Energieorientierte BWL Prof Dr Johannes Kals 03 6

Energieorientierte BWL Prof. Dr. Johannes Kals 03. 6 Produktionsplanung und Produktion Gliederung 1. Abgrenzung (und leider kein Überblick) 2. Ausgewählte Methoden der Produktionsplanung 3. Lastmanagement und Sektorkopplung 4. Druckluft als ausgewählter Handlungsbereich 1

Handel/ Dienstleistung Bergbau, Montan, Eisen, Stahl Landwirtschaft Erstes Problem: Jede Branche hat eine andere Produktionstechnologie Informationstechnologie IT Maschinenbau Chemie 2

Controlling und IT – Daten-/ Informationsversorgung FM - Druckluft/ Medienversorgung, Weitere zweites Problem: Abgrenzung mit anderen Funktionen Logistik/ Beschaffung – Materialversorgung Organisation ISONormen Instandhaltung – Funktionstüchtige Anlagen 3

Energieeinsparpotenziale in Industrie und Gewerbe Schätzungen für Querschnittstechnologien und nicht für die eigentliche Produktion und interessanterweise ähnliche Prozentzahlen über die Jahre – technischer Fortschritt ? ! Bereich des Energieeinsatzes Durchschnittliches Einsparpotenzial Beleuchtung 70 % Druckluft 50 % Pumpensysteme 30 % Kälte- und Kühlwasseranlagen 30 % Wärmeversorgung 30 % Lüftungsanlagen 25 % 4

Produktionsplanung und -steuerung Aufgaben und Ebenen Planungsgegenstand Strategische (und taktische) Ebene Forschung und Entwicklung Produktionsprogramm (F+E), Konstruktion Operative Ebene Kurzfristige Programmplanung Produktionsfaktoren Fabrikplanung Anlagenplanung Personalplanung Bedarfsplanung (RHB) Beschaffung/ Einkauf Produktionsablauf, Prozess Layoutplanung Ablauf-/Prozessplanung 5

Gliederung 1. Abgrenzung (und leider kein Überblick) 2. Ausgewählte Methoden der Produktionsplanung 3. Lastmanagement und Sektorkopplung 4. Druckluft als ausgewählter Handlungsbereich 6

Hier: Konzentration auf operative Ablauf-/ Prozessplanung (unten rechts in der obigen Tabelle) Maximale Kapazitätsauslastung Energiebezogene Ziele Wichtigste Ziele der Ablaufplanung Minimale Durchlaufzeiten Einhalten Fertigstellungstermine 7

Niedriger Energieverbrauch Niedrige CO 2 Emissionen Einhalten des Lastprofils Wichtige energiebezogene Ziele der Ablaufplanung Vermeidung von Verbrauchs -spitzen Exakte Prognose Energiebedarf 8

Handlungsmöglichkeiten der Arbeitsvorbereitung und des Betriebs Zuordnung der Fertigungsaufträge zu Maschinen mit niedrigem spezifischen Energieverbrauch Energieoptimale Fahrweise von Anlagen Handlungsmöglichkeiten Vermeidung von energieintensivem An- oder Abfahren von Produktionsprozessen Lastmanagement (Demand Side Management)

Zuordnung der Fertigungsaufträge zu Maschinen mit niedrigem spezifischen Energieverbrauch: E-Stadtflitzer statt SUV Energieoptimale Fahrweise von Anlagen: Geringe „Intensität“ – langsam fahren Analogiebeispiel Auto Vermeidung von energieintensivem An- oder Abfahren von Produktionsprozessen: Gleichmäßig und vorausschauend fahren Lastmanagement (Demand Side Management): E-Auto als Puffer für Smart Grid (P 2 V) 10

Prozess- und Ablaufplanung mit Gantt-Charts QS Härterei NC-Fert. Zeit 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kontrolle und Überwachung mit Prozessleittechnik, Management-Cockpits, -Dashboards Schieferdecker u. a. 2006, S. 267

Vergrößert ausgeschnitten: Aktivität 3 Aktivität 2 Aktivität 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Zeit 12

Gliederung 1. Abgrenzung (und leider kein Überblick) 2. Ausgewählte Methoden der Produktionsplanung 3. Lastmanagement und Sektorkopplung 4. Druckluft als ausgewählter Handlungsbereich 13

Lastmanagement, Load Management, Demand Side Management zum Ausgleich von Smart (Power) Grids – intelligenten (Strom-)netzen Pixabay. com 14

Energienachfrage ist höher als die Energieangebot im Netzfrequenz fällt unter 50 Hertz Verbrauch reduzieren, Einspeisung erhöhen Beschleunigung der Energiegenerierung: § Kraftwerke aller Größe einsetzen § Dieselgeneratoren für den Notfall § Entladung von Elektrizitätsspeichern wie Batterien Reduktion der Energienachfrage: § Stilllegen von elektrischen Ofen § Reduzieren der Geschwindigkeit des Förderbands und Pumpen § Heizung und Klimaanlagen herunter drehen 15

Energienachfrage ist niedriger das Angebot im Netzfrequenz übersteigt 50 Hertz Verbrauch erhöhen, Einspeisung reduzieren Reduktion der Energiegenerierung: § (Mini-Blockheiz-)Kraftwerke herunterfahren § Solarzellen vom Netz nehmen Energieverbrauch erhöhen: § Wechsel oder Beschleunigen von Fräsmaschinen, Pumpen, Kompressoren, etc. § Kühllager stärker abkühlen § Batterien aufladen § Pufferspeicher für Heizungsanlagen aufheizen, Lager auffüllen mit Teilen, Materialien oder (Halb-) Fertigprodukten, die energieintensiv hergestellt werden 16

Möglichkeiten der Energiespeicherung Colourbox. de Mechanische Energie Thermische Energie Pumpspeicherstauseen, Druckluftspeicher Kühlhäuser, vorglühen von Öfen, Fernwärmenetze Colourbox. de Chemische und elektrochemische Energie Batterien, auch „Second life“, Power-to-Gas“ durch Elektrolyse 17

mechanisch Eigene Darstellung 18

mechanisch Eigene Darstellung in Anlehnung an: wikimedia. com 19

• • Colourbox. de Thermisch - Funktionsprinzip: Wärme wird dem Innenraum entzogen In der Kühlflüssigkeit zwischengespeichert Beim Kühlschrank in den Raum über die Rückwand abgegeben Siehe Wärmepumpe in Präsentation Facility Management 20 Wikipedia. de

Elektro-chemisch Batterien und Akkumulatoren Elektrolyse – Power 2 Gas Colourbox. de 21

Kraft-Wärme. Kopplung (Kraftwerke, die Strom und Wärme erzeugen) Power-to. Liquides/ -to. Chemicals: Mit Strom (flüssige) Brennstoffe erzeugen Smart Grids, Controlling und IT – Daten-/ Informationsversorgung Power-to-Heat: Überschüssiger Strom als Fernwärme Sektorkopplung Power-to-X Prosumer und EVUs Power-to-Gas: Mit Strom Wasserstoff in Erdgasnetze Power-to-Vehicle, Power-to. Mobility: Akkus in Autos Produktion und Load Management z. B. über Druckluftspeicher 22

Gliederung 1. Abgrenzung (und leider kein Überblick) 2. Ausgewählte Methoden der Produktionsplanung 3. Lastmanagement und Sektorkopplung 4. Druckluft als ausgewählter Handlungsbereich 23

Druckluft Als beispielhafte Schnittstellte zwischen 3 Druckluft Facility Management, Energiebeschaffung, Produktion und Instandhaltung Haustechnik. bz Commons. wikimedia. org Pxhere. com

Gründe für nicht ausgeschöpfte Kostensenkungspotenziale: Empfindlichkeit von Druckluftanlagen Lochdurchmesser im Druckluftsystem in Millimetern 1 3 5 10 Luftverlust in Liter pro Sekunde 1, 24 11, 14 30, 95 123, 8 Energieverlust pro Jahr bei 8. 760 Stunden in k. Wh 2. 891 26. 017 27. 270 289. 080 Kosten in Euro pro Jahr bei 18 Cent / k. Wh 520 4. 682 13. 008 32. 034 S 25

Weitere Gründe für nicht ausgeschöpfte Kostensenkungspotenziale im Bereich Druckluft: Schwierige/ fehlende Zuordnung von Betreiberverantwortung Pauschalisierte Kostenzurechnung Aufwändige Bedarfsermittlung 26

Maßnahmen zur Reduktion des Druckluftverbrauchs Kompressoren ersetzen Kühler austauschen Leckagen beseitigen Kühl-Luft an der Gebäude-Nordseite ansaugen Steuerung von mehreren Anlagen Druckluft Contracting Filter und Anlage regemäßig warten Systemdruck reduzieren Anlagen abschalten Betreiberordnung, Qualitätsmanagement-System, Bewusstsein 27

Funktionsübergreifend Interdisziplinär Was macht Druckluft (wie auch andere Energietechnologien) so schwierig? Unternehmensübergreifend 28

Verständigungsfähigkeit herstellen, um Potenziale auszuschöpfen! Technik-Know-how für BWLer Juristen, Naturwissenschaftler usw. BWL für Ingenieure 29

Literaturquellen • Corsten, Hans; Gössinger, Ralf: Produktionswirtschaft, Einführung in das industrielle Produktionsmanagement, 14. Auflage, Berlin: 2016 • Grün, Oskar; Jammernegg, Werner; Kummer, Sebastian: Grundzüge der Beschaffung, Produktion und Logistik. 2. Aufl. , München: 2009 • Kals, Johannes: Betriebliches Energiemanagement, Stuttgart 2010 • Kals, Johannes: ISO 50001 What managers need to know about energy and business administration, New York 2015 • Maubach, Klaus-Dieter: Energiewende – Wege zu einer bezahlbaren Energieversorgung, Düsseldorf 2013 • Schieferdecker, Bernd; Fuenfgeld, Christian; Bonneschky, Alexis: Energiemanagement-Tools : Anwendung im Industrieunternehmen; Bernd Schieferdecker (Hrsg. ). – Berlin 2006 • Steven, Marion: Handbuch Produktion. Theorie – Management – Logistik – Controlling. Stuttgart 2007 30