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Ener­gie­ef­fi­zi­enz in der Lebens­mit­tel­in­dus­trie erhöhen

20. Juni 2024
in Energieeffizienz & Nachhaltigkeit, Fokus, Food, Top-Thema
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Ener­gie­ef­fi­zi­enz in der Lebens­mit­tel­in­dus­trie erhöhen

Die Pro­duk­ti­on von Lebens­mit­teln und Geträn­ken ver­ur­sacht einen enor­men Ener­gie­auf­wand. Um den Ver­brauch flä­chen­de­ckend zu sen­ken, ste­hen Unter­neh­men eine Rei­he effek­ti­ver Maß­nah­men und Werk­zeu­ge zur Ver­fü­gung. Die­se rei­chen von der Ener­gie­be­wer­tung über die Opti­mie­rung von Moto­ren bei der Pro­duk­ti­on bis hin zu dreh­zahl­va­ria­blen Antrie­ben. ABB bie­tet ent­lang der gesam­ten Pro­zess­ket­te bewähr­te Lösun­gen, mit denen sich die Ener­gie­ef­fi­zi­enz in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie auf eine neue Stu­fe heben lässt.

Nach Exper­ten­schät­zun­gen ver­braucht die Lebens­mit­tel­in­dus­trie rund 30 Pro­zent der welt­wei­ten Ener­gie­res­sour­cen und ist für 20 Pro­zent der Treib­haus­gas-Emis­sio­nen ver­ant­wort­lich. In der EU gilt die Bran­che seit lan­gem als einer der ener­gie­in­ten­sivs­ten Indus­trie­zwei­ge. Dabei wird die Nach­fra­ge nach Lebens­mit­teln wei­ter stei­gen, da die Welt­be­völ­ke­rung laut einer UN-Pro­gno­se bis 2050 auf 9,7 Mil­li­ar­den Men­schen anwächst. Vor dem Hin­ter­grund des Kli­ma­schut­zes gewin­nen neben der Ver­rin­ge­rung von CO2-Emis­sio­nen auch mas­si­ve Ener­gie­ein­spa­run­gen in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie immer mehr an Bedeutung.

Aus die­sem Grund sind füh­ren­de glo­ba­le Orga­ni­sa­tio­nen wie die Euro­päi­sche Kom­mis­si­on, die Ver­ein­ten Natio­nen sowie die Orga­ni­sa­ti­on für wirt­schaft­li­che Zusam­men­ar­beit und Ent­wick­lung (OECD) bestrebt, Maß­nah­men zur Erhö­hung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz in der gesam­ten Indus­trie vor­an­zu­trei­ben. Als wich­ti­ge Ent­schei­dungs­hil­fe die­nen dabei fun­dier­te Assess­ments zur Bewer­tung des Ener­gie­ver­brauchs von Pro­duk­ti­ons­an­la­gen. Sie sind der ers­te Schritt, um Effi­zi­enz­ver­bes­se­run­gen zu erzie­len. Die Ener­gie­be­wer­tun­gen lie­fern wich­ti­ge Infor­ma­tio­nen und Erkennt­nis­se, mit denen sich das Ener­gie­spar­po­ten­zi­al der elek­tri­schen Anla­gen inklu­si­ve Moto­ren und Antrie­be rea­lis­tisch ermit­teln lässt. ABB bei­spiels­wei­se bie­tet ihren Kun­den pro­fes­sio­nel­le Ener­gie­gut­ach­ten. Dabei bringt das Unter­neh­men sein fun­dier­tes Wis­sen über Moto­ren, Antrie­be und Pro­zes­se in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie ein. Auf die­ser Basis wer­den dann Kom­plett­lö­sun­gen zur Ver­bes­se­rung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz und zur Sen­kung ent­spre­chen­der Kos­ten erarbeitet.

Die Pro­zes­se, die in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie am meis­ten Ener­gie benö­ti­gen, unter­schei­den sich je nach Seg­ment. In eini­gen Berei­chen sind Ven­ti­la­to­ren und Pum­pen für den größ­ten Teil des Ener­gie­ver­brauchs ver­ant­wort­lich. In der Land­wirt­schaft bei­spiels­wei­se wer­den die­se Gerä­te für die Füt­te­rung von Tie­ren oder zur Küh­lung von Milch benö­tigt. In ande­ren Seg­men­ten ver­brau­chen mecha­ni­sche Pro­zess­tech­no­lo­gien wie Müh­len, Misch­an­la­gen oder Zen­tri­fu­gen die meis­te Ener­gie. Ein Groß­teil die­ser Pro­zes­se wird von Elek­tro­mo­to­ren ange­trie­ben, dar­un­ter Dampf­sys­te­me, Pum­pen, Kom­pres­so­ren sowie Heiz- und Kühl­sys­te­me. Mög­lich­kei­ten zur Ener­gie­ein­spa­rung erge­ben sich vor allem dann, wenn die Moto­ren nicht stän­dig mit vol­ler Dreh­zahl laufen.

Deut­lich wer­den die Ein­spar­po­ten­zia­le am Bei­spiel der Zucker­her­stel­lung: Da die­se sehr ener­gie­in­ten­siv ist, ver­fü­gen Zucker­fa­bri­ken oft über eige­ne Kraft­wer­ke. Die­se arbei­ten in der Regel nach dem Prin­zip der Kraft-Wär­me-Kopp­lung und erzeu­gen sowohl Dampf als auch Strom. Dabei ver­brau­chen die Auf­be­rei­tung und das Mah­len des Zucker­rohrs etwa 40 Pro­zent der gesam­ten Ener­gie. Vie­le älte­re Zucker­fa­bri­ken betrei­ben ihre Pro­zes­se mit Dampf aus ihren Heiz­kes­seln, was jedoch sehr inef­fi­zi­ent ist. Durch die Umstel­lung von dampf­be­trie­be­nen auf elek­tri­sche Pro­zes­se lässt sich die Ener­gie­ef­fi­zi­enz erheb­lich ver­bes­sern. Wird bei­spiels­wei­se die Dampf­tur­bi­ne durch einen dreh­zahl­va­ria­blen Antrieb und einen Elek­tro­mo­tor ersetzt, sind Ein­spa­run­gen von bis zu 40 Pro­zent möglich.

Der Markt bie­tet viel­fäl­ti­ge Tech­no­lo­gien zur Sen­kung des Ener­gie­ver­brauchs in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­pro­duk­ti­on. Dazu zäh­len bei­spiels­wei­se dreh­zahl­va­ria­ble Antrie­be. Vie­le Anwen­dun­gen in der Bran­che wie etwa Ven­ti­la­to­ren, Pum­pen, Kom­pres­so­ren und För­der­bän­der wer­den über­wie­gend im Teil­last­be­reich betrie­ben. Um deren Geschwin­dig­keit zu steu­ern, kom­men tra­di­tio­nell mecha­ni­sche Metho­den wie Ven­ti­le, Brem­sen und Dros­seln zum Ein­satz. Hier­bei leis­tet der Motor jedoch mehr Arbeit als nötig, und es geht Ener­gie durch die mecha­ni­sche Dreh­zahl­re­ge­lung verloren.

Mit dem Ein­satz von Fre­quenz­um­rich­tern las­sen sich Anwen­dun­gen im Teil­last­be­reich effi­zi­en­ter betrei­ben, da sie die Dreh­zahl und das Dreh­mo­ment eines Elek­tro­mo­tors direkt steu­ern. Dadurch bedarf es kei­ner mecha­ni­schen Dreh­zahl­re­ge­lung samt über­di­men­sio­nier­ter Moto­ren. Viel­mehr las­sen sich die­se ent­spre­chend dem tat­säch­li­chen Bedarf regeln, so dass Anwen­dun­gen mit hoher Effi­zi­enz bei unter­schied­li­chen Dreh­zah­len betrie­ben wer­den kön­nen. Auf die­se Wei­se ver­bes­sert sich die Ener­gie­ef­fi­zi­enz gan­zer Pro­duk­ti­ons­ket­ten erheb­lich. ABB bie­tet Fre­quenz­um­rich­ter und Steue­rungs­soft­ware, die gepaart mit fun­dier­tem Anwen­dungs-Know-how ver­schie­dens­te Pro­zes­se in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie opti­mie­ren. Dies stellt sicher, dass motor­ge­trie­be­ne Anwen­dun­gen wie Kom­pres­so­ren, Pum­pen, Extru­der und För­der­an­la­gen jeder­zeit mit der rich­ti­gen Aus­las­tung lau­fen. So lässt sich durch den Ein­bau eines Fre­quenz­um­rich­ters der Ener­gie­ver­brauch in der Regel um 25 Pro­zent senken.

Ein wei­te­rer Vor­teil von Fre­quenz­um­rich­tern besteht in der prä­zi­sen Geschwin­dig­keits­re­ge­lung, wodurch sich die Ver­schwen­dung von Ener­gie und Roh­stof­fen wäh­rend der Pro­duk­ti­on ver­mei­den lässt. Denn die Ein­hal­tung des rich­ti­gen Maschi­nen­tem­pos ist in der Lebens­mit­tel­in­dus­trie sehr wich­tig. So wer­den mög­li­cher­wei­se gan­ze Pro­dukt­char­gen unbrauch­bar, wenn die Zuta­ten zu schnell oder zu lang­sam gemischt wer­den. Durch die opti­ma­le Misch­ge­schwin­dig­keit tra­gen Fre­quenz­um­rich­ter dazu bei, Lebens­mit­tel­ab­fäl­le und den ent­spre­chen­den Ener­gie­ver­brauch wäh­rend der Pro­duk­ti­on zu mini­mie­ren. Zudem redu­ziert ein gerin­ge­res Müll­vo­lu­men die Treib­haus­gas-Emis­sio­nen, was für ein Plus an Nach­hal­tig­keit sorgt.

Neben Fre­quenz­um­rich­tern kann auch die Auf­rüs­tung von Moto­ren die Gesamt­ef­fi­zi­enz von Anwen­dun­gen in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie ver­bes­sern. Der­zeit ver­fü­gen vie­le in der Bran­che ein­ge­setz­ten Moto­ren über einen Wir­kungs­grad von IE3, IE2 oder teil­wei­se sogar IE1. ABB bie­tet hin­ge­gen Syn­chron­re­luktanz­mo­to­ren mit einem Wir­kungs­grad von IE5. Da jede IE-Klas­se die Ver­lus­te um 20 Pro­zent ver­rin­gert, birgt die Auf­rüs­tung reich­lich Poten­zi­al für Ener­gie- und Kos­ten­ein­spa­run­gen in sich. Dar­über hin­aus unter­stüt­zen eini­ge Län­der die Moder­ni­sie­rung mit Steu­er­erleich­te­run­gen, staat­li­chen Zuschüs­sen und ande­ren finan­zi­el­len Anreizen.

Zudem las­sen sich der Strom­ver­brauch und die CO₂-Emis­sio­nen mit digi­ta­len Plug-and-Play-Lösun­gen redu­zie­ren. Die­se sam­meln Anwen­dungs­da­ten und bie­ten so einen detail­lier­ten Ein­blick in den Sta­tus der Anla­gen. Durch die Ana­ly­se der Infor­ma­tio­nen las­sen sich mit­hil­fe von cloud­ba­sier­ten Tech­no­lo­gien poten­zi­el­le Aus­fall­zei­ten rea­lis­tisch vor­her­sa­gen, was die Pla­nung der War­tungs­zy­klen opti­miert. Auch bei der geziel­ten Moder­ni­sie­rung von Moto­ren und Antrie­ben lie­fern die gesam­mel­ten Daten eine wert­vol­le Basis für Effi­zi­enz­ver­bes­se­run­gen. Durch fort­schritt­li­che Ana­ly­se-Werk­zeu­ge las­sen sich Ener­gie­ein­spar­po­ten­zia­le ermit­teln, Ver­schwen­dun­gen mini­mie­ren und die finan­zi­el­len Erträ­ge für Anla­gen und Anwen­dun­gen erhöhen.

ABB lie­fert mit digi­ta­len Lösun­gen und fun­dier­tem Fach­wis­sen einen wich­ti­gen Bei­trag, um die­se Zie­le sicher und schnell zu errei­chen. So ver­fü­gen die Exper­ten über tief­ge­hen­de Kennt­nis­se zu typi­schen Anwen­dun­gen in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie. Dar­aus ent­steht das Ver­ständ­nis, wie sich die Moder­ni­sie­rung und Auf­rüs­tung ein­zel­ner Kom­po­nen­ten auf den Pro­zess als Gan­zes aus­wir­ken wird. Ver­ant­wort­li­che in der Bran­che kön­nen dadurch bes­se­re Ent­schei­dun­gen tref­fen und die Ener­gie­ef­fi­zi­enz der Pro­duk­ti­ons­ket­te auf ein neu­es Niveau heben.

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Tags: ABBLebensmittelindustrie
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