1. Energieberechnung

Wenn wir als Verbraucher den Energieverbrauch betrachten und über Energieeinsparungen nachdenken, denken wir natürlich an große Geräte wie Kühlschränke, Klimaanlagen, Kamine, Swimmingpools usw. In Unternehmen denken wir an Kühl- und Heizsysteme, Lampen, Computer und andere Geräte. Es gibt auch kleinere Geräte, die die meiste Zeit des Tages in Betrieb sind und viel Energie verbrauchen können.

Die Senkung des Energieverbrauchs ist der wirksamste Weg, um den Klimawandel und die globale Erwärmung sowie die Umweltverschmutzung zu verhindern. Die eingesparte Energie ist die billigste Energiequelle! Und sie ist viel billiger als der Bau neuer Kraftwerke. Mit Hilfe der Energieberechnung und ihrer Kontrolle können wir dieses wichtige Ziel erreichen.

Einheit des Energieverbrauchs (Joule)

Joule ist ein Begriff, der zur Messung von Energie als Standardmaßeinheit verwendet wird. In der Elektrizitätswirtschaft wird der Verbrauch in der Regel in Kilowattstunden (kWh) gemessen, und die Beziehung zu Joule ist 1kWh=3,6MJ. Bei anderen Energieträgern, wie Wasser und Gas, wird der Verbrauch in Volumeneinheiten wie Kubikmeter, Kubikfuß, Liter und Gallonen angegeben. Für Erdgas als Energiequelle gilt: 1m³=3,7MJ.

	Energieeinsatz	Energieeinsatz in Joule
Elektrizität	1 kWh	3,600,000 J
Gas	1 m3	3,700,000 J

Energieverbrauch in den Ländern

Der Energieverbrauch wird von vielen sozialen und wirtschaftlichen Faktoren und Triebkräften beeinflusst. Vor allem in weniger entwickelten Ländern können die wachsende Bevölkerung und das steigende BIP zu einem erheblichen Anstieg des Energieverbrauchs führen. Die Weltbevölkerung wird in den nächsten 20 Jahren voraussichtlich mehr als 9 Milliarden Menschen erreichen.

Werfen Sie einen Blick auf die Entwicklung des Energiemarktes. Die folgende Abbildung zeigt eine vereinfachte Darstellung des Energiemarktes:

Elektrizitätsmarkt

Elektrizität wird in Kraftwerken erzeugt und über das Hochspannungsnetz übertragen. Das Übertragungsnetz speist das Niederspannungs-Verteilungsnetz über eine Reihe von Anschlusspunkten, die Netzeinspeisepunkte genannt werden. Über das Verteilernetz wird der Strom an die Haushalte, Gewerbe- und Industriekunden geliefert. Der Stromversorger ist dafür verantwortlich, den Strom vom Erzeuger zu kaufen, ihn an die Kunden zu verkaufen und die Stromrechnungen auszustellen. Der Betreiber des Elektrizitätsnetzes (das nationale Netz) ist für den Ausgleich des Systems verantwortlich (Handhabung der erzeugten Strommenge und der Gesamtnachfrage der Verbraucher).

Gasmarkt

Nach der Förderung und Aufbereitung in den Produktionsanlagen gelangt das Gas in das Hochdruck-Transportsystem. Über das Fernleitungsnetz wird es an eine Reihe von Niederdruckverteilernetzen weitergeleitet und dann über das Verteilernetz an die Haushalts-, Gewerbe- und Industriekunden geliefert. Die Versorger sind für den Verkauf von Gas an die Kunden und die Ausstellung von Rechnungen für den Gasverbrauch zuständig. Der Gasnetzbetreiber (das nationale Netz) ist für den täglichen Ausgleich des Netzes verantwortlich, d. h. er sorgt dafür, dass der Gasfluss in das Netz mit der Gasabgabe aus dem Netz im Gleichgewicht ist.

Wassermarkt

Nachdem das Wasser aus den verfügbaren Quellen entnommen und in den Kläranlagen gereinigt wurde, gelangt es in das Fernleitungsnetz. Über die Fernleitung wird es an eine Reihe von Verteilungsnetzen weitergeleitet und dann über das Verteilungsnetz an die Haushalts-, Gewerbe- und Industriekunden geliefert. Die Versorger sind für den Verkauf von Wasser an die Kunden und die Ausstellung von Wasserrechnungen zuständig. Die Abnehmer können über eigene Brunnen verfügen oder Wasser aus Oberflächengewässern beziehen. Für diese Abnehmer sollten entsprechende Wasserzähler installiert und Rechnungen entsprechend ihrem Verbrauch ausgestellt werden.

2. Energieberechnung für Industriegebiete

Die Bedeutung der Energieberechnung und des Energiemanagements im industriellen Bereich:

1. Es trägt zur Verringerung der Treibhausgasemissionen und der globalen Erwärmung bei.
2. Sie verringert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen
3. Senkung der energiebezogenen Kosten bei gleichzeitiger Förderung künftiger Investitionsmöglichkeiten

Der Industriesektor gehört zu den energieintensiven Bereichen mit hohem Energieverbrauch und ist für etwa 70 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich, die einer der Hauptfaktoren für den Wandel der Ökosysteme sind. Angesichts des Klimawandels, der die Gesellschaften auf der ganzen Welt plagt, ist die Bedeutung des Energiemanagements in der Industrie deutlicher denn je geworden.

Es gibt unzählige Möglichkeiten, den Energieverbrauch und damit die Umweltbelastung zu reduzieren, aber die Energieberechnung im industriellen Bereich ist eine der nachhaltigsten langfristigen Lösungen.

Verringerung der Treibhausgasemissionen und der globalen Erwärmung

Wann immer Energie verbraucht oder durch fossile Brennstoffe erzeugt wird, werden Treibhausgase (hauptsächlich Kohlendioxid) in die Atmosphäre freigesetzt, was wiederum zur globalen Erwärmung führt.

Jedes Jahr veröffentlichen Wissenschaftler mehr Informationen über die globale Erwärmung und ihre verheerenden Auswirkungen auf die Menschen und den Planeten Erde. Der Rückgang der Wasserreserven, das Verschwinden natürlicher Gletscher, der Anstieg des Meeresspiegels, die Zunahme von Überschwemmungen und Landerosion, Hitzewellen, der Rückgang der landwirtschaftlichen Produktion, die Störung von Lebensräumen, Dürre, die Ausbreitung von Insekten, Brände und die zunehmende Verbreitung epidemischer Krankheiten durch die Folgen der Erwärmung sind allgegenwärtig. Wenn es uns nicht gelingt, unsere Treibhausgasemissionen zu reduzieren, könnten nach Ansicht von Wissenschaftlern durch die globale Erwärmung jedes Jahr weltweit 250.000 Menschen sterben und innerhalb von 10 Jahren 100 Millionen Menschen in die Armut getrieben werden. Energiemanagement in der Industrie ist eine globale Notwendigkeit, da es die Auswirkungen der globalen Erwärmung verringert.

Sie verringert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen

Stellen Sie sich eine Industriestadt vor, die täglich 1.000 Kubikmeter Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren behandelt. Die Abwässer enthalten biologisch abbaubare Stoffe, die zunächst mit anaeroben Bakterien behandelt werden. Das entstehende Methangas wird aufgefangen und zur Stromerzeugung verbrannt. Auf diese Weise erzeugen die Gewerbegebiete ihren eigenen Strom und decken ihren lokalen Energiebedarf, während sie gleichzeitig die Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Energiequellen wie fossilen Brennstoffen verringern.

Senkung der energiebezogenen Kosten bei gleichzeitiger Nutzung künftiger Wachstumschancen

Eine der Säulen des Energiemanagements ist die Energieeinsparung. Wenn Industriegebiete auf erneuerbare Energien setzen, bietet dies nicht nur eine nachhaltige Energiequelle, sondern macht das Industriegebiet auch unabhängiger von den Energieversorgern. An dieser Stelle wird die Überwachung des Energieverbrauchs im Industriegebiet und die Berechnung der verbrauchten Energie wichtig. Mit Hilfe dieser Berechnungen können wir nicht nur den Verbrauch abschätzen und Lösungen zur Verringerung des Energieverbrauchs finden, sondern auch versuchen, wichtige Ziele wie die Verringerung der Treibhausgasemissionen und die Sicherung der zukünftigen Gesundheit der Erde zu erreichen. Mit Hilfe der Installation von Fernauslesemodems für Messgeräte wie Strom-, Wasser- und Gaszähler können wir nicht nur den Verbrauchsstatus der Industrie überwachen und Rechnungen dafür ausstellen, sondern auch den Status des Energieverbrauchs in Echtzeit kontrollieren.

3. Gebäude-Energie-Management-Systeme (BEMS)

Gebäude sind zu einem festen Bestandteil des Stadtbildes geworden. Der Zweck dieser Gebäude kann von Wohngebäuden bis hin zu kommerziellen oder institutionellen Einrichtungen reichen, und wie jede Infrastruktur sind auch diese Gebäude auf Energie angewiesen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Der Energieverbrauch in Gebäuden macht etwa 40 % des Gesamtenergieverbrauchs in Europa aus, von denen 30 % verschwendet werden. Dies macht den Bedarf an intelligenten Systemen, die einen Teil dieser Energie in Gebäuden speichern können, noch wichtiger.

Building Energy Management Systems (BEMS) for better energy efficiency

In einem Gebäude gibt es verschiedene Geräte oder Anwendungen, die für ihren Betrieb unterschiedliche Arten von Energie benötigen. Um die Energie besser nutzen zu können, muss diese breite Palette von Energieverbrauchern in ein System integriert werden, das nicht nur Informationen über den Energieverbrauch sammelt, sondern dem Gebäudemanager auch die Möglichkeit gibt, sie zu steuern. Dieses System wird als Gebäude-Energiemanagementsystem (Building Energy Management Systems, BEMS) bezeichnet.

Zu den häufigsten Anwendungen, die in BEMS zur Energieoptimierung eingesetzt werden, gehören Heizung, Lüftung, Klimatisierung (HVAC), Beleuchtung, Landschaftsgestaltung usw. Dies sind in der Regel die wichtigsten Aspekte eines Gebäudes, deren Energieverbrauch gesteuert werden sollte.

Energiemanagementsysteme für Gebäude (BEMS)

Gebäude-Energiemanagementsysteme (BEMS) sind integrierte Computersysteme zur Überwachung und Steuerung energiebezogener gebäudetechnischer Anlagen und Ausrüstungen wie Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC), Beleuchtung, Stromsysteme usw.

Gebäude-Energiemanagementsysteme (BEMS) werden manchmal austauschbar mit Gebäudemanagementsystemen (BMS) verwendet. Genauer gesagt können Gebäudemanagementsysteme jedoch zur Überwachung und Steuerung einer Vielzahl von Gebäudesystemen eingesetzt werden, darunter Brand-, Rauch- und Alarmmelder, Bewegungsmelder, CCTV, Sicherheits- und Zugangskontrolle, Aufzüge usw. Gebäudeenergiemanagementsysteme beziehen sich speziell auf energiebezogene Systeme.

Gebäude-Energiemanagementsysteme (BEMS) werden manchmal austauschbar mit Gebäudemanagementsystemen (BMS) verwendet. Genauer gesagt können Gebäudemanagementsysteme jedoch zur Überwachung und Steuerung einer Vielzahl von Gebäudesystemen eingesetzt werden, darunter Brand-, Rauch- und Alarmmelder, Bewegungsmelder, CCTV, Sicherheits- und Zugangskontrolle, Aufzüge usw. Gebäudeenergiemanagementsysteme beziehen sich speziell auf energiebezogene Systeme.

Die beste Lösung ist die Berücksichtigung aller Faktoren

Der erste Schritt beim Energiemanagement von Gebäuden besteht darin, genau zu wissen, wie viel Energie wo verbraucht wird. Mit diesen Informationen können Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt werden, was wiederum dazu beiträgt, das System effizienter zu machen und letztendlich Energie zu sparen.

Der zunehmende technologische Fortschritt hat Gebäudeenergiemanagementsysteme zu einer entscheidenden Komponente für die Steuerung des Energiebedarfs gemacht, insbesondere auf großen Baustellen. Sie können 84 % des Energieverbrauchs eines Gebäudes wirksam steuern. Gewerbe- und Wohngebäude erzeugen einen erheblichen Anteil der Treibhausgase. Die Steigerung der Effizienz von Gebäuden ist eine wichtige Möglichkeit, einen Beitrag zu einer energieeffizienteren Zukunft und zu einer Zukunft mit geringeren Umweltauswirkungen zu leisten.

So können BEMS beispielsweise die Beleuchtung in bestimmten Bereichen dimmen oder ausschalten oder die Temperatursollwerte erhöhen oder senken. BEMS sind auch in der Lage, Daten auf der Basisebene zu überwachen, zu sammeln und zu verarbeiten, um logisch gesteuerte Reaktionen zu ermöglichen.

4. Trennung von Elektrizitäts-, Wasser- und Gaszählern

In vielen Komplexen, Gebäuden, Zentren usw. besteht die Notwendigkeit, Strom-, Wasser- und Gaszähler für die Abonnenten zu trennen und separat zu verwenden, denn wenn ein Zähler gemeinsam verwendet wird, wird der Verbrauch entsprechend der Anzahl der Personen in jeder Einheit aufgeteilt oder die Anzahl der Einheiten ist notwendig, aber es ist nicht gerecht, weil die Menge des Verbrauchs definitiv nicht gerecht verteilt ist.

Um die Zähler zu trennen, müssen zunächst einige Dinge beachtet werden. Grundsätzlich gibt es zwei Lösungen für diesen Zweck. Bei der ersten Lösung wird für jeden Kunden ein separater Zähler installiert, und es ist zu berücksichtigen, dass für jede Einheit eine separate Stromleitung sowie eine separate Wasser- und Gasleitung vorhanden ist. Andernfalls werden wir uns aufgrund der hohen Kosten einer separaten Leitung für jede Einheit und der damit verbundenen Schäden für die zweite Lösung entscheiden.

Die zweite Lösung besteht darin, am Eingang jeder Wohneinheit einen Strom-, Wasser- und Gaszähler für den Abonnenten zu installieren und die Rechnungen der Wohneinheiten mit Hilfe einer Software zu verwalten.

5. Elektrizitätsabrechnung

Das Elektrizitätsversorgungsunternehmen teilt seinen Abonnenten in einem Kalendermonat den Abrechnungszeitraum, das Ablesedatum, das Rechnungsdatum und das Fälligkeitsdatum mit und sendet jedem Abonnenten die ausgestellte Rechnung zu. Diese Rechnungen werden auf der Grundlage der Zählerstände erstellt.

Die Energieberechnung ist einfach. Die Einheit der elektrischen Energie ist die Kilowattstunde (kWh), die man erhält, indem man den Stromverbrauch (in Kilowatt) mit der Anzahl der Stunden des Stromverbrauchs pro Tag multipliziert. Multipliziert man dies mit den Kosten pro kWh, erhält man die Gesamtenergiekosten für den Tag.

1. C_d = (p/1000) * t * c
2. C_m = C_d * d

• C_d: Gesamtenergiekosten pro Tag
• C_m: Gesamtenergiekosten pro Monat
• p: Leistung in Watt
• t: Arbeitsstunden pro Tag
• c: Kosten pro kWh
• d: Die Anzahl der Tage des Monats

Entgegen dem einfachen Anschein gibt es in Wirklichkeit, wenn wir den tatsächlichen Stromverbrauch eines Geräts messen wollen, einige Variablen, die wir berücksichtigen müssen:

• Die Stromtarife sind variabel und richten sich nach den Nutzungsstunden und dem hohen Verbrauch des Abonnenten.
• Tatsächlicher Verbrauch des Geräts
• Genaue Arbeitsstunden pro Tag
• Verschiedene Funktionsmodi (Aus-Modus, Standby-Modus, Arbeits-Modus usw.)

Unterschiedliche Energiewerte

Die Energiekosten sind nicht fix. Je mehr Sie zum Beispiel im Haushalt verbrauchen, desto mehr zahlen Sie, und der Preis steigt exponentiell. In Spitzenzeiten sind die Tarife höher, in anderen Zeiten niedriger. Bei den Berechnungen sollten wir die Kosten mit dem höchsten Verbrauchsanteil ermitteln. Dies ist der Betrag, den wir für jede kWh zahlen, die wir verbrauchen oder die wir durch unseren derzeitigen Verbrauch einsparen. Dies ist der Betrag, den wir durch eine Reduzierung des Verbrauchs einsparen können.

6. Wasserabrechnung

Wasserversorger verwenden verschiedene Einheiten zur Messung des Wasserverbrauchs. Die gebräuchlichsten Einheiten sind Kubikmeter, Liter, Kubikfuß und Gallonen.

Was bedeutet Verbrauch? Wenn zum Beispiel eine Person etwa 40 Liter Wasser pro Tag verbraucht, bedeutet dies, dass eine vierköpfige Familie an einem Tag etwa 160 Liter und in einem Zeitraum von 30 Tagen 4.800 Liter verbraucht. Der Verbrauch ist in den verschiedenen Teilen des Landes sehr unterschiedlich, was vor allem auf die unterschiedlichen Wetterverhältnisse zurückzuführen ist. So ist der Wasserverbrauch in trockeneren Gebieten höher als in feuchten Gebieten.

Welche Kosten sind enthalten?

Die Wasserversorger müssen den Abonnenten die Kosten für den Bau und die Instandhaltung der Infrastruktur in Rechnung stellen. Wasserspeicher, Aufbereitungsanlagen und unterirdische Leitungen sowie die Gehälter der Arbeiter, die uns Tag und Nacht mit Wasser versorgen, sind alles Kosten, die die Wasserunternehmen tragen. Es gibt eine Vielzahl von Tarifstrukturen, die den Kunden in Rechnung gestellt werden.

Arten von Tarifen

• Feste Kosten, alle Kunden erhalten die gleiche Rechnung für das verbrauchte Wasser. Feste Gebühren sind die einfachste Art der Tarifstruktur und werden heute nur noch selten verwendet.
• Der Einheitstarif, der für alle gemessenen Wasserverbrauchseinheiten während des Jahres gilt, hat einen festen Preis pro Einheit. Er unterscheidet sich von den Festkosten dadurch, dass er Messdienstleistungen (Zähler) erfordert. Einige Wasserversorgungsunternehmen berechnen unterschiedliche Tarife für verschiedene Nutzergruppen, z. B. Privathaushalte mit einem Tarif und industrielle Nutzer mit einem anderen Tarif.
• Bei der Erhöhung des Blocktarifs wird der Preis pro Einheit für jeden nachfolgenden Nutzungsblock zu einem höheren Einheitstarif berechnet als für den/die vorherigen Block(s). Erhöhte Blocktarife sollen den sparsamen Umgang mit Wasser fördern und werden häufig in städtischen Gebieten und Gebieten mit begrenzten Wasserressourcen angewandt.
• Die Senkung des Blocktarifs ist das Gegenteil der Erhöhung des Blocktarifs, bei der der Preis pro Einheit für jeden nachfolgenden Nutzerblock niedriger ist als für den/die vorherigen Block(s). Diese Tarifstrukturen sind beliebt in ländlichen Gebieten, die eine große landwirtschaftliche Bevölkerung versorgen, oder in Gebieten mit großen Nutzern wie der Schwerindustrie, in denen Wasser im Überfluss vorhanden ist.
• Saisonale Tarife sind Tarife, die einen bestimmten Zeitraum abdecken. Sie sollen zum sparsamen Umgang mit Wasser in Zeiten des Spitzenverbrauchs anregen. Beispiele für saisonale Tarife sind niedrigere Tarife für die Wintersaison und höhere Tarife für die Sommersaison aufgrund des erhöhten Wasserverbrauchs im Zusammenhang mit der Bewässerung der Landschaft und Aktivitäten im Freien.
• Die Tarife bei Trockenheit ähneln den saisonalen Tarifen, aber anstatt höhere Tarife für einen gesamten Zeitraum anzuwenden, werden die Tarife auf der Grundlage des Ausmaßes der Trockenheit in dem betreffenden Gebiet angepasst. Ein höheres Maß an Trockenheit führt zu höheren Wasserpreisen, um den sparsamen Umgang mit Wasser zu fördern.
• Tarife auf der Grundlage des Wasserbudgets: Die Haushalte erhalten ein „Wasserbudget“, das sich nach dem voraussichtlichen Bedarf des Haushalts oder nach der Anzahl der im Haus lebenden Personen oder der Größe des Grundstücks richtet. Den Nutzern wird ein fester Tarif für den Verbrauch innerhalb ihres Budgets und ein höherer Tarif für den Verbrauch oberhalb ihres Limits berechnet. Ziel ist es, jeden Teilnehmer zu einer effizienten Wassernutzung anzuhalten.

7. Gasabrechnung

Für die Gasversorgungsunternehmen ist es sehr wichtig, eine Rechnung auszustellen und die Kosten für das verbrauchte Gas von jedem Kunden zu erhalten. Die Kontinuität der Arbeit der Unternehmen und die Einhaltung der Verbrauchsgewohnheiten der Kunden sind eines der Ergebnisse dieser Bemühungen. Eines der Probleme, mit denen die Gasversorgungsunternehmen konfrontiert sind, ist die Ausstellung korrekter Rechnungen, die das Ergebnis einer korrekten Messung und einer genauen Anwendung von Formeln und Tarifen sind.

Soll-/Haben-Informationen werden in die Berechnung und Ausstellung der Teilnehmerrechnungen einbezogen. Informationen wie Tarifarten, Tarifsätze, Tarifkoeffizienten und besondere Teilnehmerrabatte sind ebenfalls erforderlich. Alle diese Informationen werden für die Berechnung und Ausstellung der Teilnehmerrechnungen verwendet.

Durch die Änderung der Temperatur und des Drucks des Gases haben sich seine physikalischen Eigenschaften wie die Dichte verändert, was die genaue Berechnung des Gasverbrauchs erschwert. In den Druckreduzierstationen kann mit Hilfe der installierten Umwerter und Sensoren und der Messung der folgenden Parameter die Menge des Gasverbrauchs so genau wie möglich berechnet werden:

• Volumen des durchströmenden Gases
• Temperatur
• Druck

Da die Installation eines Drucksensors in der Gasleitung in Privathaushalten nur begrenzt möglich und nicht kosteneffizient ist, versuchen intelligente Zähler, die folgenden Parameter zu messen und Berechnungen anzustellen, um den Gasverbrauch möglichst genau zu ermitteln:

• Volumen des durchströmenden Gases
• Temperatur

Die Ablesung von Gaszählern kann sowohl persönlich als auch aus der Ferne erfolgen. Bei der persönlichen Ablesung muss sich der Ableser zum Zähler begeben, während bei der Fernablesung die Informationen des Gaszählers mit Hilfe eines Modems an den Server gesendet werden. Nach dem Ablesevorgang wird die vom Teilnehmer verbrauchte Gasmenge anhand der verfügbaren Formeln berechnet und dem Teilnehmer eine Rechnung ausgestellt.