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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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

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

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.

SMART- Formel für Leistungskennzahlen KPIs

SMART- Formel für Leistungs­kenn­zahlen KPIs

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