• Innovatives Energiesparkonzept für Wellpappenhersteller

Innovatives Energiesparkonzept für Wellpappenhersteller

Die stetig steigenden Energiekosten zwingen besonders Unternehmen mit einem hohen Energieaufwand in der Fertigung, sich intensiv mit neuen Konzepten zur Steigerung der Energieeffizienz zu befassen. Auf den BHS Innovision Days hat Prof. Dr. Ing. Markus Brautsch von der Fachhochschule Amberg-Weiden ein innovatives Energiesparkonzept für Wellpappenhersteller vorgestellt, dessen Einführung von BHS unterstützt wird.

Im Rahmen einer Fallstudie wurde eine typische Wellpappenfabrik mit Werkhallen für die Produktion und Weiterverarbeitung der Wellpappen, kleineren Hallen für den Versand, Verwaltungsgebäuden und Kesselhaus untersucht. Im Beispielobjekt erzeugt ein erdgasbefeuerter Dampfkessel den Prozessdampf für die WPA. Ein Teil des Dampfes wird auf 3 bar entspannt und von Dampf-Lufterhitzern in den Werkhallen und vom Wasserheizsystem verbraucht. Energietechnisch betrachtet ist dieses System sehr ineffizient. Eine Voraussetzung für die innovative Energieerzeugung ist daher der Ersatz der Dampfheizung durch eine moderne Warmwasserheizung. Produktionsbereiche, die wie die WPA tatsächlich auf Prozessdampf angewiesen sind, müssen weiterhin über den gasbefeuerten Dampfkessel versorgt werden. Schließlich sind alternative Energieversorgungsvarianten nur sinnvoll, wenn Vorlauftemperaturen bis zu 90 °C ausreichen.

Sechs verschiedene Energieversorgungslösungen wurden auf ihre Wirtschaftlichkeit im Rahmen einer dynamischen Amortisation nach der Kapitalwertmethode und einer Sensitivitätsanalyse untersucht. Als Referenzvariante zum Beurteilen der Wirtschaftlichkeit und CO2-Bilanz der anderen Lösungen dient eine moderne Gasfeuerung, die den vollständigen Wärmebedarf für das Wasserheizsystem abdeckt. Eine Lösung besteht aus einem Hackgutkessel zur Abdeckung der thermischen Grundlast und einem gasbefeuerten Spitzenlastkessel. Alle übrigen Varianten basieren auf verschiedenen Kombinationen von Blockheizkraftwerk-Aggregaten (BHKW) zur thermischen Grundlastversorgung und einem gasbefeuerten Spitzenlastkessel. Ein Standard-BHKW (Abbildung 1) besteht aus einem Verbrennungsmotor, der einen Stromerzeugungsgenerator antreibt, und dessen Abwärme für Heizzwecke zur Verfügung steht. Der erzeugte Strom wird entweder ins Fabriknetz oder im Fall eines Energieüberschusses gegen Vergütung ins öffentliche Verbundnetz eingespeist.

Viele Länder fördern inzwischen die Nutzung der Erneuerbaren Energien durch Subventionen, Steuereinsparungen oder Steuerrückerstattungen. Alle in den Diagrammen genannten Preise beruhen auf Schätzungen anhand aktueller Marktpreise und den gesetzlichen Rahmenbedingungen in Deutschland. Abhängig von den lokalen steuerlichen und gesetzlichen Rahmenbedingungen kann sich in anderen Ländern ein anderes Bild ergeben.

Unter den Bedingungen in Deutschland hat die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ergeben, dass sich eine Lösung mit zwei Pflanzenöl-BHKW bereits nach drei Jahren amortisiert (Abbildung 2). Zwar sind hier die Investitionskosten am höchsten, doch durch Stromeigennutzung und Einnahmen bei Netzeinspeisung fällt die Gesamtbilanz positiv aus.

Auch unter dem Gesichtspunkt der CO2-Bilanz (Abbildung 3) ergibt sich der gleiche Favorit: Die 2-Planzenöl-BHKW-Lösung erzeugt nur 55 Prozent des CO2-Ausstoßes der Referenzvariante. Hierbei spielt die Kraft-Wärme-Kopplung mit ihrem hohen Gesamtwirkungsgrad ihre Stärken voll aus. Ein weiterer Vorteil: Ein BHKW kann sowohl mit verschiedenen Biokraftstoffen als auch mit fossilem Öl arbeiten. Damit hat der Betreiber die höchste Flexibilität bei der Wahl der Energiequelle.

Das innovative Energieerzeugungskonzept erfüllt somit alle Anforderungen hinsichtlich Preisstabilität, Umweltschutz und Flexibilität. Zum einen sinken die Wärmegestehungskosten (Abbildung 4) erheblich. Zum anderen verringert sich die CO2-Emission durch erneuerbare Energie in dieser Beispielinstallation um jährlich 1600 Tonnen.

Übrigens: Das innovative Energiekonzept kann sowohl an WPA-Standorten als auch von produzierenden Betrieben anderer Branchen umgesetzt werden. BHS Corrugated unterstützt Sie aktiv bei der Einführung dieses neuen Konzeptes der Energieversorgung durch umfassende Supportleistungen und die enge Zusammenarbeit mit Partnern.

Abbildung 1: Aufbau eines modernen BHKW

Abbildung 2: Die Lösung mit 2 Pflanzenöl-BHKW und Spitzenlastkessel amortisiert sich unter den lokalen Gegebenheiten in Deutschland schon nach 3 Jahren.

Abbildung 3: Auch bei der CO2-Bilanz schneidet die Lösung mit 2 Pflanzenöl-BHKW am besten ab.

Abbildung 4: Die Jahresgesamt- und Wärmegestehungskosten auf einem Blick