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Über dieses Buch

Grundlagenwerk für Auszubildende und Studenten des Energiemanagements, der Energiewirtschaftslehre sowie entsprechender Kurse und Lehrgänge mit praktischem Bezug. Dabei wird kein theoretisches Wissen vorausgesetzt, sondern viel Wert auf Erklärungen, Nachvollziehbarkeit und Praxis gelegt. Ausgehend von den Basiseinheiten wird das Phänomen und die vielfältige Erscheinung der Energie erklärt, dann Energieumwandlung und Wirkungsgrad, Querschnittstechnologien, Lastmanagement und Nutzerverhalten. Schließlich bietet dieses Buch Exkurse zu Energiemanagementsystemen und Amortisationsrechnung sowie Fragen und Aufgaben zur Vertiefung und Übung.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Grundlagen

Zur Auffrischung finden sich in diesem Kapitel ein paar naturwissenschaftliche Grundlagen, auf die in späteren Abschnitten zurückgegriffen wird. Neben gängigen Zahlennamen und der Erläuterung des SI-Basiseinheitensystems werden der Massenerhaltungssatz und der Energieerhaltungssatz erklärt. Diese sind von grundlegender Bedeutung für das weitere Verständnis.
Jörg Philipp Eric Petermann

2. Was ist Energie?

„Energie“ ist schwer zu fassen, denn wir können sie als solche nicht begreifen. Manche Vorgänge lassen erahnen, was Energie ist, etwa wenn man sich auf einem Teppich statisch aufgeladen hat und dann einen geerdeten Metallgegenstand anfasst, wenn einem ein Hammer auf den Fuß fällt oder wenn in der Nähe ein Blitz einschlägt.
Wir wollen in diesem Kapitel versuchen, uns dem Wesen der Energie zu nähern.
Der Begriff der Energie leitet sich vom griechischen „en“ und „ergon“ ab, was soviel wie „innen wirken“ bedeutet. Er ist heute weit verbreitet, wenngleich er nicht immer korrekt verwendet wird. Vor allem die Esoterik bedient sich dieses Begriffs sehr gerne. Wir beschränken uns hier auf die Energieformen, die naturwissenschaftlich nachgewiesen und messbar sind.
Der Begriff Energie taucht auch in der Alltagssprache auf. Nach einem Imbiss oder einem Schläfchen hat man sprichwörtlich wieder Energie, um sich einer Aufgabe zu widmen. Im Falle des Imbisses stimmt das tatsächlich – mit der Nahrung wurde dem Körper chemische Energie zugeführt, die dieser nun in Arbeit umsetzen kann. Im Falle des Nickerchens ist der Begriff hingegen falsch, denn danach ist man zwar ausgeruht, aber Energie im physikalischen Sinn hat man dadurch keine gewonnen.
Definitionen von Energie gab es im Lauf der Jahrhunderte verschiedene, darunter:
  • Aristoteles (384–322 v. Chr.): „Energie ist die Wirkkraft, durch die Mögliches in Seiendes übergeht.“
  • James Prescott Joule (1818–1889): „Energie kann nicht erzeugt, sondern nur von einer Form in die andere umgewandelt werden.“
Jörg Philipp Eric Petermann

3. Energieformen

Energie kann in verschiedenen Formen vorliegen, als Lage-, Bewegungs-, Druck- oder elektrische Energie, um nur beispielhaft einige zu nennen. Neben den Energieformen sind zudem die Energieträger, ob gasförmige, flüssige oder feste zu unterscheiden. Die Begriffe Energie und Energieträger werden gerne in unzulässiger Weise vermengt. Man verbraucht keine Energie, wohl aber kann man Energieträger verbrauchen, was im allgemeinen Sprachgebrauch nicht immer so klar getrennt wird.
Es werden Primär- und Sekundärenergieträger unterschieden. Wegen der Besonderheiten der elektrischen Energie, einem Sekundärenergieträger, wird diese detaillierter betrachtet und zu beachtende Aspekte bei Gleich- und Wechselstrom herausgearbeitet.
Mit Blick auf korrekte Messungen und Abrechnungen ist es überdies relevant zu unterscheiden, ob man ohmsche, induktive oder kapazitive Lasten mit Wechselstrom betreibt.
Jörg Philipp Eric Petermann

4. Messgeräte

Miss es oder vergiss es (Lebensmotto des Energieberaters). Doch die Wahl des Messgerätes hängt vom jeweiligen Energieträger ab und nicht jedes Messgerät ist für den jeweils vorliegenden Fall geeignet. Nur, wer weiß, welches Messgerät mit welchen Möglichkeiten für welchen Anwendungsfall sinnvoll und zuverlässig einsetzbar ist, wird letztlich richtige und valide Messergebnisse generieren.
Auf der Messung und den Messergebnissen sollte, da sie Grundlage für die Analyse und für die möglichen Veränderungen des Ist-Zustandes sind, dementsprechendes Augenmerk liegen.
Jörg Philipp Eric Petermann

5. Messdatenerfassung, -darstellung und -analyse

Für sinnvolle Verbrauchserhebungen müssen wir auf Messdaten zurückgreifen. Es werden verschiedene Möglichkeiten der Erfassung aufgezeigt und erläutert, wie aus den durch Messung oder Herstellerangaben gewonnenen Energieverbrauchsangaben Werte für repräsentative Zeiträume hochgerechnet werden können.
Der Messdatendarstellung muss im nächsten Schritt angemessene Aufmerksamkeit zukommen. Die richtige oder falsche Darstellung beeinflusst potenziell maßgeblich die Aussage der gewonnenen Daten und ist zugleich Grundlage für die Messdatenanalyse. Führt die Darstellung zu falschen Analysen können die daraus resultierenden empfohlenen Maßnahmen sich letztlich ebenso als falsch erweisen.
Jörg Philipp Eric Petermann

6. Querschnittstechnologien

In diesem Kapitel werden die wichtigsten Querschnittstechnologien und ihre größten Einsparungspotenziale beschrieben. Dabei ist es wichtig, die Vor- und Nachteile der jeweiligen Technologie möglichst genau zu kennen und unterscheiden zu können. Nur in Kenntnis der Ausgangssituation und aller sinnvollen, praktikablen Alternativen lassen sich lohnende und tragfähige Energiesparmaßnahmen oder Umrüstungen umsetzen. Manche weitläufige Fehlannahme könnte sonst teuer zu stehen kommen und Sparambitionen monetär wie energetisch konterkarieren.
In Unternehmen gibt es mannigfaltige Querschnittstechnologien zu betrachten und auf Verbesserungspotenziale hin zu prüfen. Checklisten helfen dabei möglichst strukturiert und vollumfänglich vorzugehen.
Jörg Philipp Eric Petermann

7. Lastmanagement

Anders als Haushaltskunden werden Großabnehmer nicht nur nach der bezogenen Energie [kWh], sondern auch nach der maximal bezogenen Leistung [kW] abgerechnet. Die höchste auftretende Leistung während des Abrechnungszeitraumes bestimmt die Leistungskosten. Deshalb ist es aus Kostengründen ratsam, bedacht und sinnvoll Lastmanagement zu betreiben. Das spart zwar keine Energie, aber dem Unternehmen Kosten.
Jörg Philipp Eric Petermann

8. Energiemanagement

Unter Energiemanagement subsumieren wir alles, was in personeller oder organisatorischer Sicht mit Energiefragen zu tun hat. Der oder die Energiebeauftragte oder Energiemanager kann ein Mitarbeiter sein, der das neben seiner anderen Aufgabe erledigt. Ebenso kann es ein Vollzeitenergiebeauftragter sein oder ein externer Dienstleister.
Energiemanagement betrifft nicht nur den Umgang mit Energie, sondern auch Fragen der Beschaffung.
Jörg Philipp Eric Petermann

9. Nutzerverhalten

Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung und -einsparung müssen weiter gefasst betrachtet werden, als nur von technischer Seite. Der Nutzer muss in die Maßnahmen eingebunden werden, sie verstehen und mittragen. Dazu bedarf es der Motivation der Nutzer oder Mitarbeiter des Unternehmens. Andernfalls kann sich eine Maßnahme letztlich als wirkungslos herausstellen oder schlimmstenfalls der Energieverbrauch sogar noch gesteigert werden, trotz effizienterer Technik.
Jörg Philipp Eric Petermann

10. Investitionsrechnung

Die meisten Unternehmen investieren nicht deshalb in Energieeffizienz, weil dies zum Unternehmensleitbild gehört, sondern aus wirtschaftlichem Kalkül. Bei nüchterner Betrachtung gelten für Effizienzinvestitionen dieselben Maßstäbe wie für alle anderen Investitionen, sie müssen sich lohnen. Es gibt verschiedene Mittel und Wege, mehr oder minder exakt zu ermitteln, ob und bis wann sich eine Effizienzinvestition voraussichtlich amortisiert oder nicht. Leider wird erfahrungsgemäß in diesem Themenbereich viel Unsinn publiziert, der zu Ungenauigkeiten oder schlicht zu Fehlentscheidungen führt. Wir wollen als Beispielinvestition eine neue Heizanlage betrachten.
In diesem Kapitel werden die Zahlen, Einheiten und Rechenoperationen nach kaufmännischen Gewohnheiten geschrieben, das heißt Punkte als Tausendertrennzeichen, keine eckigen Klammern um die Einheiten und „./.“ statt „–“ als Subtraktionszeichen. Beträge werden bis zur zweiten Hinterkommastelle angegeben und kaufmännisch gerundet.
Jörg Philipp Eric Petermann

11. Energieumwandlung und -gewinnung

Energie zu beziehen und zu „verbrauchen“ ist das Eine. Aber es gibt auch Möglichkeiten, die benötigte Energie selbst zu gewinnen oder bereits bezogene Energie weiter zu nutzen, um den Bezug zu verringern.
Neben Kraft-Wärme-Kopplung, Organic Rankine Cycle und Wärmepumpen werden auch erneuerbare Energien wie Sonne, Wind, Laufwasser und Biomasse vorgestellt und teils die individuellen Vor- und Nachteile angesprochen.
Jörg Philipp Eric Petermann

12. Energiemanagementsysteme

Damit Einzelmaßnahmen zur Energieeinsparung nicht zu Strohfeuern führen und unkoordiniert stattfinden, wurden über die Jahre Normen für Energiemanagementsysteme verabschiedet. Die Normen geben einen Rahmen vor, innerhalb dessen Energieeinsparmaßnahmen koordiniert vonstatten gehen sowie der Erfolg gemessen und dokumentiert werden sollen.
Anhand von DIN EN 16247-1 werden schematisch die Kernelemente aufgelistet.
Jörg Philipp Eric Petermann

13. Umrechnungstabellen und Vorlagen

Dieses Kapitel umfasst eine Zusammenstellung verschiedener Umrechnungstabellen sowie Vorlagen. Darüber hinaus finden sich Auflistungen möglicherweise relevanter Gesetze, Normen und Verordnungen.
Wer sich weitergehend informieren möchte, bekommt Hinweise auf eine kleine Auswahl der zahlreichen Fachzeitschriften und hilfreiche Links zum Thema.
Jörg Philipp Eric Petermann

14. Lösungen zu den Übungsaufgaben

Jeweils zum Ende der Kapitel 1, 2, 3, 5 und 10 wurden Aufgaben zur Lernkontrolle angefügt. Die Lösungen zur Selbstkontrolle finden sich in diesem Kapitel zusammengefasst.
Jörg Philipp Eric Petermann

Backmatter

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