Was in Fernwärmenetzen und im Hausbau seit vielen Jahren als gängige und beliebte Alternative zu fossilen Heizträgern existiert, wird im Zuge strengerer Richtlinien hinsichtlich Energieverbrauch und Umweltverträglichkeit zunehmend auch in der Industrie genutzt. Und das völlig mit Recht: Da Industrieanlagen in vielen Fällen sowohl über Wärmequellen aus Abwärme als auch über Wärmeabnehmer verfügen, sind Wärmepumpen in zahlreichen industriellen Prozessen einsetzbar.
Wärmepumpen und die Lebensmittelindustrie waren in der Vergangenheit nur wenig verzahnt. Diese Situation ändert sich jedoch seit einigen Jahren. Zum einen hat sich die Technologie weiterentwickelt und zum anderen erkennen Anwender zunehmend die finanziellen und ökologischen Vorteile, die ein Einsatz von Wärmepumpen in Produktionsprozessen bietet.
Insbesondere der in vielen lebensmitteltechnischen Anwendungen typischerweise parallel auftretende Heizungs- und Kühlungsbedarf macht die Technik interessant – ob beim Schlachten, Schneiden, Trocknen, Braten, Kühlen und Portionieren oder Verpacken. Mit dem Einsatz von Wärmepumpen können Lebensmittel kostengünstiger und nachhaltiger produziert werden.
Wärmepumpen senken Kosten
Traditionell wird in der Lebensmittelindustrie die für die Verarbeitung erforderliche Wärme über einen Dampferzeuger bereitgestellt. Dieser Vorgang erfolgt in der Regel unabhängig von der Kältebereitstellung und kann zu einem unnötig hohen spezifischen Energieverbrauch führen. Durch die Verknüpfung beider Kreisläufe – Heizen und Kühlen – lassen sich hingegen erhebliche Einsparpotenziale mittels der aus einem Kühlprozess herbeigeführten Abwärme nutzen. Um die Abwärme auf ein höheres Temperaturniveau zu heben, kommt die Wärmepumpe zum Einsatz.
Mit der Ammoniak-Wärmepumpe von GEA kann die Temperatur der Abwärme je nach Konstruktionsdruck auf bis zu 85 °C Wassertemperatur erhöht werden, sodass sie in der Lebensmittelverarbeitung sehr gut nutzbar wird. Die Verwertung der Abwärme auf höherem Temperaturniveau kann eine dampfbasierte Wärmebereitstellung zum Teil und in machen Fällen sogar vollständig ersetzen. Ammoniak ist als Arbeitsstoff zudem universell verfügbar, kostengünstig und umweltschonend mit einem Global Warming Potential (GWP) von Null. Hinzu kommt die hohe volumetrische Leistung des Kältemittels. Insofern reduzieren Ammoniakbasierte Wärmepumpen den Energieverbrauch in der Lebensmittelherstellung deutlich.
Ammoniak-Wärmepumpen wurden bereits in zahlreichen Lebensmittelkonzernen installiert. Sie helfen den Unternehmen vom ersten Tag ihrer Nutzung an, Betriebskosten zu sparen, CO2-Emissionen zu senken sowie gesteckte Umweltziele zu erreichen. So verbrauchte beispielsweise die Dampferzeugung und Kältebereitstellung einer Kundenanlage jährlich insgesamt 15,3 Mio. kWh, das einer Freisetzung von 4739 t CO2 in die Atmosphäre entspricht. Zum Vergleich: Nach der Installation einer Wärmepumpe von GEA vom Typ Redastrum, die gleichzeitig auch Kaltwasser für Rückkühlprozesse bereitstellt, lag der kombinierte Verbrauch bei nur 4,8 Mio. kWh und damit bei 1978 t CO2.
Kompakt und standardisiert
Mit der Serie Redastrum bietet der Hersteller eine hocheffiziente, standardisierte Ammoniak-Wärmepumpenlösung – nicht nur für die Lebensmittelindustrie, sondern für alle Branchen, die Heizen oder kombiniertes Heizen und Kühlen erfordern. Die Wärmepumpe stellt Wärme auf einem Temperaturniveau bis zu 80 °C bereit, die über einen Flüssigkeitskreislauf zum Verbraucher geleitet wird. Hocheffiziente Wärmeübertrager sowie eine intelligente und projektspezifisch ausgelegte Konfiguration sorgen für einen optimalen Wärmeübergang vom Ammoniak auf den Heizträger. Vier Baugrößen decken einen Bereich zwischen etwa 1 bis 2 MW Wärmeleistung ab (Temperaturhub Wärmesenke von 40 auf 70 °C, Wärmequelle 40 auf 35 °C). Wärmequellen sind im Temperaturbereich zwischen –10 und +40 °C möglich. Für maximale Effizienz sorgen ebenso die laufruhigen, drehzahlgeregelten Schraubenverdichter der Serie GEA Grasso M, die für den Einsatz bei Drücken bis zu 52 bar ausgelegt sind, drehzahlgeregelt betrieben werden und zusätzlich mit einem stufenlosen Leistungsschieber für kleinste Teillasten und einen schonenden Start ausgerüstet sind. Die kompakte Einheit wird in einem Teil geliefert und ist vollständig anschlussfertig montiert.
Nach der Inbetriebnahme des Redastrum im oben genannten Beispiel konnte der Anwender unmittelbar drei seiner vier Boiler abschalten. Die genannten Energieeinsparungen entsprechen einer Reduktion des Primärenergieeinsatzes um 68,6 % und einer Senkung der CO2-Emissionen um 58,2 %.
Suchwort: dei0519gea
Halle 8, Stand D06
Autor: Thomas Lergenmüller
Product Manager Screw Compressor Packages,
GEA
