Energieeffizienz Die Pinch-Methode als Schlüssel zu mehr Energieeffizienz

Prozessintegration ist ein wichtiger Ansatz für mehr Energieeffizienz. Doch erst die Pinch-Methode ermöglicht den genauen Überblick darüber, wie Energieströme im Unternehmen intelligent verschaltet und gekoppelt werden können.

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L.B. Bohle Maschinen und Verfahren GmbH

Beamex GmbH

CP Pumpen AG

Hochschule Luzern Technik & Architektur Energiesysteme & Verfahrenstechnik

Vor dem Hintergrund steigender Energiepreise, CO₂-Abgaben und zunehmender Anforderungen an Nachhaltigkeit gewinnt die Reduktion der Energie- und Produktionskosten für viele Unternehmen stark an Bedeutung. Je nach Branche können schon wenige Prozent an Produktionskosteneinsparungen große wirtschaftliche Auswirkungen haben. Der Schlüssel zu höherer Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit ist die Prozessintegration. Mit der Pinch-Methode als Werkzeug der Prozessintegration lässt sich systematisch aufzeigen, wie die Energieströme im Gesamtprozess miteinander gekoppelt werden müssen, um einen optimalen Energieeinsatz und das beste Anlagendesign zu erreichen. Dabei werden verschiedene Zielsetzungen wie Energieeffizienz, Investitions- und Betriebskosten erhoben und bewertet.

Der Stellenwert der Pinch-Methode (Das englische Wort „Pinch“ bedeutet „Einschnürung“) [1] hat sich in den letzten Jahren stark erhöht. Heute wird bei größeren Industrieprojekten in der Schweiz insbesondere in der Prozessindustrie (Papier, Nahrungsmittel, Getränke, „Steine und Erden“, Baustoffe etc.) geprüft, ob die Pinch-Methode angewendet werden kann. Die bis heute erzielten Einsparungen von 10 bis 30 Prozent, teilweise sind sogar noch mehr möglich, sprechen für sich.

Beispiel aus der Praxis: Lebensmittelindustrie

Im vorliegenden Beispiel der Energie- und Produktionskostenoptimierung inklusive Prozessanalyse bei Hochdorf Nutritec hat die Helbling Beratung + Bauplanung ein klares Vorgehensmodell, kombiniert mit einem „Bottom-Up Top-Down“ Ansatz, angewendet. Damit wurden alle relevanten Verbraucher fossiler und elektrischer Energie systematisch geprüft. Darauf basierend wurden konkrete Maßnahmen vorgeschlagen.

Hochdorf Nutritec plante umfassende Erweiterungen und Sanierungen ihrer Produktionsanlagen im schweizerischen Sulgen im Umfang von rund 50 Millionen Schweizer Franken. Die Produktion sollte gesamthaft auf 26 000 Tonnen Milchpulver pro Jahr angehoben werden. Erdgas als Primärenergie machte mit 58 Gigawattstunden etwa 88 Prozent des Energieverbrauchs im Werk Sulgen aus.

Auf der einen Produktionslinie werden heute 20 000 Liter Molke oder 18 000 Liter Magermilch pro Stunde in einem Hochkonzentrator und einem Eindampfer aufkonzentriert. Bei der Verarbeitung von Molke wird zusätzlich in einem Kristallisator Laktose kristallisiert. Im sanierten Sprühturm wird aus dem Milchkonzentrat rund 1600 Kilogramm Milchpulver pro Stunde produziert. Auf der zweiten Linie kann wahlweise Milchpulver für Babyfood (BF) aus Magermilchkonzentrat (etwa 10 000 Kilogramm/Stunde) oder Milchpulver aus Magermilch/Vollmilch hergestellt werden. Im Vollbetrieb produziert diese Linie 3500 Kilogramm Milchpulver pro Stunde. Die energetisch relevanten Produktionsschritte sind dabei Nassmischung (nur im Falle von Babyfood), UHT-Behandlung, Eindampfung, Hochkonzentrierung und Versprühung im Sprühturm zur Pulverproduktion sowie Cleaning-In-Place (CIP).

Die Einsparpotenziale sind beträchtlich

Die mit der Pinch-Methode inklusiv des zugehörigen Wärmeübertrager-Netzwerks erarbeitete Lösung repräsentiert eine Kombination aus effizienter Energierückgewinnung und maximaler Wirtschaftlichkeit in der Umsetzung. Wichtig ist, dass die Massnahmen spezifisch auf Nutritec abgestimmt wurden, denn nicht alle bestmöglichen energetischen Lösungen sind für jeden Betrieb realisierbar. Die wirtschaftlichen Möglichkeiten eines Unternehmens werden bei der Pinch-Methode jeweils ebenso abgeklärt wie die technischen Voraussetzungen.

Helbling Beratung + Bauplanung konnte neue Einsparpotenziale aufzeigen und einige der bereits geplanten Maßnahmen des Unternehmens als energetisch optimal bestätigen. Die Maßnahmen waren ...

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