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Energieeffizienz in der Logistik. Kennzahlen und Synergieeffekte

Studienarbeit 2011 95 Seiten

BWL - Beschaffung, Produktion, Logistik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Aufgabenstellung

Kurzreferat

Abstract

1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Nachhaltigkeit und Energieeffizienz
1.3 Kennzahlen und Kennzahlensysteme

2 Energieeffizienz in der Logistik - Kennzahlen und Synergieeffekte
2.1 Prozessabgrenzung und Entscheidungsfelder
2.2 Basiskennzahlen der Energieeffizienz
2.3 Energieeffizienz in der Intralogistik - Gebäudebau und -ausstattung
2.3.1 Gebäudehülle
2.3.2 Wärmeerzeugung und -verteilung
2.3.3 Klimatisierung und Lüftung
2.3.4 Beleuchtung
2.3.5 GreenIT
2.3.6 Wasserversorgung
2.3.7 Energiebezug und -erzeugung
2.4 Energieeffizienz in der Intralogistik - Materialfluss- und Lagersystem
2.4.1 Stetigförderer
2.4.2 Unstetigförderer
2.4.3 Lager-, Sortier- und Kommissioniertechnik
2.4.4 Produktionstechnik
2.4.5 Verpackungslogistik
2.5 Energieeffizienz in der Intralogistik - Organisation
2.5.1 Koordination des innerbetrieblichen Verkehrs
2.5.2 Qualitäts- und Anlaufmanagement
2.5.3 Prozess- und Energieintegration
2.5.4 Entsorgungslogistik und Recycling
2.6 Energieeffizienz in der Transportlogistik - Technologien
2.6.1 Fahrzeugauswahl
2.6.2 Antriebssysteme und regenerative Treibstoffe
2.6.3 Telematiksysteme
2.7 Energieeffizienz in der Transportlogistik - Organisation
2.7.1 Einsatz alternativer Verkehrsträger
2.7.2 Dispositionsoptimierung mittels Planungs- und Telematiksystemen
2.7.3 Stau- und Laderaumoptimierung
2.7.4 Bündelung von Ladungsströmen
2.7.5 Kooperationen und Allianzen
2.7.6 Personalmaßnahmen
2.8 Potenziale der Effizienzsteigerung von Energieeffizienzmaßnahmen
2.9 Energiemanagement
2.9.1 Energiemanagement als betriebliche Managementmethode
2.9.2 strukturelle Ansätze von Energiemanagementsystemen

3 Ein Kennzahlensystem der Energieeffizienz in der Logistik
3.1 Struktur und Wirkungszusammenhänge
3.2 Synergieeffekte der Optimierungsbereiche
3.3 Bewertungsvorschriften
3.4 Leitfaden zur Einführung

4 Fazit und Ausblick

Quellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Aufgabenstellung

Angesichts steigender Energiepreise und der wachsenden Bedeutung einer nachhaltigen Logistik werden energieeffiziente Transport-, Umschlag- und Lagerprozesse und die dazugehörigen Prozesse an allen Stationen der Supply Chain zu einem immer wichtigeren Wettbewerbsfaktor. Alle Unternehmen müssen heute ihre Energieeffizienz steigern, um sich die Zukunftsmärkte zu sichern. Ziel der Arbeit ist der Entwurf eines ganzheitlichen Kennzahlensystems der Energieeffizienz. Dieses Kennzahlensystem soll möglichst alle relevanten Bereiche der Intra- und Transportlogistik mit ihren jeweiligen technisch-organisatorischen Handlungsfeldern abbilden und ein bewertendes Monitoring der Handlungsfelder ermöglichen.

Schwerpunkte:

- Präzisierung der Aufgabenstellung und Definition von Anforderungen
- Literaturrecherche zum Stand des Wissens (u.a. Logistikprozesse, Kennzahlen, Abgrenzung Energieeffizienz)
- Aufbau eines ganzheitlichen Kennzahlensystems
- Erarbeitung von Bewertungsvorschriften

Die Arbeit ist nach den geltenden Normen für die Anfertigung von Diplomarbeiten an der Universität Magdeburg zu erstellen. Einzureichen sind zwei gedruckte und gebundene Prüfungsexemplare mit je einer digitalen Fassung in Word auf CD. Bestandteil der Studienarbeit ist ein Seminarvortrag zum Kolloquium Logistische Systeme.

Kurzreferat

Die vorliegende Studienarbeit entwickelt einen Ansatz zur Analyse und Messung der Energieeffizienz von Logistikprozessen. Auf Grundlage einer prozessorientierten Abgrenzung des Modells einer geschlossenen Wertschöpfungskette und einer Literaturrecherche bestehender Gliederungsansätze werden hierfür zunächst die relevanten Entscheidungsfelder der Energieeffizienz in der Logistik identifiziert. Zu diesen Entscheidungsfeldern werden Optimierungsbereiche definiert, in welche sich Energieeffizienzmaßnahmen zur gezielten Effizienzsteigerung einordnen lassen.

Da die zentrale Zielstellung der Studienarbeit der Entwurf eines ganzheitlichen Kennzahlensystems der Energieeffizienz ist, werden zu jedem Optimierungsbereich Effizienzkennzahlen gebildet, die ein quantitatives Maß für den Realisierungsgrad von Energieeffizienzmaßnahmen auf operativer und taktischer Ebene repräsentieren. Um die Auswirkungen dieser lokalen Maßnahmen auf definierte Energieeffizienzziele zu untersuchen, werden sie im Kennzahlensystem strategischen Key Performance Indicators der Energieeffizienz gegenübergestellt. Anhand einer Ebenengliederung des Kennzahlensystems werden Analysemethoden diskutiert, mit Hilfe derer sich die Energieeffizienz von Standorten, Unternehmen und Netzwerken vergleichend bewerten lässt.

Um den Entscheidungsprozess bei der Auswahl von Energieeffizienzmaßnahmen zu unterstützen, werden weiterhin qualitative Abhängigkeiten zwischen den jeweiligen Optimierungsbereichen herausgearbeitet und Synergieeffekte aufgezeigt. Zur Maßstabsbildung der Effizienzkennzahlen werden grundlegende Bewertungsvorschriften dargestellt. Außerdem wird ein funktionaler Leitfaden zur Einführung von Kennzahlensystemen der Energieeffizienz im Unternehmen entworfen und der Übergang in eine kooperative Nutzung auf Netzwerkebene skizziert, indem die bestehenden fundamentalen Managementkonzepte des Energiemanagements herangezogen werden.

Abstract

This study develops an approach to analyse the energy efficiency of logistics processes. Based on the standard model of a closed-loop supply chain, it uses process-based differentiation of logistics processes to define relevant fields of decision-making. Furthermore, it divides these fields into areas of optimization and identifies appropriate energy efficiency measures for implementation.

The main objective of this study is however to design a key performance indicator framework for the optimisation of energy efficiency in logistics. It proposes key performance measures for every field of optimisation measuring the respective degree of implementation of efficiency-increasing techniques. These tactical and operational indicators are complemented by a set of strategic key performance measures, which can be used to evaluate energy efficiency with taking the energy requirements of locations, companies and networks into account.

The final framework developed in this paper incorporates the three levels as an interrelated system. It allows the identification of key rules to correctly analyse the strategic indicators in order to compare the energy efficiency of the defined subsystems. To support the process of introducing energy efficiency measures, this analysis also illustrates possible synergies due to mutual dependences of the respective fields of optimisation. Concerning the operational and tactical key indicators, it outlines basic principles for the evaluation of the measures proposed.

To conclude with, this study suggests a company guideline for the implementation and correct interpretation of the framework as well as methods to achieve a cooperative usage of energy efficiency frameworks in networks and supply chains. The guideline pays attention to fundamental management strategies supporting the implementation of energy management as a business target.

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

Die zentrale Problemstellung der vorliegenden Studienergibt ergibt sich vor allem aus der wissenschaftlichen Relevanz der Energieeffizienz im aktuellen Kontext. Vor dem Hintergrund des zunehmenden globalen Verbrauchs fossiler Energieträger und der damit verbundenen Ressourcenverknappung gewinnen technische Innovationen und organisatorische Konzepte zur Steigerung der Energieeffizienz in allen Wissenschafts- und Wirtschaftsbereichen an Bedeutung. Kontinuierlich steigende Energiepreise und die Anforderungen eines gestiegenen Umweltbewusstseins zwingen die Unternehmen mehr und mehr zur Entwicklung umfassender energieeffizienter Lösungen. Im Kontext der logistischen Leistungserbringung verbindet sich damit die Forderung nach einer nachhaltigen Unternehmensstrategie, welche eine hohe Energieeffizienz in der gesamten Wertschöpfungskette erreicht.

Während das Thema in Literatur und Fachzeitschriften in den Mittelpunkt rückt, belegt auch die Einrichtung zahlreicher Forschungs- und Förderinitiativen die aktuelle Relevanz der Energieeffizienz. So wird derzeit von der Europäischen Union im Rahmen der Europa 2020-Strategie eine Initiative für ein „Ressourcenschonendes Europa“ geschaffen, welche die Förderung emissionsarmer und energieeffizienter Dienstleistungen maßgeblich vorantreibt. [BMU1] Neben direkten ökonomischen Anreizen über politische Fördermittel werden Unternehmen auch zunehmend vom Kompetenzgewinn durch Forschungsinitiativen profitieren. Hier wurde beispielsweise mit der Deutschen Energie-Agentur ein „Kompetenzzentrum für Energieeffizienz, erneuerbare Energien und intelligente Energiesysteme“ geschaffen. Die Agentur entwickelt unter diesem Leitprinzip Ansätze eines umfassenden betrieblichen Energiemanagements. [DENA] Die Herausforderung der Zukunft wird es sein, Energieeffizienz in allen Bereichen der betrieblichen Wertschöpfung zu identifizieren, vergleichbar zu machen und Maßnahmen für die praktische Umsetzung in den Unternehmen zu entwickeln. Dazu müssen Kennzahlen formuliert werden, welche den Erreichungsgrad von Energieeffizienzzielen quantifizierbar machen, ein Benchmarking von Unternehmen ermöglichen und Verbesserungspotenziale aufzeigen. Gerade im Kontext der logistischen Leistungserbringung existieren in diesem Bereich keine ganzheitlichen Kennzahlensysteme. Diese Studienarbeit wird den aktuellen wissenschaftlichen Stand der Erfassung von Energieeffizienz- kennzahlen in der Logistik zusammentragen und gegebenenfalls Kennzahlen definieren. Weiterhin wird es das Ziel sein, über eine geeignete Abgrenzung der potenziellen Optimierungsbereiche den Ansatz eines ganzheitliches Kennzahlensystem zu entwickeln, welcher einen Überblick über den Zielerreichungsgrad der Energieeffizienz auf den verschiedenen Stufen der Wertschöpfungskette gibt.

1.2 Nachhaltigkeit und Energieeffizienz

Die Forderung nach energieeffizienten Lösungen in der logistischen Wertschöpfungskette steht in enger Verbindung mit der strategischen Ausrichtung der Unternehmen auf eine nachhaltige Unternehmensstrategie. Doch was bedeutet Nachhaltigkeit im engeren Sinne? Nach der systemtheoretische Definition von BRETZKE und BARKAWI sind Systeme dann nachhaltig, wenn sie „auf einen vermutlich dauerhaft veränderten oder sich verändernden Kranz wichtiger Rahmenbedingungen so ausgerichtet sind, dass sie bei Fortbestand dieser Bedingungen nicht weiter angepasst werden müssen, also in dem gewünschten Zustand fortbestehen können“. Diese Definition konkretisiert sich in den Zielen einer nachhaltigen Systemgestaltung: Über die Sicherung zukunftsfähiger Umweltbedingungen sollen nachhaltige Systeme ein langfristig hohes Wohlstandsniveau und eine Verteilungsgerechtigkeit des Ressourcenzugangs erreichen. [BB, S.1-13]

Ansätze zur quantitativen Erfassung der Energieeffizienz lassen sich ausgehend von der physikalischen Definition entwickeln. Diese setzt als Maßzahl des thermodynamischen Wirkungsgrads den nutzbaren Energieoutput zum Energieinput ins Verhältnis. Der Energieoutput lässt sich dabei durch verschiedene Leistungsgrößen ersetzen, die einen vergleichenden Bezug zum geleisteten Energieinput herstellen. Als Leistungsgrößen können hier beispielsweise eine absolvierte Fahrstrecke oder die ausgestoßene Produktionsmenge eines logistischen Systems verwendet werden. [TUB] Eine allgemeine Definition unter Verwendung logistischer Leistungsgrößen führt damit zu dem Ziel, „einen gewünschten Nutzen (Produkte oder Dienstleistungen) mit möglichst wenig Energieeinsatz herzustellen oder aus einem Energieeinsatz möglichst viel Nutzen zu ziehen“. [MELS, S.3]

Energieeffizienzmaßnahmen zur Umsetzung dieser Zielsetzung müssen von den Unternehmen unter der Beachtung von Rückkopplungs- und Synergieeffekten entwickelt werden. Ausgehend von der in Abbildung 1 dargestellten Kategorisierung lassen sich dabei verschiedene Ansätze der Untersuchung von Energieeffizienzpotenzialen verfolgen. [HUT, S.10 ff.]

Tabelle 1: Ansätze zur Entwicklung von Energieeffizienzmaßnahmen [HUT, S.11]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.3 Kennzahlen und Kennzahlensysteme

Kennzahlen sind ein bedeutendes Instrument der Logistikprozessführung und Erfolgskontrolle in Unternehmen. Sie lassen sich definieren als „quantitative Daten, die als bewusste Verdichtung der komplexen Realität über zahlenmäßig erfassbare (…) Zusammenhange informieren sollen.“ [GAB, S.214]

Die Bedeutung der Anwendung von Kennzahlen ergibt sich aus den Anforderungen moderner Logistiksysteme, die ein hoch entwickeltes Prozessmanagement und eine kontinuierliche Effizienz- und Ergebniskontrolle voraussetzen, um eine ständige Verbesserung und Optimierung der gesamten Prozesskette zu erreichen. Das Ziel einer möglichst hohen Logistikleistung unter gleichzeitiger Optimierung der Effizienzfaktoren setzt eine quantifizierbare Bewertung der Prozesse voraus. [STA, S.1]. Die Analysezwecke von Kennzahlen sind dabei vielfältig. Zum einen können Maßstäbe definiert werden, auf Basis derer Soll-Ist-Vergleiche durchgeführt werden können oder der Erreichungsgrad von Unternehmenszielen gemessen werden kann. Weiterhin bilden Kennzahlen in diesem Zusammenhang einen Kontrollmechanismus, der die Erfolgskontrolle im Unternehmen von der strategischen bis in die operative (Prozess-)ebene ermöglicht. Zudem können sie zur vergleichenden Analyse von Leistungswerten eingesetzt werden. Hier ist nicht nur der innerbetriebliche Vergleich von Unternehmensbereichen entscheidend, sondern auch der Vergleich zwischen Unternehmen, der für eine laufende Prozessoptimierung und die Realisierung von Best-Practice-Lösungen entscheidend ist.

Der Übergang von der Bildung einzelner Kennzahlen zur Entwicklung von Kennzahlensystemen basiert auf der Überführung dieser Kennzahlen in einen geordneten Zusammenhang. Durch diesen Schritt bündelt sich der relativ geringe Aussagegehalt einzelner Leistungsgrößen in einem System, dass die Unternehmensziele in Bezug auf einen bestimmten Unternehmensbereich widerspiegelt. [KLU, S.228 ff.] Kennzahlensysteme lassen sich dementsprechend definieren als „Gesamtheit von geordneten Kennzahlen, die die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Größen aufzeigen und so betriebswirtschaftlich sinnvolle Aussagen über Unternehmungen und ihre Teile vermitteln“. Um den Analysezwecken gerecht zu werden, muss die zu entwickelnde Systematik formale und inhaltliche Anforderungen erfüllen, die in Tabelle 1 dargestellt sind. [GLA, S.91f].

Tabelle 2: Anforderungen an Kennzahlensysteme [GLA, S.92]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Kennzahlensysteme lassen sich mit Hilfe der Charakteristik der verwendeten Kennzahlen konstruieren. Dabei unterscheidet man zunächst zwischen absoluten und relativen Kennzahlen. Absolute Kennzahlen geben Auskunft über die Anzahl der Elemente einer näher bezeichneten Menge - als Beispiel wäre hier der ermittelte Kohlendioxidausstoß pro Packstück eines KEP-Dienstleisters zu nennen. Da diese absoluten Kennzahlen zunächst über wenig Aussagekraft verfügen, werden sie häufig zu anderen Prozessgrößen ins Verhältnis gesetzt und damit in relative Kennzahlen überführt. Die Leistungsgröße des vorangegangenen Beispiels ließe sich beispielsweise zur durchschnittlichen Kilometerleistung pro Packstück in Relation bringen. Diese relativen Kennzahlen lassen sich weiterhin in drei verschiedene Typen einordnen. Gliederungszahlen beschreiben den Anteil einer Größe an einer Gesamtmenge (Beispiel: Anteil des Endkundenversands am gesamten Kohlendioxidausstoß eines Unternehmens). Beziehungszahlen geben der vermuteten Ursache-Wirkungs-Beziehung zwischen bestimmten Prozess- oder Leistungsgrößen einen quantifizierbaren Wert, indem sie die Kennzahl, deren Einflussgrößen untersucht werden sollen, zur vermuteten Kennzahl der Ursache ins Verhältnis setzt (Beispiel: Kohlendioxidausstoß pro Packstück im Verhältnis zur durchschnittlichen Kohlendioxid-Emission eines Flottenfahrzeugs). Indexzahlen bilden die zeitliche Veränderung von Prozess- und Leistungsgrößen ab, indem die Werte fortlaufend ermittelt werden und zum definierten Basiswert ins Verhältnis gesetzt werden. Damit können Entwicklungen in der Prozessoptimierung auf Basis relativer Werte dargestellt werden (Beispiel: Indexentwicklung des Kohlendioxid- ausstoßes pro Packstück in den abgelaufenen Geschäftsjahren). [GLA, S.16-17]

2 Energieeffizienz in der Logistik - Kennzahlen und Synergieeffekte

2.1 Prozessabgrenzung und Entscheidungsfelder

Der Anspruch energieeffizienter Logistikprozesse entlang der gesamten Supply Chain und das damit verbundene Kennzahlenmonitoring erfordern als Grundlage eine geeignete Abgrenzung der zu bewertenden Logistikprozesse und Stufen der Wertschöpfungskette. Die Prozessabgrenzung schafft im ersten Schritt den formalen Rahmen für die strukturierte Sammlung zusammenhängender Kennzahlen und stellt gleichzeitig die Grundlage für die Gliederung des zu entwickelnden Kennzahlensystems dar. Dabei muss ein klarer Bezug zu den entsprechenden Entscheidungsfeldern energieeffizienter Logistikprozesse hergestellt werden.

Als Grundlage dieser Prozessabgrenzung dient dabei das in Abbildung 1 dargestellte klassische Prozessmodell der logistischen Wertschöpfungskette, welches Logistikprozesse entsprechend der Unternehmensfunktion auf den einzelnen Wertschöpfungsstufen differenziert. [IND1]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Prozessmodell der logistischen Wertschöpfungskette [IND1]

Das Modell skizziert die logistischen Entscheidungsfelder einer Closed-Loop Supply Chain von der Beschaffungs- bis zur Entsorgungslogistik und verwendet dabei eine Prozessgliederung nach externem Transport, Produktion und internem Transport und Lagerung. Diese Gliederung charakterisiert die Prozesse der einzelnen Wertschöpfungsstufen hinsichtlich ihrer logistischen Funktionen und schafft damit auch einen technisch-organisatorischen Zusammenhang zwischen den einzelnen Wertschöpfungsstufen. So wird beispielsweise an mehreren Entscheidungspunkten der Wertschöpfungskette eine Zwischenlagerung vorgenommen, um die Prozesse zu entkoppeln. Dies wiederum führt zu gleichen technisch-organisatorischen Anforderungen an die Prozesse. Im Kontext des vorangegangenen Beispiels wäre hier die Auswahl einer geeigneten Lagerungsstrategie oder die Ausstattung mit entsprechender Fördertechnik zur Ein- und Auslagerung zu nennen. Die Gestaltung von Lagersystemen an den verschiedenen Punkten der Wertschöpfungsketten führt also grundsätzlich zu gleichen Entscheidungsfeldern in der technisch- organisatorischen Auslegung der Logistikfunktionen. In gleicher Weise lassen sich Gestaltungsparameter von Prozessen des externen Transports sowie der Produktion und des internen Transport jeweils als gleichartig beschreiben. Die Übertragung auf die Entscheidungsfelder der Energieeffizienz ergibt eine erste prozessorientierte Abgrenzung. Diese Abgrenzung wird erweitert, indem sämtliche Prozesse der internen Material- und Warenflüsse (Produktion, interner Transport, Lagerung) als zusammenhängendes System betrachtet werden und als Bereich „Intralogistik“ in die nachfolgenden Betrachtungen eingehen. Davon separiert betrachtet werden die Prozesse der externen Material- und Warenflüsse (externer Transport) als Bereich „Transportlogistik“. Mit dieser Einordnung werden die Prozesse der logistischen Wertschöpfungskette, in zwei Bereiche aggregiert, vollständig erfasst.

In einem weiteren Schritt soll die Abgrenzung weitergehend detailliert werden, indem Energieeffizienzmaßnahmen hinsichtlich technisch-organisatorischer Gesichtspunkte unterteilt werden. Die in diesem Zusammenhang existierenden Ansätze aus Wissenschaft und betrieblicher Praxis weisen deutliche Parallelen auf. Verglichen wurden der von der Fachhochschule Osnabrück herausgegebene Praxisleitfaden „Grüne Logistik“ [PGL], ein Leitfaden der Klimaschutzagentur Bremer Energie- Konsens GmbH [EKB], das Energieeffizienztableau des Instituts für Seeverkehrswirtschaft und Logistik Bremen [ISL] und die vom Fraunhofer Institut für Materialflusstechnik und Logistik im Forschungsbereich Green Logistics benannten Optimierungsbereiche [FH2] . Die jeweils identifizierten Entscheidungsfelder sind in Tabelle 2 gegenübergestellt.

Tabelle 3: technisch-organisatorische Entscheidungsfelder der Energieeffizienz

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aus der Übersicht wird deutlich, dass sich Energieeffizienzmaßnahmen grundlegend in die Bereiche „Gebäude“, „Fuhrpark“ und „Organisation“ einteilen lassen und zusätzlich die Optimierung von Materialfluss- und Lagersystemen integriert werden kann. Auf Basis der anfangs vorgenommenen prozessorientierten Abgrenzung ergibt sich also folgendes strukturelles Schema der Entscheidungsfelder von Energieeffizienzmaßnahmen.

Abbildung 2: Entscheidungsfelder der Energieeffizienz

Für den Bereich „Intralogistik“ werden alle technisch-organisatorischen Entscheidungsfelder erfasst. In diesem Zusammenhang werden auch alle Aspekte der Bereiche „Gebäude“ und „Materialfluss- und Lagersystem“ betrachtet. Die Prozesse der externen „Transportlogistik“ werden hinsichtlich der Bereiche „Fuhrpark“ und „Organisation“ analysiert. Durch diese Gliederung werden zum einen technologische Innovationen und Maßnahmen der operativen Ebene zur Sicherung der Energieeffizienz abgedeckt. Zum anderen werden im Bereich „Organisation“ konzeptionelle Lösungen vorgestellt, die eine ganzheitliche Optimierung der Prozesskette nach taktisch-strategischen Gesichtspunkten zum Ziel hat.

Im Folgenden werden die wesentlichen parametrisierbaren Gestaltungsmerkmale der einzelnen Handlungsbereiche tabellarisch zusammengefasst, um eine Abgrenzung der ermittelten Kennzahlen anhand der beteiligten logistischen Aktoren vornehmen zu können.

Tabelle 4: Gestaltungsparameter der einzelnen Entscheidungsfelder

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Damit ist der Entwurf eines strukturellen Leitfadens zur Erfassung von Entscheidungsfeldern der Energieeffizienz in der Logistik vollständig beschrieben, sodass im Folgenden für die jeweiligen Bereiche geeignete Kennzahlen und Maßnahmen ermittelt werden können.

2.2 Basiskennzahlen der Energieeffizienz

Bei der Bilanzierung von Energiebedarfen wird auf verschiedene Dimensionen des Verbrauchswertes referenziert, Unterschiede liegen in der Einbeziehung von Verbrauchsfaktoren. Häufig werden Energiebedarfe demnach anhand des Primärenergiebedarfs ermittelt. Die Erweiterung dieses Wertes um Effizienzkriterien führt dann zum Spezifischen Energiebedarf, indem die Verbrauchswerte auf Produktebene oder auch in Bezug auf Betriebsflächen oder Mitarbeiter aufgeschlüsselt werden. In Tabelle 5 (Kennzahl 2.2b) ist der Wert exemplarisch auf Flächenebene angegeben. [HUT, S.14]

Neuere Ansätze entwerfen Energiebilanzen auf Basis von Produktlebenszyklusbetrachtungen und zielen damit auf eine ganzheitliche Betrachtung der Wertschöpfungskette ab. In der VDI-Richtlinie 4600 wird dieser produktbezogene Wert als kumulierter Energieaufwand (KEA) definiert. Von der Produktion des Produkts bis zur Entsorgung werden in dieser Kennzahl alle verbrauchten Energiemengen bilanziert. In abgewandelter Form lässt sich diese Form der Bilanzierung auch auf die Intralogistik als in sich geschlossenes System anwenden. [TUM, S.10] Wesentlicher Indikator der Nachhaltigkeit ist der Emissionswert des für eine bestimmte Transportleistung erzeugten Kohlendioxidausstoßes (CO2-Effizienz) [NES1, S.35]. Eine Erweiterung der Emissionsbilanz auf alle klimarelevanten Einflussfaktoren der Wertschöpfungsebene führt zum Carbon Footprint (PCF). Dieser Wert ermöglicht die Effizienzbewertung der gesamten Logistikkette auf Produktebene- oder Unternehmensebene. Bei diesem Wert werden die Emissionstreiber identifiziert, anteilig erfasst und somit Verringerungspotenziale aufgedeckt.

Wirtschaftlichkeitsbewertungen werden häufig anhand des Energiekostenanteils an den gesamten Herstellkosten eines Produkts vorgenommen. [HUT, S.14]

Tabelle 5: Basiskennzahlen der Energieeffizienz

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3 Energieeffizienz in der Intralogistik - Gebäudebau und -ausstattung

Die energieeffiziente Auslegung und Ausstattung von Logistikimmobilien ist eines der nach aktuellem Stand wissenschaftlich am stärksten behandelten Handlungsfelder der Energieeffizienz. Dies liegt maßgeblich an den aufgelegten gesetzlichen Bestimmungen, allen voran der Energieeinsparverordnung (EnEV) 2009. Betreiber von Logistikimmobilien werden demnach verpflichtet, entscheidende Parameter der Energieeffizienz zu erfassen und offen zu legen. Dabei handelt es sich zum einen um den Jahres-Primärenergiebedarf des jeweiligen Gebäudes sowie den Wärmeschutz der Gebäudehülle. [ENEV1] Desweiteren fördern verschiedene freiwillige Zertifizierungen den Anreiz zum nachhaltigen Bauen. So wird im Zertifizierungssystem der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V. (DGNB) ein individuelles, 60 Kriterien umfassendes Nutzungsprofil erstellt, auf Basis dessen die Bewertung des Gebäudes erfolgt. [DGNB] Auch im Rahmen des Green- Building-Programms der EU werden energetische Modernisierungen durch intensive Beratung gefördert und in einem System aus technische Modulen und Audits praktisch umgesetzt. [GB]

Die von Zertifizierungssystemen, wissenschaftlichen Beiträgen und Praxisratgebern identifizierten Handlungsbereiche zielen generell auf die gleichen Optimierungsbereiche, im Wesentlichen lassen sich die folgenden sieben Bereiche benennen.

Tabelle 6: Optimierungsbereiche Intralogistik - Gebäudebau und -ausstattung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eigenschaften der baulichen Hülle sind wesentliche Einflussparameter des Gebäudeenergiebedarfs. Neben den baulich bedingten Wärmeverlusten sind sie auf der Gegenseite entscheidend für die zur Heizungsunterstützung erzeugten solaren Wärmegewinne, aber auch die natürliche Raumbelichtung. Drei Einflussfaktoren der Transmissionswärmeverluste (Verluste durch Wärmeleitung) sind zu beachten: Die Hüllfläche des Gebäudes, deren stoffspezifische Wärmeleitfähigkeit und die Differenz zwischen Außen- und Innentemperatur. Eine Kennzahl zur Bewertung der Energieeffizienz der Gebäudehülle ist das Verhältnis der Hüllfläche zum umbauten Gebäudevolumen (A/V-Verhältnis), welches ein Maß für die Kompaktheit des Gebäudes darstellt und bei großen Standorten Werte von bis zu 0,2 erreichen kann. Ein tragender Kennwert der Wärmedämmeigenschaften der Bauteile eines Gebäudes ist der Wärmedurchgangskoeffizient bzw. U-Wert. Er berechnet sich als Kehrwert des Wärmedurchgangswiderstands, welcher ein Maß für den Gesamtwiderstand eines Bauteils gegen Transmissionswärmeverluste ist. Der U- Wert ist ein viel verwendeter Materialkennwert für Baustoffe und Baubeschreibungen und wird unter anderem in der Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV) zur Festsetzung von Grenzwerten und Standards genutzt. [EEF, S.232 ff.] Eine Erweiterung des Kennwerts von der Bauteil- auf die Gebäudeebene lässt sich mittels eines flächengewichteten Verhältnisses der U-Werte der Bauteile mit den definierten Standards beschreiben und führt zur Kennzahl des gewichteten U-Werts. Diese Kennzahl beschreibt den durchschnittlichen Erfüllungsgrad der gesetzten Standards in der Wärmedämmung und ist möglichst zu minimieren.

Tabelle 7: Effizienzkennzahlen - Gebäudehülle

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Maßnahmen zur Minimierung des gewichteten U-Werts und der allgemeinen Steigerung der Energieeffizienz der Gebäudehülle betreffen den winterlichen Wärmeschutz, den Feuchteschutz, die Wärmespeicherfähigkeit und den sommerlichen Wärmeschutz [EEF, S.239].

Tabelle 8: Energieeffizienzmaßnahmen - Gebäudehülle

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3.2 Wärmeerzeugung und -verteilung

Anhand einer Wärmebilanzierung, welche die Vorgabe für die Raumlufttemperatur und den Einfluss des Außenklimas berücksichtigt, kann für verschiedene Lastfälle und mit Hilfe des ermittelten Jahresheizwärmebedarfs ein Heizungssystems konzipiert und bewertet werden. [EEF, S.194 ff.]. Abbildung 3 zeigt die unterschiedlichen Technologien zur Wärmeerzeugung im Kontext möglicher Energieflüsse.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Wärmeerzeugung im Energiefluss von Industriebetrieben [EEF, S.194]

Zur Erzeugung von Raumwärme im Niedertemperaturbereich (NT-Wärme) werden vor allem Brennwertkessel, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und Wärmepumpen eingesetzt. Der Betrieb der unterschiedlichen Technologien und deren Kombination in Heizungssystemen bedingt den Einsatz verschiedener Energieträger. Noch 2007 war der Anteil der Energieträger stark auf fossile Brennstoffe und Erdgas ausgerichtet.

Die Herausforderung energieeffizienter Heizungssysteme ist es damit, den Anteil regenerativer Energien am Energieträgermix zu erhöhen. Ein aktueller Schwerpunkt der Forschung ist dabei die Verwertung von Biomasse als Brennstoff. Hierbei handelt es sich um eine Vielfalt an Rohstoffarten (Energiepflanzen, Ernterückstände, organische Nebenprodukte und Abfälle), die mit unterschiedlicher Qualität in Biomasseheizwerken umgesetzt werden können. [KUR] Weitere zukunftsorientierte Ansätze der Energieträgersubstitution liegen in der Erhöhung des Anteils von Solar- und Geothermie, die Entwicklung geeigneter Verwertungstechnologien ist auch hier noch in einem frühen Stadium.

Mithilfe einer Wärmerückgewinnung aus Prozessabwärme oder versorgungs- technischen Prozesse kann außerdem Raumwärme erzeugt werden, beispielsweise aus Kompressen mit angeschlossenem Wärmetäuscher. Hier kann anhand des Wirkungsgrades der Wärmerückgewinnung der jeweiligen Anlagen zur Rückgewinnung die nutzbare Wärmeleistung aus Wärmerückgewinnung ermittelt werden und als anteiliger Wert in eine Kennzahl überführt werden. [EEF, S.182]

Tabelle 9: Effizienzkennzahlen - Wärmeerzeugung und -verteilung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Auslegung von Heizungssystemen sollte unter Kombination verschiedener Wärmeerzeuger gestaltet werden. Dabei sollten zur Grundlastdeckung sollten vergleichsweise hocheffiziente Anlagen im Vollastbetrieb gefahren werden, während zur Befriedigung kurzzeitiger Bedarfsspitzen Anlagen mit gutem Teillastverhalten zugeschaltet werden sollten. [EEF, S.194 ff.] Aufgrund der Vielfalt der möglichen Lastfälle, der existierenden Heizungssysteme und deren kombinierter Energieeffizienz ist eine pauschale Aussage der Energieeffizienz verschiedener Technologien schwer möglich. Verbesserungen lassen sich mittelfristig mittels eines Monitoring des Primärenergieverbrauchs oder spezifischen Energiebedarfs (siehe 2.2) ermitteln. Technische Maßnahmen der Auslegung von Heizungssystemen nach aktuellem Stand der Forschung sind in Tabelle 10 hinterlegt.

Tabelle 10: Energieeffizienzmaßnahmen - Wärmeerzeugung und -verteilung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3.3 Klimatisierung und Lüftung

Grundlegend sind Maßnahmen der natürlichen Lüftung und Klimatisierung und die energetische Optimierung der raumlufttechnischen Anlagen zu unterscheiden. Erstere zielen vor allem auf baukonstruktive Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz sowie das allgemeine Nutzerverhalten in den Gebäuden ab (siehe Tabelle 10).

Die Installation und Sanierung geeigneter raumlufttechnischer Anlagen umfasst mehrere Bereiche. Die Ausstattung von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung ermöglicht eine deutliche Senkung des Heizenergiebedarfs. Effizienzparameter sind hier, in Abhängigkeit der erzeugten Luftvolumenströme, der Wärmerückgewinnungs- grad (bzw. die daraus resultierende nutzbare Wärmeleistung) und der Stromverbrauch der Anlage. Deutliche Einsparpotenziale sind auch in der Optimierung der Steuerung und Regelung von Lüftungsanlagen zu sehen. Über eine bedarfsgerechte Zonenregelung und Drehzahlregelung von Ventilatoren kann bedarfsgerecht auf Lastschwankungen reagiert werden. Dabei kann die Regelung temperaturbedingt, zeitgesteuert oder entsprechend der Luftqualität erfolgen. Direkten Einfluss auf den dabei variabel erzeugten Volumenstrom hat auch die bedarfsgerechte Nutzung der Lüftungsanlage. Dies betrifft die exakte nach arbeitswissenschaftlichen und prozessrelevanten Erfordernissen bestimmte Einstellung der Soll-Werte, die zeitgenaue Ein- und Ausschaltung sowie die Anpassung des Nutzerverhaltens bezüglich der Einflüsse der Gebäudehülle. [DENA1]

Tabelle 11: Effizienzkennzahlen - Klimatisierung und Lüftung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eine Zusammenfassung möglicher Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz der Klimatisierungs- und Lüftungstechnik sind nachfolgend in Tabelle 12 zusammengefasst.

Tabelle 12: Energieeffizienzmaßnahmen - Klimatisierung und Lüftung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3.4 Beleuchtung

Der gezielte Einsatz von Beleuchtungssystemen zur Erfüllung spezifischer Prozessanforderungen und arbeitswissenschaftlicher Bedingungen dient vor allem der Sicherung von Sicherheits- und Ergonomieansprüchen. Leuchtstoffe sind nach den Parametern Lichtqualität, Leuchtdichte, Lichtausbeute, Lebensdauer, Energieverbrauch, Skalierbarkeit und Handhabung zu beurteilen. Unter Beachtung aller Parameter wird der LED-Technologie das höchste Potenzial für die Energieeffizienz von Beleuchtungssystemen zugeschrieben. [JÜS] Als zentraler Faktor der Energieeffizienz steht die Minimierung des dazu aufgewendeten Stromverbrauchs aller Beleuchtungsanlagen im Mittelpunkt. Dieser lässt sich anhand des flächenbezogenen Beleuchtungsstrombedarfs ermitteln. Zu beachten ist dabei, dass für verschiedene Lastfälle der Raumnutzung (Flächentypen) verschiedene Grenz- bzw. Zielwerte zu definieren sind, deren Erreichung ein Maß für die Energieeffizienz der Beleuchtung darstellt. Flächentypen sind unter anderem nach Verkehrsflächen, Lagerflächen, Büroflächen und Werkstattflächen zu unterscheiden. [EB1]

Tabelle 13: Effizienzkennzahlen - Beleuchtung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Maßnahmen zur Realisierung energieeffizienter Beleuchtungssysteme lassen sich generell in drei Bereiche einteilen, die einen steigenden Grad der Effizienzsteigerung ermöglichen. Dabei steht an erster Stelle das Nachrüsten vorhandener Anlagen zur kurzfristigen Steigerung der Energieeffizienz. Weitere Optimierungsmaßnahmen sind in der ganzheitlichen Gestaltung und Einführung moderner effizienter Systeme zu sehen. Diese lassen sich in einem dritten Schritt um intelligente Steuerungssysteme ergänzen, um eine optimale Anpassung der Beleuchtung an die Prozessanforderungen zu realisieren. [DENA2]

Tabelle 14: Energieeffizienzmaßnahmen - Beleuchtung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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Titel: Energieeffizienz in der Logistik. Kennzahlen und Synergieeffekte