a. Hintergrund der Maßnahme und Unternehmensparameter
Die hier dargestellte Maßnahme wurde in einem Unternehmen durchgeführt, dessen Geschäftszweck im Vertrieb von Lebensmitteln und Waren des täglichen Bedarfs liegt. Das Unternehmen betreibt zwei Standorte im Thüringer Raum. Im Rahmen einer messtechnisch gestützten Situationsanalyse wurde festgestellt, dass an beiden Standorten die Kälteanlagen nicht mehr den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Besonders fielen hier die Komponenten Verdichter, Verflüssiger und die Kühlmöbel selbst auf. Daraufhin wurde zusammen mit einem Fachplaner eine Energieeffizienzmaßnahme entwickelt, die folgende Maßnahmen umfasste: Austausch und Reduzierung der bisherigen sechs Verdichter auf vier, Installation verglaster Kühlmöbel und Integration einer Frequenzsteuerung zur Verdichterregelung. Die Erneuerung der Kälteanlage wurde an beiden Geschäftsstellen im ersten Halbjahr des Jahres 2019 umgesetzt. Da das weitere Vorgehen für beide Standorte weitestgehend übereinstimmt, wir im Folgenden nur einer der beiden näher beschrieben.

Auf Basis der Analyse des Ist-Zustands wurde ermittelt, welche Verbraucher das Messkonzept erfassen muss. Da beim Kunden keine Messeinrichtungen vorhanden waren, installierte die IfE GmbH das notwendige Equipment. Das Messsystem besteht aus einer dreiphasigen Leistungsmessung, einem Industrie-PC (iPC) mit Router und diversen Peripheriegeräten. Der iPC sammelt Messwerte aus verschiedenen Quellen und überträgt diese gebündelt und in Echtzeit per Internet, UMTS oder GPRS zur Speicherung an einen Datenbankserver. Auf Grund der geringen Signalstärke erfolgt die Übertragung in diesem Fall per Internet. Durch das verwendete intelligente Messsystem wird eine kontinuierliche Datenerfassung und -übertragung gewährleistet, wobei die Messdaten zu standardisierten 5-Minuten-Mittelwerten aggregiert und an die Leitwarte übermittelt werden.

Die detaillierte Betrachtung der Systemgrenzen zeigte zudem, dass der Energieverbrauch von weiteren Faktoren beeinflusst wird. Einerseits variiert der Bedarf aufgrund der Nutzungsfrequenz: Je häufiger die Kühlmöbel geöffnet werden, desto höher ist der Kühlbedarf. Andererseits wirkt sich die Auslastung der Kühlmöbel auf den Verbrauch aus; der Kühlbedarf steigt mit der Anzahl der gelagerten Produkte. Zwar ließen sich diese Einflussgrößen durch Zählung der Öffnungsvorgänge oder durch das Wiegen der Ware genauer erfassen, jedoch wäre der Aufwand unverhältnismäßig hoch im Vergleich zur erzielbaren Einsparung und wurde daher nicht weiterverfolgt. Ein zusätzlicher Einflussfaktor ist die Außentemperatur, da das Rückkühlwerk im Freien steht und somit direkt temperaturabhängig ist. Die Baseline wurde daher unter Berücksichtigung dieser Abhängigkeit gebildet. Die benötigten Messwerte zur Außentemperatur konnten aus der Datenbank des Deutschen Wetterdienstes entnommen werden, sodass keine zusätzliche Messung erforderlich war.

b. Berechnung der Einsparung
Die im vorstehenden Absatz bereits erwähnte Korrelation zwischen der Leistungsaufnahme der Kälteanlage und der Außentemperatur diente als Grundlage für die Durchführung der Regressionsanalyse. Die erhobenen Daten zur Leistung in kW und zur Außentemperatur sind in nachstehender Abbildung zu sehen.

Abbildung: Zusammenhang von Leistung und Außentemperatur einer Kälteanlage

Der für die Baseline zugrunde gelegte Messzeitraum begann mit dem 26.04.2018 und erstreckt sich auf die Messwerte bis einschließlich 16.05.2018. Außerdem wurden für den gleichen Zeitraum die Außentemperaturen ermittelt und gegenübergestellt. Trotz des kurzen Erfassungszeitraums konnte eine hinreichend genaue Abhängigkeit dargestellt werden. Es ist davon auszugehen, dass diese deutlicher ausgefallen wäre, wäre der Zeitraum der Datenerfassung länger gewesen. Die durchgeführte grafische Auswertung ist nachstehend abgebildet.

Abbildung: Baseline vs. echte Messwerte

Die Grafik zeigt die Messung der Baseline in Abhängigkeit zur Außentemperatur. Für die Baseline ergibt sich ein steiler Anstieg, was darauf zurückzuführen ist, dass die Temperaturdaten stündlich und die Leistungswerte viertelstündlich erfasst wurden. Für die Berechnung wurde keine Unterscheidung zwischen verkaufsoffenen und Schließtagen gemacht, in Folge der Mittelung ergab sich eine Abweichung, welche in obenstehender Abbildung deutlich erkennbar ist. In der dargestellten Woche war das Warenhaus am Donnerstag und Sonntag geschlossen; der tatsächliche Energiebedarf (orange Linie) liegt an diesen Tagen knapp unter der Baseline (gepunktete Linie). Der Abstand beider Linien ist an den offenen Tagen geringer. Zur Bewertung der Abweichung wurde die elektrische Arbeit über den Zeitraum der Baseline bilanziert, es ergab sich eine Differenz zwischen Baseline und Messung von unter einem Prozent. Die Abweichung konnte somit vernachlässigt werden.

In die Bildung der Baseline gingen alle erhobenen Daten ein, lediglich der Zeitraum der Umrüstung (Mitte Mai 2018) wurde von der Analyse ausgeschlossen. Der Messzeitraum ab dem 22.05.2018 verläuft seither dauerhaft und ermöglicht das Monitoring der erzielten Einsparung.

c. Ergebnisse

Die Vorteile, die sich durch das Monitoring für den Marktbetreiber ergeben, sind auf der einen Seite monetär bedingt, auf der anderen Seite technisch-organisatorisch. Die im Rahmen des Projektes abgeleitete Kenngröße, Leistungsaufnahme der Kälteanlage in Abhängigkeit zur Außentemperatur, in kW(°CAußen) dient dem Unternehmer dabei als Orientierungshilfe. Bei Abweichungen im Verhalten der Kennzahl ist demnach erkennen, ob gegebenenfalls Störungen vorliegen. Durch die Beobachtung der Kennzahl ist es dem Betreiber, ohne hohen personellen Aufwand, möglich, schon vor Eintreten eines z.B. Systemausfalls Unregelmäßigkeiten zu erkennen und eine Überprüfung in die Wege zu leiten. Dadurch können außerdem Kosten für aufwendige Reparaturen, die in Folge eines Ausfalls auftreten können, vermieden werden. Darüber hinaus soll die grafische Darstellung der erzielen Einsparung dem Unternehmer ein positives Feedback vermitteln und ihn ermutigen, weitere Maßnahmen umzusetzen.

xxxRohdaten_KLT.csvxxx Hier können Sie die Werte der oben exemplarisch dargestellten Messung als CSV-Datei herunterladen.