Grüne Themen werden in unserem Leben immer wichtiger“, fasst Peter Blyth, Industry Director Medical beim englischen Stromversorgungshersteller XP Power die gegenwärtige gesellschaftliche Situation zusammen. Regierungen, internationale Institutionen und Organisationen, multinationale und lokale Unternehmen sowie Einzelpersonen müssen sich gleichermaßen steil ansteigenden Energiepreisen und schwindenden globalen Energieressourcen stellen.
Eine viel größere Rolle spielt aber, dass die derzeit wichtigsten Energiequellen, wie Öl und Kohle, für die Ökosysteme und unseren gesamten Planeten schädlich sind. Unter denen zur Zeit diskutierten Lösungen, um Treibhausgasemissionen zu senken, steht der zunehmende Ersatz von fossilen Brennstoffen durch erneuerbare Energien, wie Geothermie, Solar- oder Windkraft, auf globaler und nationaler Ebene. Auf privater Ebene kann man weniger fliegen, in Hybrid- oder Elektro-Autos investieren sowie das Auto stehen lassen und öffentliche Verkehrsmittel oder das Fahrrad nutzen. Alle Prognosen deuten darauf hin, dass sich unsere Konsumgewohnheiten in punkto hohem Stromverbrauch in den nächsten Jahrzehnten verstärken werden. Daher muss es das zentrale Anliegen sein, die bestehende Energie effizienter als bisher zu nutzen. Dabei kommen viele unterschiedliche Technologien in verschiedenen Bereichen zum Einsatz, angefangen von Beleuchtungsthemen, wo Glühbirnen durch CFLs oder LEDs ersetzt werden, über eine optimale Gebäudeisolierung, um den Stromverbrauch zu reduzieren bis hin zu effizienten Netzteilen. Hier spielt insbesondere der Wirkungsgrad eine wichtige Rolle.
Problem: der Standby-Verbrauch
Wie sieht nun die Praxis aus? Sind die in elektronischen Geräten integrierten Netzteile so ineffizient oder sind sie einfach nur nicht effizient genug? „Netzteile verfügen über einen sehr hohen Wirkungsgrad, wenn sie mit ihrer maximalen oder nahezu maximalen Leistung betrieben werden“, erläutert Peter Blyth. „Jedoch fällt der Wirkungsgrad erheblich, wenn das Gerät im Standby läuft, weil Netzteile immer Leistung verbrauchen, solange sie an die Netzspannung angeschlossen sind. Dies sind sicherlich nur einige Watt, aber es summiert sich enorm.“
Punktet mit einem niedrigen Standby-Verbrauch: das CCM250PS12.XP Power
Der Leerlauf- oder Standby-Verbrauch entwickelte sich in den letzten Jahren zu einem immer größeren Thema und führte zu den Energieeffizienz-Initiativen, wie das Energy-Star-Programm der US Environmental-Protection-Agency (EPA). Speziell der EPA Energy Efficiency Level V betrachtet den Wirkungsgrad bei Volllast sowie die Leistungsaufnahme bei Leerlauf, weil diese beiden Zustände bei vielen Anwendungen einen großen Teil der Betriebsdauer darstellen.
Einsparmöglichkeiten im Krankenhaus
Stromversorgungshersteller XP Power beauftragte Inekon Energy Efficiency Consulting damit, ein beliebiges europäisches Krankenhaus in Bezug auf die Energieeffizienz des eingesetzten Equipments zu untersuchen. Insbesondere Geräte, die über längere Zeiträume betrieben werden, sollten berücksichtigt werden.
Das Krankenhaus, das für die Studie ausgewählt wurde, ist die privat geführte Filderklinik in Filderstadt-Bonlanden bei Stuttgart. Die 1975 als Akutkrankenhaus und Gesundheitszentrum für anthroposophische Medizin gegründete Klinik beherbergt 11.000 stationäre und 31.000 ambulante Patienten. Sie verfügt über 1100 Ärzte, 520 Angestellte und 219 Betten. Abteilungen: Anästhesie, Chirurgie, Gynäkologie und Geburtshilfe, Innere Medizin, Intensivmedizin, Kinderklinik, Onkologie, Palliativmedizin, Psychotherapie und Psychosomatik, Radiologie sowie Physiotherapie. Die Onkologie, Frauenheilkunde und die Kinderklinik sind die Hauptschwerpunkte der Filderklinik. Die Studie bestand aus drei Teilen:
- Bestandsaufnahme der elektrisch betriebenen Medizingeräte, die dann ausgewählt und entsprechend dem Energieverbrauch kategorisiert wurden.
- Überprüfung der Geräte und die Abschätzung ihrer Nutzungszeiten.
- Analyse und Bewertung.
Weil viele Geräte in der Regel während des ganzen Tages im Einsatz sind, war es notwendig, auf mobile, drahtlose Messsysteme zurück zu greifen. Datenlogger erfassten den Energieverbrauch über einen Zeitraum von einigen Stunden bis hin zu mehreren Tagen. Bei größeren Geräten mit hohem Stromverbrauch, wie Kernspintomographen oder Röntgengeräten, wurde der Leistungsbedarf an den zentralen Versorgungsleitungen der Filderklinik aufgezeichnet. Die Netzteildaten und Charakteristiken wurden entweder dem Gerät oder den Herstellerdatenblättern entnommen. Ein Hauptpunkt bei den Berechnungen zum gesamten jährlichen Stromverbrauch war die Feststellung der Gerätenutzungsdauer, die durch Abschätzungen und Messungen erfasst wurde. Der Stromverbrauch wurde in die folgenden Kategorien aufgeteilt: Verbrauch während des Betriebs im Standby und Verbrauch im normalen Betrieb.
Im Blickpunkt: Der Stromverbrauch
Der Stromverbrauch der elektrisch versorgten Medizingeräte im Krankenhaus betrug etwa 40 Prozent des Gesamtverbrauchs, in dem beispielsweise Heizung, Be- und Entlüftung, Beleuchtung oder Bürogeräte enthalten sind. Dieser Anteil stieg in den letzten Jahren durch die steigende Anzahl von Medizingeräten um etwa 6 Prozent. „Für die Messung wurden etwa 60 Prozent der Medizingeräte ausgewählt – 758 der insgesamt 1257 im Krankenhaus befindlichen – die aber repräsentativ für die etwa 1000 Netzteile waren“, erklärt Peter Blyth. Diese machten ungefähr 84 Prozent des Energiebedarfs aller Geräte, zumindest der Geräte mit Schaltnetzteilen, aus. Manche Zusatzgeräte, wie Heizungen, Beleuchtung und Sonden, waren dabei nicht eingerechnet.
Die insgesamt im Krankenhaus zum Einsatz kommenden Netzteile haben einen jährlichen Stromverbrauch von 306 MWh. Das entspricht etwa 8 Prozent des Gesamtstromverbrauchs. Allerdings lag der durchschnittliche Wirkungsgrad der Netzteile bei lediglich 77 Prozent. Darüber hinaus konnte nur ein Bruchteil der Geräte die Leistungsaufnahme im Standby-Modus reduzieren.
Effiziente Netzteile reduzieren Energieverbrauch
Im Vergleich dazu verfügen die für Medizingeräte geeigneten Netzteile von XP Power über einen Wirkungsgrad von bis zu 95 Prozent und punkten mit einem niedrigen Standby-Verbrauch. Eine Abschätzung ergab, dass das Krankenhaus seinen Strombedarf mit dem Einsatz von XP-Power-Netzteilen um bis zu 32,5 MWh pro Jahr senken könnte, was in etwa 11 Prozent des Leistungsbedarfs der Medizingeräte darstellt. Das entspricht einer Verminderung der CO2-Emission um 18,6 Tonnen und erheblichen Einsparungen bei den Stromkosten.
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Mehr Energieeffizienz und kleinere Gesamtsystemkosten ist wohl die Wunschvorstellung vieler Einrichtungen – insbesondere auch von Krankenhäusern. Das muss kein Wunsch bleiben, wie die Studie des Beratungsunternehmens Inekon Energy Efficiency Consulting im Auftrag von XP Power an der Filderklinik beweist. Das A & O sind effiziente Stromversorgungen, die einen hohen Wirkungsgrad sowie einen niedrigen Standby-Verbrauch vorweisen können.
„Die geschätzte Energieeinsparung durch den Einsatz effizienter Netzteile ist hier sehr groß“, unterstreicht Peter Blyth. Mögliche Kosteneinsparungen liegen bei 4661 Euro pro Jahr inklusive 700 Euro für die Reduzierung des Standby-Verbrauchs. Weil das Krankenhaus nicht nur für die benötigte elektrische Energie, sondern auch für die notwendige Spitzenlast aufkommen muss, sind die möglichen Einsparungen bei der benötigten Spitzenlast ebenfalls zu berücksichtigen. Diese belaufen sich für die Filderklinik auf 1700 Euro pro Jahr. Daraus ergibt sich insgesamt ein Einsparpotenzial von 6371 Euro pro Jahr, das einfach durch den Einsatz von deutlich effizienteren Netzteilen realisiert werden könnte. „Die Wirkungsgradverbesserung, Reduzierung des Standby-Verbrauchs und des Spitzenstrombedarfs ergibt insgesamt eine Reduktion der Energiekosten für die medizinischen Geräte von 13,3 Prozent“, so Peter Blyth, „was mehr als die zuvor erläuterten 11 Prozent Einsparungen beim Leistungsbedarf ergibt.“
Darüber hinaus sollten auch die laufenden Kosten über die gesamte Lebensdauer betrachtet werden. Bei einer Gerätelebensdauer von 15 Jahren ergeben sich bei den vorher errechneten 13,3 Prozent pro Jahr erhebliche Kostenersparnisse. So sind die Anschaffungskosten eher nebensächlich, wenn sich beispielsweise durch den MHP1000, ein 1000-W-Netzteil, innerhalb von 15 Jahren 1600 Euro sparen ließen. Damit hätte sich das Gerät bereits nach 3 Jahren amortisiert.
Fazit: Die wirtschaftlichen Vorteile hängen im Wesentlichen von der Betriebsdauer und den Betriebskosten durch die spezifische Leistungsaufnahme ab. In der Regel sollten sich Geräte mit einer jährlichen Betriebsdauer von 6000 Stunden in 2 bis 3 Jahre amortisieren lassen.
(eck)
