05405 Auslegung von Anlagen
Der folgende Beitrag liefert einen Einblick in die Erwartungen der ISO 50001:2018 an die Auslegung von Anlagen. Ergänzend wird der Leitfaden ISO 50004:2020 herangezogen. Der Beitrag führt Quellen für Kriterien zur energieeffizienten Auslegung/Beschaffung auf und schließt mit einer Checklisten-Vorlage. Arbeitshilfen: von: |
1 Einleitung
Ähnlich wie bei Produkten liegt auch bei Anlagen, Einrichtungen etc. ein wesentlicher Beitrag zur Energieeinsparung in ihrer energieeffizienten Gestaltung. Die ISO 50001:2018 betont dies in ihren Verpflichtungen zur Energiepolitik mit einem eigenen Punkt (Nr. 5.2 g).
ISO 50001, Normpunkt 8.2
Konkrete Anforderungen ergeben sich aus Normpunkt 8.2: „... Möglichkeiten zur Verbesserung der energiebezogenen Leistung und die betriebliche Steuerung bei der Auslegung neuer, veränderter oder renovierter Anlagen/Standorte, Einrichtungen, Systeme und Energie nutzender Prozesse berücksichtigen, die einen wesentlichen Einfluss auf ihre energiebezogene Leistung über die geplante oder erwartete Nutzungsdauer haben können. Wo zutreffend, müssen die Ergebnisse der Betrachtungen bzgl. der energiebezogenen Leistung in die Spezifikation, Auslegung und Beschaffungstätigkeiten mit einbezogen werden.” [1]
Konkrete Anforderungen ergeben sich aus Normpunkt 8.2: „... Möglichkeiten zur Verbesserung der energiebezogenen Leistung und die betriebliche Steuerung bei der Auslegung neuer, veränderter oder renovierter Anlagen/Standorte, Einrichtungen, Systeme und Energie nutzender Prozesse berücksichtigen, die einen wesentlichen Einfluss auf ihre energiebezogene Leistung über die geplante oder erwartete Nutzungsdauer haben können. Wo zutreffend, müssen die Ergebnisse der Betrachtungen bzgl. der energiebezogenen Leistung in die Spezifikation, Auslegung und Beschaffungstätigkeiten mit einbezogen werden.” [1]
Sehr eng verknüpft mit diesem Thema sind auch die Beschaffungsanforderungen der Norm (8.3 Absatz 1): „ ... Kriterien für die Bewertung der energiebezogenen Leistung über die geplante oder erwartete Nutzungsdauer festlegen und umsetzen, wenn die Organisation Energie nutzende Produkte, Einrichtungen und Dienstleistungen beschafft, von denen eine wesentliche Auswirkung auf die energiebezogene Leistung der Organisation erwartet wird.” Dokumentierte Information zu diesen Auslegungstätigkeiten müssen aufbewahrt werden.
In diesem Beitrag werden die Normanforderungen unter Berücksichtigung der neuen ISO 50004:2020 im Detail herausgearbeitet und erläutert. Zusammenhänge mit anderen Beiträgen in diesem Werk werden aufgezeigt. Als Arbeitshilfe wird eine mögliche Checkliste bereitgestellt.
2 Was wird konkret erwartet?
Design
Da es gelegentlich zu Missverständnissen durch den im Englischen verwendeten Begriff „Design” kommt, soll zunächst klar gestellt werden, was nicht erwartet wird. Dieses Thema hat nichts mit der energieeffizienten Gestaltung der eigenen Produkte der Organisation zu tun. Energetische Aspekte der eigenen Produkte sind Teil der produktbezogenen Umweltaspekte-Betrachtung im Rahmen der ISO 14001. Ausnahmen von diesem Grundsatz liegen vor, wenn ein Anlagenbauer seine eigenen Anlagen auch in seinem Unternehmen einsetzt.
Da es gelegentlich zu Missverständnissen durch den im Englischen verwendeten Begriff „Design” kommt, soll zunächst klar gestellt werden, was nicht erwartet wird. Dieses Thema hat nichts mit der energieeffizienten Gestaltung der eigenen Produkte der Organisation zu tun. Energetische Aspekte der eigenen Produkte sind Teil der produktbezogenen Umweltaspekte-Betrachtung im Rahmen der ISO 14001. Ausnahmen von diesem Grundsatz liegen vor, wenn ein Anlagenbauer seine eigenen Anlagen auch in seinem Unternehmen einsetzt.
Welche Anlagen?
Vereinfachend wird hier meist von Anlagen gesprochen, im Detail geht es um die Auslegung von neuen, zu verändernden oder zu renovierenden Anlagen/Standorten, Einrichtungen, Systemen und energienutzenden Prozessen. Standorte sind hier im Sinne von „facilities”, nicht im Sinne von „site” zu verstehen. Da es nicht nur um neue Anlagen geht, sondern auch um Anlagenänderungen, integrieren viele Unternehmen diese Aktivitäten im sog. MOC(management of change)-Prozess.
Vereinfachend wird hier meist von Anlagen gesprochen, im Detail geht es um die Auslegung von neuen, zu verändernden oder zu renovierenden Anlagen/Standorten, Einrichtungen, Systemen und energienutzenden Prozessen. Standorte sind hier im Sinne von „facilities”, nicht im Sinne von „site” zu verstehen. Da es nicht nur um neue Anlagen geht, sondern auch um Anlagenänderungen, integrieren viele Unternehmen diese Aktivitäten im sog. MOC(management of change)-Prozess.
Einschränkung auf Anlagen mit wesentlichem Einfluss auf die energiebezogene Leistung
Im Rahmen dieses Auslegungsprozesses sind energetische Verbesserungsmöglichkeiten und die betriebliche Steuerung zu berücksichtigten. Das Ganze wird jedoch eingeschränkt auf „Anlagen” mit einem „wesentlichen Einfluss auf die energiebezogene Leistung über die geplante oder erwartete Nutzungsdauer”. Diese Einschränkung kann zu Missverständnissen führen.
Im Rahmen dieses Auslegungsprozesses sind energetische Verbesserungsmöglichkeiten und die betriebliche Steuerung zu berücksichtigten. Das Ganze wird jedoch eingeschränkt auf „Anlagen” mit einem „wesentlichen Einfluss auf die energiebezogene Leistung über die geplante oder erwartete Nutzungsdauer”. Diese Einschränkung kann zu Missverständnissen führen.
Was heißt wesentlicher Einfluss?
Zunächst ist festzustellen, dass es sich hierbei nicht nur um Anlagen in SEUs (SEU: significant energy use) handelt. SEUs haben in der Regel einen wesentlichen Einfluss auf die energiebezogene Leistung, aber die Formulierung hier erlaubt auch die Einbeziehung von anderen Anlagen. Die Beachtung der Nutzungsdauer könnte einen dazu verleiten, Lebenszykluskosten (LCC) oder „total cost of ownership”(TCO)-Analysen einzufordern. Aber hier sagt der entsprechende Anhang A.8.2: „Eine Berücksichtigung der energiebezogenen Leistung über der Betriebslebensdauer erfordert weder eine Lebenszyklusanalyse noch ein Lebenszyklusmanagement”. Oft wird der Energiebedarf in produktspezifischen Öko-Designanforderungen berücksichtigt und kann über einfache Energiekennzeichnungen erkannt werden.
Zunächst ist festzustellen, dass es sich hierbei nicht nur um Anlagen in SEUs (SEU: significant energy use) handelt. SEUs haben in der Regel einen wesentlichen Einfluss auf die energiebezogene Leistung, aber die Formulierung hier erlaubt auch die Einbeziehung von anderen Anlagen. Die Beachtung der Nutzungsdauer könnte einen dazu verleiten, Lebenszykluskosten (LCC) oder „total cost of ownership”(TCO)-Analysen einzufordern. Aber hier sagt der entsprechende Anhang A.8.2: „Eine Berücksichtigung der energiebezogenen Leistung über der Betriebslebensdauer erfordert weder eine Lebenszyklusanalyse noch ein Lebenszyklusmanagement”. Oft wird der Energiebedarf in produktspezifischen Öko-Designanforderungen berücksichtigt und kann über einfache Energiekennzeichnungen erkannt werden.
Trotz dieser Klarstellung im Anhang A.8.2 greift ISO 50004 im Beschaffungskapitel die Lebenszykluskosten als eine mögliche Methode auf. Im Beitrag 05402 wird detailliert erläutert, wie ein Life-Cycle-Costing abläuft.
2.1 Kriterien für den wesentlichen Einfluss auf die energiebezogene Leistung
Ähnlich wie bei anderen Normstellen, bei denen das Wort „wesentlich” vorkommt, ist es auch hier ratsam, konkret zu definieren, wann ein wesentlicher Einfluss auf die energiebezogene Leistung vorliegt, z. B.:
• | Anlagen sind Teil eines SEU, |
• | es kommt zu der Einführung eines neuen Energieträgers oder |
• | die Auslegung hat Auswirkungen auf aktuelle Energieziele oder damit zusammenhängende Projekte. |
Änderungen an Anlagen, die diese Kriterien nicht erfüllen, haben keinen wesentlichen Einfluss auf die energiebezogene Leistung und müssen nicht unbedingt energieeffizient gestaltet werden.
2.2 Management of Change
Viele Unternehmen haben für Änderungen inkl. Änderungen an Anlagen einen sogenannten „management of change”(MOC)-Prozess etabliert. In einem guten Änderungsprozess werden dabei Risiken und Chancen identifiziert und bewertet, die mit der Änderung verbunden sind. Auch wenn dies im Abschnitt 6.1 der ISO 50001 nicht explizit gefordert ist (im Gegensatz z. B. zur ISO 45001), ist dies dennoch sehr zu empfehlen. ISO 50001 sagt im Abschnitt 8.1 zu Änderungen lediglich: „Die Organisation muss geplante Änderungen überwachen sowie die Folgen unbeabsichtigter Änderungen beurteilen und, falls notwendig, Maßnahmen ergreifen, um jegliche negativen Auswirkungen zu vermindern”.
Unbeabsichtigte Änderungen
Unbeabsichtigte Änderungen können Unterbrechungen in der Stromversorgung sein, aber auch unerwartete signifikante Mehrverbräuche durch z. B. Druckluftleckagen oder Abweichungen von normalen Prozessabläufen.
Unbeabsichtigte Änderungen können Unterbrechungen in der Stromversorgung sein, aber auch unerwartete signifikante Mehrverbräuche durch z. B. Druckluftleckagen oder Abweichungen von normalen Prozessabläufen.
Inbetriebnahme
Zu den Steuerungsmaßnahmen von Änderungen gehören neben einer guten Planung (Auslegung) und Beschaffung auch eine geordnete Inbetriebnahme und der bestimmungsgemäße Betrieb nach der Übergabe. Durch die Inbetriebnahme wird sichergestellt, dass die Anlage gemäß den Spezifikationen arbeitet, und Anlagenbediener erhalten die Möglichkeit, in die optimale Fahrweise (auch energetisch) eingeführt zu werden. Auch wenn die Spezifikationen eingehalten werden, kann es erforderlich sein, die Energieeffizienz während des normalen Betriebs weiter zu optimieren.
Zu den Steuerungsmaßnahmen von Änderungen gehören neben einer guten Planung (Auslegung) und Beschaffung auch eine geordnete Inbetriebnahme und der bestimmungsgemäße Betrieb nach der Übergabe. Durch die Inbetriebnahme wird sichergestellt, dass die Anlage gemäß den Spezifikationen arbeitet, und Anlagenbediener erhalten die Möglichkeit, in die optimale Fahrweise (auch energetisch) eingeführt zu werden. Auch wenn die Spezifikationen eingehalten werden, kann es erforderlich sein, die Energieeffizienz während des normalen Betriebs weiter zu optimieren.
3 Barrieren bei der Auslegung
Die neue ISO 50004:2020 liefert eine Übersicht möglicher Hindernisse, die im Folgenden vom Autor ins Deutsche übersetzt wurden.
ISO 50004:2020
„Durch frühzeitiges Erkennen von Möglichkeiten können häufige Hindernisse für eine angemessene energiebezogene Leistung vermieden werden, wie z. B. übergroße Geräte, überbestimmte Systeme und der Einsatz kostengünstigerer, aber ineffizienter Technologien.
„Durch frühzeitiges Erkennen von Möglichkeiten können häufige Hindernisse für eine angemessene energiebezogene Leistung vermieden werden, wie z. B. übergroße Geräte, überbestimmte Systeme und der Einsatz kostengünstigerer, aber ineffizienter Technologien.
Mögliche Fehler
Beispiele für Fehler bei der Berücksichtigung der energiebezogenen Leistung im Auslegungsprozess sind:
Beispiele für Fehler bei der Berücksichtigung der energiebezogenen Leistung im Auslegungsprozess sind:
• | Entscheidungen werden vor der Betrachtung der energiebezogenen Leistung getroffen; |
• | Kauf von weniger energieeffizienten Geräten/Anlagen ohne Berücksichtigung der gesamten Lebenszykluskosten dieser Geräte, einschließlich kleiner Geräte und Nebenaggregaten; |
• | Spezifizieren von neuen Anlagen anstatt die Leistung vorhandener Anlagen mit vergleichbarer Energieeffizienz zu optimieren; |
• | fortgesetzte Nutzung vorhandener Einrichtungen in Systemen und Prozessen, bei denen eine effizientere Alternative angemessener und besser auf die Ziele der Organisation ausgerichtet sein könnte; |
• | Überdimensionierung von Systemen, z. B. Pumpsystemen, Druckluftsystemen, Motoren, Abgas- und Lüftungssystemen; |
• | Mangel an Koordination zwischen den Disziplinen/Qualifikationen des Auslegungsteams, z. B. architektonische Auslegung, die zu ineffizienten mechanischen Systemen führt; |
• | mangelnde Berücksichtigung innovativer Ansätze, z. B. natürliche Belüftung, Tageslichtnutzung, Abwärmenutzung; |
• | nicht genügend Zeit aufwenden für die Berücksichtigung der Energieeffizienz bei der detaillierten Auslegung; |
• | Auslegung, die die energiebezogene Leistung bei schwankenden oder variierenden Lasten nicht berücksichtigt; |
• | Verwendung allgemeiner Lösungen anstelle von Lösungen, die auf die Systemanforderungen zugeschnitten sind; |
• | mangelnde Integration automatisierter Steuerungssysteme zur Maximierung der energiebezogenen Leistung; |
• | mangelnde Aufmerksamkeit für kleine oder unterstützende Systeme wie Pumpen und Rohrleitungen im Vergleich zu größeren Systeme, z. B. Heizkessel, Prozesskühler. |
Mehrere Optionen bewerten
Die Möglichkeit, diese Barrieren zu überwinden, wird mit fortschreitender Auslegung geringer. Der Auslegungsprozess sollte versuchen, die energiebezogene Leistung zu optimieren, indem mehrere Optionen bewertet werden, die den Energieverbrauch minimieren und die Systemanforderungen erfüllen.
Die Möglichkeit, diese Barrieren zu überwinden, wird mit fortschreitender Auslegung geringer. Der Auslegungsprozess sollte versuchen, die energiebezogene Leistung zu optimieren, indem mehrere Optionen bewertet werden, die den Energieverbrauch minimieren und die Systemanforderungen erfüllen.