Energiekonzept für die Lebensmittelproduktion in Deutschland

Einer der weltweit führenden Süßwarenhersteller erweitert seinen Produktionsstandort um eine neue Fertigungslinie. Die Herausforderung: Prozesswärme und Prozesskälte für hochsensible Produktionsprozesse bereitzustellen – wirtschaftlich, klimafreundlich und unter engen räumlichen sowie terminlichen Rahmenbedingungen. MorgenGrün entwickelte gemeinsam mit der ZWP Ingenieur-AG ein ganzheitliches Energiekonzept, das Abwärmenutzung, regenerative Energiequellen und intelligente Systemintegration vereint. Auf dieser Grundlage übernimmt ZWP die planerische Umsetzung des Projekts.

Der Standort verfügt über bereits gut ausgebaute Energieinfrastruktur: BHKW, Gaskessel, Kältemaschine und Raumlufttechnik versorgen die bestehenden Produktionslinien. Mit der neuen Produktionslinie steigen insbesondere die Anforderungen an hochtemperierte Prozesskälte und Niedertemperaturkälte.

Die zentrale Frage war: Wie lassen sich die Beheizung und Kühlung der neuen Anlage so realisieren, dass erneuerbare Energien und Abwärme optimal genutzt und gleichzeitig eine verlässliche Versorgung sichergestellt werden?

Standortanalyse: Geothermie und erneuerbare Energiequellen im Fokus

Zu Beginn des Projekts analysierte MorgenGrün die Potenziale verschiedener erneuerbarer Energiequellen am Standort. Aufgrund der standortspezifischen Gegebenheiten rückten insbesondere die Abwärmenutzung und die Geothermie in den Fokus. Im Rahmen einer Variantenuntersuchung wurden drei geothermische Optionen bewertet: oberflächennahe Geothermie mittels Kollektoren, Erdwärmesonden sowie die Grundwassernutzung. Im Ergebnis erwies sich die Grundwassernutzung als wirtschaftlich und technisch sinnvollste Lösung. Bei der prognostizierten Fördermenge und Temperaturdifferenz ließe sich eine Leistung bereitstellen, die sowohl das Heizen im Winter als auch die Kühlung im Sommer möglich macht. 

Abwärmenutzung und Wärmepumpe intelligent kombiniert

Das entwickelte Energiekonzept setzt auf eine intelligente Kopplung von Prozesswärme und Prozesskälte. Kern des Konzepts bildet eine Wärmepumpe, die Prozessabwärme nutzt und auf das erforderliche Temperaturniveau anhebt. Ergänzt wird das System durch die Einbindung geothermischer Energiequellen. Im Winter deckt die Wärmepumpe damit primär den Heizwärmebedarf. Gleichzeitig stellt sie die Prozesskühlung bereit. Der vorhandene Gaskessel dient ausschließlich zur Spitzenlastabdeckung und Redundanz. Perspektivisch kann zusätzlich Grundwasser als Wärmequelle eingebunden werden, wodurch der fossile Energieeinsatz weiter sinkt.

Für die Niedertemperaturkühlung kommen die bereits installierten luftgekühlten Kältemaschinen zum Einsatz. Im Sommer wird die Prozessabwärme weiterhin durch die Wärmepumpe zur Wärmebereitstellung genutzt, wobei thermische Speicher Erzeugung und Bedarf zeitlich entkoppeln. Auch hier gilt: Mit Grundwasser als zusätzlicher Kältequelle ließe sich die bestehende Kältemaschine auf Spitzenlast- und Redundanzfunktion reduzieren. Bereits in der Konzeptphase hat das Team gemeinsam mit verschiedenen Herstellern geeignete Wärmepumpensysteme bewertet. Entscheidende Kriterien waren variable Quellen- und Senkentemperaturen, Effizienzwerte, Kältemittel, Anforderungen an die Aufstellflächen sowie die erforderlichen Investitionen.

Finales Energiekonzept mit Grundwasser-Geothermie und Abwärmenutzung

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Förderstrategie für Wärmepumpe und ­Geothermie

MorgenGrün erarbeitete eine detaillierte Förderstrategie. Zwei Programme sind für das Projekt relevant:

• BEG – Bundesförderung für effiziente Gebäude: Gefördert werden unter anderem Wärmepumpen,
  Geothermieanlagen und Solarthermie. Das Programm unterstützt die Umsetzung energieeffizienter
  Versorgungslösungen und trägt dazu bei, die Investitionskosten zu reduzieren.. 
• EEW – Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft (Modul 2): Je nach Maßnahme bietet dieses Programm höhere Förderquoten und berücksichtigt neben Wärmepumpen, Geothermieanlagen und Wärmespeichern auch Machbarkeitsstudien. Dadurch werden umfassende Effizienzmaßnahmen
  unterstützt.

Dekarbonisierung der Lebensmittelproduktion wirtschaftlich umsetzen

Das Projekt zeigt exemplarisch, wie sich Prozesswärme und Prozesskälte in der Lebensmittelindustrie intelligent koppeln lassen. Durch die Erschließung von Synergien und den perspektivischen Einsatz von Grundwasser entsteht ein zukunftsfähiges Energiekonzept, das fossile Energieträger deutlich reduziert und gleichzeitig Versorgungssicherheit sowie Wirtschaftlichkeit gewährleistet. 

Vom Energiekonzept zur Umsetzung 

Die Konzeptphase bildet die Grundlage für die weitere Detailplanung. Die weitere Planung und Umsetzung übernimmt die ZWP Ingenieur-AG, die das Projekt bereits während der Konzeptentwicklung begleitet hat.