BHKW unterstützt autarke Energieproduktion für Molkereiprozesse

Ingenieure von Gammel Engineering erarbeiten ein Energiekonzept und übernehmen die Planung und Umsetzung der KWK-Anlage

  • Abb. 1: Bei den Milchwerken Oberfranken West wurde ein eigenes BHKW installiert und in ein dampfbasiertes Prozesswärmesystem eingebunden. Dadurch konnte eine jährliche CO2-Einsparung von rund 5.000 t erzielt werden. © Gammel EngineeringAbb. 1: Bei den Milchwerken Oberfranken West wurde ein eigenes BHKW installiert und in ein dampfbasiertes Prozesswärmesystem eingebunden. Dadurch konnte eine jährliche CO2-Einsparung von rund 5.000 t erzielt werden. © Gammel Engineering
  • Abb. 1: Bei den Milchwerken Oberfranken West wurde ein eigenes BHKW installiert und in ein dampfbasiertes Prozesswärmesystem eingebunden. Dadurch konnte eine jährliche CO2-Einsparung von rund 5.000 t erzielt werden. © Gammel Engineering
  • Abb. 2: Ein neues BHKW dient zur Erzeugung von Strom, Wärme und Dampf sowie zur Warmwasseraufbereitung für die Pasteurisierung. © Gammel Engineering
  • Abb. 3: Über den Dampfabhitzekessel wird aus dem Dampferzeugungsprozess entstandene Abwärme zurückgewonnen und für den Energiekreislauf der Milchwerke nutzbar gemacht.
  • Michael Gammel,  Gammel Engineering

Um die Verarbeitung von jährlich rund 450.000 t Milch kostenschonender und ­klimafreundlicher zu gestalten, entschied sich das Unternehmen Milchwerke Oberfranken West im Jahr 2017 zur Installation eines eigenen Blockheizkraftwerk (BHKW) am Standort in Wiesenfeld in der Nähe von Coburg. Das Kraftwerk selbst bildet aber nur einen Baustein für ein modernes Energieversorgungskonzept, das aktuellen Klimaschutzregelungen problemlos genügen und eine nahezu vollständig autarke und ressourcenschonende Versorgung ermöglichen würde. Durch die Einbindung der neuen Anlage in ein dampfbasiertes Prozesswärme-System sollte eine jährliche CO2-Einsparung von rund 5000 t erzielt werden.

Damit eine gute Integration sowie der reibungslose Betrieb bestehender und neuer Anlagen gelingt, wurden die Abensberger Ingenieure von Gammel Engineering mit der Erarbeitung des Energiekonzepts sowie der Planung und Umsetzung der KWK-Anlage beauftragt. Basierend auf im Vorfeld durchgeführte Energiemessungen entwickelte das Unternehmen eine auf die Milchwerke angepasste Lösung, deren Zentrum das neue BHKW samt moderner Energiezentrale bildet. Zusätzlich wurden ein Abhitzedampfkessel, Pufferspeicher, RLT-Anlagen und die entsprechende Verrohrung installiert sowie die Einbindung bestehender Strukturen wie der ­Wasseraufbereitung realisiert. Nach der Bauphase 2018 erfolgte die Inbetriebnahme im April 2019. Gammel stand den Milchwerken auch danach im Rahmen von Optimierungen beratend zur Seite. Die prognostizierten Einsparungen konnten erreicht werden.

„Täglich werden bei uns rund 1,2 Mio. l Milch zur weiteren Verarbeitung angeliefert“, berichtet Kai Henneberg, Technischer Leiter bei Milchwerke­ Oberfranken West. „Damit alle Molkereiprozesse und die entsprechenden Verarbeitungsanlagen effizient laufen, wird eine große Menge an Energie benötigt.“ Um hierbei möglichst klimaneutral und kostenfreundlich produzieren zu können, entschied sich Milchwerke Oberfranken West 2017 dazu, ein eigenes BHKW inklusive Versorgungsinfrastruktur zu installieren.

Als Partner für dieses ehrgeizige Projekt wurde die Gammel Engineering aus Abensberg gewählt, die bereits zahlreiche ähnliche Pro­jekte erfolgreich realisieren konnte.

Basierend auf Energiemessungen und Analysen, die die Abensberger Ingenieure erstmals 2014 und dann im Vorfeld der Projektierung 2017 erneut durchgeführt haben, entwickelten sie ein individuelles Energiekonzept. „Da wie auch in vielen anderen Milchverarbeitungsbetrieben Dampf als Prozess­energie genutzt wird, mussten wir mit neuen ­Ideen dafür sorgen, das BHKW optimal einbinden zu können, ohne den vorhandenen Dampfkreislauf zu vernachlässigen. Wir haben den Prozess daher teilweise auf NT-Energie umgestellt, damit uns die Integration gut gelingen konnte“, erklärt Christian Meier, Projektleiter bei der Gammel Engineering. Dazu wurde ein neues BHKW samt Abhitzdampfkessel, RLT-Anlagen und Energiezentrale installiert – unter Einbindung eines bestehenden Kesselhauses. Das BHKW dient zur Erzeugung von Strom, Wärme und Dampf sowie zur Warmwasseraufbereitung für die Pasteurisierung. Im April 2019 erfolgte die finale Inbetriebnahme. Seither konnten die prognostizierten Einsparungen von jährlich 5000 t CO2 leicht erreicht werden.

BHKW steigert Eigenproduktion der benötigten Prozessenergie
„In einem ersten Schritt haben wir eine neue Energiezentrale errichtet, in der zukünftig das BHKW, der Abhitzdampfkessel sowie notwendige Trafoanlagen und Nebenaggregate untergebracht sind“, berichtet Meier. „Über eine erdverlegte Rohrtrasse erfolgte der Anschluss der Zentrale an die bestehende Produktion.“ Dabei galt es, die vorhandene Infrastruktur des existierenden Dampfkesselhauses zu nutzen, weshalb in einem weiteren Schritt eine Speisewasserleitung zwischen Energiezentrale und Kesselhaus gelegt wurde. Dadurch sind auch die Wasseraufbereitung und Entgasung in das neue Energiekon­zept eingebunden.

Das BHKW selbst wurde im Herbst 2018 in­stalliert und verfügt über eine elektrische Leistung von rund 2.000 kW. Die thermische Leistung liegt bei circa 1.300 kW. Diese Leistungsdaten hat Gammel aufgrund messungsbasierter Simulationen gewählt, wobei auch Zukunftsprognosen der Milchwerke mitberücksichtigt wurden. Um den BHKW-Strom in die Gesamtpro­zesse der Molkerei einspeisen zu können, haben die Ingenieure den vorhanden Mittelspannungsring aufgetrennt und einen neuen Trafo installiert, sodass die entsprechende Leistung für den Betrieb der Milchverarbeitungsanlagen bereitgestellt wird.

Die elektrische Versorgung durch das BHKW ist so ausgelegt, dass die Anlage bspw. anstelle einer Direktversorgung in die Molkerei auch als Notstromaggregat arbeiten kann. Durch den Inselbetrieb sollen im Falle eines Stromausfalls Folgekosten in der Käsefertigung vermieden und die Produktion aufrechterhalten werden können. Die Maschine wird zudem so geregelt, dass eine Netzeinspeisung so weit wie möglich vermieden werden kann. „Wir wollten eine flexible Lösung, um die Eigenproduktion an Energie voll auszulasten und keine Wärme oder Strom zu verlieren“, erklärt Henneberg. Daher hat ­Gammel zusätzlich einen Pufferspeicher mit 50 m³ Volumen installiert, sodass Heizwärme auch bevorratet werden kann. Hierüber kann zudem eine Wärmeauskopplung zu den Milcherhitzern im Werk erfolgen.

Umfassende Beratung verbessert Energiemanagement
Nachdem alle Hauptkomponenten – BHKW, Abhitzdampfkessel, Pufferspeicher, Trafo- und Mittelspannungsanlage – und Nebenaggregate sowie RLT-Anlagen entsprechend installiert waren, erfolgte eine abschließende Verbindung zwischen allen bestehenden Prozessdampfinstallationen und den BHKW-relevanten Komponenten zu einem Gesamtsystem, sodass die Milchwerke ausreichend Strom und Wärme für die milchverarbeitenden Prozesse eigenständig generieren können. Um Ausfälle oder Leistungsverluste zu vermeiden, sind die beiden Systeme – BHKW und Dampfkessel – in Reihe geschaltet. Dabei hat die NT-Einbindung Vorrang, wodurch die Versorgung generell effizienter wird. Zusätzlich wurde noch ein NT-Kreis verlegt, indem auf einem Temperaturniveau von 45 °C Wärme aus dem Gemischkühler ausgekoppelt und zum Vorheizen von Betriebswarmwasser eingesetzt wird.
Während der gesamten Bauphase und auch über die Inbetriebnahme im April 2019 hinaus stand Gammel den Milchwerken beratend zur Seite und betreute die Molkerei bei Optimierungsarbeiten, um die Effizienz der kombinierten Anlagen zu überprüfen und durch Anpassungen zu steigern, wodurch die Regelungstechnik der Prozesseinbindung verbessert werden konnte. „Wir sind sehr froh über die gefundene Lösung und die einwandfreie Integration des BHKW in unsere Prozesse“, resümiert Henneberg. „Die Eigenproduktion an Strom und Wärme hilft uns, die laufenden Gesamtenergiekosten signifikant zu senken und dabei jährlich rund 5.000 t CO2 einzusparen.“


DIE UNTERNEHMEN
Die Milchwerke Oberfranken West eG entstanden 1975 durch eine Fusion verschiedener Molkereien im Coburger Raum. Bereits 1927 wurde im damaligen „Milchhof Coburg“ Käse nach traditionellen Rezepturen hergestellt. Über die Jahre konnte der Betrieb seine Produktionskapazitäten steigern und das Bezugsnetzwerk kontinuierlich ausbauen. 1990 kamen erste Milchlieferanten aus Thüringen hinzu. Heute zählt die Genossenschaft über 850 Milcherzeuger und verfügt über zwei Werke mit modernen Produktionsanlagen. Hier werden neben Hart-, Schnitt- und Weichkäse auch Convenience-Lebensmittel wie bspw. Back-Camembert produziert. Die Milchwerke erreichten 2018 einen Käseabsatz von 51.761 t und beschäftigen aktuell 438 Mitarbeiter. Die Gammel Engineering GmbH wurde 1987 von Michael Gammel gegründet und ist ein inhabergeführtes Familienunternehmen mit Sitz in Abensberg. Das Unternehmen bietet Ingenieurdienstleistungen der technischen Gebäudeausrüstung, im Bereich dezentrale Energiesysteme und Energieeffizienz an und führt alle Aufgaben von der Planung über die Bauleitung bis zur Betriebsbetreuung durch. Gammel hat sich darauf spezialisiert, individuelle, dezentrale Energiesysteme in bestehende Produktionsprozesse in Unternehmen einzubinden. Gammel Engineering bietet 55 Mitarbeitern hochwertige Arbeitsplätze.

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Gammel Engineering GmbH
An den Sandwellen 114
93326 Abensberg
Telefon: +49 9443 929 0

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