Wärme, Kälte und Strom – zur Milchverarbeitung wird viel Energie benötigt, und das kontinuierlich. Denn Prozesse wie das Pasteurisieren, das Kühlen von Rohmilch und Milchprodukten, der Betrieb der Separatoren oder der Homogenisiermaschinen geschehen in den meisten milchverarbeitenden Betrieben rund um die Uhr. Auch das Werk der Privatmolkerei Naarmann GmbH in Neuenkirchen läuft sieben Tage in der Woche durch und verarbeitet rund 200.000 Tonnen Milch pro Jahr zu H-Milch, Sahne, Saucen, Puddings, Konzentraten, Pulvern und vielen weiteren Produkten, hauptsächlich für Großverwender, Gastronomie, Lebensmittelindustrie und den Export.

KWK deckt kontinuierlichen Strom- und Wärmebedarf
Der gleichzeitige und über das Jahr beinahe konstante Bedarf an elektrischer und thermischer Energie ist prädestiniert, um ihn mit Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) zu decken. Naarmann setzt daher schon lange auf ein Erdgas-BHKW von 2G: Seit 2014 arbeitet ein „patruus 400“ auf dem Betriebsgelände. Aufgestellt in einem geräuschgedämmten Highline-Container, versorgt es das Werk mit bis zu 400 kWel und 504 kWth Leistung. Die Wärme wird mit einer Vor-/Rücklauftemperatur von etwa 95° C/75° C den Verbrauchern zugeführt oder – zur Entkopplung von Lastspitzen – in einem 100 m³ großen Pufferspeicher zwischengespeichert; der Strom wird annähernd zur Gänze vor Ort verbraucht.

„Der Betrieb der KWK-Anlage ist nicht nur viel wirtschaftlicher als der Fremdbezug von Strom und die getrennte Wärmeerzeugung mit fossilen Brennstoffen, er senkt auch die CO2-Emissionen“, sagt Matthias Kemper, der bei Naarmann für die Energieanlagen zuständig ist. Allerdings, berichtet er, sei der Energiebedarf mit Ausweitung der Produktionskapazität in den letzten Jahren gestiegen. „Daher wollten wir weitere Effizienzpotenziale heben.“

Effizienter durch Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung plus Dampferzeuger
Im Jahr 2018 wollte Naarmann das bewährte Prinzip der zeitgleichen Strom- und Wärmeerzeugung verfeinern: Strom, Wärme auf hohem Temperaturniveau und nun auch Kälte sollte die neue Technik liefern. Kemper plante daher, die Kraft-Wärme-Kopplung mit einer Absorptionsmaschine zur Kälteerzeugung zu erweitern und auch Heißdampf zur Ultrahocherhitzung in der neuen Energiezentrale zu erzeugen. Gleichzeitig wünschten sich die Verantwortlichen eine hohe Stromausbeute, denn der KWK-Strom ist für das Werk günstiger als der Strombezug vom Versorger.

Der hohe Effizienzanspruch gab den Ausschlag, wieder 2G als BHKW-Lieferanten zu wählen. „Da stimmt nicht nur der Gesamtwirkungsgrad – die Anlagen überzeugen darüber hinaus durch eine sehr hohe Stromausbeute“, begründet Kemper, der das Projekt geleitet hat, die Entscheidung. Natürlich sprächen auch weiche Faktoren wie ein guter After-Sales-Service für 2G, ergänzt der Energiemanager und erinnert sich: „Das Technikteam von 2G steht auch nach der Inbetriebnahme bereit; es hat uns bei dem älteren BHKW beispielsweise geholfen, nach bereits erfolgter Inbetriebnahme die Wärmeauskopplung zu optimieren.“

Neue Blockheizkraftwerke bieten ein Megawatt elektrische Leistung
Dieses Mal fiel die Wahl auf die BHKW-Modelle agenitor 408 und avus 500plus, die ebenfalls in Schallschutz-Containern aufgestellt wurden und seit etwa einem Jahr problemlos laufen. Durch die Schalldämmung beträgt das Arbeitsgeräusch in zehn Metern Entfernung nur noch ca. 45 dB(A), was Naarmann wegen der Nähe des Werks zu Wohnhäusern in der Nachbarschaft wichtig war. Der agenitor 408 stellt etwa 360 kWel bereit und wandelt rund 42,5 % der im Brennstoff enthaltenen Energie in Strom um. Zeitgleich erzeugt er bis zu 381 kW Wärme. Das zweite neue BHKW avus 500plus hat einen ähnlichen elektrischen Wirkungsgrad, bietet aber noch mehr Leistung – hier sind es bis zu 550 kWel und 578 kWth.

Die Motorwärme der beiden neuen Blockheizkraftwerke wird bei etwa 84° C ausgekoppelt und steht der Absorptionskältemaschine zur Verfügung; die bei 420° C anliegende Abgaswärme wird dem – in einem dritten Schallschutz- Container neben den Blockheizkraftwerken installierten – Dampferzeuger zugeführt.

Spareffekt bei der Kältetechnik
Die von der Absorptionskältemaschine bereitgestellte Kühlleistung kühlt das aus dem Werk kommende Kühlmedium Eiswasser im Rücklauftank vor. Das entlastet die konventionelle Kältetechnik. „Das spart so viel Energie, dass unsere ebenfalls neue Kälteanlage deutlich entlastet wird“, erklärt der Energiemanager.

Im Gegensatz zu dem patruus-BHKW laufen die beiden neuen Anlagen stromgeführt. Das Ziel: den Fremdbezug von Strom so gering wie möglich zu halten. Dies war einer der Gründe, der für die Anschaffung von Blockheizkraft Im Gegensatz zu dem patruus-BHKW laufen die beiden neuen Anlagen stromgeführt. Das Ziel: den Fremdbezug von Strom so gering wie möglich zu halten. Dies war einer der Gründe, der für die Anschaffung von Blockheizkraftwerken mit rund einem Megawatt elektrischer Gesamtleistung sprach. Nun steht so viel Stromerzeugungskapazität bereit, dass nur bei Stromspitzen oder BHKW-Wartungen ein nennenswerter Strombezug erforderlich ist. Die Eigenversorgung hat zudem den Vorteil, dass Versorger und Netzbetreiber weniger Kapazität bereitstellen müssen, was sich positiv auf die Entgelte auswirkt. Zusammen mit einem geplanten Spitzenlastmanagement, das die neu errichteten Eisspeicher als Puffer nutzt und so Strombezugsspitzen der Kältetechnik vermeidet, lässt sich daher eine Menge Geld sparen.

Null-Bezugs-Regelung reduziert Versorgerrechnung
Im Sinne maximaler Wirtschaftlichkeit laufen die neuen BHKW quasi nonstop, aber nicht immer im Volllastbetrieb. Wie viel Leistung sie bereitstellen, gibt die Null-Bezugs-Regelung vor. Sie regelt die beiden Maschinen so, dass sie der Strombedarfskurve bestmöglich folgen. Dabei sorgt die Regelung zugleich für eine Lastvertei lung. Dadurch werden die Betriebsstunden und der Verschleiß gleichmäßig auf die Aggregate verteilt. Wie es um deren Zustand bestellt ist, können der Energiemanager und die TechnikerInnen von 2G aus der Ferne sehen, denn die Regelungstechnik bietet einen Fernzugriff für berechtigte Nutzer via Internet.

Eigenerzeugung deckt 92 % des Strombedarfs
Ein Jahr nach Inbetriebnahme der beiden neuen Blockheizkraftwerke, hat Kemper die Bestätigung für sein Konzept. Die Null-Bezugs- Regelung arbeitet höchstgenau; 97,6 % der Eigenerzeugungskapazität werden – trotz gelegentlicher Wartungen – ausgeschöpft. Und der Grad der Selbstversorgung ist massiv gestiegen, wie der Energiemanager berichtet: Mithilfe der neuen Anlagen, die mit Mitteln der Europäischen Union aus dem ELER-Fond gefördert wurden, kann Naarmann nun 92 % des Strombedarfs in Eigenerzeugung decken. „Und gleichzeitig ist es gut fürs Klima“, so Kemper. „Durch die neuen Blockheizkraftwerke, die Integration des Dampferzeugers in die Wärmestrecke und die effizientere Kälteanlage fallen die CO2-Emissionen jedes Jahr rund 3.600 Tonnen niedriger aus.“