Energiemanagement bei Planung und Betrieb von Gebäuden

4.1 Versorgungssicherheit

4.1 Versorgungssicherheit
4.2 Kostenoptimierung
4.3 Kostenzuordnung

Die heutigen Gebäude, Produktionsmittel und Arbeitshilfen können ohne sichere Energieversorgung nicht betrieben werden. Die Versorgungssicherheit ist deshalb in der Praxis das wichtigste Ziel des Energiemanagements.

Die wichtigste Energieform ist elektrischer Strom. Der Ausfall der Stromversorgung hat die meisten und unmittelbarsten Folgen. Der Ausfall der Wasserversorgung ist ebenfalls sehr lästig, meist aber nicht mit unmittelbaren Schäden oder Gefahren verbunden. Der Ausfall der Wärmeversorgung hat weniger rasch Folgen, da die Gebäude über eine mehr oder weniger grosse Wärmespeicherfähigkeit verfügen. Sobald aufgrund der Nutzung eine bestimmte Innentemperatur erforderlich ist (z.B. Labors, Spitäler) oder wenn Wärme für Prozesse erforderlich ist, muss auch die Wärmeversorgung sicher und lückenlos gewährleistet sein. Analoges gilt für die Kälteversorgung.

Zur Erreichung einer den Anforderungen entsprechenden Versorgungssicherheit ist nachfolgend das mögliche Vorgehen beschrieben. Diese folgt der allgemeinen Methodik aus Kapitel 2.3.

4.1.1 Definition der Anforderungen

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Zu Beginn müssen die Anforderungen an die Versorgungssicherheit definiert werden. Dies kommt der Zielsetzung gleich. Die Sicherheit der Energieversorgung soll nur so weit gewährleistet sein, wie dies von den Anforderungen her erforderlich ist. Eine zu grosse Sicherheit verursacht unnötige Kosten. Die Versorgungssicherheit muss zudem nach dem Energieträger und nach der benötigten Nutzenergie unterschieden werden. Ebenfalls spielt die Dauer eines Unterbruchs eine Rolle.

Zur Festlegung der Anforderung an die Versorgungssicherheit müssen der mögliche Schaden sowie die mögliche Gefährdung von Menschen beim Ausfall der Energieversorgung bestimmt werden.

Stromversorgung:

Der Ausfall der Stromversorgung in einem Wohngebäude hat erst dann gravierende Folgen, wenn er lange Zeit (mehr als einen halben Tag) andauert. Ein kurzzeitiger Stromausfall ist unangenehm, hat aber kaum Schäden oder Gefährdungen der Gesundheit zur Folge. Dauert er lange an, so können Schäden entstehen (z.B. aufgetaute Lebensmittel), und im Winter ist infolge Ausfalls der Heizung die komfortable Raumtemperatur nicht mehr garantiert. Dadurch können im schlimmsten Fall Folgeschäden wie eingefrorene Wasserleitungen und Siphons entstehen, und das Gebäude kann unbewohnbar werden. Ist ein Lift vorhanden, der bei Stromausfall stecken bleibt, so kann für darin eingeschlossene Personen auch eine Gefährdung entstehen. Eine Gesundheitsgefährdung kann z.B. auch auftreten, wenn eine künstlich gelüftete Tiefgarage vorhanden ist. Der Ausfall von Schmutzwasserpumpen kann eine Überschwemmung verursachen.

Der Ausfall der Stromversorgung in einem Bürogebäude dagegen hat wesentlich grössere Folgen. Zu den oben genannten Schäden und Problemen kommt hinzu, dass während des Stromausfalls kaum mehr gearbeitet werden kann. Nicht nur die Computer fallen aus, auch das fehlende Licht kann die Arbeit behindern und eventuell wird bei fehlender Lüftung oder Klimatisierung die Innenluft nach einer bestimmten Zeit unausstehlich. Der grösste Schaden kann durch den Absturz der EDV-Systeme und den dadurch verursachten Datenverlust entstehen. Solche Schäden treten schon bei kürzesten Spannungsabfällen auf, welche sonst kaum wahrgenommen werden. Eine Gefährdung der Personen könnte entstehen, wenn das Gebäude ohne Licht nicht mehr gefahrlos verlassen werden kann. Für einen solchen Fall ist fast immer eine netzunabhängige Sicherheits- resp. Notbeleuchtung der Fluchtwege erforderlich.

Ein Stromausfall in einem Spital kann unmittelbar Leben gefährden, insbesondere im Operationssaal oder auf der Intensivstation. Dort sind die Anforderungen an die Stromversorgung sehr hoch.

Ebenfalls sehr hohe Anforderungen an die Stromversorgung bestehen bei Rechenzentren oder bei Produktionsbetrieben mit gefährlichen Prozessen (z.B. chem. Industrie). In beiden Fällen kann selbst bei einem nur kurzzeitigen Stromunterbruch grosser Schaden oder gar eine Gefahr für Mensch und Umwelt entstehen.

Aus einer solchen Analyse der Folgen eines Stromausfalles kann die Anforderung an die Versorgungssicherheit formuliert werden. Es wird festgestellt, ab welcher Zeitdauer ein Stromausfall Schäden anrichten kann oder ob Personen gefährdet sind. Die entstehenden Schäden sollten beziffert werden. So kann festgelegt werden, ob resp. wie oft und unter welchen Bedingungen ein Stromausfall toleriert werden kann.

Wärmeversorgung:

Der Ausfall der Wärmeversorgung hat oft beim Warmwasser den am raschesten spürbaren Effekt. Der Ausfall der Warmwasserversorgung am Morgen stellt bei heutigen Hygieneansprüchen eine starke Komforteinbusse dar, je nach Gebäudenutzung (z.B. Hotel) können grosse Probleme entstehen.

Die Raumheizung kann auch im kalten Winter einige Stunden ausfallen, ohne dass Probleme entstehen. In einer Schule, einem Bürobau oder in einem Wohngebäude stellt selbst ein Ausfall von einem Tag noch kein allzu grosses Problem dar. Nach einiger Zeit wird aber auch in einem solchen Gebäude die Situation ungemütlich. Der Ausfall der Wärmeversorgung ist umso rascher spürbar, je schlechter das Gebäude gedämmt ist und je tiefer die Aussentemperatur ist. Gut gedämmte, massiv gebaute neue Gebäude haben oft eine Wärmespeicherfähigkeit von zwei bis drei Tagen.

Sofort spürbar ist der Ausfall der Wärmeversorgung bei Zuluftanlagen. Die erforderliche Zulufttemperatur kann nicht mehr erreicht werden und es besteht bei tiefen Aussentemperaturen Frostgefahr für die Heizregister. Die Lüftungsanlagen müssen bei Unterbruch der Wärmeversorgung ausgeschaltet werden, ausser sie verfügen über eine sehr gute Wärmerückgewinnung (WRG).

In einem Krankenhaus kann eine zu tiefe Raumtemperatur das Leben der Patienten gefährden. Erschwerend kommt hinzu, dass die Patienten nicht einfach zu Hause bleiben oder evakuiert werden können.

In einem Hotel können bei zu tiefen Raumtemperaturen finanzielle Einbussen entstehen, weil den Gästen ein Preisnachlass gewährleistet werden muss.

Falls Prozesse mit Wärme versorgt werden (Kochen mit Dampf, Sterilisation, Produktionsprozesse etc.), dann muss die Sicherheit der Wärmeversorgung den Anforderungen dieser Prozesse angepasst sein. Diese sind oft sehr hoch.

Aus solchen Untersuchungen kann auch hier abgeleitet werden, wie lange eine bestimmte Wärmeversorgung maximal ausfallen darf und wie oft dies vorkommen darf.

Wasserversorgung:

Der Ausfall der Trinkwasserversorgung ist in allen Gebäuden sehr unangenehm. Es kann nicht mehr gekocht, gewaschen oder geduscht werden. In den WCs entstehen rasch sehr unhygienische Zustände. Auch hier sind die Anforderungen in Spitälern und in Produktionsbetrieben, welche Wasser als Produktionshilfsmittel benötigen, am höchsten.

Abwasserentsorgung:

Der Ausfall der Abwasserentsorgung kann dort, wo das Abwasser gepumpt werden muss, eine Überschwemmung mit grossem Sachschaden zur Folge haben. Dasselbe gilt bei Verstopfungen der Abwasser- und Kanalisationsleitungen. Die Gebäudenutzung ist nur noch eingeschränkt oder gar nicht mehr möglich. Es entstehen unhygienische Verhältnisse.

Je nachdem müssen auch bei der Abwasserentsorgung Vorgaben über die maximale Ausfallsdauer und -häufigkeit gemacht werden.

Kommunikation:

Der Ausfall der Kommunikationsverbindungen in Wohngebäuden ist unangenehm. In Geschäftsliegenschaften dagegen wird die Arbeit spürbar behindert, bei vernetzten Arbeitsplätzen eventuell ganz verunmöglicht. Zumindest in solchen Fällen sollte auch die Verfügbarkeit der Kommunikationseinrichtungen definiert und abgesichert werden.

Kälteversorgung:

In üblichen Gebäuden ist die Kälteversorgung an die Stromversorgung gebunden. Zudem müssen die Kältemaschinen, die Kälteverteilung und die Rückkühlung funktionieren. Bei grossen Gebäudekomplexen oder teilweise im Ausland wird eventuell Fernkälte geliefert.

Die Folgen eines Ausfalles der Kälteversorgung sind bei Klimaanlagen, die dem Komfort dienen, hinnehmbar. Die Kälteversorgung eines Rechenzentrums hingegen muss lückenlos funktionieren, ansonsten drohen grosse Schäden. Dasselbe gilt für Prozesskälte und gewerbliche Kälte.

Fazit:

All diese Beispiele zeigen, dass die ganze Energieversorgung sowie die Medienversorgung und -entsorgung in die Überlegungen miteinbezogen werden müssen. Nur so kann man ein lückenloses Bild der möglichen Folgen eines Versorgungsausfalles erhalten. Für alle Formen der Ver- und Entsorgung können dann die Anforderungen definiert werden.

4.1.2 Analyse der Energieversorgung

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Die Analyse der Versorgungssituation der einzelnen Energie- resp. Medienformen am konkreten Ort entspricht dem Erfassen der aktuellen Situation. Alle Ver- und Entsorgungen müssen also untersucht werden und die bestehenden Risiken müssen erfasst werden. Daraus ergeben sich Aussagen, welche Versorgungsengpässe wie oft entstehen könnten. Von diesen Aussagen können mögliche Risiken abgeleitet werden.

In der Schweiz ist die Versorgung mit Energie bis heute sehr gut. Seit Ende des Zweiten Weltkrieges sind keine Versorgungsengpässe aufgetreten. Die Wasserversorgung und Abwasserentsorgung ist sogar so gut, dass sich kaum jemand darüber Gedanken macht. Dasselbe gilt für die Verfügbarkeit der Kommunikationsmittel. Im Ausland stellt sich die Situation oft ganz anders dar.

Auch in der Schweiz sind aber Versorgungsunterbrüche möglich. Im Folgenden sind einige typische Gründe für Unterbrüche aufgelistet. Im Ausland sind besondere Untersuchungen je nach Ort erforderlich. Die Güte der Energie- und Medienversorgung ist dort ein wichtiger Aspekt der Standortwahl für einen Betrieb oder ein Gebäude.

Stromversorgung:

Die Stromversorgung in der Schweiz ist bis heute im Allgemeinen gut bis sehr gut. An allen Orten, wo für die Einspeisung in die Unterwerke eine Ringversorgung besteht resp. wo ab mindestens zwei unabhängigen Hochspannungsleitungen Strom bezogen werden kann, ist die Versorgungssicherheit auf dieser Stufe sehr hoch. Die Verteilung zu den Kunden erfolgt mit unterirdischen oder seltener mit oberirdischen Leitungen. Im letzteren Fall können Blitzeinschläge und atmosphärisch bedingte Überspannungen bei Gewittern häufige kurzzeitige Stromunterbrüche zur Folge haben. Die Gefahr, dass Stürme die oberirdischen Leitungen beschädigen, ist ebenfalls grösser, sodass dort auch mit seltenen, dann aber längeren Unterbrüchen zu rechnen ist. Solche Verhältnisse herrschen in der Schweiz vor allem in ländlichen Gebieten. Überall können Störungen entstehen, wenn die Trafostation ausfällt, welche die Mittel- in Niederspannung umspannt.

Die Stromversorgung ist am sichersten, wenn eine Einspeisung ins Gebäude resp. zum Betrieb ab zwei Unterwerken möglich ist. Dies kommt nur für sehr grosse Gebäude oder Betriebe infrage.

Die Versorgungssicherheit der Stromversorgung kann beim Elektrizitäts-Versorgungs-Unternehmen (EVU, in der Schweiz Elektrizitätswerk EW) erfragt werden.

Die Liberalisierung des Strommarktes kann einen Einfluss auf die Versorgungssicherheit haben. Früher hatten die EWs nicht nur ein Gebietsmonopol, sondern auch einen Versorgungsauftrag. Diesen konnten sie sehr gut erfüllen, insbesondere da sie die Kosten dafür mit Sicherheit den Konsumenten überwälzen konnten. Mit der Marktliberalisierung besteht zwar immer noch eine gesetzliche Pflicht, die Versorgungssicherheit aufrechtzuerhalten. Trotzdem gehen viele Fachleute davon aus, dass die Versorgungssicherheit leiden könnte. In einem liberalisierten Strommarkt sollte die gewünschte Versorgungssicherheit ein Kriterium für die Wahl des Energielieferanten sein.

Die EVUs stehen stärker im Preiskampf zueinander und müssen deshalb die Kosten optimieren. Beispiele aus Kalifornien zeigen, dass damit die Neigung der EVUs, in neue Kraftwerke, moderne Infrastruktur und eine genügende Versorgungssicherheit zu investieren, leiden kann. Im Sommer, wenn alle Kalifornier ihre Klimaanlagen laufen lassen, kam es insbesondere im Jahr 2000 und 2001 zu längeren sektoriellen Abschaltungen. Ähnliche Beobachtungen konnten in Schweden gemacht werden. Der Abbau von Personal bei den privatisierten EVUs hatte zur Folge, dass nach Schneestürmen mit Schäden an den Stromleitungen die Reparaturen wesentlich länger als früher dauerten und somit die Konsumenten längere Versorgungsunterbrüche hinnehmen mussten. Im heissen Sommer 2003 konnte in Europa die hohe Nachfrage nach Strom nur noch ganz knapp befriedigt werden, die Preise auf dem Strom-Spotmarkt für Strom auf Hochspannungsebene erreichten fast astronomische Höhen (bis fast 40 Rp./kWh). Ähnliches gilt für die Kälteperiode im Februar 2012, wo kurzzeitig bis 36 Rp./kWh für den Strom bezahlt wurde, anstelle der dannzumal üblichen ca. 6 Rp./kWh. In Frankreich wurden die Konsumenten aufgerufen, Strom zu sparen.

Die unsicheren politischen und wirtschaftlichen Randbedingungen erschweren aber Investitionsentscheide, ausser für subventionierte Anlagen mit regenerativer Energie. Verschärft wird die unsichere Situation durch den geplanten Ausstieg aus der Atomkraft in der Schweiz und in Deutschland. In der Schweiz wird je nach Szenario (hoch oder tief) eine Stromversorgungslücke vorausgesagt. Im Winterhalbjahr wird ein Stromversorgungsmanko früher erreicht, evtl. schon in wenigen Jahren. Es müssen in der Schweiz im grösseren Massstab neue Kraftwerke errichtet werden oder Strom gespart werden.

Im Moment (2013) wird auf europäischer Ebene aber mehr Strom angeboten und weniger nachgefragt als prognostiziert. Dies ist eine Folge der Wirtschaftskrise in verschiedenen europäischen Ländern, aber auch eine Folge des starken Ausbaus der regenerativen Stromerzeugung und neuer Kraftwerke, die während der Zeit hoher Strompreise geplant und gebaut wurden. Dadurch sinken die Strompreise im Stromhandel stark.

Die Sicherheit der Stromversorgung ist nicht nur von der Situation in Europa, den Übertragungsnetzen und vom Stromlieferanten abhängig, sondern auch von den eigenen Installationen. Die eigene Trafostation, die Hauptverteilung sowie die interne Stromverteilung können fehleranfällig sein und einen vollständigen oder teilweisen Stromversorgungsunterbruch im Gebäude zur Folge haben.

Heizölversorgung:

Das Heizöl als lagerbarer Energieträger ist ein sehr sicherer Energieträger. Bis heute hat die Versorgung seit Ende des Zweiten Weltkriegs immer lückenlos funktioniert und es trat nie ein wirklicher Versorgungsengpass auf. Die Schweiz unterhält zudem Pflichtlagerbestände, welche etwa 4,5 Monate bei durchschnittlichem Verbrauch (auf Grosshandelsstufe) abdecken. Dazu kommen die Reserven bei den Endkunden.

Ob auch in Zukunft noch eine uneingeschränkte Versorgung mit Erdölprodukten sichergestellt werden kann, ist nicht mit Sicherheit zu bejahen. Krisen in wichtigen erdölexportierenden Ländern können den Rohölpreis massiv beeinflussen. Beim Ausfall von mehreren erdölexportierenden Ländern kann die Versorgung gefährdet sein. In der Mehrheit der Nicht-Opec-Länder ist die konventionelle Rohölförderung rückläufig. Zudem treten die asiatischen Länder immer mehr als grosse Nachfrager nach Erdöl auf dem Markt auf. Dem stehen neue Techniken der Erdölförderung gegenüber (Hydraulic Fracturing oder Fracking), welche neue Erdölquellen erschliessen und für die kommenden Jahrzehnte die Erdölversorgung stark prägen können.

Die Versorgung mit Heizöl als Erdölprodukt hängt auch von der Verfügbarkeit von genügend Raffineriekapazitäten ab. Die Schweiz verfügt über zwei Raffinerien, welche bisher ca. die Hälfte des inländischen Bedarfs an Erdölprodukten erzeugten. Aufgrund von Problemen und Krisen bei den Eigentümern, aber auch infolge des Sanierungsbedarfes, infolge Alter und Umweltschutzanforderungen, ist deren Zukunft ungewiss. Jedoch stehen im Ausland genügend Raffineriekapazitäten zur Verfügung, eine Verknappung des Angebotes ist nicht zu erwarten.

Die örtliche, kurzfristige Versorgung mit Erdölprodukten könnte durch unterbrochene Verkehrswege (z.B. in Alpentälern) sowie durch politische Aktionen (z.B. Blockaden) gestört werden. Unter Umständen könnte so eine kurze örtliche Versorgungslücke auftreten. Diese kann leicht durch eigene Vorratshaltung kompensiert werden, indem genügend früh neues Heizöl bestellt wird. Heizöl sollte aber auch nicht zu lange gelagert werden, da mit der Zeit (ab ca. 3 Jahren) ein Qualitätsverlust eintritt, was zu Brennerstörungen führen kann.

Eine weitere, mögliche Störungsursache kann der Öltank sein (z.B. ein Leck) oder die Ölversorgungsleitung zum Brenner. Beides ist selten.

Gasversorgung:

Das Erdgas ist ein leitungsgebundener Energieträger, und die Schweiz ist auch hier zu 100 % auf Importe angewiesen. Zudem existieren in der Schweiz keine namhaften Gaslager. Trotzdem war und ist die Versorgungssicherheit sehr hoch. Auf europäischer Ebene sind verschiedene Erdgasquellen erschlossen, sodass momentan eine hohe Versorgungssicherheit besteht. Die Erdgasversorgung in der Schweiz hatte noch nie einen Versorgungsengpass zu verzeichnen. Dies dürfte bei gleichbleibendem Bedarf bis auf Weiteres so bleiben, danach sind auch hier Prognosen schwierig. Die Abhängigkeit von Russland nimmt zu, und es bestehen Risiken, dass Russland die Gaslieferungen drosselt oder aussetzt. Dies ist bereits zweimal geschehen. Derzeit wird eine neue Leitung zwischen Russland und Deutschland durch die Ostsee gebaut. Der kalte Februar 2012 führte auch bei der Gasversorgung zu gewissen Engpässen.

Auch beim Erdgas verändern neue Fördertechniken die Lage (Hydraulic Fracturing). Die USA werden sich über mehrere Jahrzehnte wieder mit genügend Erdgas versorgen können. Auch in West- und Osteuropa sind Bestrebungen im Gange, nach neuen Erdgaslagern zu suchen. Ob und wie stark dies die Erdgasversorgung der Schweiz beeinflusst, ist zurzeit noch unklar.

In Deutschland bestehen grössere Erdgaslager in unterirdischen Kavernen. Auch die Schweiz möchte über Lagermöglichkeiten verfügen, derzeit wird geprüft, ob im Grimsel-Gebiet Felskavernen angelegt werden können. Dort führt auch eine wichtige Nord-Süd-Gaspipeline durch.

Örtlich und temporär können Versorgungslücken entstehen, wenn ein Schaden an einer Versorgungsleitung auftritt. Da alle Erdgasleitungen unterirdisch verlegt und zudem meist noch relativ neu sind, sind auch solche Fälle bisher sehr selten.

Auch die Gasinstallationen im Haus, beim Endkunden, können eine Störung verursachen. In der Schweiz müssen Gasinstallationen durch konzessionierte Installateure erstellt werden, was eine hohe Qualität bewirkt und auch Unfällen vorbeugt.

Feste Brennstoffe:

Feste Brennstoffe bedeuten heute in der Schweiz vor allem Holz. In der Schweiz könnte Schätzungen zufolge fast doppelt so viel Holz für energetische Zwecke genutzt werden, als bisher genutzt wird. Damit steht momentan grundsätzlich genug Holz zur Verfügung. Die Lagerung von Holz, insbesondere in grösseren Mengen, ist verglichen zur Öllagerung teuer. Deshalb werden bei grösseren Holzschnitzelheizungen heute nur noch Silos für etwa 2 bis max. 4 Wochen Bedarf gebaut. In solchen Fällen muss genau abgeklärt werden, wie gut und sicher die örtliche Versorgung mit Holzschnitzeln ist, ausser es sei noch ein zweiter Energieträger nutzbar.

Heute werden vermehrt Holzpellets genutzt. Diese werden in der Schweiz hergestellt, können aber auch importiert werden. Derzeit ist keine Verknappung erkennbar. Beim Endverbraucher können Pellets für mehrere Monate, eventuell für eine ganze Heizperiode, gelagert werden.

Wasserversorgung:

In der Schweiz ist die Trinkwasserversorgung so gut, dass sich kaum je Versorgungsunterbrüche ergeben. Eine Trinkwasserverknappung ist bisher nicht abzusehen. Dagegen stellt sich dieses Problem in südlichen Ländern und der Dritten Welt fast täglich. Die Wasserversorgung wird weltweit ein zunehmendes Problem. In der Schweiz könnte die Klimaerwärmung längerfristig die sichere Wasserversorgung beeinträchtigen.

Unterbrüche können sich kurzzeitig und örtlich bei Leitungsbrüchen ergeben. Die Leitungen sind inzwischen oft alt und der Leitungsersatz teuer. In den Gebäuden führen die Installationen für die Wasserverteilung nur selten zu Problemen. Sanitärinstallationen dürfen nur durch konzessionierte Installateure ausgeführt werden, was Störungen vorbeugt.

Abwasserentsorgung:

Auch hier bestehen in der Schweiz von der öffentlichen Kanalisation her kaum Probleme. Hingegen könnte im Haus eine Abwasserpumpe ausfallen. Ebenso können Kanalisationsrohre verstopfen und brauchen deswegen einen regelmässigen Unterhalt.

Bei einer Überschwemmung der Magadinoebene wurde auch die Kanalisation überschwemmt und funktionsuntüchtig, sodass einzelne Gebäude deswegen unbenutzbar wurden.

Kommunikationsversorgung:

Heute ist die Kommunikationsversorgung überall in der Schweiz sehr gut. Die weitgehende Liberalisierung erhöht die Versorgungsqualität eher, da heute mehr Kommunikationskanäle bestehen (Telefon, Mobiltelefon, Computernetz resp. Internet). Dazu kommt, dass die meisten Leitungen inzwischen unterirdisch verlegt sind, was sie unempfindlicher gegen Beschädigungen und Störungen macht. Der Trend zu einer Bündelung dieser Kommunikationstechniken, insbesondere Voice over IP (Telefonie via Internet), führt tendenziell wieder zu mehr Risiken. In Zukunft wird der technologische Wandel jeweils neue Beurteilungen erfordern.

Wärmeversorgung:

Wo ein Anschluss an ein Fernwärmenetz besteht, ist die Versorgungssicherheit von diesem Netz abhängig. Die Erzeugung der Fernwärme ist immer redundant und somit sicher. Auch die Leitungen sind im Allgemeinen sehr sicher. Die Wärmeversorgung ab Fernwärme ist deshalb sicher und eine zusätzliche Wärmeerzeugung beim Abnehmer ist nicht erforderlich.

Die Installationen beim Kunden (Wärmetauscher, Pumpen, Steuerung etc.) müssen ebenfalls den gewünschten Sicherheitsstandard aufweisen.

Bei eigener Wärmeerzeugung muss die Sicherheit der Wärmeerzeuger gewährleistet sein. Bei einer Störung muss entweder ein redundanter Wärmeerzeuger vorhanden sein oder es muss ein Störungsdienst bestehen, welcher innert nützlicher Frist die Störung beheben kann. Alternativ kann eine Ersatzwärmeerzeugungsanlage gemietet werden, die neben das Haus gestellt wird. Dazu muss ein Platz vorhanden sein und der Anschluss sollte einfach möglich sein.

4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Bei der Versorgungssicherheit ist die Bildung von Kennzahlen eher schwierig. Auch die Bildung von Statistiken ist aufwändig und wird selten durchgeführt. Dennoch kann beides von Bedeutung sein, um in Zukunft faktenbasierte Entscheide betreffend die Energieversorgung und die Wahl der Versorgungsunternehmung vornehmen zu können. Ebenso sind qualitative Kenntnisse und quantitative Zahlenwerte über die bestehende Versorgungssicherheit wichtig, um die Wirtschaftlichkeit von Massnahmen zur Verbesserung der Versorgungssicherheit abschätzen zu können.

Kennzahlen:

Bei der Versorgungssicherheit ist die wichtigste Kennzahl die durchschnittliche Verfügbarkeit. Es wird angegeben, zu wie viel Prozent der Zeit die Versorgung sichergestellt ist (z.B. 99,995 %, wenn jährlich während 30 Minuten ein Unterbruch zu erwarten ist). Die Verfügbarkeit sagt jedoch nichts aus über die Anzahl der Unterbrüche und deren Länge.

Die «mean time between failure» sagt aus, alle wie viel Stunden (oder Tage, Wochen, Jahre) ein Unterbruch resp. eine Störung zu erwarten oder tolerierbar ist.

Ebenfalls definiert werden kann die Anzahl der Unterbrüche, z.B. während eines Jahres.

Die beiden letzten Kennzahlen sagen etwas über die Anzahl der Unterbrüche aus. Zusammen mit der Verfügbarkeit (resp. der Dauer der Unterbrüche insgesamt) kann die durchschnittliche Dauer der einzelnen Unterbrüche ermittelt werden.

Insbesondere bei der Verfügbarkeit von Anlagen kann auch die Kennzahl «mean time to repair» wichtig sein. Diese Zeit gibt an, wie lange eine Reparatur im Mittel dauert oder dauern darf.

Alle diese Kennzahlen sind statistische Werte, welche der Zufälligkeit unterliegen. Deshalb muss mit grösseren Abweichungen gerechnet werden.

Diese Kennzahlen können entweder verwendet werden, um den bestehenden Zustand zu beschreiben, hierzu muss auf Daten aus der Vergangenheit zurückgegriffen werden. Oder es werden Anforderungen definiert, die in Zukunft eingehalten werden müssen.

Statistiken:

Die Statistik der Verfügbarkeit und der Anzahl der Unterbrüche aus der Vergangenheit macht eine Aussage über die Versorgungssicherheit eines Energieträgers, eines Energieversorgers oder einer Anlage. Infolge der momentanen Veränderung der Anbieterstruktur, insbesondere auf dem Strommarkt, sind solche Statistiken aus der Vergangenheit für die Zukunft nur teilweise nutzbar. Zudem sind solche Zahlen oft nur schwierig oder gar nicht erhältlich.

Um einigermassen sichere und objektive Grundlagen für Entscheidungen zu haben, sollten solche Statistiken vorhanden sein. Je nachdem könnte es sich für grosse Betriebe lohnen, eigene Statistiken und Aufzeichnungen zu führen. Mit heutigen Gebäudeautomationssystemen ist dies relativ einfach möglich.

4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Falls Kennwerte und Statistiken von verschiedenen Versorgungsvarianten vorliegen, kann ein Vergleich eine klare Aussage über die zu bevorzugende Variante ermöglichen. Solche Vergleiche könnten in Zukunft an Bedeutung gewinnen.

Vergleiche können auch gezogen werden, um verschiedene Standorte, z.B. für einen Produktionsbetrieb, zu vergleichen.

In jedem Falle sollte versucht werden, Referenzwerte zu sammeln, um zukünftig Vergleiche ziehen zu können. Kennwerte, Statistiken und eventuell Referenzwerte können auch von Energieversorgungsunternehmen als Teil der Offerten verlangt werden.

4.1.5 Schwachstellenanalyse

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Wenn die Zustandsanalyse der Energieversorgung erstellt ist und eventuell der Vergleich mit Referenzwerten erfolgt ist, dann können die Resultate mit den zu Beginn definierten Anforderungen und Zielen verglichen werden. Daraus lassen sich Mängel resp. Schwachstellen erkennen.

Beispiele:

Ein typischer Mangel in der Wärmeversorgung eines Altersheimes wäre, falls festgestellt würde, dass ein Ausfall der Wärmeversorgung über mehr als 24 Stunden möglich ist (es sind Komponenten vorhanden, welche ausfallen können und nicht innert 24 Stunden repariert werden können). Für die Bewohner könnte dann eine Gefährdung der Gesundheit eintreten.

Eine Umstellung auf ein neues, zentrales EDV-System bewirkt, dass eine Störung der Stromversorgung der zentralen Server einen Systemabsturz bewirkt und Daten beschädigen könnte. Daraus ergibt sich möglicherweise ein beträchtlicher Schaden. Das örtliche EW gibt eine mittlere Zeit zwischen zwei Netzstörungen von durchschnittlich 6 Monaten an, sodass 2-mal jährlich ein Absturz anzunehmen ist. Nun kann mit den Zielen verglichen werden, ob dies akzeptiert werden kann.

4.1.6 Massnahmenplanung

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Sollten sich Schwachstellen zeigen, so müssen Massnahmen dagegen geplant werden. Je besser die Schwachstelle eingegrenzt werden kann und die Ursache der möglichen Störung bekannt ist, desto gezielter können Massnahmen dagegen geplant werden.

Die Massnahmen können sich auf die Wahl des Energieträgers beziehen, falls dadurch eine höhere Versorgungssicherheit erreicht werden kann. Im Allgemeinen werden lagerbare Energieträger (insbesondere Heizöl) als sicherer als leitungsgebundene Energieträger (z.B. Erdgas, Fernwärme) angenommen. Beim Erdgas und der Fernwärme ist die Sicherheit aber fast genauso hoch. Eine besonders hohe Versorgungssicherheit kann erreicht werden, wenn zwei Energieträger genutzt werden können (z.B. Erdgas und Heizöl).

Im liberalisierten Energiemarkt haben bei Strom und Erdgas der Energielieferant und der Netzbetreiber einen Einfluss auf die Versorgungssicherheit. Im Liefervertrag könnte eine Klausel bezüglich der Versorgungssicherheit und des Minderpreises bei Verfehlen der Versorgungsziele enthalten sein.

Neben der Energieversorgung können Schwachstellen auch bei den eigenen Installationen vorhanden sein. Hier ist die Sicherheit grösser, wenn alle Teile der Versorgungs- resp. Umwandlungskette doppelt resp. redundant vorhanden sind. Bei der Wärmeerzeugung mit Heizöl kann dies bedeuten: zwei Öltanks, zwei Ölförderpumpen, zwei Kessel (z.B. je 70 % der maximal erforderlichen Leistung), zwei Hauptpumpen im Wärmeverteilkreis etc. Eine solche Sicherheit ist aber nur dann sinnvoll, wenn sie auch wirklich erforderlich ist.

Zu beachten ist, dass für die Energieumwandlung und -verteilung (insbesondere für die Wärmeerzeugung) immer auch Hilfsenergie (Strom) erforderlich ist.

Falls es sich zeigt, dass die Energieversorgung die erforderliche Sicherheit nicht erreicht, so sind weitere Massnahmen erforderlich. Beim Strom kann eine 100-prozentige sichere Versorgung nicht erreicht werden. Mit zwei Einspeisungen ab zwei unabhängigen Unterwerken kann, wie schon erwähnt, eine aus technischer Sicht fast sichere Stromversorgung gewährleistet werden. Falls aber auf der übergeordneten Ebene zu wenig Strom vorhanden ist, können infolge sektorieller Abschaltungen trotzdem Unterbrüche entstehen. Diese automatischen sektoriellen Abschaltungen werden vorgenommen, um grossflächige und lange andauernde Netzzusammenbrüche zu verhindern, falls die Stromnachfrage das Angebot übersteigt. Bisher musste davon aber noch nie Gebrauch gemacht werden.

Bei nicht genügend sicherer Stromversorgung muss eine eigene Möglichkeit vorgesehen werden, eine Versorgungslücke zu überbrücken. Für kleine Leistungen resp. für kurze Zeit können dies batteriegestützte Systeme sein (z.B. batteriegestützte unterbruchsfreie Versorgungssysteme (USV) für Computer und Server oder Notbeleuchtungssysteme). Für grössere Leistungen und um länger andauernde Unterbrüche zu bewältigen, sind alternativ oder zusätzlich Netzersatzanlagen mit Notstromaggregaten erforderlich.

Um eine Anlage, einen Prozess oder ein Gebäude sicher mit Energie und Medien zu ver- und entsorgen, muss die ganze Versorgungskette sicher sein. Entsprechend müssen sich Massnahmen auf die ganze Versorgungskette beziehen.

Bei Energieversorgungssystemen mit automatischer Steuerung (Gebäudeautomation) muss auch der Ausfall des Steuerungssystems abgesichert werden. Es braucht eine Notbedienebene, von wo aus die Anlage manuell gesteuert werden kann. Dies muss getestet und geprobt werden.

Planung:

Nach der Definition der nötigen Massnahmen muss ein Projekt für die Umsetzung erstellt werden. Diese Arbeit wird in den meisten Fällen von externen Spezialisten resp. Fachplanern ausgeführt. Mit dem Projekt wird festgelegt, wie eine Massnahme am geeignetsten (meist am wirtschaftlichsten und sichersten) realisiert werden kann. Dabei werden auch die Investitionen und Betriebskosten ermittelt und es wird ein Terminplan erstellt.

4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Die Kosten der Massnahmen müssen nun mit dem erwarteten Nutzen verglichen werden. Es ist denkbar, dass zwar ein Mangel bei der Schwachstellenanalyse gefunden wurde, dessen Behebung sich aber als sehr aufwändig herausstellt. Die Kosten der erforderlichen Massnahmen übersteigen den Nutzen, z.B. die Schadensvermeidung bei einem Netzausfall. Mit solchen Schwachstellen wird man dann leben müssen.

Für diese Kosten-Nutzen-Analyse muss der Schaden bei einem Versorgungsunterbruch durch finanzielle Ziffern ausgedrückt werden. Dies ist dann schwierig, wenn es sich um die Gesundheit von Menschen handelt. Diese kann kaum monetär bewertet werden, sodass bei solchen Mängeln Massnahmen auch bei hohen Kosten ausgeführt werden müssen. Eine Kosten-Nutzen-Analyse kann auch Auskunft darüber geben, welche Versorgungsvariante bei geringsten Kosten den grössten Nutzen erzeugt.

Die Kosten umfassen die Kapital- und Amortisationskosten (Annuitäten) der Investitionen sowie die Energie-, Wartungs- und Betriebskosten. Für die Berechnung der Amortisationskosten muss die Abschreibedauer (max. die Nutzungs- oder Lebensdauer der Installationen) und die verlangte Kapitalverzinsung definiert werden (siehe auch Kapitel 11).

4.1.8 Massnahmen umsetzen

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Die Massnahmen mit positivem Kosten-Nutzen-Verhältnis werden so rasch als möglich umgesetzt. Der Umsetzungstermin hängt allenfalls vom vorhandenen Budget ab, evtl. muss die Umsetzung gestaffelt erfolgen. Allerdings ist so lange die Schwachstelle nicht behoben.

Bei Neuanlagen oder neuen Projekten müssen die zusätzlich nötigen Massnahmen zur Steigerung der Versorgungssicherheit mit der Realisierung des Projektes ausgeführt werden. Sie können in das entsprechende Projektbudget aufgenommen werden.

Die Umsetzung der Massnahmen erfolgt wie jede Projektrealisierung. Es sind fast immer externe Fachplaner erforderlich, eventuell können klar definierte Aufträge direkt an ausführende Unternehmer vergeben werden.

Bei der Umsetzung der Massnahmen, vor allem bei Verbesserungsmassnahmen im laufenden Betrieb, muss beachtet werden, dass die Realisierung von Umbauten oder Umstellungen immer selbst eine Gefahrenquelle darstellt. Es muss vermieden werden, dass die als Verbesserung geplante Massnahme zu einer Störung resp. einem Schaden führt. So trivial dieser Satz klingt, so gross kann der Schaden sein, wenn dieser Gefahr nicht die gebührende Beachtung geschenkt wird. Auch das Austesten von Sicherheitsanlagen oder z.B. der Notbedienebenen kann ein grosses Risiko für den laufenden Betrieb darstellen.

4.1.9 Erfolgskontrolle

4.1.1 Definition der Anforderungen – 4.1.2 Analyse der Energieversorgung – 4.1.3 Bilden von Kennzahlen und Statistiken – 4.1.4 Vergleich mit Referenzwerten – 4.1.5 Schwachstellenanalyse – 4.1.6 Massnahmenplanung – 4.1.7 Kosten-Nutzen-Vergleich – 4.1.8 Massnahmen umsetzen – 4.1.9 Erfolgskontrolle

Der Erfolg von Massnahmen zur Verbesserung der Versorgungssicherheit kann eigentlich einfach festgestellt werden. Ein Versorgungsunterbruch stellt ein augenfälliges Ereignis dar. Eine seriöse und objektive Beurteilung des Nutzens kann aber nur erfolgen, wenn vor und nach der Realisierung der Massnahmen die entsprechenden Kennzahlen genügend lang erfasst und ausgewertet wurden oder wenn geeignete Vergleichsobjekte zur Verfügung stehen. Nur dieser objektive Vergleich kann letztlich mit Sicherheit aussagen, ob sich die Massnahmen bewähren und das vorausgesagte Kosten-Nutzen-Verhältnis erreicht wird.