Energetische Optimierung von Industriegebäuden durch Automation

Die Europäische Union hat es sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 die Energieeffizienz um mindestens 27 Prozent zu optimieren. Dies soll auf zwei Arten bewerkstelligt werden: Erstens gilt es, intelligente Überwachungs- und Steuerungstechniken weiterzuentwickeln. Zweitens müssen bereits bestehende Anlagen im Hinblick auf bautechnische Lösungen und die Optimierung von Prozessen modifiziert werden. Hierbei nutzt der bedarfsgeführte Betrieb der technischen Ausrüstung durch eine gezielte Gebäudeautomation.

Herausforderung Energieeffizienz

Auch für die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen ist die Automatisierungstechnik von entscheidender Bedeutung. Sie ermöglicht es nicht nur, Gebäudeteile, Regelungsgruppen und Geräte zu automatisieren, zu steuern und zu überwachen. Sie erlaubt es auch, die effizientesten, größten und kostengünstigsten Energie- und CO2-Einsparpotenziale zu erschließen. Ein vorbildliches Beispiel für die Umsetzung dieser Möglichkeiten ist die Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG.

Aus konkreten Problemen passende Lösungen ableiten

Boehringer Ingelheim ist ein forschungsorientiertes Pharmaunternehmen. Dessen global größter Forschungs- und Entwicklungsstandort befindet sich in Biberach an der Riss. Dort sind 5.500 Mitarbeiter tätig. Sie arbeiten auf rund 43.000 Quadratmetern Labor- und etwa 27.000 Quadratmetern Produktionsfläche. Ein herausstechender Kostenfaktor sind die technischen Anlagen des Standorts und vor allem die Lüftungen.

Um das ganze Optimierungspotenzial dieses Bereichs auszuschöpfen, braucht es zum einen praktische Erfahrungen aus dem Betrieb von Gebäuden und Standorten. Zum anderen kommt es auf ein Gesamtverständnis von technischen Anlagen und Bauten an. Daraus können dann Betriebs- und Gebäudephilosophien abgeleitet werden, die nachhaltig hohe Qualität und niedrige Kosten sichern.
Entscheidend für diesen Prozess sind Ingenieure und Techniker, die sich hervorragend mit den Energieflüssen in den Gebäuden und Anlagen auskennen. Sie können Schwachstellen erkennen und Optimierungen umsetzen. So ist es Boehringer Ingelheim am Standort Biberach beispielsweise gelungen, trotz gestiegener Nutzfläche die Kosten sowohl für die Instandhaltung als auch für den Energieverbrauch massiv zu senken.

Entwicklung der Gebäudefläche und des Gesamtenergiebezugs des Standorts Biberach von 2003 bis 2015.
Quelle: Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG

Schritte auf dem Weg zu einer optimalen Energiebilanz

Ein neues, hochgradig komplexes Laborgebäude ging 2005 für die pharmazeutische Forschung an den Start. Dabei wurden unter anderem folgende Aspekte berücksichtigt:

  • Standarisierte Wärmerückgewinnung als Kreislaufverbundsystem,
  • dynamische und nutzungsabhängige Regelung von Luftmengen, Feuchtewerten und Temperaturen,
  • frequenzgeregelte Antriebe.

Die stufenweise Anpassung der Gegebenheiten bewirkte bis heute eine Halbierung des Gesamtenergieverbrauchs. Das Vorgehen zielte interessanterweise nicht auf den Austausch vollständiger Systeme, sondern auf die gezielte Anpassung von Anlagenparametern und der Betriebssoftware der Automatisierungstechnik ab.

Zunächst wurden die zentralen technischen Anlagen analysiert und optimiert. Danach wurden sämtliche Räume in der gleichen Weise geprüft und verbessert. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf dem Bereich Lüftung. Kernanliegen war es, Gebäudebedarfe und Raumbedingungen auf das jeweils erforderliche Maß zu reduzieren. Dafür haben die Techniker zum Beispiel eine dynamische Regelung der Luftmengen auf den Bedarf der Benutzer und eine Optimierung des Wärmerückgewinnungssystems durchgeführt.

Das Pilotgebäude konnte derart modifiziert werden, dass es inzwischen mehr als 300.000 Euro pro Jahr einspart. Die eingesparte Energie könnte jährlich ungefähr 400 Einfamilienhaushalte versorgen. Jedes Jahr stößt das Gebäude 1.750 Tonnen weniger CO2 aus. Weder die Produkt- noch die Funktionssicherheit der Anlage haben darunter gelitten. Letztere ist sogar gestiegen. Doch auch wenn sich die genannten Maßnahmen einfach anhören, so ist deren Umsetzung doch eine große Herausforderung.

Verlauf des Gesamtenergieverbrauchs für das Pilotgebäude in Millionen Kilowattstunden pro Jahr über 10 Jahre.
Quelle: Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG

Know-how – Der Schlüssel zum Erfolg in der technischen Gebäudeausrüstung

Die Erfahrung, die bei diesem Pilotprojekt gewonnen wurde, kann nun für neue Gebäude und den Betrieb bereits bestehender Anlagen genutzt werden. Dies ist auch deshalb wichtig, weil laut Energiedienstleistungsgesetz 2015 alle größeren Unternehmen zur Durchführung systematischer Analysen der Energieflüsse und Energieeffizienz verpflichtet sind.

Fazit: Durch digitale Mess-, Steuer-, Regelungs- und Leittechnik können sowohl Immobilien als auch technische Anlagen nicht nur qualitativ, sondern auch wirtschaftlich optimiert werden. Dafür kommt es auf Techniker an, die ganzheitlich denken und ein Gewerke übergreifendes Verständnis für die technische Gebäudeausrüstung und ihre Schnittstellen zum Hochbau mitbringen.

Ein Artikel von:

Alexander Bischel, Leiter Facility Engineering des Standorts Biberach, Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG