Im Zusammenhang mit der Diskussion um die globale Klimaerwärmung tritt oft die Tatsache in den Hintergrund, dass sich die Schweiz in den nächsten Jahren nicht nur mit dem Problem von zu hohen Treibhausgasemissionen, sondern auch mit einer Verknappung der verfügbaren Energie auseinandersetzen muss. In diesem Sinne hilft eine Senkung des Energieverbrauchs in der Schweiz nicht nur im Kampf gegen die globale Klimaerwärmung, sondern verringert auch die Energieknappheit in der Schweiz und senkt die Auslandsabhängigkeit unserer Energieversorgung.
Eine solide Basis besteht, nun gilt es lediglich diese günstige Ausgangslage weiterzuentwickeln, die technischen Errungenschaften und Erfahrungen welche in den letzten Jahren gemacht wurden, zu nutzen und in die Tat umzusetzen. Diesem Sinne folgend, wurde die vorliegende Arbeit als mögliches Beispiel für die Umsetzung genau dieser Ideen ausgewählt.
Das Projekt "Ferrybridge 2" welches explizit in dieser Arbeit analysiert wird, ist eine Kehrichtverbrennungsanlage, welche ca. 25km außerhalb von Leeds liegt. Nach einer detaillierten Ist-Aufnahme der Anlage, inkl. aller dazugehörigen Beleuchtungskörpern sowie Steuerungsoptionen und deren vertraglich geregelten Anforderungen im jeweiligen Einsatzbereich, wurden die jährlich anlaufenden Betriebskosten berechnet. Hohe Betriebsstunden führen zu hohen Betriebskosten was überwiegend auf einen „Betrieb ohne Nutzen“ zurückzuführen ist. Als maßgebliches Problem und somit als Treiber für die hohen Betriebskosten wurde somit der sogenannte „Betrieb ohne Nutzen“ – kurz BoN - erkannt. Der wichtigste Teil der Untersuchung – die empirische Untersuchung - befasst sich mit den vertraglichen Anforderungen bezüglich Beleuchtungsanlagen, welche für die hohen Betriebsstunden und folglich auch für die hohen Betriebskosten verantwortlich sind. Eine Gruppe auserwählten Experten, allesamt aus dem Mitarbeiterpool des Auftraggebers – der Firma SSE aus Schottland - wurde gebeten an einem Interview teilzunehmen, welches das Ziel verfolgte den Sinn und Unsinn dieser Anforderungen zu verstehen und gegebenenfalls zu lockern. Bei der Befragung dieser Experten wurde versucht, eine kostenoptimale und energieeffiziente Lösung zu suchen, ohne dabei den Betrieb oder die Sicherheit zu gefährden, allerdings mit dem Ziel, den "Betrieb ohne Nutzen" zu vermeiden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Ausgangslage
1.2 Problemanalyse
1.3 Zielsetzung
1.4 Abgrenzungen
1.4.1 Abgrenzungen nach Kundenwunsch
1.5 Aufbau des Berichtes
2 Projektbeschreibung
2.1 Allgemeines
2.2 Klimatische Bedingungen sowie geografische Lage des Projektes
2.3 Gebäudeteile der Kehrichtverbrennungsanlage – Ferrybridge 2
2.4 Anforderungskatalog des Auftraggebers (SSE) – Auszüge aus dem Vertrag)
2.4.1 Normen und Richtlinien
2.4.2 Allgemeine Anforderungen
2.4.2.1 Anforderungen an die Innenbeleuchtung
2.4.2.2 Anforderungen an die Aussenbeleuchtung
2.5 Design-Kriterien
2.6 Mechanischer Schutz
3 Beleuchtungsdesign IST Situation
3.1 Mengengerüst aller Leuchten im Projekt pro Gebäudeteil
3.2 Aktuelle Steuerungsoptionen
3.2.1 Steuerungsoptionen für die "interne" Prozessbeleuchtung
3.2.2 Steuerungsoptionen für die "externe" Prozessbeleuchtung
3.3 Kostenübersicht
4 Empirische Untersuchung
4.1 Vorwort zur allgemeinen Vorgehensweise
4.2 Untersuchungsmethodik
4.3 Begründung Stichprobenauswahl – Auswahl von Experten
4.4 Übersicht Stichprobenauswahl
4.5 Übersicht der durchgeführten Experteninterviews
4.6 Interviewfragen
4.7 Auswertung und Operationalisierung der qualitativen Daten
4.7.1 Analyse Tippinghalle
4.7.2 Analyse Boiler hall
4.7.3 Analyse Flue Gas Treatment (Rauchgasreinigung)
4.7.4 Analyse Turbine hall
4.7.5 Analyse Ash Storage Bunker
4.8 Zusammenfassung empirische Daten
4.8.1 Szenario A: Realistische Ausschöpfung der Energieeffizienz
4.8.2 Szenario B: Maximale Ausschöpfung der Energieeffizienz
5 Optimierungsmassnahmen - Beleuchtungsdesign SOLL Situation
5.1 Optimierungen der "internen" Prozessbeleuchtung
5.1.1 Optimierungen Tippinghalle
5.1.2 Optimierungen Boilerhalle
5.1.3 Optimierungen Flue Gas Treatment (Rauchgasreinigung)
5.1.4 Optimierungen Turbinenhalle
5.1.5 Optimierungen Ash Storage Bunker
5.2 Neue Steuerungsoptionen für die "interne" Prozessbeleuchtung
5.3 Kostenübersicht
5.3.1 Kostenvergleich - IST – SOLL
5.3.2 Investitionen
5.3.3 Wirtschaftlichkeitsberechnung der Zusatzinvestition
6 Schlussfolgerungen
6.1 Massnahmenempfehlungen
6.2 Ausblick und weiterführende Fragestellungen
Zielsetzung & Themen
Ziel der Arbeit ist es, durch eine Analyse des Betriebs sowie der Benutzer- und Sicherheitsaspekte in der Kehrichtverbrennungsanlage Ferrybridge 2, das enorme Potenzial zur Senkung des Stromverbrauchs durch Beleuchtungsoptimierungen zu identifizieren, zu bewerten und die Wirtschaftlichkeit entsprechender Investitionen zu prüfen, um daraus potenzielle neue Planungsstandards abzuleiten.
- Analyse der Beleuchtungssituation (IST-Zustand) und Identifikation von "Betrieb ohne Nutzen".
- Empirische Untersuchung mittels Experteninterviews zur Ermittlung von Optimierungspotenzialen unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten.
- Entwicklung von zwei Szenarien zur Steigerung der Energieeffizienz (Realistisch vs. Maximal).
- Wirtschaftlichkeitsberechnung und Vergleich der Investitionskosten mit den jährlichen Einsparungen.
- Formulierung von Empfehlungen zur Implementierung neuer Steuerungsmöglichkeiten (z.B. Präsenzmelder, Zeitschaltungen).
Auszug aus dem Buch
1.2 Problemanalyse
Der heutige Ausbaustandart von Kehrichtverbrennungsanlagen in Punkto Beleuchtungseffizienz bei der Hitachi Zosen Inova AG limitiert sich lediglich auf die Wahl von LED Beleuchtungskörpern anstelle von konventionellen Leuchtkörpern. Vielfach kopiert man bestehende Dokumente, Konzepte und weiteres von bereits realisierten Anlagen um den Planungsaufwand gering zu halten und somit Planungskosten zu minimieren.
Häufig werden die Anforderungen eines Kunden direkt übernommen und weder verhandelt noch diskutiert. Dabei kann es vorkommen, dass der Kunde in den Beleuchtungs-Anforderungen für den Prozessbereich lediglich darauf hinweist, dass dieser 100% Illumination, 24 Stunden am Tag, jeden Tag des Jahres benötigt. Dies wird ohne zu hinterfragen direkt übernommen obwohl es sicherlich vermeidbar wäre und ein enormes Einsparpotenzial vorhanden wäre; Leistungsmässig, wie auch monetär.
Als anschauliches Beispiel und im Rahmen der vorliegenden Arbeit steht die sich im Bau befindliche Kehrichtverbrennungsanlage Ferrybridge 2, welche über 2500 verschiedene Beleuchtungskörper besitzt und im Prozessbereich eine 100% Beleuchtungsstärke 24/7 erwartet.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Ausgangslage, die Problematik des hohen Stromverbrauchs in der Industrie und die Zielsetzung der Arbeit, Energieeffizienzpotenziale in der Anlage Ferrybridge 2 zu evaluieren.
2 Projektbeschreibung: Bietet ein theoretisches Grundgerüst zum Objekt "Ferrybridge 2", inklusive technischer Anlagendaten, Klimabedingungen und des vertraglichen Anforderungskatalogs für die Beleuchtung.
3 Beleuchtungsdesign IST Situation: Analysiert den derzeitigen Stand der Beleuchtungsanlage, inklusive Mengengerüst der Leuchten, aktueller Steuerungsoptionen und der daraus resultierenden hohen Betriebskosten.
4 Empirische Untersuchung: Dokumentiert die methodische Vorgehensweise bei der Expertenbefragung, stellt die Ergebnisse für die verschiedenen Gebäudeteile dar und fasst die gewonnenen Daten in Szenarien zusammen.
5 Optimierungsmassnahmen - Beleuchtungsdesign SOLL Situation: Konkretisiert die geplanten Maßnahmen, stellt neue Steuerungsoptionen vor und führt die detaillierte Wirtschaftlichkeitsberechnung sowie die Investitionskosten auf.
6 Schlussfolgerungen: Zieht ein Fazit aus den Ergebnissen, gibt klare Empfehlungen für das Szenario A und skizziert weiterführende Fragestellungen für künftige Projekte.
Schlüsselwörter
Energieeffizienz, Beleuchtungsanlage, Kehrichtverbrennungsanlage, Ferrybridge 2, Betrieb ohne Nutzen, Prozessbeleuchtung, Stromersparnis, Experteninterviews, Investitionskosten, Paybackzeit, LED-Technik, Steuerung, Nachhaltigkeit, Kosten-Nutzen-Analyse, Industrieanlage
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht das Energieeinsparpotenzial bei Beleuchtungsanlagen in der Kehrichtverbrennungsanlage Ferrybridge 2, um den sogenannten "Betrieb ohne Nutzen" durch optimierte Steuerungsstrategien zu reduzieren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die Schwerpunkte liegen auf der Analyse der IST-Situation, der Durchführung qualitativer Experteninterviews zur Identifikation von Einsparmöglichkeiten unter Einhaltung von Sicherheitsstandards sowie der betriebswirtschaftlichen Bewertung der Maßnahmen.
Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?
Das Hauptziel ist es, durch die Analyse der operativen Bedürfnisse in der Anlage Ferrybridge 2, konkrete Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz zu definieren, die wirtschaftlich tragfähig sind und als neuer Planungsstandard dienen könnten.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wurde ein qualitativer Forschungsansatz gewählt, der auf leitfadengestützten Experteninterviews basiert, um wertvolles Praxiswissen der Anlagenbetreiber und Projektverantwortlichen in die Evaluierung einzubeziehen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Bestandsaufnahme der Beleuchtungsanlage, die Auswertung der Experteninterviews zur Tippinghalle, Boilerhalle und anderen Bereichen sowie die Herleitung von zwei Effizienzszenarien (Realistisch und Maximal).
Welche Schlüsselwörter charakterisieren das Dokument?
Die zentralen Begriffe sind Energieeffizienz, Prozessbeleuchtung, Betriebskostensenkung, Investitionsbewertung und die Optimierung durch moderne Steuerungssysteme in einer industriellen Umgebung.
Warum wird Szenario A gegenüber Szenario B empfohlen?
Szenario A (Realistische Ausschöpfung) genießt eine höhere allgemeine Akzeptanz unter den Experten aufgrund der Meinungsgleichheit hinsichtlich der Durchführbarkeit, was das Risiko während der Implementierung minimiert.
Wie hoch ist der geschätzte Investitionsbedarf für die Optimierungen?
Der für die Umsetzung der vorgeschlagenen Maßnahmen kalkulierte Investitionsbetrag beläuft sich auf ca. 123.952 GBP.
Wie lange ist die Amortisationszeit für die empfohlenen Maßnahmen?
Die Paybackzeit für das empfohlene Szenario A beträgt ca. 4,34 Jahre, was innerhalb des vom Auftraggeber gesetzten Zeitrahmens liegt.
- Quote paper
- Ingenieur Emanuele Esposito (Author), 2019, Steigerung der Energieeffizienz bei Beleuchtungsanlagen im Industriebereich. Das Beispiel "Ferrybridge 2 " in Leeds, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/588137
