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Nutzungsgrad

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

15.11.2021

Letztes Update

15.11.2021

 

Der Nutzungsgrad einfach erklärt plus Beispiele

Inhalt des Wiki-Artikels

Der Nutzungsgrad gibt das Verhältnis von tatsächlich nutzbarer Energie zu eingesetzter Energie an. Es muss immer mehr Energie eingesetzt werden, als genutzt werden kann, da es zu betriebsbedingten und anderen Verlusten kommt. Dementsprechend ist der Nutzungsgrad immer kleiner als 100 Prozent. Er wird als Prozentwert oder als Wert zwischen null und eins angegeben, wobei die Eins für einen Nutzungsgrad von 100 Prozent steht.

Verwendung des Begriffs und Formel Nutzungsgrad Maschinen

Der Begriff Nutzungsgrad wird zum Beispiel bei Heizungsanlagen verwendet. Der durchschnittliche Nutzungsgrad im Laufe eines Jahres wird als Jahresnutzungsgrad bezeichnet. Da Heizungen nicht immer unter Volllast, sondern oft auch unter Teillast laufen, kann der Jahresnutzungsgrad relativ niedrig ausfallen.

Ein weiteres Beispiel für den Gebrauch des Nutzungsgrads sind Maschinen in der Industrie. Hier wird der Begriff in der Regel verwendet, um das Verhältnis von Soll- und Ist-Produktionszeit aufzuzeigen. Mit der folgenden Formel lässt sich der Nutzungsgrad für Maschinen berechnen:

Nutzungsgrad = Produktionszeit Ist : Produktionszeit Soll

Stehen die Maschinen aufgrund einer technischen oder organisatorischen Störung still, wirkt sich das negativ auf den Nutzungsgrad aus.

Nutzungsgrad und Wirkungsgrad

Vom Nutzungsgrad zu unterscheiden ist der Wirkungsgrad. Während der Wirkungsgrad angibt, wie effizient eine Maschine oder Anlage zu einem bestimmten Betriebszeitpunkt ist, bezieht sich der Nutzungsgrad auf einen längeren Zeitraum, zum Beispiel im Falle des Jahresnutzungsgrads bei der Heizung auf ein Jahr. Der Nutzungsgrad zeigt also an, wie hoch die Effizienz einer Anlage im Durchschnitt ist. Er ist deshalb im Allgemeinen kleiner als der Wirkungsgrad, der in der Photovoltaik eine wichtige Rolle spielt: Sowohl bei Solarzellen als auch bei Speichern gibt der Wirkungsgrad Auskunft über deren Effizienz. Umgangssprachlich werden die Begriffe Nutzungsgrad und Wirkungsgrad oft synonym verwendet.

Beispiele für den Nutzungsgrad von Heizungen

Wie hoch der Nutzungsgrad bei Anlagen zur Wärmeerzeugung ausfällt, ist unter anderem von der Heizungsart abhängig. Verschiedene Arten lassen sich allerdings nicht allein anhand des Nutzungsgrads miteinander vergleichen, auch die Energieträger, die zum Betrieb notwendig sind, sollten in die Betrachtung miteinfließen. Sie unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich der Preise pro Kilowattstunde, sondern auch im Hinblick auf die Emissionen, die ihr Einsatz mit sich bringt. Durch die Nutzung erneuerbarer Energien bei der Wärmeerzeugung werden schädliche Emissionen wie Kohlenstoffdioxid (CO2) vermieden. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Nutzungsgrade bei unterschiedlichen Heizungsarten:

Heizungsart

Jahresnutzungsgrad

Holzkessel

0,5 bis 0,6

Ölkessel

0,75 bis 0,8

Erdwärmepumpe

3 bis 3,5

Gasbrennwertkessel

0,9 bis 0,96

Elektroheizung

0,9

Fernwärmeheizung

0,88

 

Vorteile der Angabe Nutzungsgrad

Der Nutzungsgrad ist ein Maß für die Energieeffizienz. Laut Definition der VDI-Richtlinie 2067 bezeichnet der Nutzungsgrad das Verhältnis der während eines bestimmten Zeitraums erzeugten Nutzwärmemenge zu der zugeführten Energiemenge. Anhand des Nutzungsgrads lassen sich Maschinen und Anlagen gleicher Art bezüglich ihrer Energieeffizienz miteinander vergleichen. So ist beispielsweise eine Wärmepumpe mit einem Nutzungsgrad von 3,5 energieeffizienter als eine Wärmepumpe mit einem Nutzungsgrad von 3. Dabei bezieht der Nutzungsgrad sowohl Betriebs- als auch Stillstands- und Bereitschaftszeiten mit ein. Der Nutzungsgrad ist in diesem Sinne ein Gütemaß für die Umwandlung der zugeführten in tatsächlich nutzbare Energie. Anhand des Nutzungsgrads können zum Beispiel Industriemaschinen hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verglichen und die effizientesten zukünftig vermehrt eingesetzt werden, um Energie und Kosten zu sparen. Zudem lässt sich mit Hilfe der Nutzungsgrade die Gesamtanlageneffektivität berechnen.

Bedeutung des Nutzungsgrads für die Gesamtanlageneffektivität

Bei der Optimierung von Anlagen wird die Gesamtanlageneffektivität in den Blick genommen. Abgekürzt wird die Gesamtanlageneffektivität mit OEE vom Englischen „Overall Equipment Effectiveness“. Die Gesamtanlageneffektivität lässt sich mit Hilfe einer Formel berechnen, das Ergebnis gibt Auskunft über die Produktivität und Wertschöpfung einer Anlage. Zudem sind Rückschlüsse auf ungeplante Stillstände möglich, so dass die Kennzahl der OEE wertvolle Hinweise zur Optimierung von Fertigungsabläufen gibt. Die Gesamtanlageneffektivität wird aus der Anlagenverfügbarkeit (AV), dem Leistungsgrad (LG) und der Qualitätsrate (QR) mit folgender Formel berechnet:

OEE = AV · LG · QR

Über die Anlagenverfügbarkeit gibt der Nutzungsgrad Auskunft. Mit dem Nutzungsgrad lässt sich ermitteln, in wie viel Prozent der geplanten Produktionszeit eine Maschine tatsächlich produziert hat. Die Unterschreitung der Planbelegungszeit kann verschiedene Gründe haben, wie zum Beispiel:

  • Technische Störungen
  • Ungeplante Reparaturen
  • Wartezeiten aufgrund von Personal- oder Materialmangel

Über den Leistungsgrad werden Stillstände von Maschinen gemessen, berücksichtigt werden kurzfristige Störungen und Unterbrechungen sowie verringerte Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Die Qualitätsrate bezieht sich auf Verluste, die durch Qualitätsmängel an produzierten Produkten entstehen. Sie wird über das Verhältnis von tatsächlicher Produktionszeit für Stückzahlen zur tatsächlichen Produktionszeit der Anlage bestimmt. Da Prozesse und Betriebsmittel unternehmensintern voneinander abweichen, muss die OEE-Kennzahl für jeden Betrieb individuell ermittelt werden.

Für die Beurteilung der Gesamtanlageneffektivität ist der Nutzungsgrad grundlegend. Ein höherer Nutzungsgrad von Maschinen wirkt sich positiv auf die Gesamtanlageneffektivität aus. Soll die Gesamteffektivität einer Anlage erhöht werden, stellt der Nutzungsgrad einen Wert dar, der Optimierungspotenzial sichtbar macht. Neben dem Nutzungsgrad sind der Leistungsgrad und die Qualitätsrate entscheidende Faktoren für die Effektivität einer Anlage.

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