Energieleistungskennzahlen und energetische Ausgangsbasis – Das fordern die ISO 50001 und ISO 50006

Die ISO 50001 fordert im Normabschnitt 4.4.4, dass unter Verwendung der Informationen aus der energetischen Bewertung eine oder mehrere „energetische Ausgangsbasis(-en)“ erstellt werden muss/müssen. An Abschnitt 4.4.5 ist außerdem die Forderung zu finden, dass die Organisation angemessene Energieleistungskennzahlen EnPIs für die Überwachung und Messung ihrer energiebezogenen Leistung ermitteln muss. Diese EnPIs müssen mit der energetischen Ausgangsbasis verglichen werden. Beide Begriffe hängen also offensichtlich zusammen – dieser Zusammenhang erschließt sich vielen Anwendern der Norm aber nicht von selbst. Viele scheitern schon am Verständnis der „energetischen Ausgangsbasis“. Die Definition aus der ISO 50001 (3.6: „quantitative(r) Referenzpunkt(e) als Basis für einen Vergleich der energiebezogenen Leistung“) hilft ihnen oftmals auch nicht weiter. Auf dieser Seite möchten wir Sie daher mit den Grundsätzen und Leitlinien der ISO 50006 vertraut machen und Ihnen die Begriffe Energieleistungskennzahl EnPI und energetische Ausgangsbasis EnB näher bringen. Zusätzlich erhalten Sie Vorschläge, die der Leitfaden ISO 50006 zur Aufstellung, Nutzung und Aufrechterhaltung von EnB und EnPI macht.

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Die Bedeutung von Überwachung und Messung im Energiemanagement

Sowohl die energetische Ausgangsbasis als auch die Energieleistungskennzahlen sollen der Überwachung und Messung der energiebezogenen Leistung einer Organisation dienen – dies ist der Sinn und Zweck der EnPIs und Veränderungen sind gegenüber der energetischen Ausgangsbasis zu messen. Der Leitfaden ISO 50006 definiert die Aufstellung der Kennzahlen und der Ausgangsbasis daher sogar als Teil des Prozesses zur Messung der energiebezogenen Leistung.

Die Anforderungen an die Überwachung und Messung des Energiemanagementsystems werden aber erst später, in Abschnitt 4.6.1, in der Norm definiert, und das erschwert das Verständnis der Energieleistungskennzahlen und der energetischen Ausgangsbasis. Holen wir also etwas aus und fangen mit der Betrachtung der Anforderungen an Überwachung und Messung an. 

Haben Sie schon einmal den Satz „Was man nicht messen kann, kann man auch nicht managen“ gehört? Oder von der „ZDF-Strategie“ – Zahlen, Daten und Fakten als Grundlage fundierter Entscheidungen? Dass das dahinter stehende Konzept der datenbasierten Entscheidungsfindung in allen Managementsystemen eine entscheidende Rolle spielt, zeigt auch der PDCA-Zyklus, auf den alle Normen zu Managementsystemen (auch die ISO 50001) verweisen: C steht für „Check“ – Überwachung und Messung der Prozesse und wesentlichen Merkmale der Tätigkeiten, die die energiebezogene Leistung bestimmen (so die Einleitung der ISO 50001). Oder in den Worten der ISO 50006: „Um die energiebezogene Leistung ihrer Einrichtungen, Prozesse und Ausrüstung wirksam zu steuern, müssen Organisationen wissen, wie Energie eingesetzt und wie viel über einen Zeitraum verbraucht wird.“ Überwachung ist nach ISO 9000:2015 die „Bestimmung eines Zustand eines Systems, eines Prozesses, eines Produktes, einer Dienstleistung oder einer Tätigkeit“ (z. B. durch Beaufsichtigung oder kritische Beobachtung), ist also zum Beispiel geeignet, Energieeinsätze zu ermitteln. Eine Messung ist ein Prozess zum Bestimmen eines Wertes (üblicherweise eines Größenwertes), also zum Beispiel geeignet, um Energieverbräuche zu ermitteln.

Was die ISO 9000 nicht sagt: eine Messung benötigt immer eine Bezugsgröße, die Maßeinheit. Der Stromverbrauch kann z. B. in kWh gemessen werden; die dahinterstehende Maßeinheit ist die Wattstunde. Alle Maßeinheiten gehen im international gebräuchlichen SI-System (Système international d’unités) auf sieben physikalische Basisgrößen zurück, die die eigentliche Bezugsgröße sind – so ist die Wattstunde von Joule abgeleitet (1 Wh = 3.600J), und Joule (1J = 1 kg * m²/s²) von den Basisgrößen für Länge (m), Masse (kg) und Zeit (s). Die Basisgrößen gehen auf unveränderliche physikalische Größen zurück, so ist ein Meter z. B. die Länge der Strecke, die Licht im Vakuum in 1/299 792 458 Sekunde zurücklegt. So ist sichergestellt, dass überall auf der Welt ein Meter immer ein Meter (bzw. eine kWh überall und immer eine kWh) ist. Da die Basisgrößen unveränderlich sind, hängt die Güte von Messungen nur noch von der Qualität der verwendeten Messverfahren und Messgeräte ab (deren Genauigkeit die Qualität der Messergebnisse bestimmt. Die ISO 50001 fordert hierzu, dass sichergestellt werden muss, dass die Messeinrichtungen fehlerfreie Daten liefern – was unmöglich ist. Die DAkkS erläutert daher (formell nur für Testierungen im Bereich Spitzenausgleich-Effizienzsystem-Verordnung) im Dokument 71 SD 6 046, dass die Organisation für ihre Messungen angemessene Fehlertoleranzen definiert und festhält, deren Einhaltung dann sicherzustellen ist.

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Praxistipp – Leitfaden gemäß ISO 50006
Die ISO 50006:2014 „Energiemanagementsysteme – Messung der energiebezogenen Leistung unter Nutzung von energetischen Ausgangsbasen (EnB) und Energieleistungskennzahlen (EnPI) – Allgemeine Grundsätze und Leitlinien“ gibt eine praktische Anleitung, wie Energieleistungskennzahlen und
‏                         ‏     ‏    ‏  energetische Ausgangsbasen aufgestellt, genutzt und aufrechterhalten werden können. Diese Norm liegt in englischer Sprache vor.

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Die Bedeutung der Energieleistungskennzahlen und der Ausgangsbasis

Entscheidend für unsere Betrachtungen ist folgende Erkenntnis: Messungen beruhen immer auf einem Vergleich mit einer Bezugsgröße. Und eine solche Bezugsgröße brauchen wir auch, wenn wir die Verbesserung der energiebezogenen Leistung messen wollen: genau das ist die Rolle der energetischen Ausgangsbasis (bzw. der energetischen Ausgangsbasen, denen die Norm erlaubt ja mehrere davon). Mit diesem Wissen können wir auch die Definition aus ISO 50001 3.6 „quantitative(r) Referenzpunkt(e) als Basis für einen Vergleich der energiebezogenen Leistung“ verstehen:

Die energetische Ausgangsbasis ist ein Größenwert, der als Bezugsgröße für die Messung (den Vergleich) der energiebezogenen Leistung dient. Anm. 1 zur Definition in ISO 50001 erläutert noch, dass die energetische Ausgangsbasis sich auf einen festgelegten Zeitraum bezieht, vollständig müssten wir also sagen:

Die energetische Ausgangsbasis ist ein Größenwert für einen festgelegten Zeitraum, der als Bezugsgröße für die Messung der energiebezogenen Leistung dient. Wofür aber steht das Wort „Größenwert“? Da dieser ja für die Messung der energiebezogenen Leistung genutzt werden soll, muss er sich entweder auf den Energieverbrauch, den Energieeinsatz und/oder die Energieeffizienz beziehen, denn diese drei Faktoren bestimmen die energiebezogene Leistung (3.12 ISO 50001). Und damit kommen wir zu den Energieleistungskennzahlen. Eine EnPI ist nämlich nach 3.13 ISO 50001 ein „quantitativer Wert oder Messgröße für die energiebezogene Leistung“ – also genau der gesuchte Größenwert. Damit wird auch der Zusammenhang zwischen energetischer Ausgangsbasis und Energieleistungskennzahl deutlich: Die energetische Ausgangsbasis ist eine Leistungskennzahl, die für einen festgelegten Zeitraum ermittelt wird und die als Bezugsgröße für die Messung der energiebezogenen Leistung dient. (Zusammengefasst, und etwas vereinfacht, könnte man auch sagen: die energetische Ausgangsbasis ist eine Kennzahl, die als Bezugsgröße für die Messung der energiebezogenen Leistung dient). Die Definition 3.13 fügt der Definition noch an „wie von der Organisation definiert“. Welche Energieleistungskennzahlen von der Organisation also verwendet werden und welche davon in die energetische Ausgangsbasis einfließen, muss die Organisation also selber festlegen – natürlich unter Berücksichtigung der Anforderungen der ISO 50001. Sinnvoll ist es aber auf jeden Fall, zuerst die EnPIs festzulegen und erst dann die energetische Ausgangsbasis bzw. die energetischen Ausgangsbasen.

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ISO 50001 Forderungen an die Energieleistungskennzahlen (EnPI) im Rahmen der energetischen Bewertung

Hierzu fordert die ISO 50001 lediglich, dass für die Überwachung und Messung „angemessene“ EnPIs zu ermitteln sind und dass die Methodik für die Bestimmung und Aktualisierung aufgezeichnet und regelmäßig überprüft wird. Die Kennzahlen selber müssen ebenfalls regelmäßig überprüft und mit der energetischen Ausgangsbasis verglichen werden.

Zu beachten ist, dass Kennzahlen, die zur Messung der energiebezogenen Leistung dienen, in aller Regel sinnvollerweise nicht aus den reinen Messwerten, sondern in Bezug zu anderen Größen gesetzt werden. Gute Energieleistungskennzahlen zeichnen sich dadurch aus, dass sie die (in der energetischen Bewertung zu ermittelnden) Variablen berücksichtigen, die den Energieverbrauch beeinflussen. Dabei können Sie sowohl für das gesamte Energiemanagementsystem, als auch für ausgewählte Energieeinsätze sowie Einrichtungen oder Prozesse festgelegt werden. Weiter sollten bei der Festlegung der Energieleistungskennzahlen die Energiepolitik und die Energieziele berücksichtigt werden – die Verbesserungsziele können in aller Regel mit passenden Kennzahlen überwacht und Fortschritte gemessen werden.

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Praxistipp – Von Äpfel und Birnen
Eine große Gefahr bei Vergleichen ist, dass man Dinge miteinander vergleicht, die nicht vergleichbar sind: Ein Eisverkäufer, der im Sommer mehr Eis verkauft als sein Kollege im Winter, ist nicht unbedingt der bessere Verkäufer – der gute Verkauf im Sommer könnte auch am wärmeren Wetter liegen.
‏                                    In der Sprache der ISO 50001 wäre die Temperatur eine relevante Variable, ohne deren Betrachtung der Vergleich der Verkaufszahlen einem
‏                                    Vergleich von Äpfeln und Birnen ähnelt.

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ISO 50001 Forderungen an die energetische Ausgangsbasis (EnB) bei der energetischen Bewertung

ISO 50001 fordert, dass eine oder mehrere energetische Ausgangsbasis(en) unter Verwendung eines „angemessenen Zeitraums“ festgelegt werden, dass diese aufrechterhalten und aufgezeichnet werden, und dass sie ggf. angepasst werden,

• wenn die Kennzahlen nicht länger den Energieeinsatz bzw. den Energieverbrauch der Organisation widerspiegeln,
• wenn wesentliche energierelevante Veränderungen vorgenommen wurden,
• in Übereinstimmung mit einer vorab festgelegten Methode.

Es gilt also, unter den EnPIs die wichtigsten auszuwählen, die Auskunft über die energiebezogenen Leistung geben, und einen Bezugszeitraum festzulegen. Die häufigste anzutreffende Dauer ist ein Jahr (ISO 50006 vermutet, aufgrund der Angleichung mit den Geschäftszielen); wenn der Energieverbrauch nicht saisonabhängig ist, sind aber auch kürzere Zeiträume möglich. Die energetischen Ausgangsbasen sind dann die ausgewählten Kennzahlen für den ausgewählten Bezugszeitraum/ die ausgewählten Bezugszeiträume (verschiedene Kennzahlen können sich auch auf verschiedene Bezugszeiträume beziehen). Ein Beispiel für eine energetische Ausgangsbasis wäre der witterungsbereinigte Gasverbrauch für die Heizung in kWh/m² Bürofläche im Jahr 2016. Mit dieser „Basisgröße“ könnte dann z. B. der Gasverbrauch der Büros in den Folgejahren verglichen werden.

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Grundlagen der energetischen Bewertung nach ISO 50001 und ISO 50006  

Die Energiemanagementnorm ISO 50001 fordert, dass im Rahmen der energetischen Bewertung die energetische Ausgangsbasis „unter Verwendung der Informationen aus der erstmaligen energetischen Bewertung“ zu erstellen ist (aufgrund ihres engen Zusammenhangs trifft die Anforderung dann logischerweise auf die Energieleistungskennzahlen zu) – ISO 50001 sagt aber nicht, welche Informationen hierfür relevant sind.

Hier kommt die ISO 50006 ins Spiel, Unterabschnitt 4.2 beschäftigt sich mit der „Erlangung relevanter energiebezogener Leistungsinformationen aus der energetischen Bewertung“, dem ersten Schritt zur Identifizierung von Energieleistungskennzahlen und der energetischen Ausgangsbasis. Typische Tätigkeiten bei einer energetischen Bewertung sind in Anhang A ISO 50006:

• die Aufstellung der Energieträger („Energiequellen“) und der zugehörigen Energiewerte (Verbrauch, Spitzenlast, etc.),
• die Ermittlung potenziell energierelevanter Einrichtungen, Ausrüstungen und Prozesse und der zugehörigen Energiewerte sowie der wesentlichen
‏    Energieeinsätze (SEU, von engl. significant energy use),
• die Identifikation und Quantifizierung relevanter Variablen, die die SEUs beeinflussen,
• die Bestimmung der derzeitigen energiebezogenen Leistung der Einrichtungen, Ausrüstungen und Prozesse, die als SEU identifiziert wurden,
• die Abschätzung künftiger Energiewerte,
• die Identifizierung und Priorisierung der Möglichkeiten zur Verbesserung der energiebezogenen Leistung.

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Festlegung von EnPI/EnB-Grenzen und Qualifizierung von Energieflüssen

Energieleistungskennzahlen und die energetische Ausgangsbasis können auf verschiedenen Ebenen festgelegt werden:

• für die gesamte Organisation (entsprechend dem
‏    Anwendungsbereich und der Grenzen des
‏    Energiemanagementsystems)
• für Systeme/Prozesse (z.B. Dampferzeugung und -nutzung)
• für Einrichtungen/Anlagen/Ausrüstungen (wie dem
‏    Dampfkessel).

Hier werden die Überschneidungen mit dem 4. Punkt der energetischen Bewertung (Bestimmung der derzeitigen energiebezogenen Leistung …) erkennbar:
sinnvolle EnPI/EnB-Grenzen sollten die festgelegten wesentlichen Energieeinsätze (SEUs) berücksichtigen, ebenso (sofern nicht ohnehin deckungsgleich) Einrichtungen oder Prozesse, auf die die Organisation im Rahmen ihres EnMS ein besonderes Augenmerk richten möchte.

Wenn die Energieflüsse sowie die Grenzen der Energieleistungskennzahlen und der energetischen Ausgangsbasis in einem Diagramm („Energiekarte“) dargestellt werden, kann dieses helfen, notwenige Messungen zu identifizieren, um Energieflüsse über die EnPI-Grenzen zu erfassen (siehe rechts: Datensammlung).

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Berücksichtigung relevanter Variablen

Wenn beim 3. Punkt der energetischen Bewertung relevante Variablen, die die wesentlichen Energieeinsätze beeinflussen, ermittelt wurden, sollten die EnPIs und EnBs normalisiert werden.

Datensammlung
Für jede Energieleistungskennzahl und jede energetische Ausgangsbasis sollten die zu erfassenden Daten festgelegt werden, dabei sollten Energieträger und relevante Variablen berücksichtigt werden. Die Datensammlung kann die Ausstattung mit zusätzlichen Zählern oder Sensoren bedeuten, dabei sollte die Bedeutung des Energieeinsatzes bzw. des Verbesserungspotenzials die Kosten rechtfertigen. Ist dies nicht der Fall, kann man Schätzwerte verwenden, muss dann aber Annahmen und Methoden dokumentieren. ISO 50006 empfiehlt die Messung, wobei auch temporäre Messungen möglich sind – dann sollten aber Häufigkeit und Zeitpunkt der Messungen, die für die EnPI Berechnung  verwendet werden, gleich bleiben. Die Häufigkeit der Datensammlung sollte Betriebsbedingungen ausreichend widerspiegeln und eine geeignete Anzahl von Datenpunkten für eine Analyse bereitstellen; Zähler sollten entsprechend Herstellerangaben kalibriert und Messwerte validiert werden. Ungenauigkeiten sollten bei der Interpretation der Daten und beim Berichten über Leistungskennzahlen berücksichtigt werden.

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Festlegung der Energieleistungskennzahlen bei der energetischen Bewertung

Ein weiterer Faktor, der bei der Festlegung der EnPIs berücksichtigt werden sollte, sind die u.a. auf Grundlage der in der energetischen Bewertung ermittelten Möglichkeiten zur Verbesserung der energiebezogenen Leistung festgelegten operativen Energieziele – diese sollten durch EnPI-Werte gekennzeichnet werden, um feststellen zu können, ob sich die energiebezogene Leistung verändert und die Ziele erreicht werden. Ansonsten sind die Schlüsselfaktoren bei der Festlegung der Leistungskennzahlen laut ISO 50006 die Benutzer der EnPI und ihre Anforderungen. Es kann interne und externe Benutzer geben:

Interne Benutzer wie oberste Leitung, Energiemanagementbeauftragter, Abteilungsleiter, Betriebs oder Instandhaltungspersonal nutzen die Kennzahlen typischerweise, um die energiebezogene Leistung zu überwachen. Bei externen Benutzern wie Aufsichtsbehörden oder Auditoren erfüllen sie üblicherweise Informationsanforderungen, die sich z.B. aus rechtlichen Anforderungen ergeben können. In jedem Fall sollten die EnPI für die Benutzer einfach zu verstehen sein. Energieleistungskennzahlen können sein:

Messwerte
dienen u. a. dem Verstehen von Trends beim Energieverbrauch oder der Überwachung von Energiekosten, (Anm.: beziehen aber keine relevanten Variablen ein und messen nicht die Energieeffizienz),

Verhältnis von Messwerten (z. B. kWh/produzierte Tonne)
dienen der Überwachung der Energieeffizienz von Systemen und der Standardisierung von Vergleichen (Benchmarking),

Statistische Modelle
dienen u.a. dem Verstehen der Energieeffizienz der gesamten oder mit dem Stand der Technik verglichen werden soll oder wenn Effizienzziele festgelegt wurden und modellbasierte Energiekennzahlen, wenn komplexe Beziehungen zwischen EnPI und relevanten Variablen vorliegen. Organisation bei mehreren relevanten Variablen oder wann ein Vergleich Normalisierung erfordert (Anm.: die Bestimmung und Sicherstellung der Genauigkeit können aufwändig sein),

Technische Modelle (etwa für industrielle oder stromerzeugende Systeme):
dienen u. a. der Abschätzung der energiebezogenen Leistung in der Planungsphase.

Messwerte bieten sich dann als Energieleistungskennzahlen an, wenn die Energieziele als absolute Energieeinsparungen formuliert wurden oder Leistungskennzahlen zur Budgetierung verwendet werden; Verhältnisse von Messwerten, wenn die energiebezogene Leistung mit anderen Standorten, Unternehmen oder mit dem Stand der Technik verglichen werden soll oder wenn Effizienzziele festgelegt wurden und modellbasierte Kennzahlen, wenn komplexe Beziehungen zwischen Energieleistungskennzahlen und relevanten Variablen vorliegen.

Info_Quadrat_Orange_354x354Praxistipp – Umgang mit Ausreißern
„Ausreißer“ (Daten, die deutlich vom Erwartungswert abweichen) müssen analysiert werden, um die Gründe zu bestimmen. Ggf. können die Daten bei der weiteren Betrachtung unter Angabe der Begründung ausgeschlossen werden (Beispiel: ein unerwartet niedriger Energieverbrauch, der auf eine
‏                        zur Revision abgeschaltete Anlage zurückzuführen ist). Dabei ist aber sorgfältig vorzugehen, um keine systematischen Fehler in die
‏                        Leistungskennzahlen und die energetische Ausgangsbasis einzuführen.

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Festlegung der energetischen Ausgangsbasis im Rahmen der energetischen Bewertung nach ISO 50001

Mit der Festlegung der Energiekennzahlen sind auch die Grundlagen für die Festlegung der energetischen Ausgangsbasis gelegt. Festzulegen ist im Wesentlichen noch ein geeigneter Bezugszeitraum, der lang genug sein sollte, um die Variabilität von Betriebsabläufen und relevanten Variablen zu erfassen; typischerweise werden 12 Monate gewählt. Zum anderen müssen für den Bezugszeitraum Daten vorhanden sein, um die energetische Ausgangsbasis bestimmen zu können (in Ausnahmefällen, etwa bei neuen Betrieben oder Einrichtungen, können die Daten auch simuliert, errechnet oder abgeschätzt werden). Die EnB sollte validiert werden.

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Verwendung, Aufrechterhaltung und Anpassung der EnPIs und EnB

Die wichtigste Verwendung der Werte ist die von der ISO 50001 geforderte Überwachung der energiebezogenen Leistung und ihre Messung gegenüber der energetischen Ausgangsbasis. Die ISO 50006 empfiehlt hierzu drei Ansätze:

• Berechnung der Differenz zwischen EnPI Berichtszeitraum (R) und EnB: R – EnB,
• Berechnung der Veränderung des EnPI in Prozent des EnB-Wertes: [(R – B) / B] x 100,
• Berechnung des derzeitigen Verhältnisses: Verhältnis des Werts im Berichtszeitraum zum EnB-Wert: R/B.

Zum anderen sollten Energiekennzahlen und die energetischen Ausgangsbasis auch zur Kommunikation der energiebezogenen Leistung (4.5.3 ISO 50001) verwendet werden. Die von der ISO 50001 geforderte Anpassung der Ausgangsbasis ist potenziell bei allen energierelevanten Änderungen an Einrichtungen, Systemen oder Prozessen relevant, besonders häufig nach Veränderungen statischer Faktoren (Einführung neuer Prozesse, etc.) und des Energieeinsatzes (Heizung wird durch Sonnenkollektoren ergänzt), aber auch bei Änderungen der Energieziele oder der Datenverfügbarkeit. In jedem Fall sollte dann geprüft werden, ob die EnB weiterhin geeignet oder gültig ist. Ist eine Vergleichbarkeit nicht mehr gegeben, muss entweder der Bezugszeitraum oder die Berechnungsmethode verändert werden. Die Methode zur Bestimmung und Aktualisierung der Energieleistungskennzahlen/EnBs muss nach ISO 50001 aufgezeichnet und regelmäßig überprüft werden.