Prozesswärme elektrifizieren – fossile Energieträger in der Brauerei reduzieren

Bei der Bierherstellung werden erhebliche Mengen an elektrischer und thermischer Energie benötigt. Während Strom bereits aus erneuerbaren Quellen bereitgestellt werden kann, basiert die Erzeugung von Prozesswärme heute vielfach noch auf fossilen Energieträgern. Genau hier setzte Steinecker(öffnet externen Link in neuem Tab) an. Erstmals präsentiert der Brautechnologie-Spezialist innerhalb des Krones Processing Netzwerks jetzt EquiTherm Power(öffnet externen Link in neuem Tab).

In verschiedenen Einsatzfeldern wird eine Dekarbonisierung des Brauprozesses erreicht, indem ungenutzte Abwärme nutzbar gemacht wird, thermische Energie von einem niedrigen auf ein nutzbares hohes Temperaturniveau gehoben wird oder das bewährte Konzept der Brüdenkompression nun auch für Heizdampf eingesetzt werden kann. Dadurch lassen sich CO₂-Emissionen senken und erneuerbare Energien konsequent in die thermische Energieversorgung integrieren.

Verschiedene Einsatzfelder im Brauprozess

Ein zentrales Anwendungsfeld ist die Nutzung von Fermentationswärme. Bei der Gärung entsteht kontinuierlich Wärme, die über die Tankkühlung abgeführt wird. Über den Kühlkreislauf gelangt diese Energie zur Kälteanlage, wo sie vom Kältemittel aufgenommen und auf der Kondensatorseite wieder abgegeben wird. Diese Abwärme wird bislang häufig ungenutzt an die Umgebung abgeführt. Da ihr Temperaturniveau für eine direkte Nutzung als Prozesswärme nicht ausreicht, hebt eine Wärmepumpe die vorhandene Energie auf ein nutzbares Temperaturniveau an. Die ursprünglich abgeführte Fermentationswärme steht damit erneut als Prozesswärme zur Verfügung.

Ein zweiter Einsatzbereich ist die effiziente Kombination von Eis- und Heißwasser-Produktion. Klassischerweise werden beide Medien unabhängig voneinander erzeugt. Während für die Bereitung von Heißwasser thermische Energie benötigt wird, ist für die Eiswasser-Produktion elektrische Energie zur Kälteerzeugung erforderlich. Eine Wärmepumpe verbindet nun beide Prozesse: Die bei der Eiswasserbereitung aufgenommene Wärme wird nicht mehr ungenutzt abgeführt, sondern gezielt für die Erzeugung von Heißwasser genutzt. Durch die kombinierte Betrachtung von erzeugter Kälte und Wärme kann eine Gesamtleistungszahl von bis zu 8 erreicht werden.

Auch für Anwendungen mit höherem Temperaturbedarf lässt sich vorhandene Wärme mittels einer Wärmepumpe gezielt auf das erforderliche Temperaturniveau anheben. Dadurch können beispielsweise Prozesse wie Würzekochung oder Sterilisation mit thermischer Energie versorgt werden. Alternativ zur Wärmepumpe lässt sich auch mit einem Kompressor die thermische Energieversorgung auf hohem Temperaturniveau elektrifizieren: Heißwasser verdunstet in einem Ansauggefäß und erzeugt so eine wasserdampfgesättigte Atmosphäre. Dieser Wasserdampf wird von einem elektrisch angetriebenen Verdichter angesaugt sowie komprimiert und dadurch auf ein höheres Druck- und Temperaturniveau angehoben. Der so erzeugte Heizdampf kann anschließend in das bestehende Dampfnetz eingespeist und für die jeweiligen Prozesswärmeverbraucher genutzt werden.

Flexibilität für die Getränke- und Lebensmittel-Produktion

Durch den Wärmespeicher werden Wärmebereitstellung und -verbrauch zeitlich voneinander entkoppelt. Dadurch können standardisierte Wärmepumpen-Module effizient und bedarfsgerecht eingesetzt werden. Gleichzeitig ermöglicht die Integration alternativer Wärmequellen einen flexiblen Anlagenbetrieb und schafft die Möglichkeit, gezielt auf schwankende Energiepreise und Energieverfügbarkeiten zu reagieren.

Die Integration in bestehende Wärmeversorgungssystem ist mit nur minimalen Eingriffen in die vorhandene Infrastruktur möglich. Somit können nicht nur Brauerei, sondern alle Getränke und Lebensmittel produzierende Unternehmen von der einfachen Nachrüstbarkeit, der Reduktion von Lastspitzen durch Pufferspeicher sowie der Möglichkeit, Strom als lokale emissionsfreie Energiequelle zu nutzen, profitieren. Durch die Vermeidung von Wärmeverlusten und die Nutzung elektrischer Energiequellen wird der Verbrauch fossiler Energieträger reduziert. Dies verringert die Abhängigkeit von volatilen Energiepreisen und führt zu einer höheren Versorgungssicherheit.