Reinigen mit Röstwärme

Eine Leckage am Warmwasserspeicher des Ültje-Werks Olsberg bot den Anlass, die betrieblichen Wärmeflüsse zu optimieren. Positive Konsequenz des Lecks: Heute verfügt die Produktionsstätte über eine verbesserte Wärmerückgewinnung, eine hygieneoptimierte Warmwasserbereitung und infolge über einen neuen, kleineren Brennwertkessel. Aufgrund eines neuen Wärmespeichers und eines effektiven Wärmemanagements benötigt das Werk nun etwa zwei Drittel weniger Erdgas zur Warmwasserbereitung und Heizung.

Am Standort Olsberg im Sauerland betreibt die Ültje GmbH eines ihrer zwei Werke zur Herstellung von Nuss-Spezialitäten. Viele der Produkte basieren auf Nüssen, die in großen Öfen bei über 130 °C geröstet werden. Die Abwärme dieser Röstöfen fällt auf einem hohen Temperaturniveau von etwa 90 °C an – mehr als genug zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung.
Früher bediente die Prozessabwärme zwei 400 l große Warmwasserspeicher. Der im Werk vorhandene, über 700 kW leis­tende Erdgaskessel konnte somit entlastet werden. Von Montag bis Freitag, wenn nur etwa 500 l Warmwasser täglich benötigt werden, lief der Gaskessel im Sommer nur sporadisch. An Samstagen aber, wenn die Maschinenreinigung erfolgt, war der Kessel quasi in Dauerbetrieb, denn der Prozess erfordert rund 15000 l Warmwasser bei mindestens 60 °C. Die 800 l Volumen des Warmwasserspeichers reichten samstags daher nur für kurze Zeit.

Investieren statt sanieren
Dass die Warmwasserbereitstellung heute deutlich effizienter – und zudem hygienischer – erfolgt, hat seinen Auslöser in einem Schaden: 2013 trat ein Leck im Warmwasserspeicher auf. Frank Lammers, der als Energie-Management-Beauftragter beim Infrastrukturdienstleister Felix GmbH & Co. KG (Schwerte) die Medienbereitstellung in dem Werk verantwortet, holte sich Rat bei einem Fachmann aus der Nähe. Christoph Wojahn, Geschäftsführer der EKI-Therm GmbH (Bestwig-Velmede) veranschlagte die Reparatur des Lecks mit wenigen tausend Euro. Doch damit ließe sich nur der Schaden beheben. Besser sei es, da waren Wojahn und das Energie-Team von Felix sich sofort einig, die Gelegenheit zu nutzen und die Wärmerückgewinnung zu optimieren.
Wojahn schlug einen größeren Speicher vor, damit die samstägliche Reinigung mehr von der Wärmerückgewinnung der Röstöfen profitiert. Bei anderen Projekten hatte er bereits mit Erfolg Wärmespeicher der Varmeco GmbH & Co. KG (Kaufbeuren) installiert und sprach eine Empfehlung für den Anbieter aus. Dass Varmeco außerdem Wärmeregler und Frischwassererwärmer im Produktprogramm führt, hat Lammers begrüßt: „Wenn wir schon in die Warmwassertechnik investieren, wollten wir zugleich auch eine hygienischere Technik installieren.“
Eine Frischwassererwärmung verringert das Restrisiko einer Verkeimung. Ein Warmwasserspeicher birgt immer die Gefahr, dass sich Legionellen oder andere Keime in ihm vermehren. Um dem vorzubeugen, muss der Speicherinhalt regelmäßig auf über 65 °C erhitzt werden. Die Frischwassererwärmung hingegen wärmt kühles Trinkwasser im Durchlaufprinzip auf.
„Zwar erfolgte der Maschinenreinigungsprozess schon immer hygienisch“, sagt Lammers, „aber eine Anlage zu haben, die ein Verkeimen systembedingt reduziert, ist von großem Vorteil.“ Vor diesem Hintergrund vertreibt Varmeco Schichten-Wärmespeicher, die mit dem Trinkwassernetz ausschließlich über Wärmetauscher gekoppelt werden.

Abwärme deckt fast den ganzen Bedarf
Die optimale Größe des Speichers berechnete EKI-Therm zu 12 000 l. Mit diesem Volumen lässt sich so viel Abwärme speichern, dass sie fast für den Warmwasserbedarf am Samstag ausreicht. Ziel war, dass der Erdgaskessel unter der Woche möglichst aus bleiben kann und nur an Samstagen zur Spitzenlastdeckung arbeiten muss. Eine Warmwasserbereitung ausschließlich mit Abwärme wäre zwar theoretisch möglich gewesen, jedoch aus zwei Gründen nicht sinnvoll, wie Dr. Andreas Wimmer, Produktmanager bei Varmeco erklärt: „Zum einen hätte ein viel größeres Volumen eingeplant werden müssen, um die verbleibenden, wenigen Prozent an Wärmebedarf zu decken. Dies hätte erhebliche Mehrkosten für den Speicher verursacht. Und zum anderen kann auch die beste Wärmerückgewinnung den Gaskessel nicht ersetzen, wenn z. B. in den Ferien keine Wärme anfällt.“ In den Betriebsferien, wenn die Röstöfen ruhen, muss der Kessel somit Wärme zum Heizen und zur Warmwasserbereitung liefern.
In der Feinplanung bestätigte sich, dass der 12 000-l-Wärmespeicher optimal ist. Allerdings bot die Heizzentrale des Werks nicht genügend Platz, sodass zunächst eine Wand zu entfernen war. Den entstandenen Raum optimal zu nutzen, gelang mit drei paral­lel geschalteten Speichern mit je 4000 l des Typs „PS-Pur K“ von Varmeco. Sowohl der Erdgaskessel als auch die Wärmerückgewinnung der Röstöfen laden den Speicher oben, also am „warmen Kopfteil“, bei ca. 90 °C auf. Der Wärmetauscher für den Gaskessel kann bis 700 kW Wärmeleistung einkoppeln und der Ener­gie­transfer der Wärmerückgewinnung ist für maximal 250 kW Leistung ausgelegt. Diese Leis­tung ist ausreichend, um die Restwärme der Öfen auf den Speicher zu übertragen.

Wärme wirkungsvoll zwischenspeichern
Damit die gespeicherte Wärme lange gehalten werden kann, ist das Kopfende statt mit einem 100 mm starken Polyesterfaservlies mit einer 150 mm dicken Schicht gedämmt.
Wie die Einkopplung erfolgt auch die Wärmeauskopplung im oberen Bereich des Speichers auf hohem Temperaturniveau. Das Warmwasser des Speichertrios fließt durch eine Zweier-Kaskade von Trinkwassererwärmern des Typs „varmeco FWE 50“, um dort das Trinkwasser im Gegenstrom auf Zieltemperatur zu bringen. Im Bereich der Raumheizung lässt sich die gewünschte Vorlauftemperatur mittels neuer Drei-Wege-Mischer gradgenau einhalten.

Optimiertes Anlagemanagement
Das Wärmemanagement erledigt der Regler „VarCon 380 Pro“ von Varmeco. Die bei Ültje verbaute Variante verfügt über einen Touchscreen und – das ist Standard bei dieser Serie – über eine Netzwerkanbindung. Lammers kann somit direkt am Regler oder an einem PC im Werksnetz die aktuellen und historischen Betriebsdaten einsehen, Parameter ändern und vieles mehr. Der Regler soll für eine effektive Beladung des Speichers sorgen. Zudem stellt er sicher, dass Spitzenlastanlagen wie der Erdgaskessel bei einer drohenden Entladung des Speichers rechtzeitig den Betrieb aufnehmen. „Für das Werk Olsberg haben wir einen Wochen- und einen Tagesplan hinterlegt und konnten den Bedarf so optimal im System abbilden“, berichtet Lammers.
Bei Ültje ist klar, welche Quelle dem Wärmespeicher zuerst zuarbeiten darf: Wärmerückgewinnung hat immer Vorrang. Sollten neben dem Gaskessel später weitere Wärmequellen eingebunden werden, lassen sich diese priorisieren. „Bei z. B. Einsatz eines Blockheizkraftwerks ließe sich dieses dem Gaskessel vorziehen, denn der Regler setzt alle Wärmeanlagen anhand eines Bedarfsplans prioritäten- und ressourcenoptimiert ein und minimiert so den Einsatz fossiler Energieträger“, erklärt Dr. Wimmer.

Einsparziele übertroffen
Rund eineinhalb Jahre nach Installation des Wärmespeichers und dem Umbau der Warmwasserbereitung ist Lammers mehr als zufrieden. Im Sommer liefert die Wärmerückgewinnung so viel Energie, dass der Heizkessel meistens aus bleibt. Selbst im Winter genügt die Restwärme der Öfen, um montags bis freitags den Wärmebedarf zu decken, wenn das Außenthermometer noch über -5 °C anzeigt. Dann arbeitet der Gaskessel fast nur am Samstag.
„Wir haben bei der Planung eine Halbierung des Gasbedarfs angestrebt“, erinnert sich der Energiemanager. „Tatsächlich sparen wir nun sogar über 60 % Erdgas.“ Der Return of Investment beträgt daher weniger als drei Jahre. Ein weiterer Vorteil: Da nun rund 90 % der Wärme zum Reinigen von den Röstöfen bezogen werden kann, benötigt das Werk keinen so großen Erdgaskessel mehr. „Unser neuer Brennwertkessel, den wir mittlerweile als Ersatz für unsere Altanlage angeschafft haben, bietet mit 350 kW genügend Leistung. Wir konnten also dank des Speichers und des besseren Wärmemanagements auch bei dieser Ersatzinvestition noch Geld sparen.“

Autor: Ralf Dunker, Fachjournalist, München

www.varmeco.de