Die Entwicklung und Volatilität der Energiepreise sowie die Änderung gesetzlicher Rahmenbedingungen stellen die Energieeffizienz bestehender und zukünftiger Fabriken in den Fokus der heutigen Fabrikplanung, zumal der sparsame Energieeinsatz zunehmend eine entscheidende ökonomische aber auch ökologische Rolle spielt.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Energieeffizienz als neue Zielgröße in der Fabrikplanung und Prozessoptimierung mit ihren Investitions- und Optimierungsentscheidungen.
Basis dieser Arbeit bilden die theoretischen Grundlagen der Fabrikplanung, Betrachtungen von energetischen Zusammenhängen sowie eine umfassend ausgearbeitete Definition der Energieeffizienz.
Dem allgemeinen innerbetrieblichen Energiefluss der Fabrik folgend werden die bautechnischen und maschinellen Investitionsobjekte in einzelne Gestaltungsfelder aufgeteilt und näher beleuchtet.
Mögliche Handlungsansätze zur Steigerung der Energieeffizienz werden abgeleitet, und den zu beplanenden Investitionsobjekten im Planungsprozess gegenübergestellt, um energieeffiziente Lösungen zu generieren.
Aufbauend auf dem in den Grundlagen beschriebenen Fabrikplanungsprozess werden die bisherige Planungsinhalte konzeptionell erweitert und ergänzt, das Ergebnis ist eine methodische Vorgehensweise zur energieeffizienzorientierten Fabrikplanung.
As a result of the rise and volatility of energy prices and the changing legal regulations, today’s factory planning focuses increasingly on the energy efficiency of existing and future factories not least due to the fact that energy saving plays an ever more decisive economical and ecological role.
The primary objective of this paper is to determine energy efficiency as a new target goal and to outline an approach, which shows how to streamline investment and internal procedure decisions in order to plan an energy optimised factory.
Based on theoretical foundations of factory planning and a comprehensively developed definition of energy efficiency, technical measures for maximizing energy efficiency are pointed out in order to identify possible approaches for factory planning.
Areas of factory planning such as energy utilisation or energy recovery are defined with regards to factories as a technical system and its in-plant energy flow.
Conclusively an approach to integrate energy saving data into the factory planning process is laid out to serve as a possible guideline for factory planners.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Problemstellung
1.3 Zielsetzung
1.4 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit
1.5 Vorstellung der agiplan GmbH
2. Ausgangslage und Problemhintergrund
2.1 Bedeutung der Energieeffizienz bei der Bekämpfung des Klimawandels
2.2 Die energetische Rolle des produzierenden Gewerbes
3. Grundlagen
3.1 Energetische Grundlagen
3.1.1 Energie aus physikalischer Sicht
3.1.2 Energie als Bilanzgröße eines Systems
3.1.3 Energiewandlungsketten
3.2 Begriffsbestimmung
3.2.1 Effizienz
3.2.2 Energieeffizienz
3.3 Fabrikplanung
3.3.1 Definition und Umfang der Fabrikplanung
3.3.2 Gestaltungsbereiche
3.3.3 Planungsbereiche
3.3.4 Angrenzende Planungsdisziplinen
3.3.5 Planungsgrundfälle
3.3.6 Planungsphasen
4. Stand der Technik
4.1 Energieeffizienz als neue Planungsanforderung
4.2 Anforderung an die energieeffizienzorientierte Fabrikplanung
5. eFAP – Energieeffizienzorientierte Fabrikplanung
5.1 Überblick
5.2 Gestaltungsfelder der eFAP
5.2.1 Energiebezug
5.2.2 Umspannung
5.2.3 Energieumwandlung
5.2.4 Energiespeicherung
5.2.5 Energieübertragung
5.2.6 Energieanwendung in Querschnittstechniken und im Produktionsprozess
5.2.7 Energierückgewinnung
5.2.8 Energieabgabe
5.2.9 Bauliche Hülle
5.3 Handlungsansätze zur Steigerung der Energieeffizienz
5.3.1 Substitution ineffizienter Energieträger
5.3.2 Steigerung der energetischen Nutzungsgrade
5.3.3 Steigerung des Wirkungsgrades
5.3.4 Energierückgewinnung
5.3.5 Nutzung regenerativer Energiequellen bzw. effiziente Energiebeschaffung
5.4 Vorgehensweise zur eFAP
5.4.1 Zielplanung
5.4.2 Grundlagenermittlung
5.4.3 Konzeptplanung
5.4.4 Detailplanung
5.4.5 Realisierungsvorbereitung
5.4.6 Realisierungsüberwachung
5.4.7 Hochlaufbetreuung
5.5 eFAP-Projektteam
6. Bewertung der Ergebnisse
7. Zusammenfassung und Ausblick
7.1 Zusammenfassung
7.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Diplomarbeit zielt darauf ab, Energieeffizienz als neue Zielgröße in der Fabrikplanung zu etablieren und ein methodisches Vorgehen für Fabrikplaner zu entwickeln. Die Forschungsfrage konzentriert sich darauf, wie die Integration der Energieeffizienz in den Planungsprozess und die Prozessoptimierung die Investitions- und Optimierungsentscheidungen beeinflusst und wie komplexe Fabrikplanungsvorhaben energetisch optimal gestaltet werden können.
- Entwicklung eines methodischen Vorgehens für energieeffizienzorientierte Fabrikplanung (eFAP).
- Systematische Aufarbeitung von Gestaltungsfeldern und Handlungsansätzen zur Energieeffizienzsteigerung.
- Integration energetischer Kennzahlen in den Planungsprozess zur transparenten Entscheidungsfindung.
- Untersuchung von Zusammenhängen zwischen Produktionsfaktoren, Energiefluss und Fabrikstrukturen.
- Unterstützung für Praktiker durch Checklisten für verschiedene Planungsphasen.
Auszug aus dem Buch
Energie als Bilanzgröße eines Systems
Für die energieeffizienzorientierte Fabrikplanung ergeben sich aus den geschilderten energetischen Grundlagen erste praktische Schlussfolgerungen: Energie ist eine Bilanzgröße. Energiebilanzen können als Analyseinstrument bei der energieeffizienzorientierten Fabrikplanung eingesetzt werden.
Die Bilanzierbarkeit der Energie lässt sich aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik ableiten: Die Summe aus der Energie E_Anfang, die zu einem beliebig wählbaren Anfangszeitpunkt im betrachteten System (z.B. in der Fabrik, im Betriebsmittel) gespeichert ist, plus der zugeführten Energie bzw. Arbeit E_zu ist gleich der Summe der in einem beliebig gewählten Endzustand gespeicherten Energie E_End und der abgegebenen Energie (bzw. Arbeit) E_ab.
E_Anfang + E_zu = E_End + E_ab
In der industriellen Praxis können Lagerbestände von Energieträgern – z.B. Heizöl – als gespeicherte Energie verstanden werden. Bei der Bilanzierung von Produktionsprozessen spielt jedoch gespeichert Energie meist keine Rolle. Dann gilt: E_zu = E_ab.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Motivation und Problemstellung werden beleuchtet, wobei die zunehmende Bedeutung der Energieeffizienz als neue Zielgröße im Fabrikplanungsprozess definiert wird.
2. Ausgangslage und Problemhintergrund: Dieser Abschnitt analysiert die energetische Rolle des produzierenden Gewerbes und stellt die Dringlichkeit der Energieeffizienzsteigerung im Kontext des Klimawandels dar.
3. Grundlagen: Es werden physikalische und systemtechnische Grundlagen der Energie sowie Definitionen der Fabrikplanung und Energieeffizienz erarbeitet, die als Basis für die Methode dienen.
4. Stand der Technik: Hier werden bisherige Ansätze der Energieeffizienz in der Fabrikplanung hinterfragt, um den Handlungsbedarf für eine methodische Vorgehensweise aufzuzeigen.
5. eFAP – Energieeffizienzorientierte Fabrikplanung: Das Hauptkapitel präsentiert das methodische Modell, unterteilt in Gestaltungsfelder, Handlungsansätze, ein spezifisches Vorgehen in sieben Phasen sowie die Rolle des Projektteams.
6. Bewertung der Ergebnisse: Kritische Reflexion der entwickelten Methode hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in der Praxis und des Nutzens für Planer.
7. Zusammenfassung und Ausblick: Zusammenfassende Darstellung der Arbeit und Ausblick auf zukünftige Entwicklungen im Bereich der Ressourcen- und Energieeffizienz.
Schlüsselwörter
Energieeffizienz, Fabrikplanung, Fabrikplanungsprozess, eFAP, Energieeffizienzsteigerung, Energiewandlungsketten, Energiefluss, Handlungsleitfaden, Produktionsprozess, Energiekosten, Nachhaltigkeit, Lebenszykluskosten, Anlagenoptimierung, Energiebilanz, Ressourcenmanagement.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundlegend?
Die Arbeit behandelt die Integration von Energieeffizienz als neue, systematische Zielgröße in den Fabrikplanungsprozess, um energieoptimierte Fabriken zu realisieren.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Arbeit umfasst theoretische energetische Grundlagen, die Fabrikplanung, die Analyse von Energieflüssen, Ansätze zur Effizienzsteigerung sowie ökonomische Bewertungsverfahren.
Was ist das primäre Ziel oder die zentrale Forschungsfrage?
Das Ziel ist die Entwicklung einer methodischen Vorgehensweise (eFAP), die es Fabrikplanern ermöglicht, den Energiebedarf zukünftiger Fabriken aktiv zu gestalten und Potenziale zur Effizienzsteigerung zu heben.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer systemtheoretischen Input-Output-Betrachtung, einer Analyse von Energiewandlungsketten und der Strukturierung in sieben Fabrikplanungsphasen gemäß VDI-Richtlinien.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert die Fabrik in Gestaltungsfelder (z.B. Energiebezug, Umspannung, Anwendungsbereiche) und definiert darauf aufbauend Handlungsansätze zur Optimierung sowie das Vorgehensmodell für den Fabrikplanungsprozess.
Welche Schlagworte charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Energieeffizienz, Fabrikplanung, eFAP, Lebenszykluskosten, Energiefluss und Handlungsleitfaden.
Welche Rolle spielt die "eFAP-Checkliste" in der Arbeit?
Die Checklisten dienen als praxisorientierte Hilfestellung, um in jeder Phase des Planungsprozesses sicherzustellen, dass alle energierelevanten Aspekte berücksichtigt und bewertet werden.
Wie unterscheidet sich diese Vorgehensweise von konventionellen Ansätzen?
Im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen, die oft nur lokal einzelne Anlagen optimieren, integriert eFAP die Energieeffizienz von Beginn an als durchgängige Planungsdisziplin über den gesamten Lebenszyklus der Fabrik.
- Arbeit zitieren
- Emanuel Fuss (Autor:in), 2009, Energieeffizienzorientierte Fabrikplanung (eFAP), München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/194659
