Wer Energie spart, spart auch CO2 und Kosten. Das liegt auf der Hand. Kompliziert wird es aber bei der Umsetzung, denn hier spielen viele Faktoren eine Rolle. Für industrielle Wasserkreisläufe gibt es jetzt eine Plattform, die Unternehmen auf dem Weg zu mehr Energieeffizienz unterstützt. An ihrer Entwicklung war auch die DECHEMA im EU-Projekt WaterWatt beteiligt. Im Interview erklärt Dr. Jochen Michels, wissenschaftlicher Koordinator des Projekts, wie die Plattform eingesetzt werden kann und welche Einsparungen möglich sind.
Was ist die E3-Plattform?
E3 steht für Energie, Effizienz, Evaluation. Auf dieser internetbasierten Plattform kann man sich über Energieeffizienz in industriellen Wasserkreisläufen informieren und seine eigenen Kreisläufe evaluieren. Man kann also einmal durchprüfen, wie energieeffizient sie im Vergleich zu Wasserkreisläufen, die wir als Beispiele hinterlegt haben, schon sind. Man kann Verbesserungsvorschläge nachlesen oder im Simulator durchtesten.
An wen richtet sich die E3-Plattform?
Wir gingen erst davon aus, dass sie sich direkt an die Unternehmen richtet, an große Unternehmen, die industrielle Wasserkreisläufe einer bestimmten Dimension betreiben. Das sind in der Regel Großindustrien, die auch eigene Energieteams haben, die sich um die Energieeffizienz in den Anlagen kümmern. Das ist aber nur eine relativ kleine Gruppe, die aber auch durchaus interessiert ist. Allerdings muss man sagen, dass die alle schon Lösungen haben, weil sie vom Gesetz her verpflichtet sind, sich alle drei Jahre in Bezug auf Energieeffizienz evaluieren zu lassen. Das ist eine gesetzliche Vorgabe der EU.
Deswegen muss man sagen, dass wir uns mit diesem WaterWatt-Projekt eher an kleine und mittelständische Unternehmen wenden, die zwar nicht gesetzlich verpflichtet sind, Energieeffizienzmaßnahmen zu ergreifen, aber wo die EU es sehr unterstützt, wenn sie es tun. Es lohnt sich für diese Unternehmen auch erst, wenn sie eine bestimmte Mitarbeitergröße haben, weil Energieeffizienzevaluation immer auch bedeutet, dass mindestens ein Mitarbeiter, wenn nicht gar ein Team, für diese Aufgabe zuständig sein muss.
Interessant ist die Plattform auch für Berater. Die waren, wenn wir das Projekt vorgestellt haben, immer sehr interessiert, weil sie die Plattform nutzen können, um ihren Kunden Energieeffizienzmaßnahmen zu erklären. Ein Consultant kann sich mit diesem doch recht komplizierten Simulator auseinandersetzen, kann die Kreisläufe dort abbilden und seinen Kunden gleich zeigen, wie viel Energie im Jahr gespart werden kann, wenn er Pumpe X und Filter Y durch etwas anderes ersetzt. Solche Tools gibt es eigentlich nicht auf dem freien Markt oder zumindest nicht kostenlos und sie sind auch relativ kompliziert. D.h. es lohnt sich eigentlich weniger für Unternehmen, sich einmalig dort einzuarbeiten, aber es lohnt sich für einen Berater, der viele Kunden hat, bei denen er das Tool regelmäßig einsetzen kann.
Wie kann die Plattform eingesetzt werden? Welche Vorteile hat sie?
Die Situation vor drei Jahren, als wir mit dem Projekt angefangen haben, war, dass es eigentlich gar kein Bewusstsein für diese Nebenkreisläufe in der Industrie gab. Für ein Unternehmen ist wichtig, dass der Prozess läuft. Und der Prozess an sich, was auch immer produziert wird, muss energieeffizient sein. Das ist schon richtig. Aber in der Regel hängt bei vielen Unternehmen der Prozess auch daran, dass der industrielle Wasserkreislauf funktioniert. Nehmen wir als Beispiel ein Walzwerk, das Walzstahl herstellt. Die Maschinen, die den Stahl walzen, werden permanent mit Wasser gekühlt, damit sie durch den geschmolzenen Stahl nicht selber angegriffen werden. Wenn da die Kühlung ausfällt, steht der ganze Prozess still. Und deswegen ist es ihnen eher egal, wie viel Wasser sie dort verbrauchen, Hauptsache die Kühlung funktioniert. Ein Stahlwerk braucht natürlich viel mehr Energie, um den Stahl aufzuschmelzen. Da muss also auch ein Umdenken stattfinden, weil es auch hier in der Summe um sehr viel Energie geht und damit auch sehr viel CO2, das bei der Energieproduktion anfällt. Man geht davon aus, dass es um die 10.000 Gigawattstunden für die gesamte EU sind, die eingespart werden können.
Abhängig von den kontextabhängigen Faktoren werden natürlich nicht alle Unternehmen die Maßnahmen umsetzen. Eine Checkliste mit den kontextabhängigen Faktoren, die Unternehmen bei der Berechnung berücksichtigen sollten, findet sich im Informationsteil der Plattform. Dort gibt es auch E-Learning-Module und weitere Infos. Jeder muss für sich selbst bestimmen, welche Faktoren auf die eigene Situation zutreffen. Es reicht z.B. nicht zu sagen, dass man eine neue Pumpe kauft. Man muss schauen, ob man nicht Fördergelder dafür bekommen kann. Muss ich meine Mitarbeiter für diese neue Pumpe schulen, habe ich Mehrkosten. So geht es rauf und runter und das muss man alles berücksichtigen, wenn man so eine Investitionsentscheidung trifft. Für die Entscheidung reicht es nicht zu sagen, dass eine neue Pumpe so und so viel Wasser und Energie spart. Auch die Frage nach der maximal tragbaren Amortisationszeit, die für jedes Unternehmen unterschiedlich ist, spielt eine Rolle. So etwas kann der Unternehmer nur selber entscheiden. Dafür geben wir dem Unternehmen oder Berater die Tools an die Hand. Wir bieten eine riesige Datenbank auf der Website die von vielen Anbietern Pumpen, Filter und Kühltürme sowie andere Teile enthält, die in einem industriellen Wasserkreislauf verwendet werden. Deren Kenndaten, die für die Energieeffizienz sprechen, haben wir auf einen gemeinsamen Nenner gebracht, so dass wir in einer großen Tabelle darstellen können, wie energieeffizient bestimmte Komponenten sind, so dass man sie auch untereinander vergleichen kann.
Neben den Infos bieten wir auf der Plattform im Moment zwei Möglichkeiten zur Evaluierung an: Das eine ist die Selbstevaluierung. Man kann also die ganzen Tools, einen kurzen Fragebogen und den Simulator nutzen. Oder man füllt einen umfangreicheren Fragebogen aus, der an unsere Partner im Projekt geschickt wird, und kann dort eine kostenpflichtige Beratungsleistung anfordern. Das Projekt ist jetzt zu Ende, aber die Finanzierung für die Plattform ist in der Form noch für ein Jahr gesichert. Die Idee ist, dass zwei unserer Partner daraus ein Unternehmen gründen und mit dem Tool einerseits an Unternehmen herangehen, andererseits Berater schulen. Dieses Spin-off soll die Plattform dann weiter kostenlos anbieten. Darüber hinaus wird die geplante Firma auch kostenpflichtige Beratungen anbieten.
Wie sollte ein Unternehmen vorgehen, wenn es sein Einsparpotenzial auf der Website berechnen möchte?
Sinnvoll ist, sich erst mal mit der Website vertraut zu machen und einen Überblick über die Tools zu bekommen, z.B. mit unserer Broschüre. Wenn es dann an die Simulation geht, kann man natürlich alle Komponenten im Simulator darstellen. Dahinter verbergen sich noch jede Menge Eingabefelder mit notwendigen Daten, damit die Simulation am Ende läuft. Das ist ein iterativer Prozess. Man kann auch jeden Zwischenstand speichern, wenn z.B. noch Daten fehlen, und dann an der Stelle weitermachen. Das ist auch nützlich, wenn man einen Energieaudit durchführt und die Zwischenschritte mit dem Auditor bespricht.
Jetzt ist eine gute Zeit, sich um die Energieeffizienz zu kümmern, weil es viele Fördermittel gibt. Die EU hat eine eigene Energieeffizienz-Richtlinie herausgegeben, die aktuell zwar nur die Großunternehmen verpflichtet, Energieaudits zu machen und regelmäßig zu dokumentieren, wie sie energieeffizienter werden. Für kleine und mittelständische Unternehmen gilt das nicht. Aber es gibt sehr viele Programme, um sie auch zum Audit zu bewegen und sie dabei zu unterstützen, energieeffizienter zu werden. Je energieeffizienter ein Unternehmen, desto wirtschaftlicher. Es lohnt sich also auch für kleinere Unternehmen mal zu schauen, wo man etwas einsparen kann.
Dashboard des Simulators
Welche Einsparungen sind möglich?
Für die Marktanalyse haben wir sehr viele Berichte von ähnlich gelagerten Fällen gelesen. Da wurden schon Case Studies gemacht, die versucht haben, das Einsparpotenzial zu erfassen. Und es lag immer zwischen fünf und zehn Prozent des Energieverbrauchs des Kreislaufes eines Unternehmens.
Vielen Dank für das Gespräch, Herr Dr. Michels.
DECHEMA: Die erste Projektphase ist beendet, die zweite Phase hat begonnen. Wenn Sie jetzt eine Zwischenbilanz ziehen müssten, was hat Sie am meisten überrascht?
Um den Stromkreis zu schließen und einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, müssen Ladungsträger zwischen Wasser und CO2 hin und her bewegt werden. „Im einfachsten Fall sollten die Protonen, die an der Anode entstehen, das Hydroxid an der Kathode neutralisierten und so hätten wir unseren Stromkreis geschlossen“, erklärt Schmid. Der Teufel liegt im Detail, denn je nachdem, welche der vorhandenen Ionen für den Ladungsausgleich sorgen, kommt es zu unerwünschten Nebenreaktionen. Über die Konzentration des Elektrolyten und die Auswahl der Membran lässt sich zwar steuern, welche Ionen zwischen den Zellen wandern. Aber die Ionen nehmen beim Durchtreten der Membran immer auch Wassermoleküle mit, und damit kommt es im Laufe des Betriebs zu Verdünnungs- und Konzentrationseffekten in den Teilzellen. Deshalb haben die Forscher ein System entwickelt, bei dem in einem externen Mischgefäß für einen Ausgleich gesorgt wird. Zudem wurde die Anode direkt auf die Membran aufgebracht, um mit einer „Zero-Gap-Anordnung“ möglichst wenig Elektrolytwiderstand zu erreichen. „Wenn das ausbalanciert ist, läuft es – auch nach 1250 Stunden war die Versuchsanordnung stabil“, erklärt Schmid.