Sicherer Fahrplan: Räucherschinken-Produktion steigert Energieeffizienz

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Kälteerzeuger stellen sich als Energiefresser heraus

Alles in allem ergibt sich ein gutes Bild von der aktuellen Situation im Betrieb. Die Priorisierung potentieller Maßnahmen erfolgt im Wesentlichen anhand von drei Faktoren: Benchmark, Amortisation und Energieanteil. Im Benchmark wird der analysierte Betrieb im Branchenvergleich betrachtet. Liegt er hier deutlich schlechter, bietet sich hier großes Einsparpotential allein durch die Verwendung branchenüblicher Technik. Der zweite Punkt ist die Beurteilung der Amortisation. Eine schnelle Amortisation erleichtert Investitionen und minimiert das Risiko. Der dritte Faktor bezieht sich auf die Energieverteilung. Die einzelnen Energieströme zu den verschiedenen Anlagenteilen werden in einem Sankey-Diagramm dargestellt. Die Kälteerzeuger haben bei der Verteilung des Strombezuges im analysierten Werk den größten Anteil am Energieverbrauch. In Kombination mit einem unterdurchschnittlichen Wert in Bezug auf den Benchmark ergab sich hier konkreter Handlungsbedarf. Aus diesem Grund wurde der Bereich der Kälteerzeugung durch eine weitergehende Potentialanalyse analysiert.

Den Wirkungsgrad der Kälteanlage berechnet der Bildschirmschreiber Memograph M.
(Endress+Hauser)

Deren Ziel war es, einen Weg zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Kältesystems zu erreichen. Erfahrungsgemäß bieten hier gerade Veränderungen im Zusammenwirken von Einzelkomponenten und Anlagenteilen große Einsparpotentiale. In Summe gibt es über 20 Kältekompressoren mit einer Kälteleistung von ca. 1.315 kW und einer elektrischen Leistung von 524 kW. Die Verdampfer befinden sich meist direkt in den Kühlräumen, die Verflüssiger sind auf dem Dach und luftgekühlt. Die Kompressoren sind in sechs Verbünden organisiert. Die Kältemaschinen verfügen zum Teil über ein hohes Alter und werden noch mit dem Kältemittel R22 betrieben. Dieses Kältemittel ist bei Neuanlagen bereits verboten. Bei bestehenden Kälte- und Klimaanlagen werden weitergehende Anforderungen an die Wartung und Dichtheit gestellt. Im Zusammenhang mit der EU-Verordnung 2037/2000 muss bei den Klimageräten mit dem Kältemittel R22 der entsprechende Ersatz geplant werden. Bei der Befüllung mit Ersatzkältemittel kann es jedoch zu einer Verschlechterung von ca. 20 bis 30 Prozent des Wirkungsgrades bzw. des COP(coefficient of performance) kommen. Der COP beschreibt das Verhältnis von erzeugter Kälteleistung zu eingesetzter elektrischer Leistung. Mit Hilfe des Bildschirmschreibers Memograph M von Endress+Hauser lässt sich diese Kennzahl exakt berechnen und aufzeichnen. Der COP der analysierten Kälteanlagen liegt momentan je nach Anlage im Bereich von 2,4 und 2,7. Die Stromkosten pro Jahr für die gesamte Kälteerzeugung wurde auf 250.000 Euro berechnet.

Wärmeerzeugung mit einer Kälteanlage

Die Amortisationsrechnung einer Investition in Hochdruckwärmepumpen-technologie für die Kälteerzeugung.
(Endress+Hauser Systemplan)

Zur Temperierung der Nachreife- bzw. Brennkammern werden die Kältemaschinen zeitweise als Wärmepumpen betrieben. Aber nicht nur deswegen ist bei einer ganzheitlichen Betrachtung ebenso die Wärmeerzeugung zu analysieren. Gerade aus Synergieeffekten zwischen Wärme- und Kälteerzeugung können sich große Einsparpotenziale ergeben. Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz von Hochdruckwärme-pumpen. Dieser erlaubt im gegebenen Fall eine effektive Nutzung der Wärme aus dem Kompressionskälteprozess. Noch werden 3,5 Mio. kWh Wärme ungenutzt über das Dach des Werkes abgeführt. Da die beim Kältekreisprozess entstehende Wärme für eine direkte Nutzung ein zu geringes Temperaturniveau aufweist, empfiehlt es sich diese Wärmeenergie anteilig über einen Energiespeicher zurückzugewinnen und über eine Hochdruckwärmepumpe auf ein entsprechendes Temperaturniveau anzu-heben. Mittels dieser Technik lässt sich ein COP von ca. 4,5 erreichen. Dies spart dem Unternehmen Erdgas für die Wärmeerzeugung, kostet aber mehr Strom für die Wärmepumpe. Unter dem Strich würde das Unternehmen jedoch ca. 66.000 Euro pro Jahr an Energiekosten einsparen. Bei Investitionskosten von 250.000 Euro wäre dies linear gerechnet eine Amortisationsdauer von ca. 3,8 Jahre. Zusätzlich besteht hier die Möglichkeit einer Förderung durch die BAFA.

Auf der belastbaren Basis der Energie- und Potenzialanalyse kann das Unternehmen nun entscheiden, welche Maßnahmen als erstes in Angriff genommen werden.

* David Wallerius, Marketingmanager Prozessautomatisierung, Endress+Hauser

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