In vielen Betrieben der Lebensmittelindustrie gibt es einfach erschließbare Einsparpotenziale in den Bereichen Wärme und Kälte. Diese zu nutzen ist nicht nur unter ökologischen Gesichtspunkten wichtig, sondern auch vor dem Hintergrund stetig steigender Energiepreise von größter wirtschaftlicher Bedeutung. Ökotec unterstützt interessierte Betriebe bei der Erschließung von Einsparpotenzialen und erarbeitet gemeinsam mit dem Auftraggeber ein koordiniertes Energieeinsparprojekt.
Dipl.-Ing. Roland Berger
Die Anteile der einzelnen Energiemedien an den Energiekosten sind in den verschiedenen Teilbranchen der Lebensmittelindustrie unterschiedlich. Meist haben jedoch Wärme als Warmwasser oder Dampf und Kälte in Form von Kühlwasser, Sole oder als Kältemittel in Direktverdampfern einen sehr bedeutenden Anteil an den Energiekosten innerhalb eines Betriebes. Vor dem Hintergrund der seit 2004 stetig steigenden Energiepreise lassen sich in den Bereichen Wärme und Kälte regelmäßig relevante Energieeinsparmaßnahmen mit Amortisationszeiten von weniger als zwei bis drei Jahren realisieren. Die Projektrenditen sind recht hoch und liegen meistens zwischen 20 bis 100 %. Sie resultieren aus der langen Nutzungsdauer der energietechnischen Anlagen, die in der Regel 10 bis 20 Jahre beträgt. Darüber hinaus eignen sich die Energiemedien Wärme und Kälte aufgrund ihrer Wechselwirkung untereinander sehr gut für Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz.
Im Folgenden sollen mögliche Energieeinsparpotenziale beispielhaft an einem Projekt erläutert werden, das Ökotec mit einem Lebensmittelhersteller umgesetzt hat. In diesem Unternehmen machen die Wärmekosten ca. 40 % der Medienkosten aus. Die Kältekosten als Teil der Stromkosten von 48 % haben einen Anteil von etwa 20 % an den Energiekosten. Im ersten Schritt führte Ökotec eine Energieanalyse durch, bei der 30 Maßnahmen mit einem Einsparvolumen von 18 % der Medienkosten bei einer durchschnittlichen Amortisationszeit von weniger als 2,5 Jahren erarbeitet wurden. Die Maßnahmen konzentrierten sich u. a. auf folgende Bereiche:
- Wärmedämmung von Verteilungen
- Nutzung der Abwärme
- Anpassung der Niveaus von Temperaturen, Drücken etc.
- Regelung von Anlagen
Wärmedämmung von Verteilungen
Eine unzureichende oder fehlende Wärmedämmung an Wärme- und Kälteverteilersystemen kann zu signifikanten Energieverlusten führen. Indikatoren für Einsparpotenziale in diesem Bereich sind hohe Oberflächentemperaturen von 60 bis 150 °C an Wärmesystemen und damit einhergehende hohe Umgebungstemperaturen. Hinweise auf einen Optimierungsbedarf an Kältesystemen sind Oberflächentemperaturen kleiner 10 °C, wobei es an der Oberfläche der Dämmung zur Bildung von Kondensattropfen oder Eis kommen kann. Bei der Beseitigung dieser Schwachstellen hat sich eine schrittweise Vorgehensweise bewährt:
- Aufnahme der Oberflächentemperaturen und Abmessungen (Flächen, Rohrlängen, Durchmesser) aller relevanten Systemkomponenten wie Rohrleitungen, Armaturen und Behälter der Energiemedien
- Berechnung der Energieverluste beispielsweise auf Grundlage der VDI 2055
- Ermittlung der notwendigen Investitionskosten und Festlegung der zu optimierenden Systemkomponenten (Rohrabschnitte, Behälter etc.)
Die Aufnahme der erforderlichen Daten erfolgt in enger Abstimmung zwischen den Vertretern des Betriebes und den Spezialisten von Ökotec. Mithilfe eines von Ökotec entwickelten Berechnungstools lassen sich die Energieverluste ermitteln. Dieses Tool ermöglicht gleichzeitig die Schätzung der Investitionskosten für notwendige Dämmungsmaßnahmen auf Grundlage von Erfahrungswerten. Anschließend werden verschiedene Anbieter von Dämmungslösungen angefragt und die ausgewählten Maßnahmen umgesetzt. Ökotec begleitet diesen Prozess bis zur Nachkontrolle der Umsetzung.
Nutzung der Abwärme
Viele Lebensmittelhersteller benötigen Warmwasser mit einer Temperatur von 50 bis 70 °C für Prozess- oder Reinigungszwecke, für dessen Erzeugung Energie bzw. Brennstoffe benötigt werden. Gleichzeitig gibt es in den allermeisten Betrieben Abwärmequellen, die bei einer systematischen Nutzung und Einbeziehung von Speichersystemen zur Erzeugung von Warmwasser herangezogen werden könnten. Daraus ergeben sich deutliche Einspareffekte. Nutzbare Abwärmequellen sind:
- Abgase von Kesselanlagen
- Abwärme von Kälteanlagen
- Abwärme von Druckluftanlagen
In einem Konzept werden die Abwärmequellen und der Wärmebedarf in Abhängigkeit von der benötigten Wassertemperatur und dem zeitlichen Verlauf untersucht. Bei Bedarf unterstützen die Spezialisten von Ökotec die Datenermittlung durch Messungen. Darüber hinaus werden Platzverhältnisse und weitere technische Randbedingungen geprüft. Für die in Abstimmung mit dem Kunden aufgestellten Optimierungsvarianten wird dann die Wirtschaftlichkeit auf der Grundlage der ermittelten Einsparungen und Investitionen nachgewiesen.
Für den eingangs erwähnten Beispielbetrieb bedeutet dies: Die aus den Heizkesseln über einen Economiser gewonnene Wärme wird zur Erwärmung des Speisewassers der Dampfkessel eingesetzt. Die Abwärme der Druckluftanlagen lässt sich aufgrund der räumlichen und hydraulischen Verhältnisse gut über eine Einspeisung in den Rücklauf des Heiznetzes nutzen. Aufgrund des Alters der Kälteanlagen und des Einsatzes des Kältemittels R22 ist eine Nachrüstung von Wärmetauschern nicht sinnvoll. Die Nutzung der Abwärme der Kälteanlagen wird daher bei dem mittelfristig erforderlichen Neubau der Kälteanlagen umgesetzt.
Durch die Anpassung der Erzeugungsniveaus beispielsweise von Temperaturen oder Drücken an den Bedarf in der Produktion lassen sich häufig Energieeinsparpotenziale erschließen – und zwar mit geringem Aufwand. Beispiele hierfür sind:
- Einsatz von Warmwasser anstelle von Dampf bei einem Temperaturniveau von kleiner 100 °C
- Reduzierung des Dampfdruckniveaus oder der Warmwasservorlauftemperaturen
- Reduzierung der Kaltwassertemperaturen oder Kältemittelniveaus
- Anpassung der Rückkühltemperaturen für Kältemaschinen
Maßnahmen zur Reduktion der Wärmeniveaus verringern aufgrund der niedrigeren Temperaturen bzw. Drücke Verluste bei der Erzeugung und Verteilung und damit den Brennstoffverbrauch. Sie eröffnen zusätzlich Möglichkeiten zur Abwärmenutzung.
Eine Erhöhung der Kälteniveaus verbessert den COP-Wert (Verhältnis von erzeugter Kältemenge/Strombedarf) und damit die Effizienz der Kälteanlagen. Die Rückkühlung der Kälteanlagen sollte dagegen auf niedrigen Temperaturniveaus erfolgen. Dies führt einerseits zu einer Erhöhung des Stromverbrauchs der Rückkühlung. Andererseits kommt es durch die geringere Arbeitsleistung zu einer Verbesserung des COP-Wertes der Kältemaschine und damit auch des Gesamtsystems.
In unserem Beispielbetrieb werden Teilbereiche von Dampf auf Warmwasser umgestellt, was gleichzeitig eine Nutzung der Abwärme ermöglicht. Zusätzlich erfolgt eine Reduktion des Dampfdruckniveaus. Eine Absenkung des Kälteniveaus erreicht man durch eine Aufteilung in zwei Verbraucherkreise mit unterschiedlichen Temperaturniveaus. Durch die Anpassung der Rückkühltemperaturen können bei Amortisationszeiten von weniger als zwei Jahren zusätzliche Einspareffekte erzielt werden.
Regelung von Anlagen
Ein weiterer Ansatzpunkt bei der Aufdeckung von Energieeinsparpotenzialen ist die Regelung von Anlagen. Hierunter fallen beispielsweise die
- Regelung der Rückkühltemperatur von Kälteanlagen
- Regelung von Vorlauftemperaturen und Leistungen für Wärme und Kälte
- Regelung von Volumenströmen
In unserem Beispielbetrieb konzentrierte man sich auf die Regelung der Volumenströme. Zu diesem Zweck führten die Ökotec-Mitarbeiter an allen relevanten Pumpen Messungen durch, um deren Auslastung und damit mögliche Einsparpotenziale zu erfassen. Das Ergebnis: Die Pumpen mit geringer Auslastung wurden mit einem Frequenzumformer zur Regelung ausgestattet. Andere wurden gegen neue Pumpen, deren Leistung sich am tatsächlichen Bedarf orientiert, ausgetauscht.
dei 403
Weitere Informationen zur Ökotec GmbH
WTT Expo 2007
Faktor 4 ist das Ziel
Die Ökotec Energiemanagement GmbH unterstützt seit 1999 Industrieunternehmen in Deutschland und Europa bei der Reduzierung ihrer Energiekosten. Einsparmaßnahmen werden in den vier Energiebereichen Verbrauch, Verteilung, Erzeugung und Bezug entwickelt und umgesetzt. Im Vergleich zu Standardlösungen strebt der Berliner Dienstleister bei seinen Energieeinsparprojekten das Prinzip Faktor 4 an. Das heißt: Doppelte Einsparung bei halber Investition. Der Kunde erhält alle erforderlichen Leistungen von der Analyse zur Aufdeckung von Energieeinsparpotenzialen über die Bedarfsmessung und Entwicklung von Maßnahmen bis hin zur Umsetzung und dem Controlling von Verbräuchen und weiteren Kennwerten. Zusätzlich übernimmt Ökotec alle erforderlichen Koordinierungsaufgaben im Rahmen des Projektmanagements.
Unsere Whitepaper-Empfehlung
Solida-Darreichungsformen: Vorteile und Grenzen verschiedener Batch-Granulier-Verfahren auf einen Blick. Treffen Sie mit dieser Entscheidungshilfe die richtige Wahl für Ihre Zielstellung.
Teilen:
