Das sicherste und wirtschaftlichste System am Markt
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Tobias Schlögl

Kälteanlagebaumeister.
Energy Services
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Auf was kommt es an ...

Das sicherste und wirtschaftlichste System

 

Historisch um jeden Preis?

In Brauereien wird gerne und bewusst auf traditionelle Verfahren und Mittel gesetzt, um beim Endprodukt ein Höchstmaß an Reinheit und Qualität zu erzielen.

Auch bei der Energietechnik in Brauereien ist aktuell die historische Kühlung mit Ammoniak gängig und stark verbreitet, doch ist diese auf dem Stand der Technik? Gibt es echte Alternativen zu Ammoniak, die sicher und zuverlässig sind sowie gleichzeitig bei selber Effizienz betrieben werden können?

 

Die Technik von heute für Brauereien von morgen.

In Brauereien wird vorwiegend auf die sehr teure, aufwändige und einzelgefertigte Ammoniaktechnik gesetzt. Immer wieder ist die Sicherheit ein intensiv diskutiertes Thema, da Ammoniak als toxisch und brennbar eingestuft wird sowie bei Brauereibedingungen nur mit Naßkühltürmen betrieben werden kann. Doch ist ein anders Kältemittel eine Alternative und sind diese genauso effektiv? Und was heißt eigentlich „effektiv“?

Die Frigentechnik (HFO / FKW) mit alternativen Kältemitteln hat sich in den letzten 20 Jahren rasant weiterentwickelt. Überflutete Verdampfung, stufenlose Leistungsregelung, variable Verflüssigungstemperaturen sind nur ein kleiner Ausschnitt der in anderen Industrie-Branchen seit Jahren etablierten Techniken. Im Direktvergleich ist die Effizienz der Alternativen Kältemittel mit Ammoniak 1:1 zu vergleichen (siehe Diagramm im Bereich/Abschnitt Kältemittelentscheidung).

 

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Potentiale

Auf was kommt es an wenn man von Effizienz spricht

Während des Herstellungsprozesses sind für die Prozesse erst rel. hohe Temperaturen notwendig und anschließend verhältnismäßig niedrige Temperaturen erforderlich.

Daher ist auf eine Vielzahl von Punkten zu achten, um eine maximale Effizienz in Bezug auf die Energiebilanz zu erreichen.

Besonderen Augenmerk legen wir hier auf:

  • Wir effizient ist die Kältemaschine tatsächlich unter Breücksichtigung aller Verluste und vor allem in Teilllast
  • Wird noch mit alten verlustreichen Eisspeicher Systemen gearbeitet
  • Kann der Würzekühler umgenaut werden so, dass das Eisspeichersystem einer effizienten Brauwasservorkühlung weichen kann.
  • Aktivierbare Wärmeüberschüße zum kostenlosen Antrieb thermischer Kältemaschinen (Abwärmenutzung wird mit bis zu 50% gefördert)
  • Wie steht es um die hdraulische Verschaltung der Verbraucher/Abnehmer in der Brauerei
  • Betrachtung der Verteilungsenergie (Pumpenanlagen)
  • Kann eine RLT Anlagen (Aktiv Lüftungsanlagen) aus energetischen und hygienischen Gründen eingesetzt werden
  • Isolierung zu anders temperierten Bereichen
  • Raumkühlungen / Mantelkühlungen was kann man in diesem Zusammenspiel optimieren
  • Werden Jungbierkühler eingesetzt und was hätte es für Nutzen
  • Prüfung zum Einsatz von Gasturbinentechnik (KWKK)
  • Einbindung der Kältetechnik in die Prozessleittechnik zum optimalem Management
  • Möglichkeiten zu Reduktion der Kältemittelmengen bzw. Zentralisierung um die Systeme maximal effizienz aber auch einfacher (maximale Handlungsfähigkeit der Brauereien ohne Fachpersonal soll erreicht werden) zui gestalten.
  • Ersatz von Ammoniak als Kältemittel – Alternativen der neuen Kältetechnik bei gleicher Effizienz und Umwelteinfluß (trotz Ammoniak Förderung) günstiger sowie sicherer!
  • Alternativen zu offenen Kühlturmanlagen (bei den Alternativkältemitteln auf Grund besserer physikalischer Eigenschaften ganzjählich möglich) zur vermeidung der BimSch Verodnung sowie steigerung der Anlagensicherheit.

Mit unseren Partnern ist es uns ebenfalls möglich das Augenmerk auf die gesamte Heißwasserseite zu legen, sofern dies im Interesse des Kunden/Betreibers ist.

Zum Thema Förderungen für Ihrer Optimierungsmaßnahme, sowie nachhaltig investieren in Bezug auf Finanzierungen haben wir ebenfalls Partner, die Sie bei diesen Thema unterstützen.

Warum Trane?

Kältetechnik für Brauereinen – TRANE Roggenkamp

 

  • 50 Jahre Erfahrung in Industrie-Prozesskühlung
  • Komplette Werksfertigung der Industrie-Kälte-Aggregate Ammoniak frei
  • Leistungs- und Effizienzzertifizierte Produkte/Aggregate
  • Prüfstandstest im Werk möglich
  • -5°C Absorber Kältemaschinen Ammoniak frei
  • Wärmetransformatoren: mit 90°C Niveau 140°C Niveau erzeugen
  • Komplette Prozessleittechnik mit Webserververfügbarkeit
  • Innovative Individual-Konzepte
  • Alternativen zu offenen Kühltürmen
  • Alternativen zu Eisbecken/Eisspeichern
  • Wärmerückgewinnungsanlagen

Die bessere 100% Alternative zu NH3Aggregaten weil:

  • Kosten pro KW Kälteleistung im direkten Vergleich zu NH3-Kältemaschinen (Ammoniak) bei selber Effizienz und Leistung erheblich geringer (bessere physikalische Eigenschaften der Stoffe).
  • Förderfähigkeit der neuen Anlagentechnik ebenfalls möglich
  • Ungiftige Sicherheitskältemittel für die Zukunft (z.B. R1234ze ebenfalls außerhalb der F-Gaseverodnung) bei 1/3 der Füllmengen im Vergleich zum historischen NH3
  • Das Legionellenrisiko kann auf nahezu 0 reduziert werden
Kältemittelentscheidung

Effizienz ist primär der Bauweise und Bertiebsart geschuldet, nicht dem Kältemittel

Die Wahl des richtigen Kältemittels ist in der heutigen Zeit eine große Herausforderung. Die aktuelle Gesetzeslage (z.B. F-Gase Verordnung) schränkt die Auswahl zwar ein, es bleiben aber dennoch eine Vielzahl an Kältemitteln übrig, aus denen man wählen kann.

Die unterschiedlichen Stoffgruppen der Kältemittel bringen verschiedene Vor- und Nachteile mit sich.

FKW, HFO ODER NATÜRLICHE KÄLTEMITTEL – DIE QUAL DER WAHL

HFKW – Fluorkohlenwasserstoff

Fluorierte Kältemittel (HFKWs) besitzen kein Ozonabbaupotential (ODP). Das Treibhauspotential (GWP) dieser Kältemittel variiert zwischen 100 und 14.000 (wenn diese durch z.B. Undichten in die Athmosphäre gelöangen). Aufgrund der F-Gase Verordnung wird der Einsatz einiger Kältemittel mit hohem GWP aus dieser Stoffgruppe Schritt für Schritt verboten. Kältemittel unter dem GWP Wert: 1500 werden von staatlicher Seite durch die Bafa gefödert 

typische Vertreter: R 134a,R513a, R450a, R407C, R410A, R449 und R448 (alternativ zum R404A) u.v.m

HFO – Hydrofluor-Olefine (außerhalb der F-Gaseverodnung)

Als Reaktion auf die F-Gase Verordnung wurde eine Reihe von Kältemitteln entwickelt, deren umweltschädigendes Potential (GWP) soweit als möglich reduziert wurde.

typische Vertreter: R1234ze, R1234yf hier liegt nach neuster bewertung (AR5) der GWP Wert kleiner 1 und ist somit geringer wie die meisten natürlichen Kältemittel

Natürliche Kältemittel

Zu den natürlichen Kältemitteln zählen Stoffe, die als natürliche Stoffe in der Umwelt vorkommen.

typsiche Vertreter: R717 (Ammoniak) , R290 (Propan), R744 (CO2) diese sind im Bezug auf die Umweltverträglichkeit im Störfall/Undichte (direkte Emmision) zwar zum Teil unproblematischer aber auf Grund weniger geeigneteren physikalischen Eigneschaften (im Einsatz als Kältemittel) gerne bei den Energieverbräuchen (indirekte Emmision) bis heute spürbar benachteiligt.

In den Punktne Effizienz und Leistung ist die Außnahme der Stoff Ammoniak (R717) dieser steht den neuen Kältemitteln nur wenig nach, dafür sorgt dessen physikalische Eigenschaft für sehr hohe Endtemperaturen nach dem Verdichtungsprozess welches die Werkstoffe sehr viel höher beansprucht, höhere Wartungskosten nachsich zieht und obendrein es schwer toxisch ist (im Störfall/Undichte). Bei Brauereibedingungen übers ganze Jahr sind Ammoniakanlagen desweiteren nur mit Naß/Verdunstungskühlern zu betreiben (BimSchV).

Abwärmenutzung / Wärmegrückgewinnung

In vielen Fällen wird die Abwärme aus beispielsweise Produktionsprozessen ungenutzt an die Umwelt abgegeben, auf der anderen Seite arbeiten mächtige Heizungsanlagen in ein Heizungsnetz um dieses mit Energie zu versorgen.

Gerade in Brauereien sollte die Nutzung dieser Abwärme das Ziel sein, denn mit dem Einsatz einer thermisch angetriebenen Kältemaschine kann fast immer höchst effektiv Abwärme (auf Geringerem Niveau) genutzt bzw. in Wärme umgewandelt werden.

Je nach Temperaturniveau gibt es die Potentiale:

  • die Abwärme kann im Idealfall direkt über einen Trennwärmetauscher genutzt werden, Behaglichkeitswärme / Gebäudeheizung
  • die Abwärme kann mit einer Kompressionswärmepumpe / Kompressionshochtemperaturwärmepumpe auf ein gewünschtes Temperaturniveau gebracht werden.
  • die Abwärme kann mit einer Absorptionskältemaschinen hoch effektiv auf ein entsprechend tiefes Temperaturniveau gebracht werden um dies für das System nutzbar zu machen.
  • die Abwärme kann mit einem Absorptions- Wärmetransformator wieder auf ein deutlich höheres Niveau angehoben werden (exotischer Einsatz)

Unter Wärmerückgewinnung versteht man ähnliche Ansätze und zwar die Nutzung von zur Verfügung stehender Wärme- bzw. Kälte. Üblicherweise wird die Wärmerückgewinnung mit einem Wärmetauscher erbracht, in dem zwei Medien Wärme miteinander austauschen.

In Lüftungsanlagen gibt es eine Mehrzahl an Maßnahmen zur Wärmerückgewinnun. Als Beispiel kann in Lüftungsanlagen die Wärme oder die Kälte (entschuldigen sie den physikalisch inkorrekten Begriff) der Abluft für die Zuluft des Frischluftanteils verwendet werden, dies kann gut bei einer aktiven Belüftung der Gärtankräumlichkeiten eingesetzt werden.

Bei industriellen Anwendungen wie Brauereien können häufig auch Wärmerückgewinnungen eingesetzt werden z.B. zur Brauchwassererwärmung oder für andere Systeme/Prozesse bei gleichzeitigem Kühlprozess auf der anderen Seite.

Wir bieten für Kältemaschinen Standardlösungen für luft- und wassergekühlte Maschinen zur vollen Wärmerückgewinnung sowie zur Hochtemperaturteilrückgewinnung. Sprechen Sie uns an !

Mit dem Einsatz von Wärmerückgewinnungssystemen, die beidseitig (Kälte und Wärme) effektiv verwendet werden können, steigt die energetische Bilanz beträchtlich und eine solche Maßnahme zahlt sich schnell aus.

Solche Maßnahmen werden im Allgemeinen von der KFW Förderbank bis zu 50% gefördert (im Bezug auf die Gesamtinvestitionssumme) bei Interesse sprechen Sie uns an.

Abwasserwärmenutzung

Abwasserwärmenutzung

Die Abwasserwärmenutzung bietet ein hohes Potential, wo große Mengen an Abwasser anfallen oder in der Nähe vorbei strömen.

Nutzung der Abwasserwärme:

Während des Bierbrauprozesses fällt eine hohe Menge Abwasser an, das meist ungenutzt in die Kanalisation eingeleitet wird, ohne die kostbare und kostenlose zur Verfügung stehende Wärme zu nutzen. Optimalerweise kann die Energie des Abwassers direkt verwendet werden (z.B. bei Sterilisierungsanlagen oder Wäschereien). Reicht das Temperaturniveau nicht aus, kann eine Anhebung der Temperatur über eine Wärmepumpenanlage kostengünstig erfolgen.

Nutzung als Rückkühlung:

Auch als Rückkühlung kann dieses System hoch effektiv eingesetzt werden. Hier kann die nicht nutzbare Abwärme der Kälteaggregate in die Kanalisation abgeführt werden, bei sehr konstanten Werten über das ganze Jahr hinweg. Dieses System bietet die Alternative zu offenen Kühltürmen ohne Legionellenrisiko, ohne Schallemmission und im Idealfall um 30% effektiver.

Teillastoptimierung / FU Nachrüstung

Wenn es auf entwas ankommt, ist es die Teilllasteffizienz

mind. 70% der Betriebszeit ist Teilllast in Produktion und Betriebsbedingungen der Energietechnik

 

Generell handelt es sich bei Optimierungen um Teillastoptimierungen, denn der Volllastfall (die rechnerisch ermittelten Auslegungsbedingungen) ist nur sehr selten im Jahr relevant. Nahezu überall handelt es sich primär um Teillast (alleine schon deshalb, da die Jahresdurchschnittstemperatur etwas über +10°C liegt und kältetechnische Aggregate bei diesen Bedingungen sehr viel mehr Leistung erbringen als am Auslegungspunkt und somit im Teillastpunkt arbeiten).

 

Die Nachrüstung eines Frequenzumformers bietet eine hohes Energieeinsparpotential in Bezug auf die Teillastoptimierung. Durch schwankende Anforderungen an die Kühlung im Verlauf der Bierherstellung ist das Augenmerk besonders auf die Teillastoptimierung zu legen.

Frequenzgeregelte Pumpenanlagen rentieren sich häufig extrem schnell, wenn man die gesamten Vorteile einer solchen Maßnahme betrachtet, ebenso wie die Luftmengenregelung über frequenzgeregelte Ventilatoren.

Bei Kältemaschinen sind die Maßnahmen noch nicht so bekannt bzw. am Markt verbreitet dennoch liegt hier ein großes Potential.

Es wird der FU an/auf den Kältemittelverdichter gebaut, sodass dieser mit einer variablen Drehzahl betrieben werden kann. Dadurch kann die Kältemaschine optimal auf den aktuellen Kältebedarf reagieren und somit hocheffizient arbeiten. Durch die variable Verdichterdrehzahl kommt es zur optimalen Anpassung der Stromaufnahme des Verdichters für jeden Betriebspunkt. Somit kann die Erreichung des bestmöglichen EER gewährleistet werden.

 Vorteile

  • drastische Senkung der Energiekosten im tiefen Teillastbereich bis 50%
  • geringer Einschaltstrom
  • optimales Regelverhalten
  • konstante Wasseraustrittstemperaturen

Aber auch der Einsatz von elektronschen Expansionsventilen mit großem Regelbereich sind noch nicht überall etabliert. Gerade im Teilllastfall bei Variabler Kondensation ist hier ein enorm hoher Einsparpotentiel enthalten.

Hydraulische Optimierung

Die hydraulische Schaltung von Kaltwassernetzen ist häufig komplex. Je mehr Verbraucher und Erzeuger sich im System befinden, desto anspruchsvoller wird die Entwicklung eines geeigneten Hydrauliksystems. Man sollte sich die Arbeit machen, denn das Einsparpotential ist enorm. Einer der zuvor erwähnten Punkte ist, dass die Hydraulik während eines langjährigen Anlagenbetriebs nicht an veränderte Situationen oder den Stand der Technik angepasst wird. Dies führt meistens dazu, dass generell viel zu viel Masse umgewälzt wird, wodurch Energie vernichtet und unnötig ins Kaltwassersystem eingebracht wird. Die Temperaturen werden (für die Erzeuger) sehr ineffizient herauf- oder je nach Anwendung herabgemischt.

Die Optimierungspotentiale werden häufig unterschätzt oder/und auf Grund der Komplexität ausgelassen. Hier steckt (im Ganzen betrachtet) in der Regel sehr viel Potential zur Steigerung der Energieeffizienz!!!

Steigerung der Versorgungssicherheit

Die Versorgungssicherheit spielt vor allem in Produktionsprozessen eine entscheidende Rolle. Bereiche, in denen der Ausfall von Maschinen dramatische Auswirkungen auf den Arbeits- oder Produktionsablauf hätte, wird meist die Versorgungssicherheit über die Energieeffizienz gesetzt. Bei Brauereien hat die Versorgungssicherheit eine sehr hohe Priorität. Der Ausfall der Kühlung wird sich negativ auf die Qualität des Bieres auswirken, was es in jedem Fall zu vermeiden gilt. Hier besteht teilweise ein hohes Optimierungspotential, da oftmals ineffizientere Betriebsweisen zu Gunsten der Versorgungssicherheit gebilligt werden, ohne tatsächlich den Nutzen einer für die Praxis relevanten gestiegenen Versorgungssicherheit zu erwirken. Wir entwickeln Maßnahmen, die die Versorgungssicherheit gewährleisten bzw. an oberster Stelle ansetzt, aber dabei trotzdem eine hohes Maß an Energieeffizienz erreicht.

Ein immer passender Tipp: Bereiten Sie Anschlüsse für eine Notkälteversorgung im System vor und nehmen Sie im Notfall oder für Spitzenlastanwendungen den

TRANE Roggenkamp Mietkälte Service in Anspruch

Für Mehr zur TRANE Roggenkamp Mietkälte klicken Sie hier

Adiabatische Kühlung

Als Spitzenlastlösung/Optimierung ist die adiabatische Kühlung eine gute Lösung, diese nutzt die positiven thermodynamischen Eigenschaften des Wassers. Das Wasser wird auf nichtmetallische Gitterpaneele gesprüht, die vor dem Verflüssiger/Rückkühler o.ä. installiert werden. Dadurch kommt es zur Verdampfung des Wassers, wodurch der bekannte Kühleffekt entsteht, der die Temperatur der angesaugten Umgebungsluft absenkt, bevor diese in den Verflüssiger eintritt.

Das Wasser wird nicht im Umlauf Betrieben und nur kurzzeitig als Spitzenlastlösung, damit kommt man nicht in Konflikt mit der BimSchV

Vorteile

  • Spitzenlastschaltung  und Erhöhung der Versorgungssicherheit für hohe Außentemperaturen
  • Leistungssteigerung / sinkender Energieverbrauch durch sinkende Kondensationstemperaturen im System
  • Einfache Installation
  • Vielseitige Einsatzgebiete
  • Keine Legionellengefahr keine BimSchV

Mehr Informationen zur adiabatische Kühlung: Adiabatische Kühlung

Energie Monitoring TRANE EVO

Allgemeines:

Unter Energie Monitoring versteht man die permanente Überwachung von Anlagen über einen Server, der den Anlagenbetrieb dauerhaft überwacht.

Potential

Durch das Energie Monitoring kann der Anlagenbetrieb in einer Brauerei dauerhaft kontrolliert und mitgeschrieben werden. Dadurch können potentielle Fehlerquellen und Einsparpotentiale schnell und effektiv identifiziert und beseitigt werden. Zudem erfolgt in regelmäßigen Abständen eine schriftliche Ausarbeitung des Anlagenbetriebs. All diese Maßnahmen können realisiert werden, ohne dass ein Mitarbeiter vor Ort sein muss.

Mehr Informationen finden Sie hier

Intelligent Brewery System (IBS)

Containerfertige Brauereilösung

Das Intelligent Brewery System ist die Antwort auf unsere Kundenbedürfnisse.Die werksseitig gefertigten Containersysteme können als Standardlösung oder als Individuallösung geliefert werden womit Sie projektspezifisch immer die Ideallösung erhalten. Da alle Komponenten inklusive der Regelung im IBS Container enthalten sind, können wir das System anschlussfertig liefern und in Betrieb nehmen.

Ihre Vorteile:

  • Werksfertigung nach Industriestandard
  • Höchste Fertigungsqualität
  • Einfache und schnelle Montage vor Ort durch komplette Werksfertigung
  • Platzsparend / keine Raumsanierung nötig
  • Abgeschlossener Maschinenraum nach EN 378
  • Berücksichtigung individueller Wünsche bzw. Gegebenheiten

Regelung:

  • komplettes Management der Kälteerzeugung
  • optionale Erweiterung auf Verbraucher
  • Webserverbasierte Steuerung
  • erweiterbar
  • Brautmat kompatibel

Modularer Aufbau / hohe Flexibilität

  • direkt, indirekt gekühlte Lagerkeller, Gärtank, Bottichkühlung
  • ZKT Versorgung
  • einstufige / zweistufige Sudkühlung
  • Leistungserweiterung
  • Plug and Play Prinzip
  • Ausstattungsoptionen: Eisspeicher, Puffervolumen, Absoprtioinskältemaschine

Enthaltene Komponenten

  • Kältemaschine + Rückkühlung
  • Primär- und Sekundärpumpen
  • Hydraulische Weiche + ggf. Eisspeicher
  • Regelorgane
  • Verrohrung und Verdrahtung aller internen Komponenten
  • Schaltschrankbau