VDI 4661 - Energiekenngrößen – Definitionen, Begriffe, Methodik

Die Ermittlung von Energiekennwerten ermöglicht das Bewerten und Analysieren des Energieverbrauchs mit dem Ziel, den Gesamtprozess technisch und wirtschaftlich zu optimieren. Die VDI-Richtlinie 4661 „Energiekennwerte“ soll dazu dienen, einen allgemein verbindlichen Rahmen für die Begriffsdefinition, die Datenerhebung, die Berechnungsmethoden und die Interpretation von Energiekennwerten zu schaffen. Hierbei wird unterschieden in naturwissenschaftliche, insbesondere thermodynamische, ingenieurtechnische und ökonomische Betrachtungen.

Begriffsdefinitionen
Im ersten Kapitel werden die Grundbegriffe definiert, wobei sich die VDI-Richtlinie an die Formulierungen im Energiewörterbuch der deutschsprachigen Arbeitsgruppe des Weltenergierates (WEC) sowie an die Begriffsbestimmungen der Thermodynamik anlehnt. Darüber hinaus wurden u. a. Vorschläge des VDI-Ausschusses „Terminologie in der Energietechnik“ und die von der VDEW und der BGW herausgegebenen „Energiewirtschaftliche Grundbegriffe“ berücksichtigt. Eingeteilt werden die Begriffe in die Sparten „Physikalische Begriffe“ (Energie, Exergie, Arbeit, etc.), „Energiewirtschaftliche Begriffe“ (Primärenergie, Nutzenergie, etc.), „Energietechnische Begriffe“ (Energieumwandlung, Energieverlust, etc.), „Energiekennwerte“ (spez. Energieverbrauch, Wirkungsgrade, Nutzungsgrade, Nennleistung, etc.) und „Energiekennwerte für ganzheitliche Bewertung“ (Kumulierter Energieaufwand, Erntefaktor, Energetische Amortisationszeit, etc.).
Einige Bezeichnungen haben sich hierbei geändert. So wird der Energieinhalt eines Brennstoffes nicht mehr als unterer und oberer Heizwert sondern statt dessen als Heizwert H_u und Brennwert H_o bezeichnet. Interessant sind auch die eingeführten Bezeichnungen und Kürzel der „Energiekennwerte bei Koppelprozessen“ (Abschnitt 1.5.6 der VDI-Richtlinie). Der Gesamtwirkungsgrad einer KWK-Anlage wird nun offiziell als „Brennstoffausnutzungsgrad“ bezeichnet und mit dem Kürzel w versehen. Der elektrische Wirkungsgrad einer KWK-Anlage heißt nun „Stromausbeute“ und wird mit b bezeichnet. Der Begriff „Wärmeausbeute“ ersetzt den in der Praxis verwendeten Begriff des thermischen Wirkungsgrades eine KWK-Anlage. Die Abkürzung der Wärmeausbeute ist a.

Energiebilanzen
Im Abschnitt „Energiebilanzen“ wird grundsätzlich zwischen Bilanzen für technische Systeme und für Wirtschaftsräume unterschieden. Typische Heizwerte von Energieträgern sowie Faktoren zur Umrechnung ausgewählter Einheiten sind in zwei Tabellen innerhalb der VDI-Richtlinie enthalten. Dagegen existiert für die primärenergetische Bewertung des Außenhandels mit Strom sowie für die Erzeugung von Strom aus Wasserkraft, Kernenergie, Müll und Abhitze keinen einheitlicher Umrechnungsfaktor wie der Heizwert. Früher wurde daher davon ausgegangen, dass der Strom aus diesen Energiequellen eine entsprechende Erzeugung aus konventionellen Wärmekraftwerken ersetzt. Bei dieser Substitutionsmethode wird der durchschnittliche spezifische Brennstoffverbrauch konventioneller öffentlicher Wärmekraftwerke als Maß für die Bewertung herangezogen. Da sich der spezifische Brennstoffverbrauch aus technischen und wirtschaftlichen Gründen ständig ändert, mußte jedes Jahr eine neue Erhebung vorgenommen werde.
1995 wurde der Pfad der Substitutionsmethode verlassen und auf das sogenannte Wirkungsgradverfahren übergegangen. Dabei werden durch politische Beschlussfassung zum Teil ohne Berücksichtigung physikalisch-technischer Randbedingungen bestimmte Wirkungsgrade (Kernenergie 33%, Wasserkraft 100%, Geothermie 10%) festgelegt. Diese Bewertungen sind für die Beurteilung technischer Prozesse im Regelfall ungeeignet. Der Strom im Stromaußenhandel wird per Definition grundsätzlich mit einem Energieäquivalent von 3600 kJ/kWh_el verrechnet.

Anwendungsmöglichkeiten von Energiekennwerten
In der VDI-Richtlinie werden die Anwendung von Energiekennwerten im betrieblichen Energiemanagement sowie in Benchmarking-Projekten in den Grundzügen behandelt.

Methodik zur Ermittlung und zum Vergleich von Energiekennwerten
Entscheidend für die Vergleichbarkeit von Energiekennwerten ist die Art der Datenerhebung und die Berücksichtigung der verschiedenen Einflußfaktoren. Im vierten Abschnitt der VDI-Richtlinie 4661 werden daher wesentliche Einflußfaktoren dargestellt und anschließend eine Methodik beschrieben, nach der Energiekennwerte in einheitlicher Form ermittelt und dargestellt werden können.