Energieeffizienz

Becker GmbH aus Dülmen ist jetzt „Innovationsprojekt Klimaschutz“

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Information

Energieeffizienz in Brauereien

Die Prozesse bei der Bierherstellung sind sehr energieintensiv, weshalb die richtigen energetischen Maßnahmen eine beträchtliche Reduktion der großen Kostenblöcke bewirken können. Der Anteil der Energiekosten liegt etwa bei 10 Prozent der Gesamtkosten; in kleinen Brauerbetrieben sind es sogar 20 Prozent (Bosch Thermotechnik GmbH 2015). Je nach Betriebsgroße können unter Berücksichtigung der verfügbaren Technik und herrschenden Wirtschaftlichkeitskriterien Einsparungen von 30 bis 60 Prozent erzielt werden. Um das volle Potenzial zu nutzen müssen vorerst alle verfahrens- und prozesstechnischen Betriebsabläufe identifiziert werden um anschließend die Energieverluste und -rückgewinnungsmöglichkeiten zu ermitteln (Cirbus 2012). Dennoch können auch folgend angeführte Einzelmaßnahmen der Effizienzsteigerung beträchtliche Kosteneinsparung bewirken.

Energieverbraucher

Der Energieverbrauch einer Brauerei verteilt sich auf Prozesswärme, Prozesskälte, Warmwasser, Beleuchtung und anderen Strombedarf. Abbildung 1 zeigt die Aufteilung einzelner wärmeintensiver Prozesse:

Abbildung 1: Wärmeverbrauch in Brauereien.
Grafik: EnergieAgentur.NRW nach (Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. 2011)
Abbildung 1: Wärmeverbrauch in Brauereien.
Grafik: EnergieAgentur.NRW nach (Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. 2011)

Neben dem großen Wärmebedarf sind auch tiefe Raumtemperaturen für die Kühlung und Gärung in Brauereien unverzichtbar. Um den Energieverbrauch zu senken, ist eine effiziente Anlagentechnik sinnvoll, eventuell auch der Einsatz eines Eisspeichers.

Prozesse und Energieeinsparmöglichkeiten

Kühlung
Besteht ganzjährig Kühlbedarf ohne entsprechenden Heizungsbedarf, zeigt sich die Methode der Freikühlung als äußerst effektiv. Bei der Freikühlung wird die Umweltwärme bzw. -kälte direkt in einem Tischkühler genutzt. Von dieser Methode profitieren insbesondere jene Brauereien, die über das ganze Jahr Kühlbedarf in den Lagerkellern haben (Trane Energy Service 2016). Im Bereich des Brauwasserkühlers und der Hefekühlung ist der Einsatz von Absorptionskälteanlagen sinnvoll. Die verfügbare Abwärme einer KWK-Anlage kann dabei für Kälteproduktion verwendet werden (Helmut Gahbauer 2009). Andererseits produzieren auch die Kältemaschinen Abwärme, die für Heizzwecke genutzt werden kann (Bosch Thermotechnik GmbH 2015).

Wärme
Die erzeugte Wärme in der Brauerei wird für Dampferzeugung verwendet. Ein effizienter Kessel kann den Energieverbrauch schon spürbar senken; weitere Effizienzsteigerung bringen der Einsatz eines Dualbrenners und eine moderne Regelung. Optimale thermische Nutzung der anfallenden Abwärme aus Prozessen wie etwa aus dem Kochen der Würze bietet auch der Einsatz des warmen Abwassers im integrierten Reinigungsverfahren mittels einer CIP-Anlage (Cleaning in Place) (Kühl 2013). Das warme Abwasser aus dem Brauprozess wird leider häufig ohne weitere Wärmenutzung in die Kanalisation eingeleitet, dabei kann es gut für Sterilisierungsanlagen oder in Wäschereien verwendet werden (Trane Energy Service 2016).

Wärmerückgewinnung
Bei der Wärmerückgewinnung kann die Produktionsabwärme mittels Wärmepumpe direkt zum Heizen genutzt werden. Das aus dem Dampf entstehende heiße Wasser kann gezielt für den Wärmebedarf der Brauerei genutzt werden. Dadurch kann beispielsweise die Rampenfläche im Winter ohne zusätzlichen Energieaufwand eisfrei gehalten werden (Egginger 2016). Des Weiteren kann die Wärme der Abluft für die Zulufterwärmung des Frischluftanteils verwendet werden. Auch zur Brauchwassererzeugung oder -beheizung von Systemen oder Prozessen bei gleichzeitigem Kühlprozess lässt sich Wärmerückgewinnung einsetzen.

Kraft-Wärme-Kopplung
Wenn viel Wärme benötigt wird, erweist sich der Einsatz einer KWK Anlage als sinnvoll. Biogas, aufbereitet aus Reststoffen des Maisch-Prozesses, kann in einer KWK-Anlage verbrannt werden oder im Blockheizkraftwerk und somit statt Gas den Generator zur Stromerzeugung antreiben. Wird eine KWK-Anlage mit einer Absorptionskältemaschine gekoppelt, führt das zu weiteren Energieeinsparungen (Zentralverband Elektrotechnik und Elektroindustrie e.V. 2012).

Solarthermie
Für die Erwärmung des Wassers zum Herstellen der Vorderwürze bietet sich Solarthermie an. Die erforderliche Temperatur liegt zwischen 40 und 60 Grad und ist solar leicht zu erreichen. Der Wärmebedarf der Heißwassersysteme für die Flaschenwaschmaschine kann ebenfalls mit einem solar beheizten Sedimentationstank abgedeckt werden. (Zentralverband Elektrotechnik und Elektroindustrie e.V. 2012).

Teillastoptimierung
Eine Teillastoptimierung kann die Energiekosten bis zu 50 Prozent senken. Die Optimierung ist in der Brauerei vor allem aus Gründen der schwankenden Anforderungen an die Kühlung im Betrieb von Bedeutung. Als vorteilhaft erweist sich dabei ein Frequenzumformer, der auf den Kältemittelverdichter gebaut wird, sodass dieser mit variabler Drehzahl betrieben werden kann. Als Resultat dieser Maßnahme wird die Stromaufnahme des Verdichters angepasst, die Wasseraustrittstemperaturen bleiben gleich, der Einschaltstrom wird geringer und das Regelverhalten optimal (Trane Energy Service 2016).

Hydraulische Optimierung
Enormes Einsparpotenzial bietet die Optimierung des Hydrauliksystems. Eine veraltete Hydraulik führt dazu, dass die Temperaturen ineffizient gemischt werden und dadurch viel Energie vernichtet wird. (Trane Energy Service 2016).

Außer den bereits erwähnten spezifischen Schritten ist eine weitere Senkung der Energiekosten durch allgemeine Energieeinsparmaßnahmen im Bereich der Querschnittstechnologien möglich.

Bosch Thermotechnik GmbH. „Thermische Großanlagen und Systemlösungen für Brauereien.“ August 2015. www.bosch-industrial.com/files/BR_Systemloesung_Brauerei_de_COM.pdf (Zugriff am 21. Oktober 2016).

Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. Leitfaden zur Kostensenkung mit Kraft-Wärme-Kopplung in Brauereien. Februar 2011. www.bkwk.de/fileadmin/users/bkwk/industrie/Leitfaden_KWK_in_Brauereien.pdf (Zugriff am 21. Oktober 2016).

Cirbus, Rudolf. Erfolgsfaktor Energieeffizienz bei mittleren und kleinen Brauereien. Februar 2012. www.eeb-rudolfcirbus.de/pdf/Downloads/Erfolgsfaktor%20Energieeffizienz%20bei%20kleinen%20und%20mittleren%20Brauereien1.pdf (Zugriff am 21. Oktober 2016).

Egginger, Claudia. LOXONE. 22. September 2016. www.loxone.com/blog/dede/smarte-brauerei (Zugriff am 24. Oktober 2016).

Helmut Gahbauer, Harald Raidl, Andreas Werner. „Green Brewery. Null CO Emission in der Brauindustrie.“ Januar 2009. www.klimafonds.gv.at/assets/Uploads/Blue-Globe-Reports/Energieeffizienz/2008-2011/BGR12009KB07EZ1F44275EEFFGreen-Brewery.pdf (Zugriff am 21. Oktober 2016).

Kühl, Andreas. „So können Brauereien die Energieeffizienz in der Produktion erhöhen.“ energynet.de. 18. September 2013. www.energynet.de/2013/09/18/so-koennen-brauereien-energieeffizienz-in-produktion-erhoehen (Zugriff am 21. Oktober 2016).

Trane Energy Service. 2016. www.tga-optimierung.de/kaeltetechnik/brauerei-kuehlung (Zugriff am 24. Oktober 2016).

Zentralverband Elektrotechnik und Elektroindustrie e.V. April 2012. www.zvei.org/Publikationen/Mehr%20Energieeffizienz%20Final%200412.pdf (Zugriff am 21. Oktober 2016).

Dipl.-Ing. Ina Twardowski
Energieanwendung, Klimaschutz in Industrie und Gewerbe
EnergieAgentur.NRW
0202 2455245
twardowski@energieagentur.nrw
www.ea.nrw/energieeffizienz/unternehmen

Sie erreichen die EnergieAgentur.NRW außerdem werktags von 8 bis 18 Uhr über die Hotline unter 0211 - 8371930.

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