Deutschland hat sich im Klimaschutzabkommen von Paris verpflichtet, seine Treibhausgasemissionen bis 2030 um 55 % unter das Niveau von 1990 zu senken. Da hilft nur zweierlei: Die Prozesse so energiesparend und effizient wie möglich zu gestalten und auf erneuerbare Energien zu setzen. Welche Technologien Lebensmittel- und Getränkehersteller benötigen, um den Verbrauch von Energie in Produktionsprozessen zu reduzieren? Antworten hierzu gibt vom 20. bis 23. März 2018 die Anuga Foodtec in Köln.

Alle reden von der Energiewende. Bei Malzers in Gelsenkirchen ist sie längst gelebter Grundsatz. Für rund 2,5 Mio. € errichtete die Großbäckerei ein 880 kW starkes, erdgasbetriebenes Blockheizkraftwerk (BHKW) samt Zwölfzylindermotor, der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Die Abwärme wird unter anderem zum Heizen und Warmwasser genutzt und sogar in einem mehrstufigen Prozess in Kälte umgewandelt. Seitdem erzeugt Malzers zusammen mit einer 7.000 m² großen Photovoltaikanlage etwa drei Viertel des Stromverbrauchs selbst.

Das BHKW stellt darüber hinaus Wärme, Kälte und Dampf bereit und ist mit einer Absorptions-Kältemaschine gekoppelt – so lässt sich die im Sommer nicht nutzbare Abwärme zur Kühlung von Rohstoffen einsetzen. Dass das nicht nur wirtschaftlich gedacht ist, sondern auch die Umwelt entlastet, zeigen die 2.000 t Kohlendioxid, die das Unternehmen jährlich einspart.

Bausteine einer zukunftsfähigen Energieversorgung

Die Kopplung von Kraft und Wärme (KWK) ist eine der auf der Anuga Foodtec gezeigten Schüsseltechnologien, mit denen sich die Lebensmittelproduzenten unabhängiger von den Energieversorgern machen können. Der Endenergieeinsatz der Branche liegt in Deutschland seit einigen Jahren konstant bei rund 60 Terawattstunden pro Jahr. Die steigenden Energiepreise werden zu einem immer größeren Kostenfaktor, bei dem jede gesparte Kilowattstunde zählt. Der durchschnittliche Anteil der Energiekosten an der Wertschöpfung in der Milchindustrie liegt bei rund 5 - 8 %, in der Fleischverarbeitung sind es bis zu 15 %. Investitionen in den Einsatz von hocheffizienten KWK-Anlagen amortisieren sich vor diesem Hintergrund in der Regel innerhalb von zwei bis sechs Jahren.

Wettbewerbsfähig bleiben die Unternehmen jedoch nur, wenn es ihnen langfristig gelingt, mehr Photovoltaikanlagen oder Biogas- und Blockheizkraftwerke in das betriebliche Stromnetz zu integrieren. Die Abstimmung zwischen Erzeugung, Verteilung, Speicherung und Verbrauch des dezentral produzierten Stroms übernehmen intelligente Systeme. Spätestens hier erschließt sich der Zusammenhang zwischen der Energiewende und der vierten industriellen Revolution, denn die vernetzte Produktion in der Smart Factory gewährleistet eben auch eine hohe Transparenz über die Energieströme. Diese enge Ankopplung der Lebensmittelproduktion an die Energiewirtschaft über intelligente Stromnetze (Smart Grids) stellt einen nicht zu unterschätzenden Beitrag zur Energiewende dar – und birgt ein beachtliches Einsparpotenzial für die Unternehmen. Dank der intelligenten Netzsteuerung können sie flexibel auf saisonal schwankenden Bedarf reagieren und teure Lastspitzen vermeiden.

Nutzung von Energie aus der Umgebung

Industrie 4.0 erweist sich auch direkt auf der Feldebene als Schrittmacher für die Energiewende. Bei der kontinuierlichen Überwachung der verzweigten Produktionsanlagen kommen immer mehr Sensoren zum Einsatz, die keine Batterie brauchen und ihre Daten per Funk senden. Sie „ernten“ die dafür benötigte Energie direkt aus der Umgebung mittels Energy Harvesting. Gemeint sind damit Verfahren, welche die vor Ort verfügbare Energie aus Temperaturgradienten, Sonneneinstrahlung oder mechanischer Bewegung in nutzbare Energie umwandeln.

Der Low Energy-Sensor BlueTEG des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS ist ein Beispiel dafür. Er misst Werte wie die Umgebungstemperatur oder Beschleunigungsraten und sendet diese via Bluetooth an ein Tablet. Um die elektrische Energie zur Versorgung der Elektronik zu gewinnen, nutzt er dafür die Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle und der Umgebung. So werden autarke, wartungsfreie und kabellose Systeme mit nahezu unbegrenzter Standby-Zeit Realität. Anwendungsgebiete sind unter anderem Sensornetzwerke zur Überwachung von Maschinen und Anlagen (Condition Monitoring), Trackingsysteme und Sensoren zur Gebäudeautomatisierung. Noch steht der Markt der Energy Harvesting-Systeme am Anfang, doch das Schlagwort wird auf dem Kölner Messegelände bei vielen Ausstellern aus dem Automatisierungsbereich präsent sein.

Die Basis für mehr Energieeffizienz

Von der Feldebene bis hin zur Produktionsplanung – die Umsetzung eines IT-gestützten Energiemanagementsystems nach DIN EN ISO 50001 ist immer der Ausgangspunkt für erhebliche Einsparungen. Lebensmittelproduzenten können damit den Verbrauch ihrer Anlagen ermitteln, dokumentieren und kontinuierlich verbessern. Als skalierbare Systeme lassen sie sich in Form von Add-ons jederzeit in das Prozessleitsystem integrieren. Auf der Anuga Foodtec in Köln stehen neben den Anlagen zur Energieerzeugung und den Sensoren zum Überwachen der Betriebszustände folglich entsprechende Softwarelösungen im Blickpunkt. Sie versetzen Produzenten erst in die Lage, Prozesse nachhaltig zu verbessern, Effizienz dauerhaft zu steigern und damit Kosten einzusparen sowie Treibhausgasemissionen zu senken.

Die nächste Anuga Foodtec findet vom 20. bis 23. März 2018 in Köln statt.