Energie 4.0

Was hat das mit Dialyse zu tun?

Abb. 1 Karlheinz Heil, Falk Sommer (beide Dialyse.Planungs.Gruppe), Jessica Walther und Christoph Bauerdick (beide PTW TU Darmstadt; v. l. n. r.) anlässlich des Projektbeginns „Echtzeit-Energiemanagementsystem in einem Dialysezentrum“.

In Deutschland gibt es ca. 1.350 Dialysezentren, in denen rund 80.000 chronisch niereninsuffiziente Patienten pro Jahr dialysiert werden. Jährlich werden etwa 80 Projekte bezüglich Neubau oder Renovierung von Dialysezentren durchgeführt. Bei Behandlungskosten von etwa 40.000 € pro Patient und Jahr werden die volkswirtschaftliche Bedeutung und die Wichtigkeit der Eruierung von Einsparpotentialen bewusst.

Dialyse: ein energieintensives Behandlungsverfahren

Die Behandlung von Dialysepatienten mit der Hämodialyse erfordert ein hohes Maß an technischem Aufwand. Damit einhergehend ist der Energiebedarf in der Herstellungskette für die in der Dialyse notwendige „Dialysierflüssigkeit“ sehr hoch. Die zur Erzeugung des Dialysewassers benötigten Umkehr-Osmoseanlagen bereiten das Wasser aus dem Trinkwasserversorgungsnetz so auf, dass es den gesetzlichen und normativen Vorgaben entspricht. Der Energiebedarf der Anlagen ist entsprechend hoch.

Zum Schutz der Module in den Umkehr-Osmoseanlagen ist je nach chemischer Beschaffenheit des Trinkwassers eine Wasservorbehandlung erforderlich, die mit einem sehr hohen Wasserverbrauch einhergehen kann. Zur dauerhaften Sicherstellung und Einhaltung der mikrobiologischen Qualität des Dialysewassers kommen sogenannte Heißreinigungsanlagen zum Einsatz, die in regelmäßigen Intervallen das Ringleitungssystem thermisch desinfizieren – diese Verfahren haben ebenfalls einen hohen Energiebedarf. In der Aufbereitungskette sind weitere Anlagen vorhanden, z. B. zur Druckerhöhung, Konzentratherstellung und -verteilung, um nur einige zu nennen.

Neben der beschriebenen medizintechnischen Infrastruktur eines Dialysezentrums existiert die Haus- und Betriebstechnik. Die Ausstattung kann entsprechend den örtlichen Gegebenheiten sehr unterschiedlich sein, als übliche Standards finden sich hier Heizung, Kalt- und Warmwasserversorgung, Beleuchtung , Notlicht, Lüftung und Klimaanlagen.

Aus den bisherigen Ausführungen und Erkenntnissen lässt sich ableiten, dass auch für den Bereich der Dialyse Handlungsbedarf hinsichtlich der Einsparung von Energie und Wasser besteht.

Energiemanagementsystem in der Dialyse

Mit Umsetzung der europäischen Energieeffizienz-Richtlinie (EED) hat die Bundesrepublik Deutschland u. a. das EDL-G (Energiedienstleistungsgesetz) verabschiedet. Damit sind große Unternehmen gemäß §§ 8 ff. verpflichtet, regelmäßige Energieaudits durchzuführen – dies betrifft auch große Dialysebetreiber. Eine Alternative dazu ist die erfolgreiche Einführung eines Energiemanagementsystems nach DIN / EN / ISO 50001 oder eines validierten Umweltmanagementsystems (EMAS) in den Unternehmen. Im Kontext dieser Vorgaben, der weiteren Entwicklung in Zusammenhang mit der Energiewende und der Notwendigkeit, Einsparpotentiale zu generieren, ist es für die Betreiber erforderlich, geeignete Maßnahmen zu ergreifen.

Das Thema Energie 4.0 ist hier ein optimaler Ansatz für innovative Betreiber, gut vorbereitet in die Zukunft zu starten. Als Schwerpunkt legt Energie 4.0 den Einfluss der Digitalisierung auf Energieeffizienz und Energieflexibilisierung. Zur Steigerung der Energieeffizienz in Dialysezentren sind sowohl ein effizientes Energiemanagement in der Gebäudetechnik als auch in der Medizintechnik verbunden mit einer intelligenten Netzwerkstruktur notwendig. Im Vorfeld der Einführung eines Energiemanagements gilt es, zunächst eine Bestandsaufnahme bzw. eine Analyse der gesamten technischen Infrastruktur eines Dialysezentrums durchzuführen. Es werden „Schwachstellen“ identifiziert und analysiert, um danach die geeigneten Maßnahmen festzulegen.

Von der Energie 4.0 zur Dialyse 4.0

Die Dialyse.Planungs.Gruppe, ein mittelständisches Unternehmen, das sich auf die Planung, den Bau und die Renovierung von Dialysezentren spezialisiert hat, rückt die Thematik Energie 4.0 nun in den Fokus ihrer Tätigkeit. Bei der strategischen und professionellen Umsetzung wird das Unternehmen von einem Partnerkonsortium unterstützt. Das Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum Darmstadt, ein durch das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft) gefördertes Konsortium bestehend aus der Technischen Universität Darmstadt – Fachbereich PTW, Fraunhofer-Gesellschaft (SIT, LBF), der IHK Darmstadt Rhein Main Neckar und der Handwerkskammer Frankfurt-Rhein-Main, begleitet die Dialyse.Planungs.Gruppe in Form eines Unterstützungsprojekts bei der Einführung eines „Echtzeit-Energiemanagementsystems“ in einem Dialysezentrum.

Dieses wird erstmalig im Dialysezentrum Mosbach umgesetzt, dessen ärztliche Leitung, Herr Dr. med. Hans Peter Barth und Frau Dr. / Univ. Padua Donatella De Cicco, sich zur Mitwirkung bereit erklärt hat. Ablauf und Struktur des Unterstützungsprojekts erfolgen in enger Kooperation mit dem Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum Darmstadt / TU Darmstadt.

Das Leistungsspektrum umfasst zunächst die Einführung eines Echtzeit-Energie-Monitorings und setzt sich aus speziell erarbeiteten Modulen der Datenerfassung, Konzeptionierung, Umsetzungsplanung mit Kostenschätzung, Umsetzung und Nachbereitung zusammen:

  1. Vorhandene Netzwerkstrukturen werden erfasst und bewertet.
  2. Abgeleitete Energieeffizienzmaßnahmen in Anlehnung an die Norm (DIN / EN / ISO 50001) werden ermittelt und festgelegt, wobei die kontinuierliche Überwachung und Analyse des Energieverbrauchs (Condition-Monitoring) wichtiger Anlage- und Gerätedaten auch eine Rolle spielen.
  3. Im weiteren Fokus zu dem Schwerpunkt Energie 4.0 – Energiemanagement wird die Energieflexibilisierung stehen. Hier geht es insbesondere um den Einsatz und die Einbindung von erneuerbaren Energien.
  4. Investitionen in Photovoltaikanlagen auch verbunden mit Speichersystemen, Wärmepumpen, BHK Wärmerückgewinnungssysteme etc. unter Beachtung der Kosten-Nutzen-Relation und Einbezug von Fördermitteln und Förderprogrammen werden eruiert.

Ausblick

Die bisher dargestellte Vorgehensweise unter dem Titel „Energie 4.0 “ beschreibt in ihrem Ansatz den Einfluss der Digitalisierung auf Energieeffizienz und Energieflexibilisierung. Sie folgt hierbei in ihrem Themenfeld der Leitidee von Industrie 4.0, d. h. Informations- und Kommunikationstechnologien mit den vorhandenen Produktions- und Automatisierungstechniken zu verbinden und die Digitalisierung der Industrie voranzubringen.

Im übertragenen Sinn kann davon ausgegangen werden, dass sich der digitale Wandel auch im Gesundheitswesen etablieren wird. Ansätze wie die Einführung der elektronischen Patiententakte zeigen erste Beispiele. Des Weiteren beschreiben namhafte Institute heute schon das Krankenhaus 4.0 als Zukunftsszenario.

Handlungsmotive sind im Wesentlichen der künftige Fachkräftemangel, der demografische Wandel mit der einhergehenden Multimorbidität der Patienten, steigende Qualitäts- und Dokumentationsanforderungen sowie technische Innovationen verbunden mit der Digitalisierung im medizintechnischen Bereich. Im Gegensatz zur Industrie, wo Produktions- und Automatisierungstechniken im Vordergrund stehen, sind es im Krankenhaus Diagnose- und Therapieprozesse: Der Patient ist im Mittelpunkt des Geschehens. Dies bedeutet jedoch nicht, dass eine Umsetzung von Industrie 4.0-Lösungen im übertragenen Sinn im Krankenhaus und damit auch in der Dialyse nicht möglich sind.

Dialyse 4.0 kann sich – mit noch zu identifizierenden Themenfeldern – zu einem intelligenten Konzept im Hinblick auf die Digitalisierung entwickeln.

Mögliche Themenfelder der Dialyse 4.0:

Als Resultat stehen effiziente Betriebsprozesse, welche die Wirtschaftlichkeit verbessern, Kosten einsparen und eine bedarfsgerechte Versorgung des Patienten ermöglichen.