Einflussgrößen für den Energieverbrauch
Durch Referenzmessungen lässt sich der aktuelle Energieverbrauch einer Aufzugsanlage bestimmen. Doch eine pauschale Aussage zu geeigneten Effizienzmaßnahmen lässt sich im Voraus kaum treffen. Denn der Energiebedarf hängt nicht nur von der Aufzugstechnik als solcher ab. Genauso entscheidend sind zum Beispiel die Förderhöhe, die Anzahl der Haltestellen und die Nutzungsintensität. Eine weitere nicht zu unterschätzende Einflussgröße ist das seit Jahrzehnten ansteigende Sicherheitsniveau, das Aufzüge einerseits zu den sichersten erkehrsmitteln der Welt macht, andererseits den Energieverbrauch im Stillstand in die Höhe treibt. Beispielsweise sorgen moderne Antriebe mit Frequenzumrichtertechnologie für eine hohe Haltegenauigkeit auf den Etagen. So wird eine der größten Gefahrenquellen für Unfälle im Aufzug reduziert. Gleichzeitig erhöht sich der Fahrkomfort. Doch im Gegensatz zu veralteten Zweigeschwindigkeits-Drehstromantrieben verbrauchen Frequenzumrichter auch im Stillstand Strom. Ähnliches gilt für zusätzliche sicherheitsrelevante Komponenten wie Lichtgitter bei Automatiktüren. Erst seit wenigen Jahren haben sich die Hersteller die Reduktion dieses Stand-by-Bedarfs zur Aufgabe gemacht (Abb. Für Modernisierungsmaßnahmen heißt das: Ziel sollte ein möglichst effizienter Aufzug sein, der dem aktuellen Stand der Technik und dem heutigen Sicherheitsniveau entspricht.
Energieeffizienzklassen für Aufzüge
Der Verbrauch einer bestimmten Aufzugsanlage lässt sich anhand der VDI-Energieeffizienzklassen von A = »sehr gut« bis G = »schlecht« bestimmen. Dabei wird zwischen dem Verbrauch im Stillstand und während der Fahrt unterschieden. So kann die Fahrtleistung beispielsweise in Klasse B fallen, während der Stillstandsbedarf der Klasse C entspricht. Bei einem geringen Verkehrsaufkommen wirkt sich ein niedriger Stillstandsbedarf positiv auf die Einstufung aus. Hingegen kommt es bei stark frequentierten Gebäuden vor allem auf einen effizienten Fahrtbetrieb an (Abb.
Aus diesem Grund unterscheidet die VDI-Richtlinie 4707 bei der Klassifizierung zwischen fünf Nutzungskategorien. Demnach gehören kleinere Wohnhäuser, bei denen der Aufzug weniger als 110 Stunden im Jahr genutzt wird, der niedrigsten Kategorie 1 an. Gebäude mit Fahrtzeiten von mehr als 1600 Stunden im Jahr (z. Hochhäuser mit mehr als 50 Wohnungen) fallen hingegen in die nutzungsintensive Kategorie 5. Die Anlagenkonfiguration sollte daher gezielt auf das jeweilige Gebäude abgestimmt sein, um eine möglichst gute Effizienzklasse und einen geringen Verbrauch zu erzielen.
Gängige Modernisierungslösungen und Ersatzanlagen sind heutzutage grundsätzlich auf einen sparsamen Verbrauch ausgelegt. Die Bandbreite reicht hierbei von energiesparenden getriebelosen Antrieben über elektronische Steuerungen bis hin zu besonders elastischen Tragmitteln aus speziellen Metallkabeln mit Elastomer-Ummantelung, die herkömmliche Stahlseile ersetzen. Darüber hinaus steht eine Reihe von Optionen zur Verfügung, mit denen sich der Energiebedarf weiter senken lässt.
Regenerativer Antrieb bei hoher Auslastung
Wenn es um die Reduzierung des Fahrverbrauchs geht, wird häufig der Einbau eines regenerativen Antriebs diskutiert. Eine Energierückspeisung bei Aufzügen ist möglich, da sie im täglichen Betrieb ständig beschleunigen und wieder abbremsen. Die daraus resultierende Bremsenergie verpufft bei älteren Anlagen ungenutzt in Bremswiderständen. Hingegen wandelt bei der Rückspeisung ein Wechselrichter die überschüssige kinetische Energie in Strom um und speist sie in das Versorgungsnetz des Gebäudes oder des Energieversorgers ein. In Aufzugsgruppen können auch andere Aufzüge in der Gruppe den erzeugten Strom nutzen. Ein Energieüberschuss entsteht bei schwer beladenen Kabinen in der Abwärtsfahrt, aber auch, wenn die Kabinen in der Aufwärtsfahrt leichter sind als das Gegengewicht (Abb. Um bei einem konkreten Objekt zu ermitteln, ob sich der Einsatz eines regenerativen Antriebs wirklich lohnt, muss eine Kosten-Nutzen-Rechnung angestellt werden.
Grundsätzlich gilt, dass der Einsatz eines regenerativen Antriebes, bezogen auf die Lebenszykluskosten, ab circa 100 000 Fahrten pro Jahr und einer gewissen Förderhöhe rentabel ist. Doch handelt es sich zunächst um einen groben Richtwert. Am Beispiel eines Bürohochhauses wird das deutlich (Abb. 4): Ausgangspunkt ist ein Aufzug mit einer Nennlast von 1500 Kilogramm sowie einer Hubhöhe von 76 Metern und 20 Haltestellen. Bei 30 000 Fahrten pro Jahr senkt die Energierückspeisung den Verbrauch lediglich um 630 kWh beziehungsweise 16 Prozent, sodass die Anschaffungs- und Unterhaltungskosten kaum eingespielt werden können. Kommt der gleiche Aufzug hingegen auf 360 000 Fahrten jährlich, liegen die Einsparungen bei rund 40 Prozent – also bei mehr als 6700 Kilowattstunden. In diesen Dimensionen zahlt sich ein regenerativer Antrieb definitiv aus.
Standby-Schaltung reduziert Stillstandsbedarf
Für Anlagen mit hohen Stillstandszeiten bietet sich der Einbau eines Standby-Betriebes an. Die Standby-Ausstattung schaltet die Elektronik bei Wartezeiten automatisch ab und spart so wichtige Ressourcen ein. Bei einer häufigen Nutzung kann sich dieser Betrieb wiederum kontraproduktiv auswirken: Der Verschleiß wird unnötig nach oben getrieben, die technischen Komponenten leiden unter dem häufigen An- und Ausschalten.
LED-Beleuchtung ist Standard
Der Einsatz von energiesparenden LEDs in Bedientableau, Etagenanzeiger und Kabinenbeleuchtung hat sich bei Neuanlagen nahezu vollständig durchgesetzt und bietet auch bei Modernisierungen erhebliches Einsparpotenzial. So benötigt eine LED-Kabinenbeleuchtung bei einer täglichen Einschaltdauer von drei Stunden (entspricht Nutzungskategorie 4) nur rund 20 kWh/a. Vergleichbare Halogenleuchtmittel würden 230 kWh/a benötigen. Darüber hinaus haben moderne Beleuchtungssysteme eine bis zu zwanzigfach längere Lebensdauer.
Schwachstelle Schachtentlüftung
Beim Thema energieeffiziente Aufzugstechnik sollte in jedem Fall die Energieeffizienz der Gebäudehülle mit betrachtet werden. Die Aufzugsschächte sollten sich in der Regel innerhalb der beheizten Gebäudehülle befinden. Zum einen ermöglicht dies einen direkten Zugang zu beheizten Räumen an den Haltestellen. Zum anderen wirkt sich das gleichmäßigere Temperaturgefüge positiv auf die Lebensdauer der Komponenten aus.
Ein Schwachpunkt ist bei älteren Anlagen die vorgeschriebene Schachtentlüftung. Durch diese permanente Öffnung geht eine signifikante Menge an Wärmeenergie verloren. Modellrechnungen für einen Aufzug mit 675 kg Tragfähigkeit und sechs Haltestellen ergeben einen Energieverlust von rund 15 000 kWh/a.
Bei einem kontrollierten Schachtentlüftungssystem hingegen werden vollständig abdichtende Lüftungskomponenten zum temporären Verschließen der Öffnung eingesetzt (Abb. Die Luft im Aufzugsschacht wird fortlaufend von Sensoren analysiert. Das System reagiert dann flexibel auf die jeweilige Situation. So öffnet sich die Lüftungsklappe unter anderem erst bei Rauchentwicklung oder einem Stromausfall. Über Bewegungsmelder sorgt das System zudem dafür, dass bei der Nutzung des Aufzugs und bei Wartungsarbeiten der Schacht ausreichend belüftet wird.
Verkehrsmanagementsysteme vermeiden unnötige Fahrten
Jede vermiedene Aufzugsfahrt spart Energie. Das setzt eine Steuerung voraus, die Fahrtwünsche der Nutzer möglichst effizient umsetzt. Für Aufzugsgruppen bietet der Einsatz einer Zielwahlsteuerung Optimierungspotenzial. Dabei gibt der Nutzer nicht erst in der Kabine, sondern bereits vor dem Betreten seine Wunschetage an. Daraufhin wird Personen mit identischem Ziel derselbe Aufzug zugewiesen. Das vermeidet Zwischenstopps und jeder kommt schneller an. Zudem werden die Anlagen besser ausgelastet oder bei geringem Verkehrsaufkommen stillgelegt. Das spart weitere Energie.
Noch effizienter arbeiten Verkehrsmanagementsysteme wie z. die PORT-Technologie von Schindler, bei der jeder Passagier über ein Identifikationsmedium mit spezifischen Nutzerdaten verfügt (Abb. Dadurch werden Informationen über den Aufenthalt von Personen in den einzelnen Etagen generiert, die das Verkehrsmanagementsystem anderen Bereichen der Gebäudetechnik über eine eigene TCP/IP-Schnittstelle zur Verfügung stellen kann. Dabei ergeben sich weitere Energiesparpotenziale, weil beispielsweise Leuchten und Klimaanlagen auf den einzelnen Stockwerken bedarfsgerecht geregelt werden können. In vielen Gebäuden der Welt ist das bereits Realität. Eines der ersten war der mit 484 Metern höchste Wolkenkratzer Hongkongs, das im Jahr 2010 eröffnete International Congress Center. Das dort installierte System leitet die Menschen nicht nur schneller zum gewünschten Ziel. Jährlich werden auch 85 000 Kilowattstunden Strom eingespart – allein dadurch, dass das System in Zeiten mit wenig Verkehr die Hälfte der Aufzüge stilllegt.
Der Gedanke liegt nah, dass Verkehrsmanagementsysteme nur in großen, komplexen Gebäuden von Nutzen sind. Wie jedoch die Praxis zeigt, können derlei Technologien bei vielen Gebäudetypen – selbst in Wohnhäusern – zur Optimierung des Personenflusses und der Verbrauchsdaten beitragen. Zudem lassen sich viele Verkehrsmanagementsysteme auch bei Bestandsbauten sowie Aufzugsanlagen unterschiedlicher Hersteller nachrüsten. Die Modernisierung ist bei laufendem Betrieb ohne Einschränkung der Kapazitäten möglich, indem die Technologie zunächst auf die bestehenden Controller aufgeschaltet wird. Auf diese Weise verbessert sich unmittelbar die Gesamtleistung der vorhandenen Aufzüge. Im weiteren Verlauf können dann einzelne Anlagen für die vollständige Umrüstung außer Betrieb gesetzt werden. Während dieser Zeit ist zumindest der ursprüngliche Service für die Fahrgäste gewährleistet.
Unbedenkliche Materialien für Mensch und Umwelt
Ein umfassendes Modernisierungskonzept beinhaltet also mehr als die reine Verbesserung der Energieeffizienz. Aspekte wie die Erhöhung des Sicherheitsniveaus oder die Verbesserung der Barrierefreiheit sollten in jedem Fall mit berücksichtigt werden. Darüber hinaus fordern Zertifizierungsgesellschaften wie die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) den Einsatz von Materialien, die für die menschliche Gesundheit und die Umwelt unbedenklich sind. Diesem Ansatz folgen die Hersteller beispielsweise durch den Einsatz bleifreier Gegengewichte sowie durch die Reduzierung von Schmiermitteln, Klebern und Anstrichen. Nicht zuletzt basieren moderne Serienaufzüge auf einer raumsparenden, langlebigen Leichtbauweise, durch die das Gewicht der Kabine deutlich gesenkt werden kann. Daraus ergibt sich auch, dass bei einem Komplettaustausch größere Kabinenmaße in bestehenden Schächten möglich werden.
