Glossar

Abwärmeströme lassen sich zur Wärmerückgewinnung mittels Wärmeübertrager nutzen, indem die Energie der Abwärme an ein aufzuheizendes Medium übertragen wird. Wärmeübertrager sind Geräte, die von zwei oder mehreren Medien unterschiedlicher Temperaturen durchströmt werden. Die Übertragung der Wärme findet immer vom wärmeren Medium zum kälteren statt. Dieser Wärmeübergang geschieht meist durch eine gut wärmeleitende Trennwand (z. B. aus Kupfer) hindurch.

Produktstrategien wie "Leichtbauweise" und "Beanspruchungsgerechtigkeit / Sicherheit" können auch auf Fertigungsmittel angewendet werden. Beispiel: Minimierung von Warenträgern beim Galvanisieren in Bezug auf Transportgewicht, spezifische Wärmekapazität, Abtropfverhalten und Reinigung.

Detaillierte schriftliche Arbeitsanleitungen helfen bei der Vermeidung von Fehlern. Beispiel: Dosieranleitung in klaren Maßeinheiten wie Kilogramm oder Liter und nicht in Anzahl Schaufeln oder Anzahl Eimer. Die Schichtübergabe ist ein wichtiger Ansatzpunkt zur Vermeidung von Fehl- und Doppelbearbeitungen, für stabile Prozesse, für Aufdeckung von Potenzial zur Prozessoptimierung und für eine lernende Organisation.

Eine eindeutige und vollständige Produktdokumentation vermindert Ausschuss und Nacharbeit. Sie bildet die Basis für Analysen und Verbesserungsmaßnahmen sowie für die Eingrenzung der fehlerhaften Produktmenge bei einer Fertigungsstörung oder einem Fertigungsfehler.

Beanspruchungsgerechtes Konstruieren erfolgt getreu dem Motto: "So wenig wie möglich, so viel wie nötig". Die Sicherheit steht im Vordergrund, jedoch sollte dem Thema Materialeffizienz genügend Beachtung dargebracht werden.

Verluste durch Entsorgung von eingekauften Materialien sind zu vermeiden durch z. B. weniger Einkäufe mit kurzfristigen Haltbarkeitsdaten sowie frühzeitige Anpassung an Umstellungen der Fertigungstechnologien oder an Produktwechsel.

Es gibt einen großen Bedarf für die Beleuchtung innerhalb und außerhalb von Gebäuden, vor allem in Wohn- und Arbeitsräumen. Meist wird die Beleuchtung nur zu bestimmten Tageszeiten oder dunklen Wetterlagen benötigt, aber in manchen Gebäuden auch zu allen Zeiten der Benutzung der Räume. In aller Regel wird Licht mit diversen Leuchtmitteln (eingebaut in Leuchten) in den Gebäuden künstlich erzeugt. Da Licht eine Form von Energie ist, bedeutet die Lichterzeugung die Umwandlung anderer Energieformen – in aller Regel von elektrischer Energie in Licht. Es entsteht also ein Aufwand an Primärenergie, dessen Bereitstellung wiederum mit gewissen Umweltbelastungen verbunden ist. Deswegen und wegen der Betriebskosten ist eine möglichst hohe Energieeffizienz der Beleuchtung wünschenswert. Weitere Gründe sind die unerwünschte Wärmeentwicklung von Leuchtmitteln (besonders an heißen Tagen) sowie das Problem der Lichtverschmutzung im Freien, das Folge eines ineffizienten Lichteinsatzes ist. Zunächst einmal sollte nicht mehr Licht erzeugt werden, als wirklich gebraucht wird. Es ist ineffizient, große Räume stark auszuleuchten, wenn nur an einzelnen Stellen eine hohe Lichtintensität benötigt wird, oder gar unbenutzte Räume über lange Zeit zu beleuchten. Zudem sollte z. B. durch Fenster eintretendes Tageslicht so gut wie möglich genutzt werden. Ferner sollte die Erzeugung des Lichts mit effizienten Leuchtmitteln geschehen, also z. B. mittels energiesparender LED-Technik – insbesondere dort, wo für lange Zeiten beleuchtet werden muss. Allerdings, ein effizientes Leuchtmittel führt nicht zwangsläufig zu einer effizienten Leuchte, auch die Beleuchtungsinstallationen beeinflussen enorm die Gesamteffizienz. Sowohl Leuchtmittel als auch Leuchten unterliegen in der EU der Pflicht für die Energieverbrauchskennzeichnung mittels Energielabels.

Wenn organische Abfälle auf einer Mülldeponie verwesen, entsteht Deponiegas, eine Form von Biogas. In Kläranlagen wird in Faultürmen Klärgas gewonnen. Wenn diese Gase in die Atmosphäre gelangen, haben sie aufgrund ihres hohen Methangehalts, eine stark klimaschädliche Wirkung. Die Verstromung von Deponiegas erfolgt oft nahe am Ort der Erzeugung in einem Kleinkraftwerk, da bei der direkten Wärmenutzung die anfallenden Mengen oft zu gering wären für den Pipelinetransport. Von Vorteil sind auch der oft schon vorhandene Stromanschluss für die Einspeisung der Leistung und zudem das Vermeiden von Methanschlupf bei undichten Stellen. Der größte Nutzeffekt dieser Gase folgt dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung zumeist mittels eines BHWKs und besteht darin, sie mit einem Gasmotor oder einer Gasturbine zu verbrennen und über einen Generator sowohl elektrische Energie zu gewinnen als auch die Abwärme des Motors bzw. der Turbine zu nutzen.

Biokraftstoffe (Biotreibstoffe, Agrotreibstoffe) sind meist flüssige, manchmal gasförmige Kraftstoffe, die aus Biomasse erzeugt werden, deshalb das Präfix Bio. Sie werden hergestellt aus nachwachsenden Rohstoffen z. B. aus Getreide, Zuckerrüben oder Holz, aber auch aus biologischen Abfällen wie Restholz oder tierischen Abfällen. Die Klimaneutralität und Vorteilhaftigkeit von Biokraftstoffen ist umstritten. Insbesondere gibt es bei als Lebensmittel nutzbaren pflanzlichen Ausgangsstoffen die berechtigte Diskussion um Tank oder Teller.

Als Biomasse werden verschiedenste Stoffe bzw. Stoffgemische biologischen Ursprungs (meist pflanzlich) bezeichnet. Man versteht darunter meist feste oder flüssige Materialien, kann aber auch Gase dazu zählen. Allgemein hat Biomasse einen hohen Anteil organischer Substanzen wie z. B. Cellulose, die einen erheblichen Energiegehalt haben. Die zur Energiegewinnung genutzten Verfahren sind dennoch sehr unterschiedlich und stoffspezifisch. Das Verfahren der Biomassenvergasung involviert die Gewinnung brennbarer Gase durch thermochemische Verarbeitung der Biomasse. Prinzipiell wird die Biomasse bei erhöhter Temperatur und unter Sauerstoffmangel umgesetzt. Es verbleiben brennbare Substanzen wie Wasserstoff (H2), Methan (CH4) und Kohlenmonoxid (CO) im erzeugten Gas (Synthesegas). Im Prinzip handelt es sich bei der Erzeugung von Biogas durch Fermentation (Vergärung) ebenfalls um eine Art von Biomassevergasung, der tragende Unterschied sind die wesentlich niedrigeren Temperaturen beim Biogas (Klär- bzw. Deponiegas).

Blockheizkraftwerke (BHKW) liefern im Vergleich zu GuD-Kraftwerken geringere Leistungen und sind Anlagen die gleichzeitig Strom, Wärme (Heißwasser, Dampf) oder Kälte (Absorptions- oder Adsorptionskälte) erzeugen können. Sie stehen meist in der Nähe von Gebäuden, welche diese für ihre Heizzwecke (und Kühlung) oder die Warmewasserversorgung nutzen. Auch die Weiterverteilung der Wärme und Kälte über ein Nah- bzw. Fernwärmenetz ist möglich. Außerdem kann ein BHKW das Klärgas von Kläranlagen verstromen und gleichzeitig die erforderliche Wärme für die Faultürme liefern. Häufig wird Erdgas oder Heizöl als Energieträger verwendet - dies immerhin deutlich effizienter als beim Einsatz in Heizkesseln, jedoch wäre es für die Klimaschutzziele besser nur noch Biogas zu verwenden.

Druckluft ist heute neben der elektrischen Energie der in Industrie und Handwerk am weitesten verbreitete Energieträger. Er wird branchenübergreifend für den Antrieb und die Steuerung in fast allen modernen Fertigungsmaschinen verwendet. Um ein paar eindeutige Vorteile von Druckluft zu nennen: Abwärme entsteht vorwiegend zentral am Kompressor; das Arbeitsmedium Luft ist kostenlos und stets vorhanden; Druckluftwerkzeuge sind einfacher konstruiert als Elektrogeräte vergleichbarer Leistung.

Wesentliche Einflüsse auf die Art und Menge von Reinigungsmitteln haben die Produktgestaltung und der Fertigungsprozess. Maßnahmenbeispiele: passend angeordnete oder schmutzabweisende Oberflächen, Trennung von Grob- und Feinreinigung oder Kaskadenreinigung, Reinigung direkt vor dem Prozess, der gereinigtes Material benötigt, keine Doppelreinigung, optimales Reinigungsmittel.

Transporteffizienz ist eine Kenngröße in der Logistik, mit der ein möglichst schneller und kapazitätsreicher Gütertransport oder Personenverkehr bei möglichst geringem Energieverbrauch bezeichnet ist. Einflüsse: Transportmittelart, Transportentfernung (Anordnung der Fertigungsprozesse), Leerfahrten, Stapelbarkeit des Transportgutes, benötigtes Verpackungsvolumen, Optimierung der Bestell- bzw. Liefermengen.

Die direkte Speicherung elektrischer Energie über Kondensatoren und Magnetspulen ist einerseits höchst effizient, aber andererseits in punkto Speicherkapazitäten sehr begrenzt und mit hohen Kosten verbunden. Der Kondensator besteht im Wesentlichen aus zwei elektrischen Leitern, zwischen denen sich ein Isolator befindet. Beispielsweise kann eine Kunststofffolie zwischen zwei Metallfolien angebracht sein. Eine elektrische Spannung erzeugt eine Aufladung des Kondensators, wobei die Energie im Isolator gespeichert im elektrischen Feld enthalten ist. In einem supraleitenden magnetischen Energiespeicher (SMES) speichern Spulen Energie im Magnetfeld. Die Energie ist in beiden genannten Fällen sehr schnell abrufbar und kann daher zur Kompensation schneller Lastschwankungen in Stromnetzen genutzt werden.

Elektrochemische Energiespeicher sind beispielsweise Batteriespeicher. Diese bestehen aus einer Zusammenschaltung mehrerer galvanischer Zellen. Das Grundprinzip jeder galvanischen Zelle ist, durch elektrochemische Redoxreaktion chemische Energie in elektrische Energie zurück zu verwandeln. Wasserstoff kann wie andere Gase in Druckgasflaschen gespeichert werden. Jedoch lassen sich wegen der geringen Dichte von Wasserstoff keine hohen Energiedichten erreichen. Für große Mengen werden Flüssiggasspeicher verwendet, wobei der Wasserstoff verflüssigt wird und anschließend bei tiefen Temperaturen gelagert. Eine weitere Möglichkeit den Wasserstoff zu speichern, bieten Metallhydridspeicher. Hier wird Wasserstoff in kleinsten Lücken eines metallischen Körpers gespeichert und chemisch an das Metall gebunden.

Im Jahr 2009 (und geändert 2014) wurden von der Europäischen Kommission neue Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren verabschiedet. Mit dieser Verordnung sind die Effizienzklassen IE1 bis IE3 eingeführt wurden. IE1 steht für Standardwirkungsgrad, IE2 für gehobenen Wirkungsgrad und IE3 für Premiumwirkungsgrad. Seit 2017 dürfen noch noch Motoren mit der Effizienzklasse IE3 eingesetzt werden. Werden Motoren mit der IE2 eingesetzt, dann müssen diese zusätzlich mit einer Drehzahlreglung ausgestattet sein. Zusätzlich wurde die IE4 klassifiziert.

Die Wärmeverluste eines Fensters hängen von seinem Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) ab. Dieser Wert multipliziert mit der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen ergibt die Leistung des Wärmestroms nach außen, der pro Quadratmeter Fensterfläche auftritt. Man beachte, dass Wärmeverluste auch im Fensterrahmen auftreten. Deswegen ist es wichtig, den Wärmedurchgangskoeffizienten für das gesamte Fenster (Glas und Rahmen) zu beachten, und nicht nur den Wert der Verglasung allein. Der relevante Gesamtwert wird häufig als UF (oder auch UW mit W = Window = Fenster) bezeichnet. Für Fenster mit modernen 3-fach Verglasungen liegt er meist zwischen 1,1 und 0,7 W/qm·K. Da Fenster aber auch Sonneneinstrahlung in Räume gelangen lassen, ermöglichen sie solare Wärmegewinne die mithilfe eines g-Werts quantifiziert werden. Beispielsweise bedeutet ein g-Wert (Energiedurchlassgrad) von 0,6, dass 60 % der eingestrahlten Energie durchgelassen werden. Je höher dieser Wert ist, desto höher sind die möglichen solaren Gewinne. Heutige Baunormen fordern aus guten Gründen eine luftdichte Gebäudehülle. Dies ist mit modernen, korrekt eingebauten Fenstern problemlos möglich.

Neben der Ausschöpfung von Effizienzpotenzialen im Fertigungsprozess selbst können durch Design for Manufacturing Ausschuss und Nacharbeit vermindert werden. Beispiele: Kleben anstelle von Schrauben oder Nieten, gleiche Verbindungselemente und damit Werkzeuge bei der Montage, Nutzung von Produktbestandteilen als Aufnahme oder Anschlag, verdrehsichere Produktkonturen. Zielkonflikte im Recycling und beim Materialverbrauch können dabei auftreten.

Als Gebäudeautomation wird im Bauwesen die Gesamtheit von Überwachungs-, Steuer-, Regel- und Optimierungseinrichtungen in Gebäuden bezeichnet. Als Teil der Versorgungstechnik ist die Gebäudeautomation ein wichtiger Bestandteil des technischen Energiemanagements und daher für eine gesteigerte Energieeffizienz und Energie-Performance unabdingbar. Für eine spürbare Senkung der Betriebs- und Energiekosten optimieren intelligente Steuerungen den Energieeinsatz, da aus rein bauphysikalischer Sicht viele Gebäude das Energieeffizienz-Optimum bereits schon erreicht haben. Durch die Gebäudeautomation können verschiedene, in Abhängigkeit stehende Systeme wie Heizung, Lüftung, Klimatisierung, elektrisches Licht, natürlicher Lichteinfall und Sonnenschutz in Beziehung gebracht und steuerungstechnisch energieeffizient aufeinander abgestimmt werden. Das Ergebnis: ein Maximum an Energieeffizienz. Weitere Schlagworte sind Smart Home, Smart Building, BIM und CAFM.

Als Geothermie (Erdwärme) wird die direkte (d. h. ohne Wärmepumpe) oder indirekte Nutzung von Wärme aus dem Erdreich bezeichnet. Bei der tiefen Geothermie nutzt man Schichten in großen Tiefen von einigen Kilometern, in z. B. 3 km Tiefe sind bereits Temperaturen von 100 °C möglich. Die dortigen relativ hohe Temperaturen können von Fernwärmenetzen bis hin zur Stromerzeugung genutzt werden. Bei der oberflächennahen Geothermie wird Schichten in relativ geringer Tiefe (einigen hundert Meter) Wärme entzogen. Diese Temperaturen sind meist unter dem für die Wärmenutzung (oder gar die Stromerzeugung) notwendigen Temperaturniveau und es werden zusätzliche Wärmepumpen benötigt. Gefördert wird diese Wärme in der Regel mit Erdwärmesonden, die vertikal bis in eine Tiefe von typischerweise um 300 m vordringen, zu Temperaturen um 10°C . Es besteht außerdem die Möglichkeit die Erdsonden im Sommer auch für die Rückführung der Wärme (Kühlung von Gebäuden) zu verwenden. Da die Wärmestromdichte sehr gering ist führt die Erdwärmenutzung in der Regel zu einer langfristigen Auskühlung der genutzten Gesteinsmassen. Im strengen Sinne ist die Erdwärme bei der tiefen Geothermie deswegen nicht erneuerbar: Sie wird zwar durch den Wärmestrom aus der Tiefe langfristig (etwa im Laufe einiger Jahrtausende) wieder ersetzt, aber nicht in Zeiträumen, die eine kontinuierliche Nutzung ermöglichen.

Green IT ist ein Sammelbegriff für alle Ansätze, Informationstechnologien sowohl energie- als auch ressourceneffizient herzustellen und zu betreiben. Schwerpunkte bilden hierbei Rechenzentren und Endgeräte.

Grüner Wasserstoff ist Wasserstoff, der durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird. Dabei stammt die für die Elektrolyse genutzte Energie aus erneuerbaren Energiequellen wie Windkraft oder Photovoltaik, deshalb das Adjektiv grün. Grüner Wasserstoff wird meist in Brennstoffzellen wieder in elektrische Energie umgesetzt. Er ist somit eine Form der Speicherung von regenerativer elektrischer Energie. Eine zeitliche und örtliche Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch von elektrischer Energie wird erreicht.

Unter Materialsubstitution versteht man das Ersetzen eines gegebenen Materials durch ein anderes Material. Hilfs- und Betriebsstoffe tragen zum Teil erheblich zu den Materialkosten bei. Diese Stoffe sind kein Produktbestandteil und werden nach Gebrauch zu Abfall, der häufig zu hohen Entsorgungskosten führt. Beispiel: Kühlschmiermittel auf Mineralölbasis können durch Produkte aus der Altfettaufbereitung mit vergleichbaren Leistungsparametern ersetzt werden. Trockenbearbeitung arbeitet ohne Kühlschmiermittel, Minimalmengenschmierung (MMS) führt das Schmiermittel in der exakt benötigten Menge und Eigenschaft der Bearbeitungsposition zu. Die beiden zuletzt genannten Verfahren führen zum Einsparen von Kühlschmierstoffen und Reinigungsmitteln, können höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten und folglich kürzere Belegungszeiten von Betriebsmitteln erreichen und ermöglichen besseres Recycling durch trockene Späne. Des Weiteren können Hilfs- und Betriebsstoffe durch Kaskadennutzung länger im Einsatz bleiben, z. B. durch Weiternutzung in einem Anwendungsbereich mit geringeren technischen Anforderungen, im Vergleich zur Erstnutzungsphase des Stoffes. Beispiele: innerbetriebliche Wiederverwendung von Verpackungsmaterial, Kühl- und Spülwasserkaskade im Gegenlauf zur Richtung der Produktflusses.

Hydraulik ist die Lehre der Bewegungen inkompressibler (volumenkonstanter) Flüssigkeiten in technischen Geräten und Anlagen und der Anlagen selbst.  Hydraulische Systeme werden mit speziellen Hydraulikflüssigkeiten befüllt, die in ihnen eingeschlossen bleiben. Fast immer dienen hydraulische Maschinen und Anlagen der Übertragung von Kräften und sind somit im Bereich der Querschnittstechnologien, der Technologien, die in vielen Branchen zum Einsatz kommen, gut aufgehoben.

Im Internet der Energie sind die Daten von Energieerzeugern und Energieverbrauchern vorhanden. Sie werden miteinander verbunden und ermöglichen so eine intelligente Steuerung der Energiesysteme. Das Ergebnis soll eine sichere, wirtschaftliche und umweltfreundliche Energieversorgung sein.

Kreislaufführung von Materialien kann inner- und außenbetrieblich erfolgen. Sie sollte erst nach der Vermeidung von Reststoffen Anwendung finden und auch in der Menge des kreislaufgeführten Stoffstromes als stets verbesserungswürdig angesehen werden. Beispiele: Aufbereitung und Rückführung von Hilfsstoffen (z. B. Gießereisand, Kühl- und Spülwasser) oder prozessbedingten Reststoffe (Verschnitt, Anguss, Kupfer in Ätzlösung).

Kaskadennutzung bedeutet die Weiternutzung eines Produkts in einem Anwendungsbereich mit geringeren technischen Anforderungen im Vergleich zur Erstnutzungsphase des Produkts. Beispiele: Weiternutzung eines Bürocomputers in einem privaten Haushalt, Weiternutzung einer Fahrbatterie in einem stationären Batteriespeicher.

Eine Anlage zur Klimatisierung von Räumen (Klimaanlage) wird in der Regel fest in ein Gebäude eingebaut. Es gibt zentrale Klimaanlagen, bei denen sich die gesamte Luft- und Anlagentechnik in einem Technikraum oder auf dem Dach befindet und die Luftverteilung im ganzen Gebäude über Luftleitungen z. B. in den Zimmerdecken erfolgt. Einzelraum-Klimaanlagen (dezentrale Geräte, etwa für Seminarräume) werden häufig als Split-Geräte ausgeführt. Im Vergleich zu zentralen Anlagen sind dezentrale Klimageräte meistens deutlich weniger effizient betreffend Energie und Betriebskosten, u. U. auch für die Wartung. Viele Klimaanlagen verursachen im Betrieb (und teils sogar allein schon durch ihren Einbau) erst einmal einen hohen Energieverbrauch. Die verschiedenen Aspekte der Klimatisierung tragen hierzu in recht unterschiedlichem Ausmaß bei. Die Anforderungen Lüften, Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten bestimmen den Energieverbrauch – meist elektrischen Strom – der Klimatisierung. Die Energieeffizienz von Klimageräten wird mit einem Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER) quantifiziert; dies bedeutet das Verhältnis von Kälteleistung zur aufgewandten elektrischen Leistung bei gemessenen Werten für verschiedene Temperaturen (20, 25, 30 und 35 °C) und gegebener Innentemperatur mit Volllastbetrieb des Kompressors. Es sollte immer zuerst konkret geprüft werden, inwieweit eine (Voll-)Klimatisierung überhaupt notwendig ist, oder über Verschattung, Zonierung, erhöhte Wärmedämmung, Aktivierung der Speichermassen, Vermeiden interne Wärmelasten, freie Nachtkühlung und weitere Maßnahmen der Kühlbedarf nicht massiv gesenkt werden kann. Falls mit diesen Maßnahmen immer noch ein signifikanter Kühlbedarf bleibt, sollte eine energieeffiziente Kühlanlage verwendet werden. Hierzu gehört nicht nur ein gutes Kühlaggregat mit angemessener Leistung und gutem COP, bzw. SEER und z. B. Abwärmenutzung für die Warmwasserbereitung. Insbesondere der Energiebedarf für Kühlung, der in der Regel den größten Teil des Energiebedarfs einer Klimaanlage ausmacht, entsteht vermehrt dann, wenn auch viel Sonnenenergie zur Verfügung steht. Hier gibt es prinzipiell zwei unterschiedliche Ansätze: Über PV-gewonnene elektrische Energie, die dann für elektrische betriebene Klimaanlagen verwendet werden kann. Oder mit Hilfe von Absorptionskältemaschinen Kälte direkt aus solar erzeugter Wärme zu gewinnen. Hierfür benötigt man Sonnenkollektoren, die ausreichend hohe Temperaturen erzeugen. Dieses Verfahren eignet sich eher für große Anlagen. Viele Anlagen mit Kältemaschine arbeiten weit entfernt vom thermodynamischen Optimum, da sie ineffiziente Kältemaschinen verwenden, die gegen unnötig hohe Temperaturdifferenzen (z. B. aufgrund wenig effektiver Rückkühler und im Taktbetrieb) arbeiten müssen. Zudem wird leider oft auf angemessenen Sonnenschutz verzichtet, und ineffiziente Elektrogeräte erzeugen eine zusätzliche Wärmelast, die dann weggekühlt werden muss. Besonders ungünstig sind viele Fälle, in denen Klimaanlagen die Folgen technisch unzulänglicher Architektur ausgleichen müssen.

Von einem Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk (GuD-Kraftwerk) wird gesprochen, wenn das Kraftwerk mindestens eine Gasturbine und eine Dampfturbine enthält. Oft wird für die Befeuerung der Gasturbine Erdgas genutzt und das heiße Abgas anschließend für den Betrieb einer nachgeschalteten Dampfturbine weiterverwendet. Der hohe Gesamtwirkungsgrad für die reiner Stromerzeugung liegt heute etwa bei 60 %, wovon etwa 40 % von der Gasturbine und weitere 20 % von der Dampfturbine stammen. Diese Effektivität geht mit der Nutzung aller Temperaturfelder einher. Die Gasturbine arbeitet mit sehr hohen Temperaturen, während die Dampfturbine ergänzend den tieferen Temperaturbereich nutzt.

Bei der Wärmepumpe wird die Abwärme als Nutzen angesehen, da damit z. B. ein Raum beheizt wird (die Wärme wird dem Raum zugeführt). Das bedeutet also, dass Arbeit aufgewendet wird um Wärme abzugeben. Bei der Kältepumpe wird die zugeführte Wärme (abgeführte Wärme aus dem zu kühlendem Raum) als Nutzen angesehen, da damit z. B. ein Raum gekühlt wird, indem diesem Wärme entzogen wird. Das bedeutet, dass in diesem Fall Arbeit aufgewendet werden muss um Wärme zu entziehen.

Leichtbau betrifft den Einsatz leichterer Werkstoffe, die Verminderung der benötigten Werkstoffmenge bei gleichbleibendem Werkstoff oder Veränderungen der Produktstruktur. Durch Leichtbauweisen entstehen bei mobilen Produkten Effizienzsteigerung in der Nutzungsphase. Beim Einsatz von Verbundwerkstoffen können jedoch Ineffizienzen bei der Verwertung entstehen.

Energiespeicher werden für die Überbrückung der Zeit zwischen Energiegewinnung und Energienutzung benötigt. Der immer größere Anteil volatiler erneuerbarer Energien an der erzeugten Gesamtstrommenge in Deutschland lässt die Stromspeicherung eine immer größere Rolle spielen. Die elektrische Energie kann in unterschiedlichen Formen gespeichert werden. Die Pumpspeicherung ist beispielsweise eine mechanische Form der Energiespeicherung. Man nutzt den Höhenunterschied zweier Wasserreservoirs, also Lageenergie (potentielle Energie). Das obere Wasserreservoir wird unter Aufwand elektrischer Energie mittels Pumpen aufgefüllt, um später die über die Fallhöhe gespeicherte Energie für die Rückumwandlung mittels Turbine zu nutzen. Schwungräder (Drehmassenspeicher) werden oft mithilfe eines Elektromotors zum Rotieren gebracht und die Energie so in Bewegungsenergie gespeichert. Aufgrund ihrer kurzzeitigen hohen Leistung werden sie oft auch als USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung) verwendet. Ein Druckluftspeicher nutzt die elektrische Energie, um einen Kompressor (Verdichter) zu betrieben mit welchem Luft unter hohem Druck aus der Atmosphäre in den Speicher verdichtet wird. Beim Ausspeichern (Entladen) wird diese Druckluft verwendet, um beispielsweise über eine Turbine wieder elektrische Energie zu erzeugen.

Die Mess-, Steuer- und Regeltechnik ist ein Teilbereich der Automatisierungstechnik und behandelt überwiegend Themen der Elektrotechnik, die in den meisten Branchen im Einsatz sind. Oft überschneiden sich die Gebiete der Messtechnik, der Steuerungstechnik und der Regelungstechnik in diesem Fachgebiet (MSR- oder EMSR-Technik).

Unter Miniaturisierung versteht man die Entwicklung und Herstellung kleinerer mechanischer, mechatronischer und elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Geräte, die eine Vielzahl elektronischer Bauelemente oder Funktionselemente auf kleinstem Raum enthalten können. Prinzipiell bestehen große Potenziale in Bezug auf Werkstoffverbrauch. Fertigungsaufwand und Rebound-Effekte können jedoch dagegenwirken.

Das Fördern, Umsetzen oder Belohnen von Mitarbeiterideen kann zu einer Verbesserung von Arbeitsplätzen, Komponenten oder Organisationsabläufen bis zur Verbesserung von ganzen Prozessen führen. Voraussetzung dafür sind eine aufgeschlossene Unternehmenskultur, Einbeziehen der Mitarbeiter in Entscheidungsprozesse, positive Rückmeldung zu den Umsetzungsergebnissen aus Mitarbeiterideen, Eigenverantwortlichkeit, Entscheidungsspielräume und die Weiterentwicklung von Mitarbeitern nach dem Führungsgrundsatz "Fördern und Fordern".

Ein Microgrid ist ein diskretes Energiesystem, das aus räumlich verteilten elektrischen Energiequellen und Lasten besteht. Darin integriert ist das Bedarfsmanagement (inkl. digitaler Optimierung) sowei die Speicherung und Erzeugung von Energie, welche oft unabhängig vom Hauptstromnetz betrieben werden können. Microgrids unterscheiden sich von herkömmlichen Stromnetzen, da sie eine engere Nähe zwischen der Stromerzeugung und Stromnutzung bieten, was zu Effizienzsteigerungen führt und außerdem mit erneuerbaren Energiequellen wie Solar-, Windkraft-, Kleinwasserkraft-, Geothermie-, Müllverbrennungs- und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) sehr gut kombiniert werden kann. Je enger die Maschen der Netze sind, desto ausfallsicherer sind die Netze: Wenn ein Knoten oder eine Verbindung blockiert ist oder ausfällt, können die restlichen Netzakteure weiterhin am Netzbetrieb teilnehmen.

Das Nutzerverhalten hat bei vielen Produkten einen wesentlichen Einfluss auf die Ressourceninanspruchnahme in der Nutzungsphase, aber auch auf die Produktlebensdauer und folglich auf Ressourceninanspruchnahme im gesamten Lebensweg. Ressourceneffizienzpotenziale in der Nutzungsphase liegen im Vermeiden von Fehlbedienung, Fehlnutzung und Ausfall der Produktfunktionen durch Beschädigung. Beispiele: Hinweise zum Laden für Akkus, zum Energiebedarf im Betrieb und Stand-By, zum Einfluss der Nutzungsart auf die Abnutzung der Produktkomponenten, zur Wartung, zu Reparaturmöglichkeiten und zur Entsorgung.

Die Nutzungsphase stellt bei aktiven Produkten in der Regel die ressourcenintensivste Lebensphase dar. Das Produktkonzept und die konstruktive Umsetzung haben einen großen Einfluss auf den Ressourcenverbrauch in der Nutzungsphase. Wesentliche Maßnahmen zur nutzungsgerechten Produktgestaltung umfassen die Ermöglichung eines umweltgerechten Betriebes, ein zeitloses Design, einen modularen Aufbau sowie das Optimieren des Nutzerverhaltens z. B. durch Verhinderung von Fehlnutzung und Entfall unnötiger Funktionen.

Die technische Produktlebensdauer ist die Zeit von der Produktherstellung bis zum Ausfall eines Produkts. Die Produktnutzungsdauer ist die Zeit vom Start der Produktnutzung bis zur Außerbetriebnahme eines Produkts. Führt schneller technologischer Wandel bei Nachfolgeprodukten zu steigender Effizienz in der Nutzungsphase, kann eine vorzeitige Außerbetriebnahme günstiger sein. Maßnahmen um die Lebensdauer eines Produktes zu maximieren: Vorsehen eines hohen Abnutzungsvorrats, Ermöglichen von Wartung und Reparatur usw. Maßnahmen um die Nutzungsdauer eines Produktes oder von Teilen eines Produktes zu maximieren: zeitloses Design, modularer Aufbau, Erweiterbarkeit, Aufrüstbarkeit, Funktionsupdates / -upgrades, Kaskadennutzung usw.

Als Photovoltaik wird das Verfahren der direkten Lichtumwandlung (elektromagnetische Strahlung der Sonne) in elektrische Energie ohne den Zwischenschritt über die Wärmeerzeugung mit Hilfe von Solarzellen bezeichnet. Eine Solarzelle ist ein optoelektronisches Halbleiter-Bauelement, welches sehr häufig aus Silizium hergestellt wird. Das physikalische Prinzip dahinter ist eine Form des photoelektrischen Effekts, wobei freie Ladungsträger eine elektrische Spannung erzeugen. Dennoch ist eine Photovoltaikanlage ein Sonnenkollektor, der sowohl elektrische Energie als auch Wärme bereitstellen könnte. Die meisten Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) basieren auf Solarzellen, die zwar auch Wärme erzeugen, von denen meist jedoch nur die gleichzeitig erzeugte elektrische Energie genutzt wird. Jedoch existiert auch die Form von photovoltaisch-thermischen Solarkollektoren (PVT-Anlagen), bei denen tatsächlich eine gleichzeitige Erzeugung von elektrischer Energie und nutzbarer Wärme möglich ist.

Als Power-to-Gas (PtG, P2G) wird ein chemischer Prozess bezeichnet, in dem mittels Wasserelektrolyse mit teilweise nachgeschalteter Methanisierung unter Einsatz von Ökostrom ein Brenngas hergestellt wird. Da es aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, wird das so erzeugte Synthesegas bisweilen auch als EE-Gas (Gas aus erneuerbarer Energie) bezeichnet.

Bei der Dematerialisierung geht es um die Entkopplung des Nutzens eines Produkts vom Ressourceneinsatz. Produkt-Service-Systeme verkaufen den Nutzen des Produktes und nicht das Produkt selbst. Da das Produkt im Besitz des Herstellers verbleibt, schafft dies gezielt Anreize im Bereich der Produktlebensdauer und der nutzungs- bzw. recyclinggerechten Produktgestaltung. Beispiele: Leasing, Mieten und Teilen.

Als Prozessleittechnik bezeichnet man Mittel und Verfahren, die dem Steuern, Regeln und Sichern verfahrenstechnischer Anlagen dienen. Zentrale Mittel sind dabei das Prozessleitsystem und speicherprogrammierbare Steuerungen.

Fertigungsprozessoptimierung (Prozessentwicklung) entspricht dem Entwickeln neuer Prozesse und der Parameteroptimierung. Dadurch wird gezielt auf z. B. geringere Ausschussraten, höhere Materialausnutzung und geringeren Verarbeitungsaufwand. Die Fertigungsprozessauswahl erschließt sich aus dem Vorhandensein alternativer Betriebsmittel und Fertigungsverfahren. Beispiel: aufbauende / additive statt herauslösende / herausarbeitende / subtraktive Herstellung von Produktstrukturen. Der Effizienzvergleich alternativer Fertigungsverfahren kann auch die Berücksichtigung der Aufwände für die Herstellung der Rohmaterialien benötigen.

Pumpensysteme verbrauchen weltweit beträchtliche Mengen von Energie. Wenn Pumpen ideal ausgelegt sind, können sie mit einem Wirkungsgrad von über 70 Prozent unterschiedliche Medien fördern. Falsch ausgelegte Pumpsysteme sind Energiefresser, indem sie mit Wirkungsgraden von weit unter 30 Prozent arbeiten. Um sicherzugehen, bevorzugen Anlagenplaner häufig größere Pumpen als notwendig. Dadurch werden Pumpen mit einem geringen Wirkungsgrad betrieben und die Betriebssicherheit wird reduziert. Zusätzlich muss eine größere Anschlussleistung als notwendig vorgehalten werden. Beides zusammen verursacht im täglichen Betrieb vermeidbare Kosten und verschwendet unnötig Energie.

Lüftungsanlagen oder auch Raumlufttechnische (RLT)-Anlagen sind Anlagen, die der kontrollierten Belüftung von Gebäuden dienen. Kontrolliert bedeutet hier, dass die Belüftung weder von einem sinnvollen Lüftungsverhalten der Bewohner abhängt noch von den Witterungsbedingungen (Außentemperatur und Windverhältnisse). Man spricht auch von maschineller Lüftung oder mechanischer Lüftung, weil die Luft mit mechanischen Mitteln (Ventilatoren) bewegt wird anstatt durch Konvektion oder Wind wie beim Fensterlüften oder anderen Arten der natürlichen Lüftung. Während solche Raumlufttechnik früher praktisch nur in größeren Gebäuden (z. B. Bürogebäuden) verwendet wurde, werden heute wegen der möglichen Energieeinsparung durch Wärmerückgewinnung und vor allem auch wegen des Komfortgewinns zunehmend auch kleinere Wohnhäuser damit versehen – insbesondere bei Passivhäusern und anderen Niedrigenergiehäusern. In manchen Fällen werden auch nur einzelne Räume mit dezentralen Lüftungsgeräten versorgt. Bei Kombination mit Vorrichtungen zur Befeuchtung oder Kühlung (siehe Klimatisierung) spricht man auch von einer Teil-Klimaanlage, wenn es sich nicht um eine vollwertige Klimaanlage handelt.

Bei der Produktgestaltung sollen bereits potentielle Recyclingverfahren bedacht und Produkte dahingehend angepasst werden. Jedoch ist Wiederverwendung (Kaskadennutzung) dem Materialrecycling meistens vorzuziehen. Beispiele: Vermeiden von Klebebindungen, Markieren von Kunststoffsorten, Reduzierung der Materialvielfalt in einem Produkt, Komponentenbauweise für (teilweise) Wiederverwendung. Potenzielle Mehraufwendungen für recyclinggerechte Gestaltung sind gesamtheitlich gegen den Nutzen abzuwägen.

Die Minimierung oder Reduktion des Bearbeitungsvolumens geschieht durch Herstellen von Rohlingen, bei denen die spätere Form bereits vorgegeben oder weitgehend angedeutet ist. Effizienzsteigerungen entstehen durch Vermeiden von Bearbeitungsvolumen, Werkzeugverschleiß und Belegungszeiten von Betriebsmitteln. Beispiel: endabmessungsnahes Urformen oder Umformen anstelle von Spanen aus dem Vollen.

Verluste durch Überlagerung oder unsachgemäße Lagerung entstehen z. B. durch Witterungseinflüsse, unzureichenden Material- oder Produktschutz, fehlerhafte Steuerung der Lagerumgebung oder -technik und Haltbarkeitsüberschreitungen. Als Gegenmaßnahme kann ein datenbankgestütztes Stoffstrommanagement helfen. Außerdem sollten übermäßige Vorräte und Überproduktion vermieden werden (siehe "Vermeiden von Verlust durch Entsorgung fertiger Produkte" und "Vermeiden von Verlust durch Entsorgung eingekaufter Materialien").

Die Ursachen für Nacharbeiten sind z. B. unzureichende Fertigungsunterlagen, unsichere Fertigungsprozesse sowie unsachgemäße Handhabung der Materialien und Produkte. Maßnahmenbeispiele: Rückkopplung von Ergebnissen der Qualitätskontrolle und Nacharbeit zu Bearbeitungs- und Transportprozessen, Optimieren der Fertigungsunterlagen und Werkerkenntnisse, Werkerselbstkontrolle, Standzeitenmanagement von Werkzeugen, Optimierung von Wartungsintervallen, Reduzierung der Prozessschwankungen.

Geplanter Verlust ist Material, das technisch bedingt durch Formänderung anfällt (z. B. Späne, Stanzreste, Verschnitt). Maßnahmenbeispiele gegen Verlust: Reduzieren von Stanzgittern oder Spannflächen, Verschnittreduzierung bei der Bearbeitungsvorbereitung per Software für dynamisches Schachteln (Nesting).

Geplanter Ausschuss ist Material, das fertigungsbedingt zur Einstellung des Prozesses (z. B. Rüstverluste, Anfahrausschuss) anfällt. Außerdem sind es Materialien oder Komponenten, die erfahrungsgemäß als prozentualer Verlust bei einzelnen Arbeitsgängen anfallen. Einflussfaktoren auf Rüstverluste sind z. B. Losgrößen, Auftragsplanung, Umterminierung von Fertigungsaufträgen, Anfahroptimierung oder Mitarbeiterqualifikation. Six Sigma Methoden helfen Prozessschwankungen zu reduzieren und somit weniger Produkte außerhalb der Spezifikationen zu erzeugen.

Transportgut kann durch Stöße oder durch Temperatur-, Druck- oder Feuchtigkeits-Schwankungen Schaden nehmen. Datenlogger können helfen, Schadensursachen zu ermitteln und präventiv zu vermeiden.

Das Entsorgen von Material oder fertigen Produkten aus dem Lager ist begründet z. B. auf Überalterung der Materialien (z. B. durch unzureichende Umwälzung), mangelhaftem Lager-, Änderungs- oder Auslaufmanagement, zu hohem Sicherheitsbestand, fehlender Rückkopplung zum Auftragseinstart, Überproduktion (z. B. durch nicht aktuelle Ausbeuteraten beim Einstart oder Verarbeitung von Restmaterialien im Fertigungsprozess ohne Kundenbedarf).

Reparierbarkeit ist eine Qualitätseigenschaft, deren Ausprägung den Aufwand für Fehlerlokalisierung und -behebung beeinflusst. Reparierbarkeit ermöglicht Nutzungsdauerverlängerung und unterstützt die gleichmäßige Ausnutzung des Abnutzungsvorrats aller Komponenten eines Produkts. Reparieren mit hohem Aufwand ist nicht immer sinnvoll, z. B. bei Produktgruppen, die schnellem technologischen Wandel unterliegen.

Smart Meter sind intelligente Messsysteme, die helfen sollen, eine sichere und standardisierte Kommunikation in den Energienetzen zu erreichen und die Digitalisierung der Energiewende zu unterstützen. Durch die gemessenen Daten ist eine Steuerung des Netzes möglich, die zu Effizienzgewinnen führt.

Als Solarthermie bezeichnet man die thermische Nutzung der elektromagnetischen Strahlungsenergie der Sonne, also die Gewinnung von Wärme aus der Sonnenstrahlung. Besonders gebräuchlich ist die Solarthermie in Form der solaren Warmwasserbereitung mit Sonnenkollektoren. Überschüssige Wärme, die nicht direkt benötigt wird, wird in einen Energiespeicher geleitet und für die spätere Nutzung aufbewahrt. Auch Prozesswärme für verschiedene industrielle Prozesse kann mit Sonnenkollektoren erzeugt werden, soweit kein allzu hohes Temperaturniveau benötigt wird. Ein solarthermisches Kraftwerk nutzt die Sonnenenergie zunächst zur Wärme-Erzeugung, um dann damit Dampf zu erzeugen und eine Turbinenanlage zu betreiben. Anschließend wird die dann mechanische Energie mit einem Generator in elektrische Energie umgewandelt.

Bei Wärmespeichern erhöht sich bei Zufuhr von Wärme die Temperatur des Wärmespeichermediums so lange, bis es der Zufuhr-Temperatur entspricht. Anders ist dies bei Latentwärmespeichern: Sie verwenden ein Phasenwechselmaterial, welches latente Wärme aufnehmen kann. Die Wärmezufuhr führt nicht zu einer Temperaturänderung, sondern bewirkt stattdessen eine Phasenumwandlung. Erst wenn das gesamte Medium diese Phasenumwandlung durchlaufen hat, der Speicher also voll ist, steigt die Temperatur an. Für sehr hohe Arbeitstemperaturen (mehrere hundert Grad Celsius) sind Salze als Phasenwechselmedium möglich.

Trocknungssysteme basieren oft auf Druckluft, jedoch gibt es auch Gebläseluftsysteme, welche aufgrund von höheren Volumenströmen und geringerem Druck kosten- und energieeffizienter arbeiten. Die genannten Volumenströme werden von Pumpen gefördert.

Ein Ventilator ist eine fremd angetriebene Strömungsmaschine, die meist mittels eines in einem Gehäuse rotierenden Laufrads ein gasförmiges Dispersionsmedium fördert, dabei verdichtet und so zwischen Ansaug- und Druckseite ein Druckunterschied erzeugt.

Der optimale und zugleich ressourcenschonende Produktschutz impliziert minimales Verpackungsvolumen bzw. eine minimale Verpackungsmasse, auch zur Reduktion von Transportaufwendungen. Beispiele: Mehrwegsysteme für Produkt- und Umverpackung, Anlieferung in Großbehältern zum verpackungsfreien Endverkauf von Kleinmengen, geeignete Verpackungsmaterialien und -struktur.

Kraft-Wärme-(Kälte)-Kopplungsanlagen (KWK bzw. KWKK) verbinden die Stromerzeugung mit der Heiz- bzw. Klimatisierungstechnik. Ist in einem Betrieb ein Überschuss an Wärme- oder Kälteleistung vorhanden, bietet es sich an durch Wärme- und Kältenetze über die Grundstücksgrenze hinaus Nachbarn in die Versorgung einzubinden und so Gesamt-Effizienz zu gewinnen.

Ein Gebäude verliert im Winter stetig Wärme an die Außenumgebung. Der Wärmeverlust erfolgt meist zum größeren Teil als Transmissionswärmeverlust durch Wärmeleitung über Wandflächen, Fenster, das Dach und die Kellerdecke. Umgekehrt kann im Sommer ein unerwünschter Wärmeeintrag erfolgen, wenn Wand- und Dachflächen durch die Sonneneinstrahlung stark aufgeheizt werden. Solche unerwünschten Wärmeflüsse können durch Maßnahmen der Wärmedämmung massiv reduziert werden. Umgangssprachlich ist auch von Isolation oder Isolierung die Rede. Dadurch vermindert sich der Energieaufwand für die Beheizung bzw. Kühlung. Die Wärmedämmung bietet den Vorteil, dass der Heizwärmebedarf massiv reduziert wird und somit die Vorlauftemperatur sowie die nötige Heizleistung eines Zentralheizungssystems entsprechend abgesenkt werden kann. Auf diese Weise erhöht Wärmedämmung die Energieeffizienz. Sie ist ein wesentliches Element des winterlichen Wärmeschutzes. Zur Wärmedämmung gehört vor allem die Reduktion der Wärmeleitung. Darüber hinaus sollte das Bauwerk luftdicht sein, um unerwünschte Luftströmungen zu verhindern. Die Dichtigkeit entsteht aber im Wesentlichen nicht durch Anbringen einer Wärmedämmung, sondern z. B. durch dicht eingebaute Fenster. Es gibt unterschiedliche Maßnahmen zur Wärmedämmung in Gebäuden. Gebäudefassaden werden meist durch Dämmplatten oder -schichten aus Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit gedämmt. Man spricht hier von einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS) oder einem Vollwärmeschutz. Typische Dämmmaterialien sind mineralische Fasern (z. B. Steinwolle oder Glaswolle), Fasern aus organischen Materialien (z. B. Holzfasern, Zellstoff, Holzwolle, Hanf, Kokos oder Wolle) oder Erdöl-basierte Schäume (z. B. aus Polyethylen, Polystyrol oder Polyurethan). Dieser Ansatz ist sowohl für Neubauten sehr gebräuchlich als auch bei der energetischen Sanierung von Altbauten.

Wasserkraft, auch bekannt als Hydroenergie, ist eine regenerative Energiequelle. Dabei wird die potenzielle bzw. kinetische Energie des Wassers mittels einer Wasserkraftmaschine in mechanische Arbeit umgewandelt. Die mechanische Arbeit wird mit Generatoren dann in elektrischen Strom umgewandelt. Sie ist eine erneuerbare Energiequelle.

Die Auswahl des Werkstoffs ist entscheidend für die Ressourceninanspruchnahme eines Produkts in allen Phasen des Lebenswegs. Effizienz durch Materialsubstitution umfasst den Einsatz von Sekundärrohstoffen sowie von Rohmaterial mit umweltverträglicheren und effizienteren Herstellungsprozessen oder aus nachwachsenden Rohstoffen. Bei nachwachsenden Rohstoffen muss jedoch sichergestellt sein, dass nicht mehr verbraucht wird, als im gleichen Zeitraum nachwachsen kann, der Anbau umweltverträglich erfolgt und keine Flächennutzungskonkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion vorliegt.

Windkraftanlagen oder Windenergieanlagen, auf dem Land auch Onshore-Windenergie genannt, auf dem Meer auch als Offshore-Windpark bekannt, sind eine treibende Kraft der Energiewende. Sie sind technische Anlagen zur Nutzung der Windenergie. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Windkraft aus der Nische heraus zur heute führenden Erneuerbare-Energien-Technologie entwickelt.