Das traditionsreiche Familienunternehmen Otto Beier Waffelfabrik GmbH aus Miltach im Bayerischen Wald setzt seit Oktober 2014 auf eine hocheffiziente Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK). Die moderne Kombination aus einem Blockheizkraftwerk (BHKW) und vier Invensor Adsorptionskältemaschinen (ADKM) erzeugt nachhaltig Strom, Wärme und Kälte für große Teile des umweltbewussten Betriebes.
Mit Hilfe des BHKWs werden im Winter insgesamt rund 10.000 m2 Büroräume und Produktionsbereich geheizt. Durch die Adsorptionskältemaschinen wird der Nutzen des BHKWs auch auf die sonst stromintensive Raumkühlung der Produktion und eines Rohstofflagers ausgeweitet. Diese innovativen Kältemaschinen erzeugen kaltes Wasser und nutzen dafür als Antriebsenergie Wärme statt Strom. Damit sinken CO2-Emissionen und Stromverbrauch um bis zu 70 Prozent. Da Wasser als Kältemittel zum Einsatz kommt, werden zudem problematische Kältemittel komplett vermieden, und Verluste aufgrund von Leckagen sind kein Thema mehr.
Errechnete Gesamtamortisation von vier Jahren
Für Armin Nazet den Geschäftsführer von Nazet Haustechnik, von der die Anlage geplant und installiert wurde, liegen die Vorteile auf der Hand: „Dies ist die erste Anlage mit einer Kombination aus BHKW und den thermisch angetriebenen ADKMs von Invensor die wir installiert haben. Bisher läuft das Gesamtsystem absolut reibungslos, sodass wir von davon ausgehen, dass die vorher errechnete Gesamtamortisation von vier Jahren für die KWKK-Anlage voll zutrifft. Das ist ein hervorragender Wert, auch für Industrieanwendungen.“
Das gasbetriebene BHKW der Marke Senergie (Leistung: 50 kW elektrisch und 78 kW thermisch) wurde von Nazet Haustechnik bereits Ende 2013 installiert. Innerhalb von 12 Monaten Betriebszeit hat es rund 300.000 kWh Strom produziert, wovon circa 95 Prozent für den Eigenverbrauch verwendet wurden. Obwohl das BHKW im letzten Jahr bereits fast 6.000 Betriebsstunden leistete, wird die Auslastung durch die im Oktober installierten Ad-KMs weiter anwachsen – ein positiver Effekt. Die Nutzungsdauer des Systems soll künftig auf mindestens 8.600 Stunden pro Jahr steigen. Die Laufzeit der Invensor Anlagen ist dabei durch deren integrierte Freecooling-Funktion nicht auf Zeiten mit Antrieb durch das BHKW beschränkt.
Vier Adorber ersetzen stromintensiven Kaltwassersatz
Das vom BHKW ausgekoppelte Warmwasser wird mit einer Temperatur von 75 Grad Celsius in die ADKMs eingeleitet und dort zur Produktion von Kälte genutzt. Die Kälte wird in Form von Wasser mit einer Temperatur von 15-17 Grad zur Verfügung gestellt und über Deckenkühler zur Raumkühlung eines Rohstofflagers und der Produktion verwendet. Dabei ersetzten die vier Adsorber einen stromintensiven Kaltwassersatz, der vorher diese Aufgabe übernommen hatte. Für die Prozesskühlung gibt es bei der Otto Beier Waffelfabrik ein separates Kälteaggregat. Um eine optimale Verteilung der Kälte zu gewährleisten, stehen die ADKM in direkter Nähe zur Waffelproduktion, das BHKW steht in einem separaten Gebäude.
Ein weiterer interessanter Aspekt der Anlage ist, dass die ADKMs ihre Antriebswärme nicht direkt vom BHKW beziehen. Die Abwärme, die das BHKW produziert, heizt die 10.000 Liter Wasser im Warmwasserpufferspeicher an und bei einem Bedarf für Klimatisierung bedient sich die ADKM aus diesem Speicher. Der Vorteil dieser Konstruktion: Unnötige Start-Stopp-Vorgänge des BHKW werden vermieden. Ein Kaltwasserspeicher ist bei dieser Anlage ebenfalls installiert, falls im Sommer Spitzenlasten bewältigt werden müssen. Der Kältepufferspeicher hat ein Fassungsvermögen von 2.000 Liter. Bei niedrigen Außentemperaturen kann das Invensor-System mit Freier Kühlung arbeiten, so dass die Wärme aus dem BHKW dann wie gewohnt direkt zur Verfügung steht.
Nachhaltig und umweltfreundlich arbeiten
Auf der Kälteseite rechnet der Planer Nazet zwischen 3.500 und 4.000 Betriebsstunden für die ADKMs. Die hinter dem Betrieb günstig platzierten Rückkühler (107 kW) arbeiten mit Spitzenlastbesprühung. Markus Beier, der kaufmännische Geschäftsführer der Otto Beier Waffelfabrik steht schon lange für eine nachhaltige Energiestrategie der Firma. „Nachhaltig wirtschaften und umweltfreundlich arbeiten, dass ist das Ziel unserer Firma. Wir nutzen neben der KWKK-Anlage bereits seit längerem eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach (Leistung: 520 kW) zur Stromgewinnung und wir verwenden ein Wärmerückgewinnungssystem an unseren Kompressoren.
Außerdem haben wir ein ausgeklügeltes Recycling-System, das uns hilft die produzierte Abfallmenge zu minimieren. Alle ablaufenden Betriebsprozesse werden ständig überprüft, um den Einsatz von stofflichen wie energetischen Wertstoffen zu optimieren. Dank ständiger Weiterentwicklungen, wie beispielsweise das effiziente neue KWKK-System, sind wir zu einem der modernsten Waffelhersteller in Europa geworden mit einer täglichen Produktionskapazität von 400.000 Waffelblättern (circa 22 Tonnen). Wir befinden uns schon in der Planung für weitere AdKMs für die nächste Expansionsstufe des Betriebes.“
Leicht bedienbarer Inbetriebnahmemodus
Die Invensor Adsorptionsmaschinen gehören zu den anwenderfreundlichsten und zuverlässigsten Geräten auf dem Markt. So lassen sich Zieltemperaturen für Kaltwasser und für den Rücklauf im Antriebskreislauf über das mehrsprachige farbige Touch-Display sehr einfach einstellen. Sogar eine Nutzung als Wärmepumpe ist schon vorbereitet und kann am Gerät aktiviert werden.
Mit der bereits integrierten Hydraulik können Fachleute und Planer ihre speziellen Lösungen wie z.B. Nutzung von Freier Kühlung an kalten Tagen umsetzen, ohne die Komplexität und damit Fehleranfälligkeit der Gesamtanlage wesentlich zu erhöhen. Der leicht zu bedienende Inbetriebnahmemodus, die automatische Betriebsoptimierung und die standardmäßig vorhandene Internet-Schnittstelle machen die Geräte von Invensor zu Plug&Play-Geräten, die selbst mit geringen Vorkenntnissen sehr gut zu bedienen sind.
