Beispiel zur Erfassung des Energiebereichs Mobilität
Inhaltsverzeichnis
- Struktur der Erfassung eines Fuhrparks
- Erfassung eines Fahrzeugs im Detail
- Energiemanagement im Bereich Mobilität
Um die verbindlich vereinbarten Klimaschutzziele bis zum Jahr 2050 zu erreichen, darf gerade der Verkehrssektor nicht außer Acht gelassen werden. Knapp ein Fünftel der Treibhausgasemissionen in Deutschland (18 %) waren im Jahr 2015 auf den Verkehrssektor zurückzuführen. Um den Anwender dabei zu unterstützen die Energieeffizienz in diesem Bereich zu erhöhen, wird in diesem Beitrag vorgestellt, wie die Erfassung und Einrichtung erfolgen kann.
Struktur der Erfassung eines Fuhrparks
Da ein Fuhrpark Änderungen unterliegt, z.B. kommen Fahrzeuge hinzu oder werden stillgelegt wodurch die Anzahl der Fahrzeuge schwankt, ist es notwendig je Fahrzeug einen Zähler einzurichten.
H inweis: Sollte ein Fahrzeug durch eines der gleichen Art (z.B. Diesel oder Benziner) ersetzt werden, so kann dies durch einen Zählerwechsel abgebildet werden. Ein neuer Zähler ist nicht zwingend notwendig.
Wie in anderen Energiebereichen ist es auch im Bereich der "Mobilität" sinnvoll neben den Verbräuchen auch die Einflussfaktoren zu erfassen. Nur so können Verbrauchsänderungen korrekt bewertet werden. Ein Verbrauchsanstieg ist nicht zwingend als negativ zu bewerten, falls er auf eine höhere Fahrleistung durch Wachstum (z.B. eine neue Filiale) zurückzuführen ist. Deshalb wird empfohlen neben dem Treibstoffverbrauch auch die Fahrleistung zu erfassen. Nur die Fahrleistung zu erfassen ist nicht zu empfehlen, da der Verbrauch nicht allein von dieser abhängig ist, sondern z.B. auch durch das Fahrverhalten beeinflusst wird.
Da ein Fuhrpark meist aus vielen Fahrzeugen besteht und ein Bezug des Verbrauchs bzw. der Kosten oder Emissionen auf die Fahrleistung am leichtesten durch einen übergreifenden Energiefaktor realisiert werden kann, wird empfohlen die Fahrleistung als Energiefaktor zu erfassen. Ein Energiefaktor der die Gesamtfahrleistung des Fuhrparks erfasst, ist nicht sinnvoll. Zum einen kann dann im Nachhinein die Fahrleistung für das einzelne Fahrzeug nicht mehr ermittelt werden, andererseits ist es naheliegend die Fahrleistung über den Kilometerstand als kumulatives Zählwerk zu erfassen, was das Erfassen mehrerer Fahrzeuge ausschließt.
Hinweis: Auch hier gilt, dass ein Austausch eines Fahrzeugs durch eines gleicher Art über einen Zählerwechsel abgebildet werden kann, ohne einen neuen Energiefaktor anlegen zu müssen.
Dem übergreifenden Energiefaktor kann maximal ein Energiefaktor je Einheit bzw. Energieliegenschaft zugeordnet werden. Soll der Fuhrpark in eine bestehende Struktur integriert werden, so könnte dies über eine entsprechende Einheit oder Energieliegenschaft mit einer Untereinheit und einem Zähler je Fahrzeug abgebildet werden, siehe untenstehende Abbildungen. Nachteil an dieser Einrichtung ist, dass sie schnell unübersichtlich wird und alle Änderungen am Fuhrpark, die nicht über Zählerwechsel abgebildet werden können (z.B. Gesamtanzahl der Fahrzeuge ändert sich oder ein Diesel-Fahrzeug wird durch ein E-Fahrzeug ersetzt), neue Zeitabschnitte erfordern.
Besser ist es eine Organisationseinheit für den Fuhrpark einzurichten und unter dieser je Fahrzeug eine Energieliegenschaft anzulegen:
- Flache Hierarchie. Je Energieliegenschaft
- ein Energiefaktor für die Fahrleistung
- ein Zähler mit Zählwerk für den Treibstoffverbrauch
- i.d.R. ein Zeitabschnitt für ein aktives Fahrzeug, ein zweiter bei Stilllegung des Fahrzeugs
- Sehr übersichtlich
- Stillgelegte Fahrzeuge lassen sich einfach in eine gesonderte Organisationseinheit verschieben
- Gleichartige Fahrzeuge lassen sich in einer Organisationseinheit gruppieren und dort in der Gruppe (z.B. nur Dieselfahrzeuge) auswerten
Erfassung eines Fahrzeugs im Detail
Erfassung des Treibstoffverbrauchs in Liter
Es wird jeder Tankvorgang mit der Anzahl der getankten Liter erfasst. Dementsprechend ist ein kumulatives Zählwerk der Messgröße "Treibstoff (l)" anzulegen. Da verhältnismäßig wenige Werte erfasst werden, ist die Erfassung in einem Kombizählwerk mit Rechenauflösung Tag zu empfehlen.
Die Erfassung kann manuell erfolgen. Bei Verwendung eines Tankkartenservice ist jedoch auch ein automatischer Datenimport möglich. Hierfür kann ein Datenabonnement mit dem Treiber "DKV Tankkartenservice - CSV-Datei durch Semikolon getrennt." angelegt und entsprechend in den Stammdaten zur Datenerfassung des Zählwerks verknüpft werden.
Die so importierte CSV-Datei enthält schlicht Datum und Zeitpunkt des Tankvorgangs, das Fahrzeug-Kennzeichen, welches den Abofremdschlüssel darstellt und die Absatzmenge in Litern.
Erfassung des Verbrauchs in kWh und die Emissionen
Der für das Fahrzeug benötigte Treibstoff in l benötigt ein Medium mit dem Medientyp "Sonstiger Brennstoff" und der Maßeinheit l. Die Umrechnungsfaktoren von l in kWh (Heizwert) und kg/MWh (Emissionsfaktor) variieren je nach Treibstoffart (Super, Super E10, Diesel usw.) und können im Internet ermittelt werden.
Sollen Kosten erfasst werden, so könnte z.B. ein monatlicher oder jährlicher Durchschnittspreis im Tarif hinterlegt werden. Eine korrekte Kostenerfassung ist durch die ständigen Preisschwankungen für Treibstoffe jedoch nur über die Rechnungskosten durch Erfassung der Tankbelege möglich.
In der Energieliegenschaft ist der Zähler für das Fahrzeug i.A. vollumfänglich (Koeffizient 1) dem Energiebereich Mobilität zuzuordnen.
Zur Anlage eines Zählers kann der Zählerassistent verwendet werden, der Zählertyp ist dem Medium entsprechend mit "Haupttyp: Brennstoffe" und "Untertyp: Erfassung in l" zu wählen. Das Zählwerk hat dann bereits die benötigte Messgröße, allerdings sind für diesen Spezialfall noch im Schritt 4 von 4 die Einstellungen zum Wandlerfaktor, Zählweise und mögliche Laufrichtung bzw. Erwartungswerte wie oben beschrieben anzupassen (Erster Wandlerfaktor: 1, Zählweise: non-kumulativ, Erwartete Werte: Positiv).
Erfassung der Fahrleistung in Kilometer
Der Energiefaktor zur Fahrleistung erhält als Messgröße "Fahrleistung (km)". Als Ablesewert dient der Kilometerstand, weshalb es sich hier um ein kumulatives Zählwerk handelt, welches vorwärtsläuft. Analog zur Erfassung der Treibstoffmenge eignet sich auch hier ein Kombi-Zählwerk mit Tagesauflösung.
Die Erfassung kann manuell erfolgen. Über den oben beschriebenen Treiber könnte aber auch händisch eine Excel-Datei gepflegt werden, die dann regelmäßig über ein Datenabonnement eingelesen werden kann. Wird hierbei das gleiche Datenabonnement wie für die Erfassung der Treibstoffmenge verwendet, so ist es wichtig darauf zu achten einen anderen Abofremdschlüssel zu wählen, z.B. das "[Kennzeichen]_km".
Es ist ein übergreifender Energiefaktor für die Fahrleistung auf Ebene der Organisationseinheit zu definieren. Auf Höhe der Energieliegenschaft (ein Fahrzeug) ist dann der Energiefaktor diesem übergreifenden Energiefaktor zuzuordnen.
Fahrzeugwechsel und Stilllegen
Wird ein Fahrzeug durch ein Fahrzeug gleicher Art ersetzt, so kann dies durch Zählerwechsel abgebildet werden. Hierbei sind lediglich folgende Dinge zu beachten:
- Der letzte Kilometerstand des Altfahrzeuges stellt den Ausbauzählerstand dar, der Einbauzählerstand entspricht dem Kilometerstand des nun genutzten Fahrzeugs
- Hat das neue Fahrzeug ein anderes Kennzeichen, so ist der Fremdschlüssel bzw. Abofremdschlüssel anzupassen, falls die Ablesung nicht manuell erfolgt und das Kennzeichen Bestand dieser Fremdschlüssel ist
Kommt ein zusätzliches Fahrzeug zum Fuhrpark, wird ein Fahrzeug endgültig stillgelegt bzw. nicht durch eines gleicher Art ersetzt (z.B. Diesel abgeschafft und durch E-Auto ersetzt), so ist das alte Fahrzeug stillzulegen und ein neues über eine zusätzliche Energieliegenschaft anzulegen. Für das Stilllegen ist
- ein zweiter Zeitabschnitt einzurichten
- der Zähler aus der Verbrauchszuordnung zu entfernen
- konsequenterweise kann der Energiebereich Mobilität aus der Verbrauchszuordnung zu entfernen
- die Zuordnung zum übergreifenden Energiebereich zu entfernen
Fahrzeuge ohne Verbrennungsmotoren und öffentliche Verkehrsmittel
Werden E-Fahrzeuge verwendet, so kann der Verbrauch direkt in einem Zähler mit Wirkarbeitszählwerk erfasst werden und das Medium hat den Medientyp "Strom". Der Emissionsfaktor ist stark von dem Strom abhängig der zum Einsatz kommt und ist im Medium entsprechend zu definieren. Werden z.B. ausschließlich Ladesäulen mit Grünstrom verwendet oder beruht die Versorgung eher auf dem allgemeinen Strommix?
Werden Fahrten mit öffentlichen Verkehrsmitteln bestritten, so ist es ausreichend in einem Zählwerk die gefahrenen Kilometer zu erfassen und diese mit Hilfe eines Wandlerfaktors auf die eingesetzten kWh zu berechnen. Auch ein entsprechendes Medium mit dem Medientyp "Strom" ist zu verwenden. Folgende Abbildungen zeigen beispielhaft, wie Bahnfahrten erfasst werden könnten. Wandler- und Emissionsfaktor ergeben sich aus den Angaben der Bahn zu dem Energieverbrauch und den Emissionen pro 100 Personenkilometern.
Energiemanagement im Bereich Mobilität
Fahrleistung
Dank des übergreifenden Energiefaktors lässt sich die jeweilige Gesamtfahrleistung auf den unterschiedlichen Hierarchiestufen vom einzelnen Fahrzeug, über die Dieselfahrzeuge bis hin zur obersten Organisationseinheit mühelos auswerten.
Treibstoffverbrauch in Liter
Es ist denkbar, dass z.B. für einen Fuhrpark aus Dieselfahrzeugen der Gesamttreibstoffverbrauch ermittelt werden soll. Auf Zählwerksebene steht dieser Verbrauch für das jeweilige Fahrzeug zur Verfügung. Oberhalb dieser Ebene kann der Verbrauch in Litern nicht mehr ohne weiteres ausgewertet werden. Deshalb wird hier erklärt, wie sich die gewünschte Darstellung m.H. von Kennzahlen realisieren lässt.
Kennzahl je Medium
Fahrzeuge gleicher Art, z.B. nur Diesel oder nur Benziner, die mit Super betankt werden, erhalten dasselbe Medium und weisen somit alle denselben Umrechnungsfaktor (Heizwert) von l in kWh auf. Auf Ebene einer Organisationseinheit, die gleichartige Fahrzeuge zusammenfasst, ist es somit möglich von dem Verbrauch in kWh multipliziert mit 1/Heizwert des gemeinsamen Mediums die Menge des Treibstoffs in Litern zu ermitteln. Der Heizwert hat die Einheit kWh/l, 1/Heizwert hat somit die Einheit l/kWh. Dementsprechend ist in der Kennzahl der Verbrauch in kWh mit der Konstanten 1/9,79 l/kWh zu multiplizieren. Treibstoff (l) und Wirkarbeit (kWh) sind jeweils zeitteilbare Messgrößen, für die ein Intervall angegeben werden muss, in welchem der angegebene konstante Wert verbraucht wird. Wichtig ist, dass dieses Intervall für beide Konstantendefinitionen gleich ist, siehe folgende Abbildungen.
Hinweis: Diese Kennzahl liefert nur solang korrekte Werte, solang sich der Heizwert im zugehörigem Medium nicht ändert. Dies stellt ein Problem dar.
Wurde eine derartige Kennzahl für Dieselfahrzeuge definiert, so kann analog eine Kennzahl für Benziner gebildet werden. Eine dritte Kennzahl ermöglicht die Addition von den medienabhängigen Kennzahlen zu einem medienunabhängigen Treibstoffverbrauch in Litern.
Umrechnung der Verbrauchsgröße Brennstoffmenge (m³) in Liter
Es ist auch möglich aus der Verbrauchsgröße "Brennstoffmenge (m³)" die entsprechende Menge an Treibstoff in l zu berechnen. Genau wie bei m³ handelt es sich bei l um ein Volumenmaß. Es gilt 1 m³ = 1000 l. Auf Zählern, Einheiten und Energieliegenschaften steht über die Auswertungsfunktion "Verbrauchsgrößen" die Möglichkeit zur Verfügung, die Brennstoffmenge (m³) auszuwerten. In einer Kennzahl können also die Brennstoffmengen in m³ für alle Fahrzeuge addiert und dann mit dem Faktor 1000 l/m³ multipliziert werden.
Hinweis: Sollten Fahrzeuge hinzukommen, müssen die neuen Energieliegenschaften in die Kennzahl mit aufgenommen werden. Die Kennzahl wird somit immer länger, behält jedoch im Gegensatz zur oben beschriebenen Ihre Gültigkeit, wenn Fahrzeuge durch einen zusätzlichen Zeitabschnitt korrekt stillgelegt werden.
Treibstoffverbrauch in Abhängigkeit von der Fahrleistung
Da der Verbrauch nicht nur vom Fahrzeug selbst, sondern auch von der Fahrweise abhängt, ist es sinnvoll diesen auf die Fahrleistung zu beziehen. Mit Hilfe der oben definierten Kennzahl "Treibstoffverbrauch in l" und dem übergreifenden Energiefaktor lässt sich auch dieser relative Verbrauch einfach auswerten.
Im Folgenden wird ein fiktives Beispiel für eine Analyse und Verbesserung dargestellt.
Die Analyse dieser Kennzahl im Beispiel ergibt, dass der Verbrauch ca. 0,08 l/km, also 8 l auf 100 km, beträgt.
Ein Spritspartraining im Mai 2017 soll den Verbrauch pro Kilometer senken. Eine Auswertung der Kennzahl "Treibstoffverbrauch in l/km" im Juli 2017 (Werte vorhanden bis Juni) ergibt, dass eine deutliche Einsparung erzielt werden konnte. Leider haben solche Trainings oft nur einen kurz anhaltenden Effekt. Eine erneute Auswertung im Januar (Werte vorhanden bis Dezember) zeigt einen Rückfall in alte Fahrmuster. Die Mitarbeiter wurden darauf hingewiesen und damit ein erneuter Anstieg zeitnah festgestellt wird, wurde eine Überwachung auf die Kennzahl eingerichtet.
Übergeordnete Ziele
Es ist sinnvoll sich von dem klassischen Denken in Litern zu befreien. Werden z.B. neue Technologien verwendet und Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren durch E-Fahrzeuge ersetzt oder noch besser (falls möglich), öffentliche Verkehrsmittel genutzt, so ist eine Analyse auf Basis eingesetzten Energie und der erzeugten Emissionen deutlich sinnvoller.
Ein übergeordnetes Ziel, dass sich direkt aus dem Bestreben zum Umweltschutz ergibt, ist es die Emissionen in Bezug auf die Fahrleistung zu senken. Ein entsprechender Leistungsindikator lässt sich wie unten abgebildet definieren.
Im Beispiel bildet der Zeitraum vor Mai 2017 den Ausgangspunkt. Für den Leistungsindikator wurde ein Referenzzeitraum gewählt, in dem sich die Zusammensetzung des Fuhrparks bzw. die Verwendung von öffentlichen Verkehrsmitteln im Verhältnis zu dem Einsatz von eigenen Fahrzeugen nicht nennenswert geändert hat. In einem solchen Referenzzeitraum kann man davon ausgehen, dass zwischen der Menge an emittiertem CO2 und der Fahrleistung eine direkte Proportionalität vorliegt. Dementsprechend wird der konstante Anteil für die lineare Regression auf Null gesetzt und der lineare Anteil durch Klick auf "Koeffizienten automatisch bestimmen" ermittelt.
Ziel ist es nun die Emissionen in Abhängigkeit von der Fahrleistung zu senken. Innerhalb von drei Jahren sollen die Emissionen, die laut der liniearen Regressionen auf Basis des Referenzzeitraums entstehen würden um 30% gesenkt werden. Wertet man das Ziel aus, so sieht man in untenstehender Abbildung, dass dieses Ziel auf einem sehr guten Weg ist. Dies ist im Beispiel zum einen auf die Spritsparschulung, zum anderen auf den Einsatz von E-Fahrzeugen zurückzuführen.
Falls möglich, ist aber noch ein weiterer Schritt denkbar. Der Verbrauch bzw. die Kosten oder Emissionen könnten auf den Energiefaktor bezogen, der für den Unternehmenserfolg steht. Beispielsweise ist es im Bereich der Logistik wesentlich sinnvoller den Verbrauch auf die transportierte Menge zu beziehen, da hier nicht nur eine umweltschonende Fahrweise, sondern in erster Linie das Vermeiden unnötiger Fahrten im Fokus steht.