Projekt 03124/01

Rationelle Energienutzung und Demonstrationsvorhaben innovativer Produktionstechnologien in einer mittelständischen Brotbäckerei

Projektdurchführung

Ludwig Stocker Hofpfisterei GmbH
Kreittmayrstr. 5
80335 München

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Aufgrund der Ergebnisse eines für die Hofpfisterei erstellten Energiekonzepts wurde von der Geschäftsleitung beschlossen, nicht nur einzelne Einsparmaßnahmen durchzuführen, sondern das Problem Energieeinsparung in Bäckereien grundlegend anzugehen. Es wurden die folgenden 4 Ziele definiert:
· Ausführliche Tests von thermoölbeheizten Öfen in einer Großbäckerei und Vergleich mit konventionellen Öfen unter den Bedingungen der täglichen Praxis;
· Verbesserung der Wärmerückgewinnungsmöglichkeiten bei thermoölbeheizten Öfen und Systemen durch Einsatz marktgängiger Einzelkomponenten in neuen Anwendungsgebieten, wie z.B. Verbrennungsluftvorwärmung und Brennwertnutzung;
· Reduzierung des Energieverbrauchs und damit der Emissionen in Bäckereien und anderen Anwendern von Wärmeträgeranlagen;
· Bestimmung des Einflusses verschiedener Backparameter auf die Backqualität und den Energieverbrauch.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen des Vorhabens wurden die folgenden zwei Ofensysteme projektiert und realisiert:
· Ein thermoölbeheizter Mehretagenofen als Vertreter der Durchlauföfen für den Praxistest eines Thermoölofens in Verbindung mit der Wärmerückgewinnung;
· ein thermoölbeheizter Steinbackofen als Vertreter der Öfen mit stationärer Backtechnik für die Bestimmung des Einflusses verschiedener Backparameter.
Der Thermoölerhitzer wurde mit einer Verbrennungsluftvorwärmung ausgestattet. Außerdem wurde die Wärme der Rauchgase und der Schwaden zur Raumwärmebedarfsdeckung und Warmwasserbereitung genutzt.
Mit dem thermoölbeheizten Mehretagenofen wurde nach einer kurzen Einfahrphase die Produktion auf-genommen. Über eine automatische und fest installierte Messwerterfassungsanlage werden seitdem am Ofen und der Wärmerückgewinnung kontinuierlich Messungen durchgeführt und die gewonnenen Daten abgespeichert.
Der thermoölbeheizte Steinbackofen ist für den reinen Versuchsbetrieb und nicht für die Massenproduktion ausgelegt. Über Back-Versuche von Mitarbeitern der Hofpfisterei und Diplomarbeiten wurde das erzielte Backergebnis optimiert und der Einfluss verschiedener Parameter auf die Backqualität getestet.


Ergebnisse und Diskussion

Thermoölbeheizter Versuchs-Steinbackofen (VSBO):
Mit dem VSBO ist es gelungen, ein flexibles Instrument zu entwickeln, mit dem der Einfluß der Backparameter auf Backqualität und Energieverbrauch erfasst werden kann. Die Versuche mit dem thermoölbeheizten Steinbackofen dauern an. Langfristig gesehen wird eine Weiterentwicklung des thermoölbeheizten Steinbackofens die derzeit eingesetzten Altdeutschen Steinbacköfen mit ihrem hohen Energieverbrauch und den schlechten Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal ersetzen können. In Verbindung mit einer Wärmerückgewinnung ist bei dieser Umstellung mit einer Energieeinsparung von bis zu 60 % zu rechnen.

Thermoölbeheizter Mehretagenofen (Meto)und Wärmerückgewinnung:
Beim Meto wurde ein moderner und bereits vom Ofenbauer optimierter Ofen für große Durchsätze mit einer sehr umfassenden Wärmerückgewinnung kombiniert.
Die Luftvorwärmung arbeitet störungsfrei und sehr zufriedenstellend. Die Verbrennungsluft wird auf maximal 250 °C (im Mittel 210 °C) erwärmt.
Bei der Wärmerückgewinnung zur Warmwasserbereitung und Raumwärmebedarfsdeckung traten trotz einer vorhandenen physikalischen Wasserenthärtung erhebliche Probleme mit Kalkablagerungen auf. In Folge mussten Speichertemperaturen zurückgenommen und dadurch geringere Wärmerückgewinnungsgrade in Kauf genommen werden. Durch die niedrige Speichertemperatur war eine Wärmeeinspeisung in den Rücklauf der Heizungsanlage nicht möglich.
Ein wirtschaftlicher Betrieb der Wärmerückgewinnungsanlage ist möglich, allerdings erst ab höheren Ausnutzungsgraden der installierten Leistung.
Der Energieeinsatz des Meto inkl. der Wärmerückgewinnung liegt um 44 % niedriger als bei einem vergleichbaren Plattenbandofen. Ein Betrieb der Anlage mit einer anderen Wasserenthärtungsanlage würde die Einsparungen nochmals um 4 Prozentpunkte erhöhen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Eine Veröffentlichung mit Bezug auf dieses Vorhaben in Magazinen der baden-württembergischen Wirtschaftsverbände ist geplant, der Termin steht noch nicht fest. In den folgenden Veröffentlichungen und Vorträgen wurde auf das Vorhaben eingegangen:
Kuhn, H.; MKL; Leis, U.; MKL; Abwärmenutzung im Betrieb / Mehrstufig sparen, Betrieb und Energie 4/1995
Kuhn, H.; MKL; Verfahren zur Verbrennungsluftvorwärmung und Brennwertnutzung am Beispiel einer Ziegelei und einer Großbäckerei, Kongress und Sonderschau: Bayern Innovativ, 27.11. - 28.11.97; Augsburg
Kuhn, H.; MKL; Leis, U.; MKL; Verbrennungsluftvorwärmung und Brennwertnutzung in der Industrie; VDI Tagung: Wirtschaftliche Wärmenutzung in Industrie und Gewerbe, 5.3. - 6.3.97; Braunschweig
Kuhn, H.; MKL; Erarbeitung und Umsetzung integrativer Konzepte, Begleitende Fachtagung der Enkon 95, 29.11. - 30.11.95; Nürnberg
Kuhn, H.; MKL; Wärmenutzungsverordnung und -konzepte, VDI Tagung: Energiebewusstes Handeln und nutzergerechte Technik, 2.5. - 3.5.95; Schliersee


Fazit

Mit modernen Thermoöl-Backöfen und einer integrierten Wärmerückgewinnung kann 40 bis 50 % der zum Backen notwendigen Energie eingespart werden. Eine zentrale Erwärmung des Thermoöls für mehrere Backöfen ist aus Gründen der optimalen Auslastung der Wärmerückgewinnung und damit der Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage zu empfehlen.
Verbrennungsluftvorwärmungen für Gasfeuerungen arbeiten auch im unteren Leistungsbereich (ca. 1 MW) sehr zufriedenstellend. Eine Prüfung der Wirtschaftlichkeit ist bei derzeitigen Energiepreisen ab ca. 2 MW Feuerungswärmeleistung zu empfehlen. Diese Erkenntnisse sind problemlos von Backöfen bzw. Thermoölanlagen auf Gasfeuerungen zur Dampf- oder Heißwassererzeugung und auf Trockner übertragbar.