Gleich zwei große Projekte setzte der Süßwarenhersteller Ludwig Schokolade zur Energieeffizienzsteigerung seiner Produktion um. Im laufenden Betrieb hat das Unternehmen seine Dampfkessel erneuert und ein Blockheizkraftwerk integriert. Realisiert wurde das Vorhaben von dem auf Gebäudetechnik spezialisierten Unternehmen Helmut Herbert. Nach zehn Monaten waren die Projekte termingerecht abgeschlossen.
Die Ludwig Schokolade GmbH & Co. KG ist ein erfolgreicher Hersteller von Süßwaren in Europa. Das Sortiment des Unternehmens umfasst Tafelschokoladen, Pralinen, Riegel und Kaustreifen. Diese Produkte werden nach höchsten Qualitäts- und Fertigungsstandards an den vier Produktionsstandorten Saarlouis, Saarwellingen sowie Tuczno und Skoczów in Polen hergestellt. Die Süßwaren kommen in mehr als 70 Ländern auf fünf Kontinenten in den Handel.
Um seinen hohen Energiebedarf künftig zu einem Teil selbst decken zu können, hat sich Ludwig Schokolade am Standort Saarlouis für die Installation eines Blockheizkraftwerks entschieden. Zusätzlich wurde auch die Dampfkesselanlage erneuert. Mit diesem Großprojekt steigerte der Schokoladenproduzent die Energieeffizenz seiner Produktion.
Energieintensive Produktion
Die Herstellung von Schokolade ist sehr energieintensiv. Die meiste Prozessenergie wird für die Erzeugung von Wärme und Kälte benötigt. Die einzelnen Produktionsschritte von den Rohstoffen zur fertigen Schokolade sind in erheblichem Maße temperaturabhängig.
Zunächst wird die Grundmasse erwärmt, vermahlen und zerrieben. Das sogenannte Conchieren, das mehrere Stunden dauern kann, verleiht der Schokolade ihre charakteristische Konsistenz und beeinflusst auch ihren Geschmack und Geruch. Danach wird die nun dünnflüssige Schokolade abgekühlt und in temperierte Formen gegossen. Schließlich muss die Schokolade so weit heruntergekühlt werden, dass sie erstarrt und anschließend verpackt werden kann.
Die Wärme wird dem Prozess durch Wasserdampf oder Warmwasser zugeführt. Dampfkessel die mit Erdgas befeuert werden und Brennwertkessel stellen dazu die notwendige Energie bereit. Zur Erzeugung der Kälte wird elektrische Energie benötigt, um die Kältemaschine zu betreiben und Kaltwasser zu erzeugen. Der Strom dafür kommt vom Energieversorger. Um die Energie aus dem Primärenergieträger Erdgas künftig effizienter zu nutzen und den hohen Wärme- und Strombedarf zu einem Teil selbst decken zu können, entschied sich Ludwig dazu, die Wärme- und Stromerzeugung direkt vor Ort zu koppeln. Umgesetzt wurde dies durch ein wärmegeführtes Blockheizkraftwerk. Dieses richtet seinen Betrieb nach dem aktuellen Wärmebedarf aus.
Durch das Auskoppeln der Abgas- und Kühlwasserwärme ergibt sich bei dem Kraftwerk ein Wirkungsgrad von bis zu 90 % der eingesetzten Primärenergie. Zwar kann Wärme mit einem Brennwert- oder Dampfkessel noch effizienter erzeugt werden, dafür aber keine elektrische Energie liefern. Das hier eingesetzte gasbetriebene Blockheizkraftwerk der Firma MTU Onsite Energy erzielt einen elektrischen Wirkungsgrad von ca. 41 % und einen thermischen Wirkungsgrad von ca. 48 %.
Umstellung im laufenden Betrieb
Bevor das neue Blockheizkraftwerk in Betrieb genommen werden konnte, waren einige Vorarbeiten notwendig. Zunächst wurde die gesamte Dampfkesselanlage erneuert. Und das, im laufenden Betrieb, ohne dass die Energieversorgung für die Produktion unterbrochen werden musste. Ludwig Schokolade konnte nämlich zu keiner Zeit auf die Dampferzeugung verzichten. Dies erforderte von Herbert eine genaue Terminplanung aller Schritte und eine gute Koordination mit dem Kunden.
Um die Verfügbarkeit der Produktionsanlage sicherzustellen, hat Herbert die neue Dampfkesselanlage mit Gasfeuerung parallel zur vorhandenen Anlage betriebsfertig aufgebaut. Dann erst wurden die Dampfkessel Schritt für Schritt angeschlossen und in Betrieb genommen. Die beiden neuen, hocheffizienten Dampfkessel von Bosch wurden dazu in einem neuen Kesselhaus neben der vorhandenen Heizzentrale aufgestellt. Sie liefern eine maximale Kesselleistung von über 13,2 t/h bei einem mittleren Betriebsdruck von 11 bar. Die Kessel lassen sich so steuern, dass sie auch mit einer Kleinlast von 1 t/h betrieben werden können. Gegenüber der bisherigen Dampfkesselanlage mit drei Kesseln und einem maximalen Betriebsdruck von 14 bar wurde die Kesselleistung um mehr als 30 % erhöht. Die neuen Bosch-Kessel verfügen über einen integrierten Abgaswärmetauscher (Economiser), der Abgasverluste reduziert. Um die Abgaswärme des später zu errichtenden Blockheizkraftwerks zu nutzen, sind die Kessel mit einem zusätzlichen Rauchgaszug ausgerüstet. Zusammen mit dem Economiser wird durch die Abwärme-Zusatzbeheizung etwa 630 kg/h Dampf erzeugt. Das entspricht etwa 10 % der Dampferzeugung.
Einbau des Blockheizkraftwerks
Für das neue Blockheizkraftwerk wurde im bestehenden Kesselhaus Platz geschaffen. Dazu wurden die nicht mehr benötigten Kessel fachgerecht demontiert und das Gebäude entkernt. Als Blockheizkraftwerk wurde ein leistungsstarkes Acht-Zylinder-Aggregat von MTU installiert. Es liefert eine elektrische Leistung von 849 kW und eine thermische Leistung von 438 kW über das Motorkühlwasser.
Über die Motorabwärme, die über einen Wärmetauscher abgeführt wird, werden unterschiedliche Wärmeverbraucher in der Produktion versorgt, vom Warmwasserbereiter über Warmwasserbegleitheizungen bis zu temperierten Schienen. Ein Pufferspeicher sorgt dafür, dass immer genügend Wärme bereitsteht. Das Heißwasser deckt einen Temperaturbereich von 70 bis 85 °C ab.
Darüber hinaus wurde ein großzügig dimensionierter Warmwasserspeicher mit einem Volumen von 50 000 l aufgestellt. Dieser ist notwendig, damit die Kraft-Wärme-Kopplung effizient betrieben werden kann. Denn wenn der Motor des Blockheizkraftwerks läuft, muss sichergestellt sein, dass die Abgas- und Motorabwärme auch abgenommen wird. Mithilfe eines Pufferspeichers lassen sich jederzeit beliebig kleine und große thermische Leistungen bereitstellen. Unabhängig davon ob der Motor läuft oder nicht. Wäre dieser Pufferspeicher nicht vorhanden, müsste das Aggregat ständig starten und stoppen, was nicht effizient wäre.
Effizient und wirtschaftlich
Höherer Gesamtwirkungsgrad, geringere Energiekosten: Dafür stehen Blockheizkraftwerke. In Industrien mit hohem Wärme- und Strombedarf stellt diese Form der Energieversorgung derzeit eine wichtige Alternative dar. Besonders interessant sind hierbei die Möglichkeiten, die Dampferzeugung über die Abgaswärme direkt zu unterstützen und dabei die Auskopplung von Heiz- und Prozesswärme auf einem hohen, technisch gut nutzbaren Temperaturniveau zu nutzen.
Eine dezentrale Energieversorgung über Blockheizkraftwerke ist eine der entscheidenden Technologien für eine effizientere und klimaschonendere Nutzung wertvoller Primärenergieträger. Unter der Bedingung, dass das Blockheizkraftwerk und die Wärmenutzung perfekt aufeinander abgestimmt sind.
Die Modernisierung und Erweiterung hochkomplexer Industrieanlagen ist in der Regel im laufenden Betrieb durchzuführen. Das heißt, während der Umbauten ist stets eine maximale Verfügbarkeit der Anlagen sicherzustellen, und das, ohne Rückwirkungen auf die Produktion. Herbert verfügt über die nötige Kompetenz im Energie- und Anlagenbau, um anspruchsvolle Industrieprojekte, wie das für Ludwig Schokolade, erfolgreich und termingerecht zu realisieren.
www.prozesstechnik-online.deSuchwort: dei1215herbert
Dr. Sven Herbert Thomas Mühlum
Geschäftsführer, Herbert Gruppe
Bereichsleiter Energie- und Anlagenbau,Herbert Gruppe
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