In der fleischverarbeitenden Industrie ist die Energieeffizienz ausschlaggebend für die Wettbewerbsfähigkeit. (Bild: shock – colourbox)

In der fleischverarbeitenden Industrie ist die Energieeffizienz ausschlaggebend für die Wettbewerbsfähigkeit.(Bild: shock – colourbox)

  • Die Produktion und Verarbeitung von Lebensmitteln ist mit einem hohen Energieverbrauch verbunden. Dies gilt insbesondere für die Bereitstellung von Kälte zur Kühlung und Lagerung der Waren.
  • Um wettbewerbsfähig zu bleiben sind Betreiber also angehalten, mögliche Einsparpotenziale und Synergieeffekte zu nutzen.
  • Ein Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung-System beispielsweise ermöglicht es einem Betreiber der fleischverarbeitenden Industrie, jährlich bis zu 50 % des Gesamtbedarfs an Strom und Kälte selbst zu erzeugen.

Da Energiekosten durchaus zum entscheidenden Faktor im Wettbewerb werden können. Die Fakten sprechen für sich: Nach Angaben des Deutschen Kälte- und Klimatechnischen Vereins entfallen allein 67 % des bundesdeutschen Kältebedarfs auf die Nahrungsmittelindustrie, weitere 22 % verbraucht die Gebäudekühlung.

Zukunft bringt steigenden Kältebedarf

Insgesamt, so sind sich die Experten einig, wird der Kältebedarf in Deutschland künftig noch weiter ansteigen. Zum einen aufgrund der steigenden Technologisierung, zum anderen aufgrund des Klimawandels, der sich als wachsender Kältebedarf für Prozesskälte in der Kühlung und Lagerung von Waren in der Produktion niederschlägt. Unternehmen der Nahrungsmittelindustrie, darunter industrielle Fleisch- und Fleischwarenproduzenten, stellen diese Entwicklungen vor Herausforderungen: Sie müssen nicht nur mit stetig steigenden Personal- und Einkaufskosten kalkulieren, sondern darüber hinaus für den Gebäudebetrieb und die Produktion auch immer größere Mengen an Energie in Form von Kälte bereitstellen. Ein Lösungsansatz können hier Systeme auf Basis von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung sein. Sie stellen neben Strom und Wärme zusätzlich Kälte bereit, die Unternehmen für Gebäudebetrieb und Produktion verwenden können. Bei optimaler Auslegung ist es möglich, den Bedarf an Primärenergie für die Strom-, Wärme- und Kälteerzeugung sogar so weit zu verringern, dass es möglich ist außerhalb der Spitzenlastzeiten gänzlich auf zusätzlichen, externen Strombezug für den Betrieb von Kompressionskältemaschinen zu verzichten.

Unternehmen investiert in KWKK-Anlage

So auch im Falle des industriellen Fleischwarenherstellers aus Nordrhein-Westfalen: Die Verantwortlichen im Unternehmen standen vor einer Investitionsentscheidung, um die Produktion am Standort der Unternehmenszentrale zu erweitern. Der damit verbundene höhere Kältebedarf von rund 2 MW Nennleistung – dieser betrug bis dato rund 25 % der Energiekosten – hätte eine Investition in eine vierte Trafostation und eine zusätzliche strombetriebene Kompressionskältemaschine erforderlich gemacht. Doch die Geschäftsführung entschied sich anders. Sie investierte in ein Blockheizkraftwerk in Verbindung mit einer Absorptionskältemaschine, kurzum: eine Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs-Anlage (KWKK).

Schlüsselfertige Anlage geplant

Bei KWKK-Anlagen handelt es sich immer um individuelle Kundenlösungen. Darum waren für die Anlagenkonzeption vorab Fragen nach den energetischen Voraussetzungen und Bedürfnissen im Unternehmen zu klären, einem möglicherweise vorhandenen Energiemanagementsystem nach ISO 50 001 und weiteren standortspezifischen Aspekten, um eine solide Wirtschaftlichkeitsberechnung erstellen zu können. Das ausführende Ingenieurbüro Eco Energy-Therm aus Hannover verfügt über langjährige Expertise in der Konzeption von KWKK-Anlagen unter anderem in der Lebensmittelbranche. Als Generalunternehmer entwickelte es das Anlagen-Konzept unter Berücksichtigung aller energetischen und standortspezifischen Aspekte, übernahm die Planung und Steuerung des Projekts bis hin zur Inbetriebnahme und nachfolgendem Service für die Gesamtanlage mit einer täglichen 24-h-Verfügbarkeit.

Mit zwei baugleichen KWKK-Anlagen an zwei Standorten kann der Betreiber bis zu 50 % des Gesamtbedarfs an Strom und Kälte selbst abdecken. (Bild: Eco Energy - Therm)

Mit zwei baugleichen KWKK-Anlagen an zwei Standorten kann der Betreiber bis zu 50 % des Gesamtbedarfs an Strom und Kälte selbst abdecken. (Bild: Eco Energy - Therm)

Modulare Lösung verkürzt Bauzeit

Als für die Bedürfnisse des Unternehmens beste Lösung stellte sich eine modulare Lösung in Container-Bauweise heraus, die fester Bestandteil des Anlagenkonzepts wurde. Mit dem Bereitstellen der Anlage wurde das Unternehmen Yados aus Hoyerswerda beauftragt, das sich auf die Fertigung von Kraft-Wärme-Kopplungssystemen-Systemen spezialisiert hat und diese sowohl in stationärer als auch modularer Containerbauweise anbietet. Die skalierbaren Lösungen sind flexibel zu erweitern und ermöglichen es dem Anwender, verschiedene Energieträger zu nutzen – teils auch kombiniert. Der Anlagenbauer fertigte das System komplett vor und installierte es als Containermodul auf dem Gelände des Fleischwaren-Herstellers – mit entsprechend verkürzten Bauzeiten gegenüber einer stationären Bauweise und damit geringeren Kosten. Weiterhin waren für die Containermodule aus baurechtlicher Sicht keine gesonderten behördlichen Genehmigungen erforderlich. Um dem Betreiber in der Zukunft eine hohe Flexibilität zu ermöglichen, sahen die Projektbeteiligten bereits in der Planung eine Erweiterungsmöglichkeit um ein zusätzliches Modul vor.

Strom und Kälte selbst erzeugen

Im Falle der Fleischerei gelang es, durch die Neuinstallation einer Absorptionskältemaschine (AKM), den gesamten Kältebedarf in der Verarbeitung abzudecken. Die Investition in die AKM hat so gesehen die Investition in eine zusätzliche Kompressionskältemaschine ersetzt. Die bereits im Unternehmen vorhandenen Kompressionskältemaschinen kommen allerdings nach wie vor zum Einsatz: Sie kühlen die Waren für die Lagerung im Tiefkühlbereich auf -28 °C ab. Ihre Energie erhalten sie zum Teil aus dem im BHKW erzeugten Strom, der somit vollständig im Unternehmen verbraucht wird. Die Menge an zugekauftem Strom reduziert sich entsprechend, wodurch der Betreiber weitere Einspareffekte erzielen konnte.

Innenansicht des Containermoduls eines Blockheizkraftwerks. (Bild: Eco Energy - Therm)

Innenansicht des Containermoduls eines Blockheizkraftwerks. (Bild: Eco Energy - Therm)

Investition in weitere Anlage

Aufgrund der positiven Erfahrungen nach Inbetriebnahme der Anlage entschied sich die Geschäftsführung für eine weitere, baugleiche KWKK-Anlage mit Container-Modul an einem Nebenstandort. Anders als am Standort der Unternehmenszentrale besteht hier keine Lagerung; Temperaturen im Tiefkühlbereich sind damit hinfällig. Die AKM der KWKK-Anlage stellt ausreichend Kälte im Temperaturbereich von 3 bis 4 °C her, sodass die AKM den gesamten Kältebedarf am Neben-standort selbst decken kann. Die Kompressionskältemaschinen schaltet der Betreiber nur noch in Spitzenlastzeiten zu. Zudem liegt der externe Strombezug am Wochenende bei null, sodass eine stromautarke Situation entsteht.

Fazit: Kosten und Emissionen eingespart

Die energetische Gesamtbilanz spricht für sich: Das Unternehmen kann seit Inbetriebnahme  der beiden Anlagen (Amortisationszeit: ca. zweieinhalb bis drei Jahre) jährlich bis zu 50 % des Gesamtbedarfs an Strom und Kälte selbst erzeugen. Darüber hinaus hat es seinen CO2-Ausstoß rund 2.500 t/a verringert – das entspricht dem Ausstoß von rund 400 Mittelklasse-Autos. Der Einsatz von KWKK-Anlagen lässt sich auf viele Branchen der Lebensmittelindustrie und deren angrenzende Sparten anwenden, in denen Kälte unabdingbar ist: Milchwerke, Bäckereien, Medizintechnik, Getränkeindustrie, etc. Der wirtschaftliche Gewinn ist nahezu ohne zusätzliche Fördermittel zu erreichen, was die Investition aus unternehmerischer Sicht erst recht interessant macht.

Olaf Besser, Geschäftsleitung

Autor: Olaf Besser, Geschäftsleitung

Silvio Müller, Leiter Planung, Yados

Autor: Silvio Müller, Leiter Planung, Yados

Autor: Axel Munsch, Geschäftsführung, Eco Energy-Therm

Autor: Axel Munsch, Geschäftsführung, Eco Energy-Therm

Hier finden Sie die Homepage des ausführenden Ingenieurbüros Eco Energy-Therm.

Hier gelangen Sie zum Internetauftritt des Anlagenbauers Yados.

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