CO₂-neutral mit regenerativen Energien, smarter Vernetzung und Demand Side Management

Dächer von Produktions- und Lagerhallen bieten ein erhebliches, aber noch weitgehend ungenutztes Potenzial für die Nutzung von Sonnenenergie in der Industrie. Für die eigene Produktion erschlossen hat es sich die Alois-Müller-Gruppe mit ihrer CO₂-neutralen Fabrik am Hauptsitz in Ungerhausen (Landkreis Unterallgäu). Die Energie für das Unternehmen kommt aus insgesamt drei erneuerbaren Quellen: vom Dach, aus einem Blockheizkraftwerk und einer Pelletheizanlage.

Alois Müller ist Spezialist für Energie- und Gebäudetechnik (Heizung, Lüftung, Sanitär, Kälte, Elektro) sowie den industriellen Anlagenbau. 1973 als traditioneller SHK-Familienbetrieb gegründet, ist die Alois-Müller-Gruppe heute ein mittelständisches Energietechologie-Unternehmen mit über 600 Mitarbeitern an zwölf Standorten. Im Sommer 2019 ging am Hauptsitz im neuen Gewerbegebiet von Ungerhausen die neue Green Factory in Betrieb. Hier fertigt die Alois-Müller-Gruppe Lüftungskanäle und versorgungstechnische Komponenten des Anlagenbaus wie Rohrleitungssysteme aus Stahl und Edelstahl, außerdem Energiezentralen in Containerbauweise und Energiemodulsysteme. Mehr als 250 Menschen arbeiten auf dem Betriebsgelände in den Bereichen Fertigung und Verwaltung.

Die Energie für die klimaneutrale Fabrik wird von der Photovoltaikanlage bereitgestellt, mit der das Flachdach fast vollständig belegt ist, einem Blockheizkraftwerk, das mit CO₂-neutralisiertem Erdgas betrieben wird und einer Pelletheizung. Unterschiedliche Speichermedien gleichen mögliche Schwankungen in der Erzeugung aus. Überschüssiger Solarstrom wird in einer Batterie gespeichert oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Mit dem selbst produzierten Strom betreibt die Alois-Müller-Gruppe zudem eine eigene E-Tankstelle am Standort, die betriebseigenen wie auch auf der benachbarten Autobahn durchreisenden Elektrofahrzeugen zur Verfügung steht. Damit die klimafreundlich erzeugte Energie bestmöglich genutzt wird, ist der gesamte Produktionsprozess auf die Stromerzeugung abgestimmt.

Für das nachhaltige und energieflexible Konzept, das sich auch für andere Unternehmen in Deutschland realisieren lässt, erhielt das 18.000 m² große und nahezu energieautarke Produktions- und Bürogebäude den Bayerischen Energiepreis 2020. Mit dem Preis zeichnet der Freistaat Bayern alle zwei Jahre herausragende Leistungen in insgesamt acht Kategorien rund um das Thema Energie aus. Die „CO₂-neutrale Fabrik | Green Factory“ siegte in der Kategorie „Energieverteilung und Speicherung – Strom, Wärme“. Sie zeigt, wie sich durch regenerative Energien, smarte Vernetzung und Demand Side Management CO₂-neutral produzieren lässt.

Analyse und Lastmanagement

Eine wichtige Voraussetzung für eine klimaneutrale Produktion ist die genaue Analyse aller Stoff- und Energieströme, die für die einzelnen Fertigungsschritte notwendig sind. Dafür wurden die Produktionsdaten über längere Zeit ausgewertet. Über digitale Abläufe und ein intelligentes ERP-System (ERP: Enterprise Resource Planning) werden die Auftragslage und die Produktionsdaten fortlaufend mit den regenerativen Energiedaten abgeglichen. Produktionsschritte werden von der Fertigungsleitung unter Berücksichtigung von Wetterprognosedaten und der jeweils vorhandenen Arbeitskräfte an die Verfügbarkeit des Solarstroms angepasst. Das bedeutet etwa, dass Maschinen, die nicht konstant laufen müssen, nur eingeschaltet werden, wenn der benötigte klimaneutrale Strom auch zur Verfügung steht. Die normale Produktion benötigt eine Grundlast von ca. 100 kWh. Intensive Stromverbraucher wie die Lasermaschine werden zeitlich flexibel eingesetzt, Lackier- und Sandstrahlarbeiten nur bei sonnigem Wetter ausgeführt. Damit arbeitet auch das Personal innerhalb seiner Schichten zu unterschiedlichen Zeiten an bestimmten Aufgaben.

Die Herstellung von in der Produktion benötigten Medien wie vollentsalztes Wasser, das aus einer Umkehrosmoseanlage kommt, von Stickstoff und Druckluft, erfolgt ebenfalls in Zeiten eines ausreichenden Solarstromangebotes der 1,2 MW PV-Anlage. Bevorzugt wird dafür das Wochenende, da dann keine weiteren Stromabnehmer konkurrieren. Die Medien werden in Tanks und Speichern gelagert und nach Bedarf entnommen. Zugleich dienen sie als Energiespeicher.

Zum Lastmanagement gehört zudem, dass reduzierbare Verbraucher wie die E-Tankstellen oder auch die Lüftung zur Lastreduktion gedrosselt oder abgeschaltet werden.

Die flexible Produktionsweise ermöglicht, dass die PV-Anlage zwei Drittel des Strombedarfs im Unternehmen abdecken kann.

Die Produktion steht jedoch nicht still, wenn die Sonne ausbleibt und die Speicher leer sind. In diesem Fall springt das Blockheizkraftwerk mit einer Leistung von 220 kW_el und 250 kW_th ein und liefert Strom und Wärme. In Kälteperioden wird zusätzlich mit einem 200 kW Holzpelletkessel geheizt. Die Anlagen stehen im Erdgeschoss der Energiezentrale auf dem Firmengelände. Das Pelletlager befindet sich in einem separaten Bunker im Untergeschoss, direkt unter dem Kessel und wird durch regionale Lieferanten regelmäßig befüllt. Die produzierte Wärme kann mehrere Tage in einem weithin sichtbaren 100.000 l Wasser fassenden Pufferspeicher gespeichert werden, einem eigens angefertigten Sondermodell. Sie wird in den firmeneigenen Fabrikhallen und den Büros genutzt und versorgt über ein Nahwärmenetz auch benachbarte Unternehmen.

Heizung und Warmwasser

Die Wärmeverteilung in den Hallen erfolgt über eine Flächenheizung in Form einer Betonkernaktivierung der Hallenböden. Die Büros wurden mit Heiz-/Kühldecken und ergänzend dazu Heiz- bzw. Kühlregistern in der Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung versehen. Die Warmwasserbereitung übernehmen eine Luft/Wasser-Wärmepumpe Alpha Innotec BWP 303+S und zwei Frischwasserstationen im Technikraum des Bürogebäudes.

Materialeffizienz im Produktionsprozess

Auch im Produktionsprozess legt das Unternehmen Wert auf Nachhaltigkeit. So werden Rückläufer wie z. B. T-Stücke, Flansche oder Rohre, die als Überschuss von den Baustellen zurückkommen, nicht entsorgt, sondern aufbereitet und wiederverwendet. Energiezentralen und Verteiler werden im Haus mit klimaneutralem Strom der Green Factory montiert und nicht erst auf der Baustelle. Regionale und lokale Herstellung von Bauteilen und fertigungsrelevanten technischen Gasen mit eigenem grünen Strom erspart Transporte und Diesel und reduziert so CO₂-Emissionen. Der geringere Logistikaufwand senkt zudem die Produktionskosten.

Nachhaltigkeit rechnet sich

Die Kopplung, Speicherung und flexible Mehrfachnutzung von gleich drei verschiedenen Energiequellen bietet dem Unternehmen extreme Unabhängigkeit von aktuellen Wetter- wie auch Energiepreisentwicklungen. Das Konzept nachhaltiger Energiegewinnung, gekoppelt mit Flächenheiz- und Kühlsystemen resultiert zudem in einer Betriebskostensenkung um ca. 25 %.

Das Unternehmen, das durch den Freistaat Bayern und die Europäische Union aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert wurde, rechnet mit einer Amortisierung der höheren Anfangsinvestitionen innerhalb von fünf bis sieben Jahren.

„Unsere Green Factory ist bisher deutschlandweit einzigartig – das muss aber nicht so bleiben. Im Gegenteil: Das Konzept der Green Factory, sprich die Erzeugung von Solarstrom, das angewendete Demand Side Management, die praktizierte Sektorenkopplung und das interne intelligente Stromnetz, das so genannte Smart Grid, sind für nahezu alle Unternehmen in Deutschland adaptierbar“, erklärt Müller. Unternehmen, die sich davon selbst überzeugen wollen, können die Green Factory besichtigen. „Wir stellen bei Bedarf auch alle Komponenten mit den erforderlichen Kennzahlen vor“, so Müller.