Energie aus Hackschnitzeln

Nachhaltige Bierproduktion beim Carlsberg Brauereikonzern

Null CO2-Ausstoß und Nutzung 100 % erneuerbarer Energien: Das will die Carlsberg-Gruppe, der viertgrößte Brauereikonzern der Welt mit Sitz in der dänischen Hauptstadt Kopenhagen. Ein erster Schritt dorthin ist die Installation der konzernweit ersten Biomasse-Dampfkesselanlage in der Brauerei Carlsberg Serbia d.o.o in Čelarevo. Dafür investierte die Carlsberg-Gruppe mehrere Millionen Euro in die neue mit Hackschnitzeln betriebene Energiezentrale.

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Die Heizzentrale der Carlsberg-Brauerei in Čelarevo Bild: Viessmann
Die Heizzentrale der Carlsberg-Brauerei in Čelarevo Bild: Viessmann

Zehn Prozent Energieeinsparung

„Carlsberg Serbia verbraucht jetzt durchschnittlich 10 % weniger Energie in der Bierherstellung als vorher, spart CO2 und schont Ressourcen. Denn die Dampfkesselanlage, die wir in der Brauerei in Čelarevo installiert haben, wird ausschließlich mit dem nachwachsenden Rohstoff Holz befeuert, hier kommen Hackschnitzel und Alt-Paletten zum Einsatz“, erklärt Patrik Scheiber, Produktmanager bei der Viessmann Holzfeuerungsanlagen GmbH, einer Tochtergesellschaft der Viessmann Industrial Solutions.

In Čelarevo, 130 km nördlich von Belgrad, ist eine Holzfeuerungsanlage vom Typ Vitoflex 300-FSR HS im Einsatz. Die Kessel und die weiteren Komponenten kamen von der Viessmann Holzfeuerungsanlagen GmbH in Österreich. Die schlüsselfertige Lösung für die Brauerei lieferte die Niederlassung Belgrad.

Die Investition in die Biomasse-Kesselanlage ist Teil eines Nachhaltigkeitsprogramms der Carlsberg-Gruppe, die 2018 einen Bierausstoß von 112,3 Mio. Hektoliter hatte. Mit „Together Towards ZERO“ (Gemeinsam gegen Null) verpflichtet sich das Unternehmen, den CO2-Ausstoß bis 2030 auf Null zu senken und den Wasserverbrauch in ihren Brauereien zu halbieren. Schon bis zum Jahr 2022 sollen alle Carlsberg-Brauereien zu 100 % erneuerbare Energien nutzen. Hierzu leistet auch der Vitoflex 300-FSR HS seinen Beitrag.

Der bei Carlsberg Serbia installierte Hochdruckdampferzeuger (L 4,5 m x B 1,94 m x H 4,03 m) hat eine Nennleistung von 850 kW. Zusammen mit dem integrierten Economiser liefert er 1,3 t Sattdampf pro Stunde für die Bierproduktion in Čelarevo. Dank des Economisers liegt die Speisewassertemperatur bei konstant 102 °C, was Brennstoff einspart. Kessel und Economiser haben einen zulässigen Betriebsdruck von max. 10 bar sowie eine zulässige Betriebstemperatur von max. 184 °C.

Holz als nachwachsender und CO2-neutraler Energieträger

Der enorme Strom- und Wärmebedarf bei der Herstellung macht Biere zu einem der energieintensivsten Lebensmittel überhaupt. Die Dampfkesselanlage, als wichtiger Bestandteil jeder Brauerei, spielt hier eine Schlüsselrolle: Ob beim Maischen, Kochen oder bei der Flaschen- und Fassreinigung – überall wird Dampf eingesetzt. Der Einsatz des nachwachsenden Rohstoffs Holz im Vitoflex 300-FSR HS sorgt für eine besonders nachhaltige Erzeugung des Dampfes.

Rund 7.000 m3 Hackschnitzel werden pro Jahr in dem vollautomatischen Holzheizkessel bei Carlsberg Serbia verfeuert. Feste Verträge mit Lieferanten sichern eine ganzjährige Versorgung mit dem Brennstoff. Zur Befeuerung dieses Kessels können verschiedene Holzbrennstoffe mit einem Wassergehalt von sechs bis 55 % eingesetzt werden.

Kosteneinsparung durch den Brennstoff Holz

Holz als Brennstoff ist für Brauereien und andere Unternehmen aus der Lebensmittelindustrie gleich in zweifacher Hinsicht interessant: „Zum einen leistet Holz als CO2-neutraler Energieträger einen entscheidenden Beitrag zum Klimaschutz und zur Nachhaltigkeit. Zum anderen ist Holz geringeren Preisschwankungen unterworfen als fossile Brennstoffe und muss nicht importiert werden. Das spart Kosten und macht unabhängiger von anderen Märkten“, betont Scheiber. Zum Vergleich: 1 t/h Dampf aus Erdgas kostet ca. 20 €. Wird die gleiche Menge Dampf mittels Biomasse erzeugt, beträgt der Preis nur 12 €.

Der Brennstoff (Holzhackschnitzel) wird bei Carlsberg Serbia in einem Schubboden gelagert und hydraulisch in eine Trogförderschnecke gefördert. Mittels Schneckensystem gelangt der Brennstoff in die Feuerung des Kessels. Ein hydraulisch angetriebener Flachschubrost im Kessel sorgt für einen optimalen Abbrand, auch bei schwierigen, wie inhomogenen und nassen Brennstoffen. Der Rost des Vitoflex 300-FSR HS ist je nach Größe in zwei oder drei voneinander unabhängigen Rostzonen unterteilt; in jeder Zone können unterschiedliche Rostgeschwindigkeiten gefahren werden.

Automatische Entaschung

Wo Holz als Brennstoff eingesetzt wird, fällt selbstverständlich auch Asche an. Der Vitoflex 300-FSR HS kann Aschegehalte bis 6 % verarbeiten. Die Entsorgung der Asche geht bei Carlsberg Serbia besonders unkompliziert: Die bei der Hochdruckdampferzeugung anfallende Asche gelangt mittels einer Steilförderschnecke in einen 800-l-Container, der alle zwei bis drei Wochen entleert wird. Der Multizyklonabscheider für den Grobstaub und der Elektrofilter für den Feinstaub werden in der Anlage vollautomatisch entascht.

Niedrige Emissionswerte

Neben einem geringen Aschegehalt weist der Vitoflex 300-FSR HS auch niedrige Emissionswerte auf. Dafür sorgen u. a. das großzügig dimensionierte Brennkammervolumen sowie der massive Einsatz von Ausmauerungsmaterial. Frequenzgeregelte Schnecken bei Rostantrieben, Verbrennungsluft und bei der Abgasrezirkulation garantieren zudem einen äußerst niedrigen Stromverbrauch der Anlage.

Die Kesselanlage verfügt über eine so genannte Low-NOx-Brennkammer (NOx für Stickoxide) mit primärseitigen Features, wie beispielsweise einer Luftstufung. Der Rost des Vitoflex 300-FSR HS ist in vier unabhängige Primärluftzonen unterteilt. So gelangt je nach Brennstoff immer die gerade benötigte Luftmenge in die Brennkammer.

Für einen optimalen Sekundärluft-Volumenstrom sind hochqualitative Sauerstoff-Sonden (O2-Sonden) im Einsatz. Diese ermitteln den Sauerstoff-Istwert und ermöglichen so einen konstant tiefen Restsauerstoffgehalt im Abgas. Dieser liegt bei 5 %. So erreicht die Anlage höchste Wirkungsgrade, auch im modulierenden Teillastbetrieb.

Abgaszirkulierung über und unter dem Rost

Das Abgas wird in der Abgasleitung abgesaugt und über einen Ventilator der Brennkammer „über“ und „unter“ dem Rost wieder zugeführt. Das reduziert die Flammtemperatur und sorgt für niedrige Stickoxid(NOx)-Werte. Die Abgasrückführung unter Rost hat einen entscheidenden Vorteil: Das rückgeführte Abgas wird in einer Mischkammer mit der Primärluft vermischt, was den Ausbrand verbessert und eine Verschlackung am Rost vermeidet.

Gute Auslastung der Anlage

Carlsberg Serbia hat den Hochdruckdampferzeuger ständig in Betrieb und fährt die Anlage in der Regel mit einer Leistung von 70 bis 100 % der Nennleistung von 850 kW. Grundsätzlich ist bei der Anlage eine gleitende Lastregelung von 25 bis 100 % möglich.

Spitzenlasten federn in der Brauerei in Čelarevo zwei zusätzliche Gaskessel ab. Einer ist mit Erdgas betrieben und liefert 15 t Dampf pro Stunde, der andere Gaskessel läuft mit Biogas und schafft 5 t/h. Wird bei Carlsberg Serbia einmal keine Leistung benötigt, z. B. am Wochenende, schaltet sich der Vitoflex 300 FSR HS einfach automatisch ab. Bei einer erneuten Last-Anforderung zündet die Anlage dann auch wieder vollautomatisch.

Bequeme Bedienung der Anlage aus der Ferne

Das Brauerei-Team in Čelarevo hat die Dreizug-Dampfkesselanlage rund um die Uhr auch aus der Ferne im Blick. Damit lassen sich die Effizienz der Anlage steigern und Betriebskosten sowie Stillstandzeiten minimieren. Den Fernzugriff auf die Anlage ermöglicht das Industrial Cockpit, das erstmals auf der BrauBeviale 2019 zu sehen war. Das Analyse- und Visualisierungstool funktioniert herstellerübergreifend und an allen Endgeräten und ist in zwei Ausführungen erhältlich: als Cockpit Basic Paket und Cockpit Pro Paket.

Das Cockpit Basic Paket, wie es bei Carlsberg Serbia installiert ist, bietet eine einfache und strukturierte Darstellung der wichtigsten Anlagenparameter. Die Brauerei kann so voreingestellte, standardisierte Trends wie Vorlauf- und Rücklauftemperatur überwachen. Dank einer Filterfunktion haben Anlagenbetreiber einen schnellen Überblick über den Zustand der Kesselanlage – jederzeit und überall. Carlsberg Serbia kann aber auch selbst Grenzwerte festlegen. Werden diese über- oder unterschritten, bekommt der Braumeister sofort per E-Mail-Alarmierung Bescheid, um schnell handeln zu können.

Das Industrial Cockpit wird an der Anlage installiert und erfasst dort sämtliche Daten der industriellen Energieerzeugungsanlage und der Systemkomponenten. Die Live-Daten laufen über einen Cloudplug in eine gesicherte Cloud. Die Anbindung erfolgt über LAN oder WLAN. Über das webbasierte Portal können Anlagenbetreiber alle erfassten Daten in Dashboards interaktiv aufbereitet einsehen und in Echtzeit auslesen.

Wartung und Instandhaltung

Einmal im Jahr schaltet Carlsberg Serbia den Vitoflex 300-FSR HS für eine Gesamtwartung ab, die insgesamt zehn Tage dauert, inklusive Abkühlzeit. Die Wärmetauscher des Hochdruckdampferzeugers werden zweimal jährlich gereinigt. Anderweitige Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen braucht es in der Regel nicht.

Sabrina Deininger

Sabrina Deininger
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Artikel Nachhaltige Bierproduktion beim Carlsberg Brauereikonzern
Seite 49 bis 51
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