KWK-gerechte Produktion am Beispiel der Kunststoff- und der Milchverarbeitung

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1 KWK-gerechte Produktion am Beispiel der Kunststoff- und der Milchverarbeitung Kunststoff-Workshop 5. Universität Kongress Kassel, % Erneuerbare Energie Regionen, Kassel, Sept Forum: Dr.-Ing. Alexander Energieeffizienz Schlüter in Industrie und Gewerbe - was kann dezentrale Energieversorgung beitragen? Dr.-Ing. Alexander Schlüter Werkzeug Steuerung (inkl. unteres Gehäuse) Plastifzierzylinder Hydraulik Grafik: J. Brey/istockphotos

2 MILCHINDUSTRIE Dr.-Ing. Alexander Schlüter 2

3 Energiebedarf in der Molkerei Rohmilch Molke Pasteur Ultrafiltration Käsefertiger Drainage Pressen Reifung Käse Kesselmilch Käsebruch Käsemasse Käseblöcke Proteinkonzentrat Proteine Konzentration Trocknung Proteinpulver Hoher Bedarf an Wärme Hoher Bedarf an Kälte Hoher Bedarf an Strom Lactose Konzentration Kristallisation Trocknung Lactosepulver Lactosekonzentrat Lactosekristalle Quelle: Hier!-Newsletter Nr Dr.-Ing. Alexander Schlüter 3

4 Bedarfsprofil eines Molkereibetriebs Energieeinkauf Endenergie Filtrationsanlagen, Antriebe, Kältemaschinen Strom Erdgas Strom Dampf Trocknungsluft Eindampfer, Pasteure, Reinigung Verluste Trockentürme Bedingt KWK-geeignet Quellen: Tetra Pak, Handbuch der Milch- und Molkereitechnik, unpubliziertes Material Philipp, Schumm, upp Dr.-Ing. Alexander Schlüter 4

5 Einsatz von KWK 23 % CO2-Einsparung 20 % Primärenergieeinsparung 22 % Energiekosteneinsparung Filtrationsanlagen, Antriebe, Kältemaschinen BHKW Verluste Strom Dampf Warmwasser Trocknungsluft Eindampfer Reinigung, Pasteure Verluste Sehr gut KWK-geeignet Trockner Quellen: Tetra Pak, Handbuch der Milch- und Molkereitechnik, unpubliziertes Material Philipp, Schumm, upp Dr.-Ing. Alexander Schlüter 5

6 KUNSTSTOFFVERARBEITUNG Dr.-Ing. Alexander Schlüter

7 Kernprozess und Primärenergie- Bedarf einer Kunststoffverarbeitung Energiekosten: 3 10 % der gesamten Produktionskosten 1 Energiekosten steigen in Deutschland Handlungsbedarf: Erhöhung der Energieeffizienz! 1 vgl. Bürkle et al. 2007, S. 1 Quelle: Dissertation Schlüter 2013, S Dr.-Ing. Alexander Schlüter 7

8 Bereiche mit Energiebedarf in einem Spritzgieß-Betrieb Dr.-Ing. Alexander Schlüter 8 Lüftungsund Klimaanlage Heizsystem (Gebäude) Polymer- Trocknung Maschinenantrieb Beheizung von Plastifizierzylindern Beleuchtung Druckluft Kühlung der Maschinen und Werkzeuge Quelle: Dissertation Schlüter 2013, S. 8/11

9 Beispielhafter Spritzgießer Beleuchtung 1% Büros 1% Sonstiges 2% Druckluft 12% Primärenergie-Bedarf Zyl.-Beheizung 16% Heizung 1% Antriebe 51% Strom: ca. 5,5 GWh Primärenergie: ca. 14,3 GWh Heißkanäle 9% Kälteanlagen 7% LK 0% LK: Lüftung durch Ventilatoren Quelle: Schlüter, A., Vortrag, Kunststoff- Tagung, Sept Dr.-Ing. Alexander Schlüter 9

10 Indirekte Beheizung eines Plastifizierzylinders mittels Erdgas Dr.-Ing. Alexander Schlüter 10 Fotos: Endbericht Projekt KF WD7, Dissertation Schlüter 2013

11 Dr.-Ing. Alexander Schlüter 11 Thermisches Verbundsystem Umgebungstemperatur Werkzeug Spritzgießmaschine Gasheizung Kühler AKM Kaltwasserspeicher Warmwasserspeicher Gebäudeheizung Kühl- & Kälteaggregate KKM Versorgung mit Kälte Versorgung mit Kühlwasser dezentrale Energieversorgung Versorgung mit Wärme KKM: Kompressionskältemaschine, AKM: Absorptionskältemaschine Quelle: Dissertation Schlüter 2013, S. 59

12 Dr.-Ing. Alexander Schlüter 12 Szenarien: Basis und Standard Basis: l Heizöl, komplette KKM-Kühlung, elektrische Beheizung der Plastifizierzylinder a: Heizungsunterstützung, Dämmung des Gebäudes b: Auftrennung in Werkzeug- und Maschinenkreis c: Winterentlastung der KKM d: Indirekte Gasheizung der Plastifizierzylinder Standardmaßnahmen Einzelmaßnahme

13 Dr.-Ing. Alexander Schlüter 13 Szenarien: Systemische Maßnahmen Brennluft-Vorwärmung des Gas-Brenners Nutzung von Abgasrestwärme für Gebäude-Heizung AKM übernimmt 100 % der Kälteversorgung, großes BHKW auf Biomethanbasis, Contracting des BHKW

14 Dr.-Ing. Alexander Schlüter 14 Ergebnisse Energiekosten Energiekosten / T /a Basis a b c Quelle: Modifiziert aus Dissertation Schlüter 2013, S. 126

15 Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen Dynamische Amortisationszeit Dr.-Ing. Alexander Schlüter 15 Standardmaßnahmen: oft wenige Monate Einzelmaßnahme: 2,7/2,5 Jahre Systemische Maßnahmen: etwa 3 5 Jahre Abhängig vom Gesamt-Wärmepreis Restwärme drückt den Wärmepreis Bessere Ergebnisse für wärmere Standorte

16 Ergebnisse Primärenergie Primärenergie / MWh/a Kassel Systemischer Ansatz deutlich im Vorteil Quelle: Dissertation Schlüter 2013, S. 129/134 Dr.-Ing. Alexander Schlüter 16

17 Energieströme eines BHKW mit Prozessbeheizung Dr.-Ing. Alexander Schlüter 17 Prozesskälte Prozesswärme Brennstoff: 987 kw BHKW Heizwärme Strom 98 kw 142 kw 9,9% 14,4% Thermal-Öl 300/320 C Heizwasser 80/95 C für AKM-Kälte 288 kw 29,2% Heizwasser 65/80 C bzw. Rückkühlung 102 kw 357 kw 36,2% Strom 10,3% Verluste Quelle: Hesselbach, J., Vortrag, Kunststoff-Tagung, Sept. 2013

18 Vielen Dank IdE Institut dezentrale Energietechnologien Ständeplatz 15 D Kassel Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Gefördert durch: Internet: