Ermittlung und Bewertung von Stoffströmen eines mittelständischen Chemieunternehmens im Rahmen des Umweltmanagements E-Book

André Leipold

• Herausgeber: GRIN Verlag
• Sprache: Deutsch

Veröffentlichungsjahr: 2005

Beschreibung

Diplomarbeit aus dem Jahr 2004 im Fachbereich Umweltwissenschaften, Note: 1,1, Universität Bielefeld (Umweltwissenschaften), Sprache: Deutsch, Abstract: Ziel der Arbeit war es, die Ursachen des steigenden Stromverbrauchs im Unternehmen zu ermitteln und Verbesserungsvorschläge zu erarbeiten, um den Gesamtstromverbrauch im Rahmen des Umweltmanagementsystems zu mindern. Die Untersuchungen im Bereich Energie sollten anhand einer Stoffstromanalyse durchgeführt werden, um den Gesamtstromverbrauch einzelnen Subsystemen sowie Verbrauchern zuordnen zu können. Durch diese Zuordnung ist eine Steuerung der Stoffströme möglich. Da im Bereich der Produktion große Energiemengen verbraucht werden, sollten zwei ausgewählte Produkte exemplarisch auf ihren Energiebedarf untersucht werden. Weiterhin sollte im Rahmen dieser Arbeit aufgrund des hohen Energiebedarfs die Möglichkeit für den Einsatz eines Blockheizkraftwerks geprüft werden. Beim wirtschaftlichen Betrieb eines BHKW´s können Strom und Wärme unabhängig vom Energieversorgungsunternehmen (EVU) bereitgestellt und durch einen hohen Gesamtwirkungsgrad die Umweltauswirkungen gemindert sowie monetäre Entlastungen herbeigeführt werden. Die möglichen Maßnahmen zur Energieminderung sollten möglichst umgehend umgesetzt werden. Falls dies aufgrund eingehender Prüfung der Realisierung oder höherer Investitionssummen nicht möglich war, sollten diese Möglichkeiten in einem Maßnahmenkatalog festgehalten werden, um diese ggfs. zu einem späteren Zeitpunkt realisieren zu können.

Leseprobe

Impressum:

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Danksagung

Die vorliegende Arbeit wurde im Wesentlichen von der Firma BIO AG, Musterstadt, gefördert und so ermöglicht.

Ich bedanke mich bei allen Mitarbeitern der Firma BIO AG für Ihre schnelle und bereitwillige Hilfe bei Fragen oder Problemen sowie die Bereitstellung eines Arbeitsplatzes in der Firma. Durch die gemeinsame Arbeit wurde schnell ein Bewusstsein für Energieeinsparmöglichkeiten bei der gesamten Belegschaft spürbar, welches für den Erfolg der Diplomarbeit hilfreich und aufheiternd war.

Ich danke besonders Herrn Dr. Manfred Lissel für die Vergabe des Themas sowie die Hilfs- und Diskussionsbereitschaft bei allen Fragen zur Diplomarbeit.

Inhaltsverzeichnis

Verzeichnis der Abbildungen

Verzeichnis der Tabellen

Liste der Abkürzungen

1 Einleitung

1.1 Ziel der Diplomarbeit

1.2 Das Unternehmen

2 Theoretischer Hintergrund

2.1 Umweltmanagementsysteme

2.1.1 Intention der einzelnen Systeme

2.1.2 Vergleich der Inhalte

2.1.3 Ablauf der Zertifizierung ISO 14001

2.1.4 Vergleich des Aufbaus der ISO 14001 und EMAS

2.1.5 Nutzenpotentiale eines funktionierenden Umweltmanagementsystems Kostensenkungseffekte

2.1.6 Bewertung und Entwicklung von EMAS und ISO 14001 in Deutschland

2.2 Stoffstrommanagement

2.2.1 Definitionen und Grundlagen

2.2.2 Akteure des Stoffstrommanagements

2.2.3 Ziele des Stoffstrommanagements

2.2.4 Instrumente des Stoffstrommanagements

2.2.5 Stoffstromrecht

3 Ermittlung des Ist-Zustandes

3.1 Energiestromanalyse

3.1.1 Gesamtstrommessung

3.1.2 Anlagenkataster Strom

3.1.3 Langzeitmessung Stadtwerke Musterstadt

3.1.4 Einzelmessungen Großverbraucher

3.2 Energiestromanalyse Produkte

3.2.1 Eisfrei

3.2.2 Produkt „Schweißgel“

3.3 Gasverbrauchsmessung

4 Bewertung und Maßnahmen

4.1 Energiestromanalyse

4.1.1 Strom

4.1.2 Gas

4.2 Auswertung Produktanalyse

4.2.1 Produkt „Eisfrei“

4.2.2 Produkt „Schweißgel“

4.3 BHKW – Analyse

4.3.1 Definition und Grundlagen:

4.3.2 Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

4.3.3 Ökologische Betrachtung

4.3.4 Ökonomische Betrachtung

4.3.5 Durchführung

4.3.6 Auswertung:

4.3.7 Zusammenfassung

4.4 Maßnahmenkatalog

5 Zusammenfassung und Ausblick

Literatur- und Quellenverzeichnis

Elektronische Ressourcen:

Anhang

Erklärung gem. §20 (5) der Diplomprüfungsordnung

Verzeichnis der Abbildungen

Abb. 1: Ablauf Teilnahme ISO 14001

Abb. 2: Ablauf Teilnahme EMAS II (Vgl.: Verordnung (EWG) Nr. 1836/93 des Rates vom 29.Juni 1993 über die freiwillige Beteiligung gewerblicher Unternehmen an einem Gemeinschaftssystem für das Umweltmanagement und die Umweltbetriebsprüfung“)

Abb. 3: Zahl der teilnehmenden Betriebe in Dtl. an ISO 14001 bzw. EMAS; eigene Darstellung, Daten von Umweltbundesamt; www.iso14000.com; www.emas-logo.de; EMAS-aktuell Ausgabe Feb/2004, www.emas-register.de; www.europa.eu.int

Abb. 4: Input-Output-Analyse eines Unternehmens

Abb. 5: Stoffstromanalyse eines Unternehmens

Abb. 6: Stromverbrauch BIO AG 1995-2003

Abb. 7: Gesamtstromverbrauch BIO AG vom 18.08.03 bis 26.11.03

Abb. 8: Stromverbrauch Gesamt Tag und Nachttarif vom 18.08.03 bis 26.11.03

Abb. 9: Schematischer Grundriss BIO AG Standort Musterstadt (ohne Maßstab)

Abb. 10: Tagesgänge Leistung Strom über eine Woche

Abb. 11: Tagesverlauf Strom, Sonntag, 19.10.03 v.00:15h bis 23:45h

Abb. 12: Schema Druckluftanlage (aus: JUHRE, 2003)

Abb. 13: Arbeitsweise eines Dissolvers (aus BROCK ET AL., 1998)

Abb. 14: Schema Abwasseranlage BIO AG

Abb. 15: Produktionsstätte „Eisfrei“

Abb. 16: Rührkessel mit Heizung

Abb. 17: Gasverbrauch 1995-2002 BIO AG

Abb. 18: Elektrische Energieverteilung nach Subsystemen BIO AG 2003

Abb. 19: Stromverbrauch UV Klimaanlage / Außenbeleuchtung v. 18.08.- 26.11.03

Abb. 20: Tagesgang Leistung Strom gemittelt aus zwei Wochen aus Daten der Langzeitmessung der Stadtwerke Musterstadt

Abb. 21: Gasverbrauch BIO AG v. 02.10.2003 – 26.11.2003

Abb. 22: Foto BHKW (aus www.bhkw.de)

Abb. 23: Schema BHKW, aus www.energytech.at

Abb. 24: Jahreswärmebedarf BIO AG 2003 (ohne Prozesswärme), aus ASUE-Checkliste

Abb. 25: Jahresstunden BHKW und Kessel für thermische Energie bei Einsatz von 2  Modulen, aus KWK-Plan, Version 1.10 für das Objekt BIO AG

Abb. 26: Jahresstunden BHKW und Kessel für elektrische Energie bei Einsatz von 2   Modulen, aus KWK-Plan, Version 1.10 für das Objekt BIO AG

Abb. 27: Vergleich Einsatz an Primärenergie und CO2-Emission, aus KWK-Plan 1.10

Abb. 28: Anzahl der teilnehmenden Betriebe an ISO 14001 weltweit, aus: ISO-World Anhang 72

Verzeichnis der Tabellen

Tabelle 1: Vergleich des Aufbaus von ISO 14001 mit EMAS II (eigene Darstellung)

Tabelle 2: Ergebnisse Anlagenkataster: Jahresverbrauch in einzelnen Bereichen

Tabelle 3: Komponenten der Abwasserbehandlungsanlage „ABWASSER EX“

Tabelle 4: Produktionsprozesse „Eisfrei“

Tabelle 5: Produktionsprozesse „Schweißgel“

Tabelle 6: Energieeinsatz Herstellung „Eisfrei“

Tabelle 7: Energieeinsatz Herstellung „Schweißgel“

Tabelle 8: CO2-Bilanz BHKW-Analyse, aus KWK-Plan 1.10

Tab. 9: Maßnahmenkatalog Energieeinsparung BIO AG

Tabelle 10: zu Abb. 3; Zahl der teilnehmenden Betriebe in Dtl. an EMAS bzw. ISO 14001:

Tabelle 11: zu Abb. 12; Energieverbrauch BIO AG 1995-2003

Tabelle 12: zu Abb. 17; Gasverbrauch 1995 – 2002 BIO AG

Tabelle 13: zu Abb. 23, Gasverbrauch BIO AG v. 02.10.2003 – 26.11.2003

Tabelle 14: Stromwerte gesamt Messung vom 18.08.2003 - 17.12.2003:

Tabelle 14: Stromwerte gesamt Messung vom 18.08.2003 - 17.12.2003:

Tabelle 14: Stromwerte gesamt Messung vom 18.08.2003 - 17.12.2003:

Tab. 15: Anlagenkataster BIO AG

Tabelle 15: Anlagenkataster BIO AG

Tabelle 15: Anlagenkataster BIO AG

Tabelle 15: Anlagenkataster BIO AG

Tabelle 15: Anlagenkataster BIO AG

Tab 16.: Strommessung Stadtwerke Musterstadt

Tab 16.: Strommessung Stadtwerke Musterstadt

Tab 16.: Strommessung Stadtwerke Musterstadt

Tab 16.: Strommessung Stadtwerke Musterstadt

Tab 16.: Strommessung Stadtwerke Musterstadt

Tab 16.: Strommessung Stadtwerke Musterstadt

Tabelle 17: ASUE BHKW-Checkliste; Stand 12.03.2003; Ergebnis

Tabelle 18: Auswertung KWK-Plan; Version 1.10, Quelle: www.kwk.info

Tabelle 18: Auswertung KWK-Plan; Version 1.10, Quelle: www.kwk.info

Tabelle 18: Auswertung KWK-Plan; Version 1.10, Quelle: www.kwk.info

Tabelle 18: Auswertung KWK-Plan; Version 1.10, Quelle: www.kwk.info

Tabelle 18: Auswertung KWK-Plan; Version 1.10, Quelle: www.kwk.info

Tabelle 18: Auswertung KWK-Plan; Version 1.10, Quelle: www.kwk.info

Liste der Abkürzungen

1 Einleitung

1.1 Ziel der Diplomarbeit

Ziel der Diplomarbeit war es, die Ursachen des steigenden Stromverbrauchs im Unternehmen zu ermitteln und Verbesserungsvorschläge zu erarbeiten, um den Gesamtstromverbrauch im Rahmen des Umweltmanagementsystems zu mindern.

Die Untersuchungen im Bereich Energie sollten anhand einer Stoffstromanalyse durchgeführt werden, um den Gesamtstromverbrauch einzelnen Subsystemen sowie Verbrauchern zuordnen zu können. Durch diese Zuordnung ist eine Steuerung der Stoffströme möglich. Da im Bereich der Produktion große Energiemengen verbraucht werden, sollten zwei ausgewählte Produkte exemplarisch auf ihren Energiebedarf untersucht werden.

Weiterhin sollte im Rahmen dieser Arbeit aufgrund des hohen Energiebedarfs die Möglichkeit für den Einsatz eines Blockheizkraftwerks geprüft werden. Beim wirtschaftlichen Betrieb eines BHKW´s können Strom und Wärme unabhängig vom Energieversorgungsunternehmen (EVU) bereitgestellt und durch einen hohen Gesamtwirkungsgrad die Umweltauswirkungen gemindert sowie monetäre Entlastungen herbeigeführt werden.

Die möglichen Maßnahmen zur Energieminderung sollten möglichst umgehend umgesetzt werden. Falls dies aufgrund eingehender Prüfung der Realisierung oder höherer Investitionssummen nicht möglich war, sollten diese Möglichkeiten in einem Maßnahmenkatalog festgehalten werden, um diese ggfs. zu einem späteren Zeitpunkt realisieren zu können.

1.2 Das Unternehmen

Die Firma BIO AG* mit Hauptsitz in Musterstadt* wurde 1965 als kleines mittelständisches Unternehmen (KMU) von Firmeninhaber Max Mustermann* gegründet. Das expandierende Unternehmen entwickelt und produziert in internen und externen Labors Reinigungs- Entfettungs- und Schmiermittel sowie diverse Reinigungsgeräte. Daneben zählen Korrosionsschutzprodukte zur Oberflächenbehandlung, Schweißzubehörstoffe und Spezialschmierstoffe für die Metall- und Lebensmittelindustrie ebenso zur Produktpalette wie Wartungsprodukte für den Werkstattbereich, Reinigungs- und Entfettungsanlagen, die teilweise auf mikrobieller Basis arbeiten sowie Enteisungsprodukte für den Winter.

Die Produkte werden weltweit vertrieben.

Seit Firmengründung legt das Unternehmen großen Wert auf die Ökologie bei der Herstellung, dem Vertrieb sowie der Rücknahme der Produkte und sichert eine gleich bleibende Produktqualität durch einwandfreie Werkstoffe und eine interne sowie externe Qualitätskontrolle. Auf den Einsatz von chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW´s) wird aus ökologischen Gründen in der Produktion vollständig verzichtet.

Die Firma BIO AG ist nach der weltweit anerkannten Normenreihe DIN ISO 14000ff. zertifiziert und war bis 2000 auch nach der europaweiten Öko-Audit-Verordnung (EMAS) validiert.

Nach einem zweimaligen Standortwechsel hat das Unternehmen 1994 am untersuchten Standort ein Firmengebäude mit Verwaltungstrakt und Produktionshallen bezogen. Vier Jahre später wurde das Gebäude aufgrund steigender Verwaltungsaufgaben infolge expansiver Tätigkeiten der Unternehmensleitung um einen neuen Gebäudeteil, bestehend aus mehreren Büros auf drei Etagen, einem Meeting-Raum und einem Demonstrationslabor, erweitert.

Das Unternehmen besitzt einen weiteren Produktionsstandort im Ausland und weitere Servicecenter in anderen Ländern. Derzeit arbeiten am Firmenstandort in Musterstadt 200 Mitarbeiter in Produktion und Verwaltung und weitere 100 Mitarbeiter im Außendienst.