Energiemanagement bei Planung und Betrieb von Gebäuden

4.2 Kostenoptimierung

4.1 Versorgungssicherheit
4.2 Kostenoptimierung
4.3 Kostenzuordnung

Das zweite wichtige Ziel des Energiemanagements ist die Kostenoptimierung. Die Kosten der Energieversorgung (immer inklusive Medienver- und -entsorgung) können prinzipiell auf zwei Arten minimiert werden: sparsamer Verbrauch oder günstiger Einkauf.

Der sparsame Verbrauch wird mit Energiesparen erreicht. Dies wird im Kapitel 9 behandelt.

Der günstige Energieeinkauf und weitere Massnahmen zur Kostenreduktion werden hier behandelt.

Bei allem wird immer vorausgesetzt, dass Komfort und Funktionalität nicht negativ beeinflusst werden.

4.2.1 Zielsetzung

4.2.1 Zielsetzung – 4.2.2 Kennzahlen bilden – 4.2.3 Statistiken und Verläufe – 4.2.4 Vergleiche und Schwachstellenanalyse – 4.2.5 Massnahmen zur Senkung der Energiekosten

Auch bei der Kostenoptimierung können und sollen Ziele gesetzt werden. Beispielsweise kann ein Dreijahresprogramm definiert werden, mit welchem jährlich 10 % der Energiekosten eingespart werden sollen. Dazu wird ein Budget definiert, welches mit der Einsparung amortisiert wird. Die Energiepreisentwicklung wird dabei mit berücksichtigt, das heisst, die Energieteuerung (positiv oder negativ) wird rechnerisch separat erfasst. Die Einsparung wird ohne Energiepreisänderung (real resp. teuerungsbereinigt) berechnet.

Solche Ziele können für ein Gebäude, einen Betrieb oder ein ganzes Unternehmen definiert werden.

Ein anderes Ziel kann es sein, die Energiekosten resp. -preise mit anderen zu vergleichen (Benchmarks) und zu versuchen, einen besseren Wert resp. tiefere Preise zu erreichen.

Der Vergleich der Energiepreise und damit Kosten kann auch bei einem Standortvergleich für eine industrielle Anlage oder ein Gebäude eine Rolle spielen, insbesondere bei energieintensiven Unternehmen.

4.2.2 Kennzahlen bilden

4.2.1 Zielsetzung – 4.2.2 Kennzahlen bilden – 4.2.3 Statistiken und Verläufe – 4.2.4 Vergleiche und Schwachstellenanalyse – 4.2.5 Massnahmen zur Senkung der Energiekosten

Die Erfassung der aktuellen Kostensituation ist verhältnismässig einfach. Schnell können einige Kennzahlen gebildet werden.

Gelieferte Endenergie:

Die wichtigsten Kennzahlen sind die Energiekosten, die auf eine Energieeinheit bezogen werden, meist auf eine Kilowattstunde (kWh). Die Bildung dieser Kennzahlen ist einfach, muss aber gemacht werden.

Aus den Rechnungen der Energielieferanten sind die Energiekosten pro Energieeinheit (Rp./kWh) oft nicht direkt oder nicht vollständig ersichtlich.

Beim Heizöl wird nach Liter abgerechnet, hier muss mit dem Heizwert umgerechnet werden (die Literangabe muss zudem auf eine Referenztemperatur umgerechnet sein). Falls pro Jahr mehrere Lieferungen erfolgen, so muss der entsprechende Mittelwert gebildet werden. Die Reserven Ende Jahr im Tank müssen bewertet und aufs neue Jahr übertragen werden.

Erdgas wird in Kubikmeter (m³) gemessen, abgerechnet wird vom Lieferanten aber oft nach kWh, sodass die Umrechnung entfällt. Hier werden oft noch fixe Beträge wie Anschlussgebühren und Zählergebühren verlangt. Diese fixen Kosten müssen ebenfalls auf den Verbrauch in Energieeinheiten umgerechnet werden, indem sie mit dem jährlichen Verbrauch (in kWh) dividiert werden. Dieser Wert wird dann zum Gaspreis pro kWh hinzu addiert. Erst so sind die Kosten vollständig berücksichtigt.

Beim Strom ist es noch etwas komplizierter, da hier fixe Kosten und unterschiedliche Tarife (je nach Zeit) vorkommen und zusätzlich ein Leistungspreis und ein Preis für Blindleistungsbezug bezahlt werden muss. Um eine einfache Vergleichszahl zu erhalten, können die gesamten Kosten für den Strombezug pro Jahr durch den gesamten Verbrauch an Wirkenergie pro Jahr (in kWh) geteilt werden. So kann ein mittlerer Preis (in Rp./kWh) des Strombezuges errechnet werden. Mit diesem Wert kann dann z.B. vereinfacht der Nutzen von Sparmassnahmen errechnet werden. Ebenso kann dieser Mittelwert als Vergleichszahl genutzt werden.

Energie aus Holz wird meist pro Gewicht (kg) oder Volumen (Ster oder m³) verrechnet. Hier ist die Berechnung eines mittleren Energiepreises schwierig, weil der Heizwert von Holz stark vom Feuchtegehalt, von der Holzart und vom Rindenanteil abhängt. Eventuell muss die erzeugte (Nutz-)Wärme gemessen werden, um auf den Energiegehalt des gelieferten Holzes rückschliessen zu können. Der Wirkungsgrad des Kessels muss bestmöglich angenommen werden. Dies wird oft bei Holzschnitzelkesseln so gemacht.

Beim Trinkwasser ist es ebenfalls nützlich, einmal den mittleren Preis pro Liter und/oder pro Kubikmeter zu berechnen, inklusive Abwassergebühren. Ein grosser Teil der Wasserrechnung besteht aber aus fixen Kosten, bei welchen Einsparungen schwierig sind.

Erzeugte Nutzenergie:

Oft interessiert auch der Preis der erzeugten Nutzwärme. Um einen Wärmepreis pro Kilowattstunde zu erhalten, muss nicht nur die Energiezufuhr zur Wärmeerzeugung bekannt sein (Endenergie), sondern auch die produzierte Nutzenergie (hier Wärme). Dazu ist ein Wärmezähler am Ausgang des Wärmeerzeugers erforderlich. Die Kosten der Wärmeerzeugung beinhalten die Energiekosten (inkl. Hilfsenergie!), die Wartungs- und Betriebskosten der Wärmeerzeugung und der eigenen Energieversorgungs-Installationen (z.B. Wartung Öltank), die Amortisation der Wärmeerzeugung und der Energieversorgungs-Installationen sowie einen Kostenbeitrag an den Heizraum und den übrigen Platzbedarf (fiktive Miete). Aus all diesen Kosten, dividiert durch die erzeugte Wärmemenge, kann ein durchschnittlicher Gestehungspreis der Wärme errechnet werden. Am sinnvollsten und einfachsten wird immer bezogen auf ein Jahr gerechnet. Diese Rechnung ist oft sehr aufschlussreich und lohnt sich auf jeden Fall. Für eine erfolgreiche Kostenoptimierung kann nicht darauf verzichtet werden. Falls kein Wärmezähler vorhanden ist, kann die Wärmeproduktion auch aus der Energiezufuhr und dem angenommenen Wirkungsgrad der Wärmeerzeugung (resp. Arbeitszahl bei Wärmepumpen) berechnet werden.

Gesamtkostenvergleich verschiedener Heizsysteme

Die Gesamtkosten für den Heizbetrieb setzen sich aus folgenden Elementen zusammen:

  • Brennstoff- resp. Energiekosten
  • Feste Jahreskosten
  • Kapitalkosten

Energiekosten:

Ölheizung

  • Kosten Einkauf des Brennstoffs (Heizölpreis)
  • Zins für die Vorfinanzierung des Brennstoffs

Gasheizung

  • Gasbezugskosten (Arbeitspreis)
  • Grundgebühren und Mietgebühren für den Gaszähler

Elektro- oder Wärmepumpenheizung

  • Strombezugskosten (Arbeits- und evtl. Leistungspreise, evtl. zeitabhängig, sowie evtl. Blindleistungspreis)
  • Zählermiete, Grundgebühren

Feste Jahreskosten:

Ölheizung

  • Unterhaltskosten (Servicevertrag) und Reparaturkosten
  • Kaminfeger und Abgaskontrolle
  • Jährlicher Anteil der Tankrevision (1/10 der Revisionskosten alle 10 Jahre)
  • Stromkosten für Hilfsgeräte
  • Versicherungsprämien (z.B. Anteil an Gebäudeversicherung, an Wasserschadenversicherung)

Gasheizung

  • Unterhaltskosten (Servicevertrag) und Reparaturkosten
  • Kaminfeger und Abgaskontrolle
  • Stromkosten für Hilfsgeräte
  • Versicherungsprämien

Elektro- oder Wärmepumpenheizung

  • Unterhaltskosten (Servicevertrag) und Reparaturkosten
  • Stromkosten für Hilfsgeräte
  • Versicherungsprämien

Kapitalkosten:

Zur Berechnung der jährlich anfallenden Kapitalkosten (= jährliche Verzinsung des eingesetzten Kapitals und Amortisation) wird die Annuitätenmethode angewendet. Als Zinssatz gilt der aktuelle Hypothekenzins. Für die Berechnung von durchschnittlichen Jahreskosten kann auch ein durchschnittlicher Hypothekenzins zugrunde gelegt werden (z.B. 4 %).

Grosse Anlagen können üblicherweise mit längerer Abschreibedauer berechnet werden als kleine Anlagen. Für eine seriöse Kostenberechnung muss die Mindestlebensdauer zugrunde gelegt werden. Die effektive technische Lebensdauer kann dann auch höher sein.

In der Vollkostenrechnung für eine Heizungssanierung sind die Abschreibezeiten für bestehende Anlageteile, die weiter verwendet werden, gemäss ihrem Restwert einzusetzen. Dies trifft zum Beispiel für einen Öltank und den Tankraum bei einer Ölfeuerung zu. Neuinstallationen wie z.B. der Anschluss an eine Gasleitung sind in diesem Fall voll in die Rechnung einzubeziehen.

Aus der Abschreibedauer (Tab. 2) und dem Zinssatz können die Annuitätsfaktoren berechnet oder mit Tabellen ermittelt werden. Damit können dann die jährlichen Kapitalkosten berechnet werden.

Abschreibedauer für verschiedene Elemente einer Heizungsanlage
Tab. 2: Abschreibedauer für verschiedene Elemente einer Heizungsanlage

Weitere Kennwerte:

Eine analoge Rechnung wie für die Heizkosten lohnt sich für die Berechnung der durchschnittlichen Kältekosten pro kWh.

Weitere mögliche Kennzahlen sind die Energiekosten, bezogen auf das Produkt der Unternehmung (z.B. pro kg Brot, pro Pflegetag, pro Arbeitsplatz oder pro Fr. Honorarumsatz).

Auch die Berechnung der prozentualen Anteile der Energiekosten an den übrigen Produktions- oder Gebäudekosten ist oft aufschlussreich und kann Entscheidungen sowie das Setzen von Prioritäten erleichtern.

4.2.3 Statistiken und Verläufe

4.2.1 Zielsetzung – 4.2.2 Kennzahlen bilden – 4.2.3 Statistiken und Verläufe – 4.2.4 Vergleiche und Schwachstellenanalyse – 4.2.5 Massnahmen zur Senkung der Energiekosten

Für die Kostenoptimierung ist es wichtig, den Energieverbrauch der vergangenen Jahre zu kennen. Für die Energieoptimierung ist zudem eine monatliche Aufzeichnung des Energieverbrauches nützlich. Eine grafische Darstellung ist hilfreich, um die Entwicklung und Ausreisser sofort zu erkennen.

Energiepreiskontrolle:

Eine wichtige Vergleichsgrösse sind die aktuellen Preise auf dem Energiemarkt, welcher immer beobachtet werden sollten. Eine nützliche Hilfe ist das Aufzeichnen der Energiepreise.

Der Verlauf der Energiepreise über die Zeit gibt Aufschluss über die Tendenz und die Volatilität der Preise. Beim Heizöl kann die Einkaufsstrategie überprüft werden. Allerdings ist die zukünftige Tendenz erfahrungsgemäss aus der Vergangenheit kaum abschätzbar. Ein klarer Trend, dass die Energiepreise laufend steigen, kann nicht beobachtet werden. Teuerungsbereinigt sinken die Energiepreise eher. (Abb. 8)

Entwicklung der Energiepreise für Konsumenten (real, indexiert)
Abb. 8: Entwicklung der Energiepreise für Konsumenten (real, indexiert)
aus: Schweizerische Gesamtenergiestatisik 2012, BFE, Bern

4.2.4 Vergleiche und Schwachstellenanalyse

4.2.1 Zielsetzung – 4.2.2 Kennzahlen bilden – 4.2.3 Statistiken und Verläufe – 4.2.4 Vergleiche und Schwachstellenanalyse – 4.2.5 Massnahmen zur Senkung der Energiekosten

Aus den gewonnenen Kennzahlen resp. hier den Energiepreisen können Vergleiche zu ähnlichen Betrieben gezogen werden, und die Kosten und Preise der einzelnen Energieträger und -formen können miteinander verglichen werden. Das Problem besteht allenfalls darin, dass keine vergleichbaren Kennzahlen vorliegen, da kaum standardisierte Kostenkennzahlen und Energiepreise vorhanden sind. Ideal ist es, wenn sich verschiedene Unternehmungen zu einer «Energie-Erfahrungsgruppe» zusammenschliessen und innerhalb der Gruppe die Kennzahlen definieren und die Energiepreise vergleichen. Solche Bestrebungen gibt es bereits, sie werden teilweise von Kantonen und vom Bund unterstützt. Zu nennen sind z.B. das Programm EnergieSchweiz, die Energieagentur der Wirtschaft (EnAW) oder der Verein zur Förderung der energetischen Qualität von gewerblichen Apparaten für die Hotellerie, Gastronomie und Gemeinschaftsverpflegung (ENAK).

Aus den Kostenkennzahlen kann erkannt werden, ob ein Energieträger durch einen anderen, billigeren ersetzt werden sollte und ob die bezahlten Preise konkurrenzfähig sind.

«Schwachstellen» der Energiekosten können zu hohe Kennzahlen im Vergleich zu Benchmarks sein oder ein kontinuierliches Ansteigen der Energiekosten. Eine weitere «Schwachstelle» kann ein zu hoher Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten eines Produktes sein.

4.2.5 Massnahmen zur Senkung der Energiekosten

4.2.1 Zielsetzung – 4.2.2 Kennzahlen bilden – 4.2.3 Statistiken und Verläufe – 4.2.4 Vergleiche und Schwachstellenanalyse – 4.2.5 Massnahmen zur Senkung der Energiekosten

Bei Schwachstellen sind Massnahmen zu treffen. Energiekosten können mit verschiedenen Massnahmen gesenkt werden:

  • Energieverbrauch verringern (siehe Kapitel 9): Betriebe, die als Energie-Grossverbraucher zählen, können zusätzlich Kosten sparen, wenn sie sich einer Zielvereinbarung unterziehen und den Energieverbrauch laufend optimieren. Sie können dann von einer Befreiung von KEV-Zuschlägen auf dem Strompreis profitieren.
  • Billigeren Energieträger wählen: Die Gefahr dabei ist, dass kurzfristige Preisunterschiede einen langfristig wirksamen Entscheid herbeiführen könnten, welcher sich später als falsch herausstellt.
  • Konkurrenzfähigen Lieferanten wählen: Auch hier muss beachtet werden, dass die Situation sich verändern kann. Langfristige Verträge mit einem Lieferanten bringen zwar tiefe Preise, doch auch die Gefahr, auf eine kurzfristige Änderung am Markt nicht reagieren zu können. Ein Vorteil ist dagegen die längerfristige Sicherheit über die Energiepreise. Ob sich ein langfristiger Vertrag lohnt oder nicht, kann oft erst im Nachhinein beurteilt werden. Ein weiteres Problem beim Vergleich verschiedener Lieferanten ist die unterschiedliche Tarifstruktur. Dies wird heute beim Telefonieren deutlich, wo je nach Zeitpunkt, Länge und Distanz eines Gespräches die eine oder andere Telefongesellschaft billiger ist. Die Beurteilung, welche Gesellschaft insgesamt am billigsten ist, wird schwierig. Eine ähnliche Tendenz ist beim Stromeinkauf zu beobachten.
  • Zeitpunkt des Energieeinkaufes: Deutlich ist dies beim Heizöl, dessen Preis starken Schwankungen unterworfen ist. Damit wird es entscheidend, ob das Heizöl in dieser oder der nächsten Woche bestellt wird. Es ist allerdings eine reine Spekulation, welcher Zeitpunkt genau der Richtige ist, da die weitere Preisentwicklung kaum vorausgesagt werden kann. Auch der Zeitpunkt des Abschlusses eines Energieliefervertrages kann einen wichtigen Einfluss auf die Höhe der Tarife haben. Am meisten Glück hat derjenige, welcher einen Vertrag gerade in einer Tiefpreisphase abschliessen kann.
  • Spitzenleistungsbedarf senken: Insbesondere bei Strom, aber auch bei Gas, kann die Senkung des Leistungsbedarfes Geld sparen helfen, indem weniger Leistungsbezug bezahlt werden muss oder ein günstigerer Tarif ausgehandelt werden kann. Hierzu können Stromlast-Managementsysteme eingeführt werden.
  • Ausnutzung Nieder- oder Nachttarif: Beim Strom gibt es bisher oft zwei Tarife. Die Verschiebung des Verbrauches in die Niedertarifzeit ist eine weitere Methode, die Energiekosten zu senken.
  • Grossverbraucher von Strom können heute den Strom nach «Fahrplan» einkaufen. Je nachdem, wie günstig dieser Fahrplan (der natürlich bekannt sein muss) für den Stromlieferanten ist, wird der Preis günstiger oder teurer. Strombedarf, der ausserhalb des vereinbarten Fahrplans benötigt wird, muss dann besonders teuer bezahlt werden.
  • Blindenergiebezug vermeiden: Falls infolge alter Vorschaltgeräte oder nicht kompensierter Motoren bei der Stromrechnung auch für Blindenergie zu zahlen ist, lohnen sich im Allgemeinen Massnahmen, dies zu vermeiden. Dies können neue Vorschaltgeräte oder effiziente LED-Leuchten mit cos Φ um 1 sein oder es kann eine zentrale Kompensationsanlage installiert werden.
  • In Zukunft muss der Strom eventuell dynamisch eingekauft und mit zeitlich variablen Preisen bezahlt werden, je nachdem, ob gerade viel oder wenig Strom aus regenerativen Quellen erzeugt werden kann. Dann wird ein dynamisches Lastmanagement sinnvoll.
  • In Zukunft kann eventuell die dezentrale Speicherung von Strom oder anderer Energie Sinn machen, um Kosten zu sparen.

Einige dieser Massnahmen haben hauptsächlich einen Kostennutzen, Energie wird zu einem tieferen Preis eingekauft, jedoch wird nicht weniger verbraucht. Kosten für diese Massnahmen entstehen allenfalls durch die erforderliche Mehrarbeit, um Kennzahlen zu bilden und den Energieeinkauf zu optimieren. Bei technischen Massnahmen fallen in der Regel auch Investitionskosten an. Mit diesen Massnahmen wird der Energiekonsum optimiert, Spitzenlasten werden gebrochen und/oder die Effizienz wird gesteigert. Der Kostennutzen äussert sich hier in besseren Kennzahlen, beispielsweise muss weniger Energie eingekauft werden und/oder der Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten ist geringer.

Die Umsetzung der Massnahmen auf der Einkaufs- wie auch auf der Technikseite ist anfangs oft einfach. Mit der Zeit sind die einfachen Massnahmen jedoch umgesetzt und etabliert. Das Identifizieren und Umsetzen weiterer Massnahmen wird kontinuierlich anspruchsvoller.

Für den optimalen Energieeinkauf gibt es heute auch spezialisierte Berater. Mit der Strommarktliberalisierung wird der Einkauf insbesondere des elektrischen Stromes wesentlich anspruchsvoller. Es werden unterschiedliche Tarifmodelle und Preisvergünstigungen angeboten, was den Preisvergleich erschwert. Oft muss der Kunde auch seinen Stromkonsum und dessen Verlauf genau kennen, was unter Umständen zusätzliche Messungen und Datenauswertungen verlangt.

Erfolgskontrolle:

Auch bei der Kostenoptimierung ist eine Erfolgskontrolle wichtig. Der Vergleich der Kosten über die Zeit und/oder mit Vergleichswerten zeigt an, wie erfolgreich das aktive Energiekostenmanagement war. Sinnvoll ist es, die Kostenentwicklung der Energieversorgung an den Teuerungsindex anzupassen sowie die Produktivitätsentwicklung des Unternehmens mit zu berücksichtigen.