Energiewissen

Kommunales Energiemanagement

Kommunales Energiemanagement (Abk. KEM) bezieht sich auf die Planung, Umsetzung und Überwachung von Maßnahmen zur effizienten und nachhaltigen Nutzung von Energie in kommunalen Gebäuden und Einrichtungen. Es umfasst die Analyse des Energieverbrauchs, die Identifizierung von Einsparpotenzialen, die Implementierung von Energieeffizienzmaßnahmen und die Nutzung erneuerbarer Energien. Das Ziel des kommunalen Energiemanagements ist es, den Energieverbrauch zu optimieren, Kosten zu senken, Umweltauswirkungen zu reduzieren und einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Kommunales Energiemanagement kann verschiedene Aktivitäten umfassen, wie die energetische Sanierung von öffentlichen Gebäuden, die Förderung von Energiesparmaßnahmen bei Bürgern und Unternehmen, die Nutzung erneuerbarer Energien für die kommunale Versorgung und die Implementierung von intelligenten Energiesystemen zur effizienten Steuerung des Energiebedarfs. Die Bildung von Energiekennzahlen (EnPI), wie z.B. der Verbrauch bezogen auf die Gebäudefläche (kWh/m²), ermöglicht dabei einen sinnvollen Vergleich mit anderen Liegenschaften ähnlicher Bauart und Nutzungsklasse. Durch das kommunale Energiemanagement können Städte und Gemeinden ihre Energieabhängigkeit reduzieren und eine nachhaltige Entwicklung fördern. Folgende Gebäudetypen und Einrichtungen stehen dabei im Fokus:

Öffentliche Verwaltungsgebäude: Kommunale Liegenschaften wie Rathäuser und Behörden haben oftmals einen hohen Energieverbrauch. Durch energetische Sanierungsmaßnahmen wie Dämmung, effiziente Heizungs- und Beleuchtungssysteme sowie den Einsatz erneuerbarer Energien können beträchtliche Einsparungen erzielt werden.
Schulen und Bildungseinrichtungen: Schulen sind oft große Energieverbraucher aufgrund der Beleuchtung, Heizung und Kühlung von Klassenzimmern. Die Optimierung der Gebäudehülle, die Installation von energiesparenden Geräten und die Implementierung von Steuerungssystemen können den Energieverbrauch erheblich senken.
Schwimmbäder: Schwimmhallen und Freizeitbäder erfordern eine intensive Beheizung des Wassers und der Luft, was zu hohen Energiekosten führen kann. Der Einsatz von effizienten Wärmerückgewinnungssystemen, Solarthermie und Wärmepumpen kann den Energieverbrauch erheblich reduzieren.
Sport- und Freizeiteinrichtungen: Sporthallen, Stadien und andere Freizeiteinrichtungen haben oft einen hohen Energiebedarf für Beleuchtung, Belüftung und Klimatisierung. Maßnahmen wie energieeffiziente Beleuchtungssysteme, Wärmerückgewinnung und Gebäudeautomatisierung können hier zu deutlichen Energieeinsparungen führen.
Wohngebäudebestände: Kommunen haben oft Wohnungsbestände, bei denen Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen ergriffen werden können, um die Energieeffizienz zu verbessern. Dazu gehören beispielsweise die Wärmedämmung der Gebäudehülle, der Austausch veralteter Heizungsanlagen und die Förderung von erneuerbaren Energien.
Optimierung von Straßenbeleuchtung z.B. durch entsprechende Steuerung oder Umrüstung auf LED-Technologie

Diese Einrichtungen, Anlagen und Gebäudetypen bieten großes Potenzial für das kommunale Energiemanagement, da hier erhebliche Energieeinsparungen und Effizienzsteigerungen erreicht werden können. Durch gezielte Maßnahmen und Investitionen in diese Bereiche können Kommunen ihre Energiekosten senken, den CO2-Ausstoß reduzieren und einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Künstliche Intelligenz (KI)

Künstliche Intelligenz (KI) bietet im Bereich Energiemanagement vielfältige Einsatzmöglichkeiten, die zu effizienteren, kostengünstigeren und umweltfreundlicheren Energiesystemen führen können. Hier sind einige zentrale Anwendungen:

Vorhersage und Optimierung des Energieverbrauchs:
- KI-Algorithmen können historische Verbrauchsdaten analysieren und zukünftige Energiebedarfe präzise vorhersagen. Prognosen ermöglichen eine bessere Planung und Optimierung der Energieerzeugung und -verteilung.
Intelligente Netze (Smart Grids):
- KI unterstützt die Entwicklung und den Betrieb intelligenter Stromnetze, die sich automatisch an den aktuellen Energiebedarf und die verfügbare Erzeugung anpassen. Dies verbessert die Netzstabilität und Integration erneuerbarer Energien.
Energieeffizienz in Gebäuden:
- Durch die Analyse von Gebäudedaten (Temperatur, Belegung, Wettervorhersagen) kann KI die Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) in Echtzeit optimieren, um den Energieverbrauch zu minimieren.
Wartung und Betrieb von Energieanlagen:
- KI kann zur vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) von Energieanlagen eingesetzt werden. Durch die Analyse von Sensordaten lassen sich potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und Ausfallzeiten reduzieren.
Integration erneuerbarer Energien:
- KI-gestützte Systeme können die Einspeisung und Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen (wie Solar- und Windenergie) effizienter verwalten. Sie können Wetterdaten analysieren und die Energieproduktion entsprechend steuern.
Lastmanagement:
- Durch den Einsatz von KI können Energienutzer flexibel auf Nachfrageänderungen reagieren und Lastspitzen glätten, indem nicht kritische Lasten verschoben werden. Dies hilft, die Netzbelastung zu reduzieren und Kosten zu senken.
Energiehandel und -marktanalyse:
- KI-Algorithmen können Preisprognosen erstellen und den Energiehandel optimieren, indem sie Markttrends analysieren und Handelsstrategien entwickeln.

Lastgang

Der Lastgang (anders: Lastprofil) ist eine Messreihe bestehend aus stündlich oder viertelstündlich aufgezeichneten Leistungs- oder Arbeitswerten einer Messstelle. Die Aufzeichnung erfolgt dabei je nach Messintervall stets exakt zur vollen Viertelstunde oder Stunde. Die einzelnen Messwerte des Lastprofils sind entweder die Arbeitswerte oder Leistungsmittelwerte der jeweiligen Stunde oder Viertelstunde. Je nach Betrachtungszeitraum spricht man von Tages-, Monats- oder Jahreslastgang.

Anhand der Grafik wird angezeigt, welche Energie im Unternehmen verbraucht bzw. welche Leistung entnommen wurde. Entsprechend der dargestellten Zeiträume spricht man von Jahres-, Monats-, Wochen- oder Tageslastgang.

Das Lastprofil wird für die Optimierung der Last verwendet (s. auch Lastganganalyse). Wenn man die Einschaltzeitpunkte verschiedener Verbraucher verschiebt, kann die Last optimiert werden. Diese Energieeffizienzmaßnahme hat sich in vielen Unternehmen etabliert.

Lastgang

Lastganganalyse

Mit Lastganganalyse werden Methoden und Werkzeuge zur Untersuchung einzelner Messwerte eines Lastgangs bezeichnet. Dies sind entweder die Arbeitswerte oder Leistungsmittelwerte der jeweiligen Stunde oder Viertelstunde. Je nach Betrachtungszeitraum spricht man von Tages-, Monats- oder Jahreslastgang. Die Lastganganalyse wird für die Optimierung der Last bzw. des Lastprofiles verwendet. Wenn man die Einschaltzeiten verschiedener Verbraucher verschiebt, können Lastspitzen gesenkt werden.

Werkzeuge zur Lastganganalyse wie ein Lastgangviewer oder die Darstellung von Dauerlinien liefern oft auch zusätzliche, automatisch berechnete Kenngrößen wie Median, Mittelwert, Minimum, Maximum oder den relativen Zeitanteil einer bestimmten Last.

Als Grundlast wird diejenige Last bezeichent, die an allen Tagen grundsätzlich benötigt wird, um den internen Bedarf abzudecken. Die Spitzenlast stellt hingegen dei Maximalleistung dar, die nur zu wenigen Zeitpunkten gebrauicht wird.

Monatsdauerlie mit Median, Maximalleistung und Minimalleistung

Lastmanagement

Lastmanagement bezeichnet die strategische Planung und Steuerung des Energieverbrauchs in einem Netzwerk, Gebäude oder einer Anlage, um die Lastspitzen zu reduzieren und die Energieeffizienz zu verbessern. Durch das gezielte Management der Energiebedarfe können Energiekosten gesenkt, Netzüberlastungen vermieden und die Integration erneuerbarer Energien optimiert werden. Dabei können zeitbasierte Tarife, Lastverschiebung, Lastabwurf oder andere intelligente Maßnahmen eingesetzt werden, um eine ausgewogene Verteilung der Energiebedarfe zu gewährleisten und das Energiesystem stabil und nachhaltig zu gestalten.

Leistungskennzahlen

Leistungskennzahlen (engl. Key Performance Indicators, KPI) sind Messzahlen aus der Betriebswirtschaftslehre, die dazu dienen, den Erfolg der unternehmerischen Tätigkeit zu messen. Diese Zahlen ermöglichen es, den Ist-Zustand mit dem gewünschten Soll-Zustand zu vergleichen. Dadurch können die Abläufe im Unternehmen analysiert und anschließend entsprechend optimiert werden.

Je nach Unternehmen oder Bereich können unterschiedliche KPIs zur Leistungsmessung herangezogen werden. Zur Erstellung einer realistischen Leistungskennzahl sind zunächst die relevanten Parameter zu definieren. Sämtliche Prozesse des Unternehmens können dabei mit Hilfe von KPIs untersucht werden. Aus dieser Untersuchung leiten sich in der Regel Maßnahmen der Optimierung ab.

Im Energieumfeld werden Kennzahlen als Energieleistungskennzahlen (EnPI) definiert.