte Energie soll möglichst zu 100% als Nutzenenergie für alle Wirkfelder genutzt, also 100 % wertschöpfend eingesetzt werden können. Die Gebäude und die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) sollen folgerichtig energieneutral betrieben werden (Nullenergiegebäude), bzw. zu 100% aus Prozessenergieverlusten sowie regenerativen Energien gedeckt werden. Nach der Relation der Prozessverluste zum Bedarf von Gebäude und Haustechnik lassen sich Eco- Klassen definieren.