Ein Vortrag von Dario Stieren

Transkript

1 Ein Vortrag von Dario Stieren

2 Relevanz der Thematik Energiekosten stellen bis zu 8% Anteil der Gesamtkosten dar Steigende Energiepreise Gesetzliche Vorgaben Unabhängigkeit von endlichen, fossilen Brennstoffen Langfristige Kosteneinsparungen Nachhaltiges Wirtschaften / ökologische Unternehmensziele Kundenerwartung / Markenidentität Hemmnisse: Oft hohe Investitionskosten / lange Amortisationszeiten Ziel des Vortrags: Ausgehend vom Stand der Technik Alternativen aufzeigen

3 Übersicht Brauerei Heißbereich Kaltbereich Quelle:

4 Produktionsabschnitte von Brauereien mit Prozessen und entsprechendem Temperaturniveau

5 Energiebedarf in der Brauerei Wärme kwh/hl Energieform Elektrische Energie 4,5-25kWh/hl Anteil am ~ 75 % Gesamtenergiebedarf ~ 25 % Sudhaus (bis 50 %) Abfüllung (bis 25 %) Größte Verbraucher Kältebereitstellung (bis 40 %) Abfüllung (bis 20 %)

6 Entwicklungen zur energieautarken Wärmeversorgung in der Brauerei Neue Entwicklungen Alternative Brennstoffe Verwertung Brauereireststoffe Solarthermie Länder mit hoher Direktstrahlung Geothermie Thermische Anomalien

7 Kraft-Wärme-Kopplung Bei Stromproduktion erzeugte Wärme wird nutzbar gemacht Dadurch Einsparung von bis zu 1/3 an Primärenergie Kennzahlen Dampfturbine Gasturbine BHKW (Ottomotor) BHKW (Diesel) Mikrogasturbine Brennstoffzelle Elektrische Leistung 75 kw 250 MW 500 kw 250 MW 25 kw 400 kw 1 kw 18 MW 5 kw 20 MW 1 kw 250 kw Gesamtwirkungsgrad [%] Elektrischer Wirkungsgrad [%] bis 90 bis 85 ~ 75 bis 90 bis 90 bis Temperaturniveau [ C] bis 500 bis 500 bis 500 bis 140 bis 140 bis 500 Teillastverhalten gut weniger gut gut gut gut sehr gut Üblicher Brennstoff Kohle, Müll, Öl, Abwärme Gas, Diesel Gas, Biogas Gas, Biogas Diesel, Pflanzenöl Gas, Biogas, H 2

8 Wärmerückgewinnung Stand der Technik: Plattenwärmetauscher, Pfaduko, Brüdenverdichter Würzekühlung unter Gewinnung von heißem Brauwasser Auch nutzbar: Wärme aus Fassreinigung / Kältemaschinen Zweistufige Würzekühlung mit Pfaduko: Erhitzen der Läuterwürze und Maischen mit Heißwasser

9 Wärmespeicherung Temperaturen unter 100 C Sensible Speicher mit Medium Wasser Isolierung besonders wichtig Schichtladesystem Matched-Flow -System für Solarthermiespeicher Temperaturen über 100 C Latentwärmespeicher: Vor allem Paraffine als Medium Thermochemische Speicher: Z.B. Zeolith-Wärmespeicher Verlustfreie Speicherung über langen Zeitraum bei hohem Ladevolumen Würzekochung konnte bereits im Test realisiert werden Dadurch könnte Laufzeit BHKW erhöht werden Wärmepumpen zur Steigerung des Temperaturniveaus vom Medium aus dem Speicher

10 Kälte in der Brauerei Direkt Indirekt Tankkühlung Kühlmethode Vorteile/Nachteile Raumkühlung

11 Kältebereitstellung Von der Naturkälte zur Kältemaschine und zurück Stand der Technik sind Kältemaschinen Kompressionskältemaschine Absorptionskältemaschine KWKK!

12 Naturkälte Eisgalgen Ice-Age (Firma Ziemann) Leistungszahl=210 Dadurch auch bei geringer jährlicher Nutzungsdauer rentabel Problematik: Temperaturminimum bei 0 C

13 Kältespeicherung Prinzipiell ähnlich zur Wärmespeicherung (Tanks, Dämmung) Latentwärmespeicher: Eisspeicher z.b. Im Tag-Nacht-Rhytmus mit Absorptionskälteanlage aus KWKK beladbar, Entladen während Produktionszeit Für Temperaturen unter 0 C: Salzlösungen, Alkohol-Wasser-Lösung, Glykol, Glycerin Thermochemische Speicher ebenfalls möglich Verdunstungskälte des Reaktionspartners von Zeolith wird zum Kühlen genutzt

14 Solare Eiserzeugung mit Zeolith-Technik (Tag/Nacht-Betrieb)

15 Elektrische Energie in der Brauerei Energieversorgungsunternehmen: Anteil erneuerbarer Energie steigt konstant an 2014 erstmals höher als Braunkohleentail Dabei Windkraft und Biogas am bedeutsamsten Fremdbezug Eigenerzeugung Dezentrale Energieversorgung: KWK Erneuerbare Energien Mikrobielle Brennstoffzelle Organic-Rankine-Cycle

16 Entwicklungen zur energieautarken Stromerzeugung in der Brauerei Neue Entwicklungen Photovoltaik Windkraft Wasserkraft Hybridkollektoren Gesetzl. Vorgaben Kleinwasserkraftwerke

17 Mikrobielle Brennstoffzelle Relevanz für Brauerei: Abwasser ist geeignetes Substrat MO bereits enthalten Erste Tests bereits erfolgreich Kokulturen mit cellolytischen MO Rückgewinnung von elektrischer Energie aus produktionsspezifischen organischen Reststoffen Zeitgleich Reduzierung der Abwasserwerte (COD) Funktionsweise: Biochemische Prozesse Forschung noch recht jung Endgültiger Aufbau der MBZ nicht definiert Versuche mit unterschiedlichsten MO Weitere Möglichkeiten: Mikrobielle Elektrolyse Mikrobielle Elektrosynthese

18 Organic-Rankine-Cycle Funktionsweise: Clausius-Rankine-Kreisprozess Unterschied: organisches Fluid statt Wasser Dadurch niedrigerer Sidepunkt Größeres Anwendungsgebiet Abwärmenutzung aus Nieder- und Mitteltemperaturbereich z.b. Polygeneration mit Wärme aus Solarthermie und Geothermie S.d.T. bei Nutzung fester Biomasse im Leistungsbereich von 400 kw 2 MW

19 Rahmenbedingungen Vor Implementierung neuer Technologien: Sudhaus überprüfen! Optimale Anlagenkonfiguration kann nicht pauschalisiert werden Standort: Klimatische Bedingungen Stadt/Land Gewässer Thermische Anomalien Brauereigröße: Rentabilität Investitionsvolumen Faktoren Sortiment Gebinde Auslastung: Kontinuität des Brauprozesses

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit FRAGEN?