Unsere Lösungen erfolgreich in der Anwendung

Machen Sie sich ein Bild, wie die Lebensmittel- und Nahrungsmittelindustrie mit individuellen Lösungen von einem + an Produktivität und Effizienz profitieren.

Ausgangssituation: Basis waren zwei Energie-Schichtenspeicher als Puffer mit insgesamt drei Temperaturniveaus. Ausreichend Abwärme war vorhanden, konnte jedoch nicht vollumfänglich intern genutzt werden.

Lösung: Vernetzung bestehender kleinerer Wärmenetze zu einem größeren System aus flexibel steuerbaren Erzeugern und Pufferspeichern und die Sektoren übergreifende Betrachtung von Strom und Wärme.

Umsetzung: Die interne Wärmenutzung wurde so ausgelegt, dass dem Fernwärmenetz nahezu durchgängig ein Vorlauf von 70 Grad Celsius zur Verfügung gestellt werden kann – ohne dass Einbußen in der Molkerei zu erwarten waren, denn der Minimalbedarf des Fernwärmenetz im Sommer entspricht grob der Abwärme der Molkerei.

Ergebnis Energieeinsparungen:

• Bei konservativer Berechnung der Wärmemengen spart die Molkerei mit den Maßnahmen im Schnitt täglich 1.550 Kilowattstunden ein. Dies entspricht einer Reduktion der CO₂-Emissionen von jährlich 99.400 Kilogramm.
• Zusätzlich stehen dem Fernwärmenetz rund 3.000 Kilowattstunden täglich zur Verfügung. Bei einer durchschnittlichen Vergütung von 0,025 Euro je Kilowattstunde ergibt sich ein Erlös von 21.000 Euro. Zugrunde gelegt sind in diesem Fall 280 Produktionstage im Jahr.
• Weiteres Potenzial für Energieeinsparungen ist die Umnutzung der Wärme zur Heizung der Gebäude.

Ausgangssituation: Ist-Analyse zeigte, die Molkerei lag mit einer jährlichen Gesamtproduktionsmenge von rund 100.000 Tonnen weit unter ihren möglichen Kapazitäten. Die Laufzeit vieler Maschinen lag unterhalb von 1.000 Betriebsstunden, was wiederum zu hohen Standby- und Bereitstellungsverlusten führte, die nicht im direkten Zusammenhang zur Produktion stehen. Bereithaltung eines überdurchschnittlich umfangreichen Angebots an Produkten sowohl im Frischesegment als auch im aseptischen Bereich. Statt wenigen großen Anlagen kommen mehr kleinere Anlagen zum Einsatz, die nicht im Optimum betrieben werden. Regressionsanalyse zeigte keine oder nur geringe Zusammenhänge zwischen den Energieverbräuchen und der Absatzmenge.

Maßnahmenkatalog: Die Maßnahmen im Transformationskonzept umfassen die Steigerung der Energieeffizienz durch Abwärmenutzung, die Installation von Photovoltaikanlagen und den Einsatz von Wärmepumpen.

Umsetzung: Maßnahmenplan, der ausgehend vom Ist-Zustand insgesamt 18 fundierte Einzelmaßnahmen unterschiedlicher Prioritäten umfasst. Eine davon beinhaltet eine Sammelmaßnahme, bestehend aus über 40 Einzelaktivitäten. Abwärme vermeiden, nichtvermeidbares wiederverwenden und verbleibende Bedarfe durch erneuerbare Energien substituieren. In einigen Fällen gilt es, durch Neuanlagen die Effizienz zu steigern. Auch die Optimierung der Rezepturen kann hilfreich sein, beispielweise bei veganen Alternativen zu Milchprodukten auf Basis pflanzlicher Proteine. Durch den Einsatz neuer Stärken kann eine Senkung der Homogenisierungs- und Heißhaltetemperatur bei gleichbleibender Produktqualität erreicht werden.

Die von uns im einzelnen dargestellten Maßnahmen sind in kurz-, mittel- und langfristige Umsetzungen eingeteilt und wurden im Dialog mit dem Kunden nach betrieblichen Belangen und Erfordernissen priorisiert.

Vorschlag: Wir haben ein Szenarium ausgearbeitet, in dem der Grundlastverbrauch an Erdgas durch eine weitere Erhöhung der Peak-Leistung der Photovoltaikanlage substituiert werden soll. So ließe sich etwa der selbst erzeugte Strom auch zur Versorgung eines Elektrodenheizkessels und der Wärmepumpen aus der Wärmeschaukel einsetzen. Die zu installierende Gesamtleistung beträgt in diesem Fall 3.120 Kilowatt-Peak. Durch diesen Vollausbau können wir eine Treibhausgasminderung von rund 1.013 Tonnen CO₂ für den Standort ansetzen.

Ergebnis: Durch die Einstellung der Nutzung fossiler Energieträger im Werk kann sich die Molkerei große Effizienzpotenziale und somit CO₂-Einsparungen auf systematische und umfassende Art erschließen. Zentrale Maßnahme ist der Einsatz einer Wärmeschaukel, die Wärmequellen und Wärmesenken intelligent miteinander verknüpft. Wenn alle drei Stufen der Wärmeschaukel voll eingebunden sind, spart die Molkerei jährlich fast 800 Tonnen Treibhausgasemissionen ein.

• Laut den Berechnungen spart die Molkerei pro Jahr ein Dampfäquivalent von fast zwei Millionen Kilowattstunden (thermisch) ein, was im Ergebnis den Erdgasverbrauch um rund 2,3 Millionen Kilowattstunden und die CO2-Emissionen um 433 Tonnen verringert.
• Werden in einer zweiten Stufe zusätzliche Wärmepumpen und ein weiterer Puffertank eingesetzt, kann die Wärme aus den Quellen des niedrigen Temperaturniveaus teilweise erschlossen und zusätzlich zu den verbliebenen Überschüssen des mittleren Niveaus auf eine Vorlauftemperatur von 90 Grad Celsius gebracht werden. Für das Gesamtsystem der Stufe Zwei ergibt sich ein Coefficient of Performance (COP) von 3,0.
• In Stufe Drei werden weitere Wärmesenken erschlossen, die Temperaturen oberhalb von 90 Grad Celsius benötigen – wie z.B. bei der Aufheizung der basischen Reinigungslösung für die Cleaning-in-place-Anlagen. Um ausreichend Energie in der Reinigungslösung unterzubringen, soll deshalb der Vorlauf des dritten Temperaturpaares von 90 Grad Celsius mittels Wärmepumpe auf 95 Grad Celsius „geboostert“ werden. Mit der Integration der dritten Stufe ergibt sich für das Wärmepumpensystem ein Gesamt-COP von 2,7 und, bei Bezug von Netzstrom, eine Reduktion der CO2-Emissionen um noch einmal 106 Tonnen pro Jahr.

Ausgangssituation: Die Brauerei ist auf Erdgas angewiesen, um ihre Produktionsprozesse mit Wärme zu versorgen.Um das Ziel der Treibhausgasneutralität bis 2045 zu erreichen, wird in einer ersten Stufe  eine Minderung der Treibhausgase (THG) in Höhe von rund 2.200 Tonnen Kohlendioxid jährlich angestrebt.

Ausgangspunkt der Dekarbonisierung: Die Ist-Analyse zeigt, wo liegen die energetischen Schwachstellen sind und welche Effizienzmaßnahmen sich wirklich rechnen. Untersuchung des gesamten Betriebs, Technologien, Anlagen, Abläufe und Nutzerverhalten. Berechnung der Wirtschaftlichkeit verschiedener Maßnahmen Ausarbeitung eines Ablaufplans für die Umsetzung sowie Vorschlag passender Förderungsmöglichkeiten.

Maßnahmenkatalog, der ausgehend vom Ist-Zustand sieben Einzelmaßnahmen beinhaltet. Diese umfassen Änderungen zur Vermeidung von Abwärme, Steigerungen von Effizienzen, Umbauten von Anlagen sowie die Einrichtung von Energiespeichern zur Verfügbarmachung von Abwärme. Außerdem wurden neue Medienerzeugungsanlagen (CIP-Systeme) und die Erzeugung erneuerbarer Energie (Photovoltaikanlage mit einer Peak- Leistung von 720 Kilowatt) zur Reduktion der THG-Emissionen angesetzt.

Umsetzung: Eine Erweiterung des Wärmekonzepts um eine Temperaturstufe oberhalb 100 Grad Celsius bedarf jedoch vorausgehender Umbaumaßnahmen im Sudhaus. Eine Umstellung der Würzepfanne von bisher Dampf auf Heizwasser bietet ein großes Einsparpotenzial. Zudem sinken die Bereitstellungsverluste des Dampfsystems durch Heißhaltung der Netze zur Vermeidung von Druckschlägen.

Zusätzlich beinhaltet das Transformationskonzept weitere, nicht bewertbare Möglichkeiten, um zusätzliche Einsparungen auf dem Weg zur Klimaneutralität realisieren zu können. Grundsätzlich lässt sich auf lange Sicht auch das vorhandene Biogas-Blockheizkraftwerk in das Wärmekonzept einbinden.

Ergebnis: Durch die Maßnahmen ist eine jährliche Einsparung von 2.261 Tonnen Kohlendioxid (minus 41 % bezogen auf das Basisjahr 2021) realisierbar, womit das Zwischenziel – 2.183 eingesparte Tonnen CO2 bis 2032 – erreicht wird. Um das Ziel der Klimaneutralität im Jahr 2045 zu erreichen, muss die Nutzung fossiler Energieträger in der Brauerei vollständig eingestellt werden. Neben der Erdgasversorgung betrifft dies auch die Mobilität. Beide Bereiche sind nach heutigem Stand der Technik elektrisch abbildbar. Auch die Einrichtung eines Wärmenetzes für die gesamte Brauerei sollte langfristig umsetzbar sein.