Backe, backe Kuchen

Und die Abwärme des Backofens nutzen. Bäckereien gehören zum produzierenden Gewerbe und dort zu denen mit einem besonders hohen Energiebedarf. Ein Brot wird mit Temperaturen bis zu 385° C gebacken. Entsprechend hoch ist auch die industrielle Abwärme, die den Schornstein einer Bäckerei verlässt. Wir schauen genau hin und untersuchen das Potenzial industrieller Abwärme am Beispiel der Großbäckerei Stöhr-Brot aus Westertebe im Nordwesten Deutschlands.

Eine Großbäckerei mit 260 Grad Abgastemperatur

1964 übernahm Bäckermeister Martin Stöhr den Betrieb seines Vater Ludwig Stöhr in Westerstede und baute ihn sukzessive zur Großbäckerei aus. Heute produziert Stöhr–Brot an drei Standorten in Nordwestdeutschland Brot und Kuchen. 3,8 Millionen Brote verlassen die Groß-Bäckerei pro Monat.

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Stöhr-Brot produziert an drei Standorten in Nordwestdeutschland Brot und Kuchen. Der Verkauf erfolgt an den Einzelhandel sowie Krankenhäuser und Pflegeheime.

Es arbeiten 260 Mitarbeiter im Dreischicht-Betrieb an fünf Backstraßen, die pro Jahr ca. 8.000 Stunden in Betrieb sind. So laufen die Brote beispielsweise bis zu 130 Minuten durch einen gasbetriebenen Netzbandofen, der bis auf 345 – 385°C aufgeheizt wird. Dabei entstehen Abgastemperaturen von bis zu 260° C. Ein energetisches Potenzial, das bis vor kurzem ungenutzt durch den Schornstein entwich.

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Allein im Backzentrum Westerstede laufen vier Backstraßen im Dreischicht-Betrieb. Die Backöfen laufen ca. 8.000 Stunden pro Jahr.

Wärmerückgewinnung ersetzt fossile Energie

Schräder Abgastechnologie entwarfen ein individuelles Konzept zur Wärmerückgewinnung und Speicherung der Energie. Speziell aufgrund der hohen Abgastemperaturen der Backöfen wurde ein Abgaswärmetauscher in Verbindung mit einem hochwertigen Pufferspeicher eingesetzt. So kann die überschüssige Abgaswärme für die Erwärmung des Brauchwassers genutzt werden.

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Eine Backstraße wurde mit dem Abgaswärmetauscher (AWT) von Schräder ausgestattet. Das Gerät ist über eine Arbeitsebene oberhalb der Backstraße installiert.

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Der Abgaswärmetauscher (AWT) wurde im rechten Winkel zur Abgasanlage eingebaut. Die Abgase des gasbeheizten Backofens durchströmen den Wärmetauscher mit Temperaturen von bis zu 260° C. Die so gewonnene Wärme wird zur Warmwasserbereitung genutzt.

Die Installation eines Abgaswärmetauschers kann in neuen sowie bestehenden Heizungsanlagen erfolgen und ermöglicht damit die Nutzung von Wärme aus Abgasen. Hierfür wird das Gerät zwischen Heizkessel und Feuerstätte eingebaut.

Und so funktioniert der Wärmetauscher

Im Inneren des Wärmetauschers fließt Wasser, das durch die in entgegengesetzter Richtung strömenden Abgase erhitzt wird.

Genutzt wird die so gewonnene Wärme beispielsweise für die Anhebung der Heizungsrücklauftemperatur oder, wie in der Ammerländer Großbäckerei, zur Warmwassererzeugung. So lässt sich die Energiebilanz deutlich verbessern.

Durch diesen Vorgang werden ausserdem verschiedene Schadstoffe aus dem Rauch „ausgewaschen“. So werden, der Umwelt zuliebe, nicht nur fossile und regenerative Brennstoffe gespart, sondern auch weniger Stickoxide an die Außenluft abgegeben.

Der AWT hat einen Einsatzbereich von 15 bis 1.000 kW und ist somit insbesondere für industrielle Heizkonzepte gebaut. Eine optimale Wärmeübertragung sichern laserverschweißte Rippenrohre.

Die Installation erfolgte in 2,5 m Höhe oberhalb eines Technik-Decks. So ist die Anlage für Kontroll- und Wartungsarbeiten direkt zugänglich. Über einen Anschlussstutzen mit 350 mm Innendurchmesser ist der AWT mit der Abgasanlage verbunden. Die Rauchgase gelangen dann in die senkrechte Abgasstrecke und werden nach ca. 4 m über Dach geleitet. Über den Abgaswärmetauscher erfolgt die Übergabe der Wärme an das Frischwassersystem.

Der Schichtspeicher macht den Unterschied

Zur Speicherung des so gewonnenen warmen Wassers wurde ein 4.000 Liter fassender hocheffizienter Pufferspeicher (Oskar-10/5,0/4000 pv) installiert, der über eine hygienische Frischwasserstation aus dem Hause Ratiotherm gespeist wird. Die Temperatur des Abgases beträgt vor dem Abgaswärmetauscher 260° C und nach dem Wärmetauscher noch 110° C.

Die Beladung des Speichers erfolgt mit ca. 84-95° C. Über den Tag verteilt lassen sich auf diese Art rund 15 – 20 m³ Warmwasser mit einer Temperatur von 60° C erzeugen, das sowohl im Produktionsprozess als auch zu Reinigungszwecken zum Einsatz kommt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Schichtspeichern besitzt der Schichtspeicher Oskar° einen patentierten Schichtspeichereinsatz „Elevator“, dieser nimmt die Strömung aus dem Wasser und schichtet beliebig viele Wasserschichten mit unterschiedlichen Temperaturen getrennt voneinander. Er ist dadurch der effizienteste Schichtspeicher seiner Art >>

Zudem übernimmt Schichtspeicher Oskar° die zentrale Funktion eines Energiemanagers. Intelligent verteilt er das in den verschiedenen Schichten unterschiedlich temperierte Wasser an die entsprechende Nutzung wie Heizung, Lüftung, Trinkwasserproduktion, Spülmaschine, Beheizung von Gärräumen und Abtauen von Frostern.

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Der 4.000 Liter Wasser fassende Pufferspeicher wird mit der aus dem Abgas gewonnenen Wärme mit 84° C beladen. So ist eine kontinuierliche Brauchwassertemperatur von 60° C gewährleistet.

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Die Leistungsdaten des Abgaswärmetauschers (Abgastemperaturen Eintritt/Austritt, wasserseitigen Temperaturen Eintritt/Austritt sowie Wärmemenge in kW/h) und die des Speichers (Schichttemperaturen, Beladungsmenge in Liter/h) werden von der Steuerungseinheit visualisiert im Heizraum angezeigt.

Warmwasserbedarf zu 90 % abgedeckt

Der Warmwasserbedarf der Großbäckerei ist damit zu 90 % abgedeckt. Lediglich für die noch fehlenden 10 % muss zusätzliche Energie aufgewendet werden. Pro Jahr lassen sich so 473.960 kWh Energie zurückgewinnen. Das bedeutet eine Jahresersparnis von 16.588,60 € bei den Energiekosten (48,79 € pro Tag). Bei den kalkulierten Installationskosten von 47.483,03 € amortisiert sich der Einbau der Anlage somit bereits im dritten Betriebsjahr.

Ausserdem: Erwähnt werden muss noch die CO²-Absenkung, die durch den Betrieb des AWT zu verzeichnen ist. Sie schlägt pro Jahr mit 147,9 t zu Buche.

Das Projekt der Ammerländer Großbäckerei Stöhr-Brot zeigt: Speziell für gewerbliche Unternehmen, die Feuerstätten mit hohen Abgastemperaturen betreiben, lohnt sich der Einbau eines Wärmetauschers in Kombination mit einem Pufferspeicher.

Geht man von stetig weiter steigenden Energiepreisen aus, kann sich eine derartige Anlage bereits nach wenigen Jahren amortisieren. Darüber hinaus wird mit der CO2-Einsparung massiv die Umwelt entlastet.

Projekt:
Ammerländer Großbäckerei Stöhr-Brot

Ausführung:
Schräder Abgastechnologie
Werner & Pfleiderer Green Solutions
Bieder-Celseo Haustechnik
Schichtspeicher OSKAR° by Ratiotherm


Die Funktion des AWT zeigt diese Grafik (zum vergrößern anklicken): Dem Abgas wird die Wärme entzogen, die dann für das Brauchwasser eingesetzt werden kann.

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