Projektidee: Abwärmenutzung Bäckerei

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Zahlreiche Prozesse zur Herstellung, Verarbeitung oder Veredelung von Produkten erfordern den Einsatz einer bestimmten Wärmeleistung mit definierten Temperaturen über einen festgelegten Zeitraum. Hat die zur Verfügung gestellte Wärme ihren Zweck erfüllt und kommt es zu einer Abkühlung der Produkte, wird die Wärme zur Abwärme und damit zum unerwünschten Nebenprodukt. In vielen Fällen ist die Abkühlung mit weiterem Energieaufwand verbunden, zum Beispiel für Ventilatoren und Kühlprozesse, die dazu dienen die überschüssige Wärme an die Umwelt abzugeben. Wird jedoch ein weiterer Prozess gefunden, dessen Temperaturniveau niedriger liegt als das der Abwärme, kann die überschüssige Wärmeenergie weiter genutzt werden. Entscheidend sind hierbei neben dem Temperaturniveau auch die zur Verfügung gestellte Leistung (Wärmemengen pro Zeit) und die Übertragungsmöglichkeiten für den Wärmetransport.

Optimierungspotenziale und mögliche Effizienzmaßnahmen

Laut der deutschen Energieagentur (dena) benötigt das Bäckereigewerbe etwa 10 % des Gesamtenergiebedarfs des deutschen Lebensmittelhandwerks. Viele energieintensive Prozesse sind zur Backwarenherstellung nötig, allem voran das Backen, aber auch das Gären des Teiges und das Kühlen bzw. das Frosten während bestimmter Prozessschritte. Zudem werden größere Mengen Warmwasser zur Reinigung der Geräte benötigt. Insgesamt stehen somit unterschiedliche Wärmequellen bzw. -senken mit verschiedenen Temperaturniveaus zur Verfügung, die miteinander kombiniert werden können. Die heißen Rauchgase aus der Ofenheizung können beispielsweise zur Prozesswassererhitzung verwendet werden, ebenso wie die Abwärme der Kälteanlage die Wärmeenergie auf einem Temperaturniveau von etwa 45 °C zur Verfügung stellt. Um den Bedarf an Wärme und das Angebot an Abwärme zeitlich besser aufeinander abzustimmen, ist ein Wärmespeicher hilfreich. Dieser kann die Wärmeleistung aus der Abwärme aufnehmen und bedarfsgerecht an die entsprechende Wärmesenken weitergeben.

Projektidee

In einer Großbäckerei wurden alle Wärmequellen und -senken systematisch erfasst und eine technisch sowie wirtschaftlich optimale Nutzungsstrategie der Abwärme gefunden. Diese beinhaltet einen 20.000 l Schichtenpufferspeicher, der eine entkoppelte bedarfsabhängige Bereitstellung der gespeicherten Abwärme sicherstellt. Hier kann die Abwärme aus den Rauchgasen, der Schwadenabsaugung und den Kälteanlagen auf unterschiedlichen Temperaturniveaus geschichtet eingespeichert werden. Die benötigten Wärmeleistungen können auf passendem Temperaturniveau für die Wärmesenken entnommen werden. Als Wärmesenken dienen die Gärunterbrechung, die Bereitstellung von Warmwasser für Waschvorgänge sowie die Teigbereitung. Durch diese Nutzungsstrategie können pro Jahr etwa 400 MWh/a Erdgas für die Warmwasserbereitstellung und 90 MWh/a Strom für die Gärunterbrechung eingespart werden.

Kosten für die Umsetzung:

  • Investitionskosten für Wärmeübertrager, Speicher und Rohrleitungen von rund 200.000 ,
  • Investitionsnebenkosten (für Planung, Installation, Messtechnik und Inbetriebnahme) in Höhe von etwa 25.000
  • und damit in Summe Investitionsgesamtkosten in Höhe von 225.000 .

Von diesen Kosten können im Förderwettbewerb Energieeffizienz bis zu 50 % gefördert werden. Die tatsächliche Höhe der jeweils förderfähigen Kosten hängt letztlich davon ab, welchen Anteil an den Gesamtinvestitionskosten die effizienzbezogenen Kosten (Investitionsmehrkosten und -nebenkosten) aufweisen.

Ausführliche Hinweise zur Berechnung der Investitionsmehrkosten finden sich im Merkblatt "Allgemeine Hinweise zur Antragstellung" (PDF, 295 KB), welches unter "Mitmachen" und "Antragsstellung" auf den Webseiten des BMWi-Wettbewerbs Energieeffizienz abrufbar ist.

Grundlegendes Kriterium für die Zulassung zum Förderwettbewerb Energieeffizienz ist, dass die Amortisationszeit des Projektes, berechnet aus den effizienzbezogenen Investitionskosten und der Summe der eingesparten Energiekosten, mindestens vier Jahre beträgt.

Durch die Nutzung der Abwärme können jährlich 400 MWh Erdgas bzw. 81 t CO2 und 90 MWh Strom bzw. 48 t CO2 eingespart werden. Bei einem Erdgaspreis von 0,05 /kWh und einem Strompreis von 0,19 /kWh amortisiert sich die Effizienzmaßnahme ohne Förderung nach gut sechs Jahren, mit maximaler Förderung bereits nach 3 Jahren.

Das zentrale Kriterium für die Förderentscheidung im Förderwettbewerb Energieeffizienz ist die je Fördereuro erreichte CO2-Einsparung pro Jahr (Fördereffizienz). Diese liegt im beschriebenen Projekt bei der maximal möglichen Fördersumme von 112.500 (50 % Förderquote) und einer erwarteten Einsparung von 129 t CO2 pro Jahr bei etwa 871 pro t CO2 und Jahr. Der Antragsteller kann aber selbst entscheiden, ob er eine geringere Förderquote wählt, somit seine Fördereffizienz verbessert und dadurch die Chancen im Wettbewerb um die Fördermittel zu erhöhen.