Energiesparpotenziale für Druckluft und Strom in der Lebensmittelproduktion aufdecken

Von der Produktion bis in den Supermarkt - nachhaltiger Konsum dank CO2-Optimierung

Die „EnergieTransparenz@SMC“-fertige Baugruppe nach dem Plug-and-Use-Prinzip und Anbindung an eine IoT-Plattform im Einsatz, um einen genauen Überblick zum Energieverbrauch zu liefern

Bis ein Lebensmittel im Supermarkt und schließlich auf unserem Teller landet, hat es eine ganze Reihe an Prozessen durchlaufen. Dabei sind je nach Produkt und den angewandten Herstellungsverfahren gewisse Mengen an CO2-Emissionen entstanden, ein Thema, das mittlerweile auch immer mehr Verbraucher bei ihren Kaufentscheidungen umtreibt. Die lebensmittelverarbeitende Industrie ist daher angehalten, klare Transparenz über ihren Energieverbrauch während der Produktion zu schaffen, um diesen schließlich auch verringern zu können. Welche Möglichkeiten es dafür schon heute gibt, zeigt der Automatisierungsspezialist SMC. 

In den Supermärkten steht eine Vielzahl an Produkten von unterschiedlichen Herstellern. Bei immer mehr von ihnen ist mittlerweile auf der Verpackung abgebildet, aus welcher Haltung etwa ein Tier stammt oder welchen Nährwert ein Produkt anhand des Nutri-Scores hat. Möchten Verbraucher jedoch mehr über den Energiebedarf bei der Herstellung eines Schokoriegels oder eines Joghurts erfahren, tappen sie in den allermeisten Fällen im Dunkeln, selbst dann, wenn sie sich direkt an den Hersteller wenden. Denn auch vielen Lebensmittelproduzenten fehlt es an harten Daten zum Energieverbrauch und dem CO2-Fußabdruck. Dabei gibt es gute Gründe für mehr Transparenz: von den anfallenden Kosten über ein sich änderndes Konsumverhalten bis hin zu gesetzlichen Vorgaben.

Von Verbraucherinteressen bis Meldepflicht

Der Wunsch nach nachhaltig produzierten Lebensmitteln ist längst kein Nischenthema mehr. Selbst in der aktuell schwierigen wirtschaftlichen Lage geprägt durch Pandemie, Inflation und den Krieg in der Ukraine steigt das Interesse der Verbraucher an nachhaltigen Produkten. So ergab eine im August 2022 durchgeführte Studie von Deloitte, dass das Kriterium Nachhaltigkeit für 63 Prozent der Verbraucher ziemlich oder sehr wichtig bei der Kaufentscheidung ist. Zugleich ist aber auch das Preisbewusstsein deutlich kritischer geworden. Lebensmittelhersteller sollten daher nicht nur an den CO2-Emissionen, sondern auch an den Kosten sparen.

Hinzu kommt, dass vonseiten des Gesetzgebers ebenfalls höhere Anforderungen an Unternehmen gestellt werden. So möchte die EU mit der „Corporate Sustainability Reporting Directive“ für mehr Transparenz beim nachhaltigen Wirtschaften sorgen. Ab 2024 sollen Hersteller detailliert darstellen, welche Maßnahmen sie beim Umweltschutz ergreifen. Das ambitionierte Ziel ist die Klimaneutralität der EU bis 2050, bei dem allem voran die industriellen Unternehmen einen wichtigen Beitrag leisten können. Sowohl die Anforderungen der Verbraucher als auch die der Politik machen es notwendig, mehr Transparenz zu schaffen. Zum einen, um einen Überblick über den eigenen Energieverbrauch zu erhalten, zum anderen, um geeignete Maßnahmen zur Reduktion durchführen, bewerten und nachweisen zu können.

Druckluft: Bewusstsein schaffen und Verbrauch messen

Pneumatische Systeme sind überall in Produktionslinien der Lebensmittelindustrie zu finden, ob als Antriebsenergie für Aktoren, als Kühlluft für Versiegelungsprozesse oder als Blasluft zur Reinigung. Dabei ist sie ein teurer Energieträger: Nur rund zehn Prozent des vom Druckluftkompressor benötigten Stroms kommt als Nutzleistung im Netz für Druckluft an. „Wir sehen außerdem leider sehr häufig, dass in älteren Produktionsanlagen der Druckluftverbrauch stetig ansteigt“, so Michael Ehinger, Team Leader Energy Efficiency bei SMC Deutschland. „Die Gründe dafür sind oft Leckagen in den Maschinen - 20 Prozent und mehr -, die Nutzung von überdimensionierten Komponenten oder auch alte Systeme wie Blasdüsen, für die es heutzutage energiesparende Alternativen gibt.“

Daher muss im ersten Schritt die Basis für eine Optimierung geschaffen werden. Dazu dient ein Monitoring-System, das einzelne Maschinen oder ganze Produktionslinien überwacht. Hiermit werden die anfallenden Volumenströme vollumfänglich und dauerhaft, nicht nur stichprobenartig, aufgezeichnet und ausgewertet. Die Messung dient anschließend als Grundlage für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess (kurz KVP). Konkret sollten daher Messungen über einen mittleren Zeitraum von drei bis vier Wochen durchgeführt werden, um eine belastbare Aussage über den tatsächlich anfallenden Bezug von Druckluft an einer Maschine oder Anlage machen zu können. Anhand dieser aufgenommenen Werte lässt sich eine Analyse des Ist-Zustandes durchführen, auf deren Grundlage sich gezielt Maßnahmen zur Optimierung vornehmen lassen. Das Ziel: Der Verbrauch sollte so weit wie möglich sinken, ohne auf Leistung zu verzichten.

Konkrete Umsetzung

„Für eine denkbar einfache Messung und Auswertung haben wir ,EnergieTransparenz @ SMC‘ entwickelt. Dabei handelt es sich um eine fertige Baugruppe, die lediglich über zwei Schläuche in das Pneumatiksystem einer Maschine zwischengeschaltet und über ein 230-V-Netzteil mit Strom versorgt wird“, erklärt Michael Ehinger. Unmittelbar nach dem Anschluss beginnt sie, Messdaten zu erheben, die per Mobilfunk an eine IoT-Plattform übertragen werden, zu der Anwender personalisierte Zugänge erhalten. Gemäß dem „Plug-and-Use“-Prinzip sind bereits rund zehn Minuten nach der Installation die Energiedaten einer Maschine einsehbar. Zudem lassen sich die Daten manuell oder automatisiert über standardisierte Schnittstellen (z. B. CSV, REST) anderen Systemen zuführen.

Nach etwa drei bis vier Wochen kann eine belastbare Aussage zum tatsächlichen Druckluftverbrauch gemacht werden. Aus dieser lässt sich anhand von Druckluftschwankungen feststellen, ob beispielsweise Leckagen bestehen. „In solchen Fällen bieten wir auch einen Detektionsservice mittels Ultraschallgeräten an, um Leckagen gezielt zu finden und zu beheben“, sagt Ehinger. Nach weiteren Optimierungsmaßnahmen, beispielsweise der Rückgriff auf Druckverstärker wie die „Serie VBA-X3239“ zur systematischen statt der allgemeinen Erhöhung des Betriebsdrucks oder der Austausch überdimensionierter Komponenten, zeigen die Daten der Messstation den tatsächlich benötigten Energieverbrauch. Anhand dieser lässt sich die genutzte Energie wie Druckluft, Strom oder andere Energieträger pro Stück oder Gewichtseinheit ermitteln. Über entsprechende Kennwerte, wie sie etwa das Umweltbundesamt bereitstellt, können dann die durchschnittlichen CO2-Emissionen errechnet werden. 

Fazit

Um die steigenden Anforderungen vonseiten der Verbraucher und des Gesetzgebers zu erfüllen und gleichzeitig Kosten und den eigenen CO2-Fußabdruck zu senken, ist das Wissen über genaue Verbrauchsdaten, potenzielle Leckagen und energieverschwendende Bauteile unerlässlich. Ob Lebensmittelproduzenten dabei vernetzte Sensortechnologie zur Übermittlung an eine zentrale Stelle nutzen oder auf Mobilfunk- und IoT-Lösungen setzen, ist eine individuelle Entscheidung. Es lohnt sich jedoch, Energiesparpotenziale frühestmöglich zu nutzen, um mit Blick auf morgen messbare Vorteile zu erzielen.

Autor: Oliver Prang, Expert Digital Business Development, SMC Deutschland

 

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