Projektsteckbrief Brauerei C. & A. Veltins GmbH & Co. KG

Hintergrund

Die Brauerei C. & A. Veltins hat nicht nur einen hohen Anspruch an ihre Brauereikunst – sondern auch an ihre ingenieurtechnischen Leistungen. Das Unternehmen arbeitet kontinuierlich daran seine Prozesse zu verbessern und die Energieeffizienz zu steigern. Veltins nutzt dazu bereits Abwärme, z. B. in der Würzeproduktion durch eine zweistufige Würzekühlung und die Substitution von Dampf. So konnte der Dampfbedarf für diesen Produktionsschritt um mehr als 30 % gesenkt werden. Diesen Weg will Veltins weiter verfolgen und in einem nächsten Schritt die Abwärme aus der Drucklufterzeugung nutzen. Sie soll eingesetzt werden, um das Brauwasser auf eine Temperatur von 82 °C zu erwärmen – und dem Unternehmen jährlich über 1.000 Megawattstunden (MWh) Energie einzusparen.

UnternehmenBrauerei C. & A. Veltins GmbH & Co. KG
ProjektstandortAn der Streue, 59872 Meschede-Grevenstein, Nordrhein-Westfalen
Jahr der Inbetriebnahme2017
BrancheBrauerei
TechnologieWärmerückgewinnung aus der Druckluftversorgung
Energieeinsparung1.178 MWh/a
CO2-Einsparung213 t/a
Förderfähige Investitionskosten170.000 €

Die Projektentwicklung

Die Abwärmevermeidung und -nutzung im Brauprozess wird bei Veltins bereits seit mehreren Jahren verfolgt, um Energie einzusparen und Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Um die Energiekosten kontinuierlich zu optimieren, nutzt das Unternehmen außerdem ein zertifiziertes Energiemanagementsystem. Im Rahmen des Energiemanagements ist auch die Idee der Abwärmenutzung der Druckluftbereitstellung entstanden. Um diese Maßnahme wirtschaftlich umsetzen zu können, hat das Unternehmen eine Förderung der KfW eingesetzt.

Die Planung der Maßnahme erfolgte in Kooperation mit der Fachhochschule Südwestfalen im Rahmen einer Bachelorarbeit, um keine internen Ressourcen zu binden. Für die weitergehende Detailplanung wurde ein Planungsbüro hinzugezogen. Eine zentrale Herausforderung im Planungsprozess war die Identifikation geeigneter Energiesenken (sowohl zeitlich als auch mengenmäßig). Dennoch hat Veltins auch im Vergleich zu anderen Leuchtturmprojekten einen Spitzenwert für energieeffiziente Abwärmenutzung erzielt: Mit der Nutzung der Abwärme aus der Druckluftbereitstellung können 51 Prozent der Energie für die Erwärmung des Brauwassers eingespart werden.

Maßnahmen des Abwärmekonzeptes

Im Kern wird das Abwärmeprojekt von folgenden Aspekten geleitet: Die bereits umgesetzte prozessinterne Nutzung der Energie der exothermen Schwefelsäureherstellung, die Anpassung industrieller Prozesse zugunsten einer inner- und außerbetrieblichen Abwärmenutzung und der Bau einer Wärmeleitung mit Pufferspeicher für eine Einspeisung in das lokale enercity-Wärmenetz in der östlichen HafenCity. Entlang der Abwärmekaskade greifen die einzelnen umzusetzenden Maßnahmen ineinander:

Vermeidung Prozessintern
Innerbetrieblich
Außerbetrieblich
Verstromung
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Detailbeschreibung der Maßnahmen

Bei einer prozesstechnischen Umstrukturierung plante die Brauerei die Druckluftversorgung in ein neues Gebäude zu legen. Hier ergab sich die Chance, bisher ungenutzte Abwärme zu erschließen.

Abwärme nutzen durch Wärmerückgewinnung


Um die Abwärme der Drucklufterzeugung zu nutzen, werden von dort Rohrleitungen zu einem neu zu errichtenden Wärmerückgewinnungsmodul (WRG-Modul) verlegt. Das Modul überträgt die Abwärme mit einer Leistung von max. 425 kW auf das Brauwasser. Es wird auf eine Temperatur von 82 °C erhitzt und anschließend in die 760 m³ fassenden Warmwasserreserve befördert. Die Warmwasserreserve für den Brauereiprozess wird so zukünftig auch als Wärmespeicher für die Abwärme aus der Drucklufterzeugung eingesetzt. Sie ist als Wärmesenke besonders geeignet, da sie mit 7 bis 14 °C kaltem Quellwasser gespeist wird. Zusätzlich zur Abwärme aus der Drucklufterzeugung wird auch Wärme aus dem Energierückgewinnungssystem der Würzekühlung sowie aus der NH3-Wärmepumpe für die Beheizung der Warmwasserreserve eingesetzt.

Höhere Vorlauftemperatur durch Reihenschaltung

Für die Nutzung der Abwärme gilt ein einfaches Prinzip: Je höher das Temperaturniveau der Abwärme, umso weniger Wärme muss über eine Nachheizung bereitgestellt werden – und umso mehr Energie wird letztlich eingespart. Auch hier wurde das Konzept optimal an den technischen Möglichkeiten ausgerichtet indem die Vorlauftemperatur der verbauten Ölkühler auf eine Temperatur von 85 °C angehoben wurde. Dies wurde über die Verschaltung der internen Ölkühler in den Verdichtern als Reihenschaltung und nicht – wie sonst üblich – als Parallelschaltung erreicht. Der Ölkühler ist ein Wärmetauscher über den das erhitzte Öl Wärme auf das Kühlwasser überträgt, damit dieses nicht zu stark erhitzt. Der Ölkühler sitzt im Verdichter. Würde dort die Temperatur über die Maximaltemperatur des Kompressors steigen, gefährdet das die Funktionalität. Um ausschließen zu können, dass der Verdichter beeinflusst wird, muss die Rücklauftemperatur zu den Verdichtern bei unter 35 °C liegen.

Finanzierung

Die Abwärme aus dem Druckluftprozess konnte bei der Brauerei Veltins durch Nutzung einer KfW-Förderung erschlossen werden. Das KfW-Energieeffizienzprogramm – Abwärme  bietet grundsätzlich die Förderung systemischer Maßnahmen, ist aber nicht auf Einzeltechnologien wie bspw. das Wärmerückgewinnungsmodul beschränkt. Auch komplexere Abwärmemaßnahmen, wie die beschriebene Systemintegration der Abwärme aus der Drucklufterzeugung sind gemäß den Programm-Kriterien förderfähig. Die Investitionsmehrkosten der Abwärmemaßnahme werden mit bis zu 30 Prozent gefördert.

Auswahl als Leuchtturm für energieeffizente Abwärmenutzung

Aufgrund der besonders guten Übertragbarkeit der Wärmerückgewinnung aus der Drucklufterzeugung auf andere Unternehmen, wurde das Projekt durch die Deutsche Energie-Agentur (dena) zum Leuchtturm für energieeffiziente Abwärmenutzung erklärt. Die Drucklufterzeugung macht einen Anteil von ca. 7 %  am industriellen Stromverbrauch aus. Sie ist eine wichtige und weitverbreitete Querschnittstechnologie in Unternehmen. Das Projekt weist eine sehr hohe relative Energieeinsparung von ca. 50% für die Erwärmung des Brauwassers auf. Damit zeigt Veltins als Unternehmen, welches bereits umfangreich Abwärme nutzt, wie über den kontinuierlichen Prozess der Energiekostenoptimierung noch große Energieeffizienzpotentiale erschlossen werden können.

 

 

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Ihr Ansprechpartner:


Ludger Tholen
Energiebeauftragter
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