Petting'den pilot proje
SHT bir süre önce Rendemix çözümü hakkında bir rapor yayınlamıştı. Yaklaşık on yıl sonra, kullanımından elde edilen deneyime bir göz atmaya değer. O dönemde, Yukarı Bavyera'daki Petting'de bulunan Schönram bira fabrikası, demleme ve ham bira akışlarının sıcaklığını minimum enerji tüketimiyle düzenleyen ve bunları ayrı üretim birimlerine yönlendiren Rendemix çok portlu karıştırma vanası teknolojisiyle ayrı istasyonların tüm hidrolik entegrasyonunu optimize etti.
Bira fabrikasının iç lojistiğinin yenilenmesi, genel bir yenilemenin üçüncü aşamasıydı. Bu süreç yıllar önce, bira fabrikasının tesis dışı şebekeden bina kompleksine bir doğal gaz boru hattı döşetmesiyle, ısıtma yağı yerine doğal gazla başladı. Daha sonra ısıtma tedarikini tamamen ara üretimin münferit tesislerinden atık ısı geri kazanımına dönüştürdü. Son olarak 2015 yılında hidrolik devreleri optimize etmek için uzman şirket Lorenz Mayer'i görevlendirdi.
Enerji gereksinimleri ve maliyetleri
Hidrolik optimizasyon ve yakıt fiyatları: Doğal gazın maliyeti nedir? Toptancılar tekliflerini genellikle üç tarifeye ayırır: Yıllık tüketimi 100.000 kWh'den az olan evsel müşteriler, 100.000 kWh'nin üzerinde yaklaşık 1,5 milyon kWh'ye kadar olan ticari müşteriler (ticari gaz) ve ticari seviyenin üzerinde alım yapan müşteriler için endüstriyel gaz. Bu limitler sabit değildir ve sapmalara izin vermektedir. Üçüncü grup, bu üreticilerin zorunlu CO2 fiyatlandırması bağlamında temelde enerji yoğun sanayi şirketleri değildir. Petrol veya gaz alımları brüt katma değerin yüzde 15'inden fazlasını oluşturuyorsa üreticiler enerji yoğun olarak kabul edilir (porselen ve cam endüstrisi, kağıt, kimyasallar, metal endüstrisinin parçaları, petrol endüstrisi). Brüt katma değer, (satın alınan) ara ürünlerin işlenmesi yoluyla bir şirkette üretilen katma değer veya geliri kapsar. Tanım gereği, devlet enerji yoğun şirketlere örneğin ücretsiz sertifikalar yoluyla belirli bir emisyon hacmi verir, ancak bu miktarın üzerindeki emisyonlar için bir CO2 vergisi alınır. Bunun amacı, şirketleri üretim süreçlerini daha az enerji yoğun hale getirmeye teşvik etmektir.
Hidrolik yenilemenin başrol oyuncuları (sağdan): Bira fabrikası sahibi Alfred Oberlindober, tesis mühendisi Lorenz Mayer, Sascha Unterrainer.
Atık ısı 10 m yüksekliğindeki 85.000 litrelik depolama tankına akar. Tankın arka tarafında, atık ısı tedarikçilerinin farklı sıcaklıklarda besleme yaptığı altı bağlantı bulunuyor. Kontrol sistemi, tabiri caizse, talebe veya miktara bağlı olarak rotayı ayarlamayı ve örneğin 40 derecelik su bağlantısını, durumun gerektirmesi halinde 50 derecelik suyla doldurmayı mümkün kılıyor.
Yılda 100.000 hektolitre veya daha fazlası ancak yüksek elektrik ve yakıt tüketimi ile fermente edilebildiğinden, bira fabrikalarının çoğu endüstriyel gaz kullanmaktadır. Bu da pahalıya mal olmaktadır. CO2 vergisi olmasa bile (hala) optimizasyon önlemleri işe yaramaktadır. Son yedi yılda, Almanya'daki endüstriyel müşteriler için gaz fiyatı 1 kWh başına 2,7 sentten şu anda 5,44 sente (Schönram Brewery 2024/2025) iki katına çıkmış ve Temmuz 2022'ye kadar dört katına çıkmıştır. Tüm ürünlerde 1 Euro ciro başına gaz maliyetleri ortalama 4,1 sentten 16,2 sente yükselmiştir. Başka bir deyişle, doğal gaz satış fiyatının yaklaşık yüzde 16'sını oluşturmuştur (bu durum süpermarketlerde kasada fark edilmektedir). Her ne kadar toptan satış tarifeleri 2023'ün başından itibaren yeniden 30 Avro/MWh'in altına düşecek şekilde normalleşmiş olsa da, Avusturya sınırına bir taş atımı mesafede bulunan Yukarı Bavyera'nın Petting kentindeki Özel Landbrauerei Schönram bira fabrikası gibi yılda 120.000 hektolitre Schönramer Hell, Pils, Dunkel ve Weiße üreten bir şirket, bu hacme ancak 3,5 milyon kWh enerji alımıyla ulaşabiliyor. Elektrik ve gaz piyasasındaki maliyet durumuna bağlı olarak bu miktar yılda 200.000 avroya ulaşıyor. Örneğin sadece proses zincirindeki optimize edilmiş hidrolikler sayesinde yüzde 10'luk bir tasarruf, şimdiden 20.000 avro tasarruf sağlıyor. Hem de her yıl. On yıl sonra, başka hiçbir müdahaleye gerek kalmadan şimdiden 200.000 avroluk bir "kâr" söz konusu. Schönram'ın planlamacısı ve Petting'deki aynı adlı HVAC şirketinin sahibi olan tesis mühendisi Lorenz Mayer, 2015 yılında işletme sahibi Alfred Oberlindober ve Sascha Unterrainer liderliğindeki yönetim ekibini proses teknolojisi için akışkan taşıma ağını modernize etmeye ikna etmek için bu gibi rakamları kullandı. Bugün, Ağustos 2024'ten bu yana, kanıt enerji faturasında. Sascha Unterrainer, yüzde 10'un üzerindeki başarıyı sadece Hückelhoven merkezli Baunach şirketinin Rendemix çok yönlü karıştırma prensibine sahip yeni hidroliğine bağlamak istemese de, verimliliği düşük pompalar gibi bazı eski bileşenler de değiştirildiğinden ve hidrolik revizyonla bağlantılı olarak başka müdahaleler yapıldığından, akışkanların optimize edilmiş yönlendirilmesi kesinlikle en büyük katkıdır.
Doğal gaz yakıtlı buhar kazanlarının her biri 1 MW ateşleme kapasitesine sahiptir.
Tampon tankında maksimum sıcaklık üretmek için girdap borulu ısı eşanjörü (Spirax Sarco). Boru demetine entegre edilmiş girdap boruları yüksek bir yayılma sağlar. En sıcak sıcaklık, yoğuşma suyu geri kazanım sisteminden gelen buhar tarafından sağlanır.
Tüm operasyon boyunca tampon silindirinden bir akış 1 ve bir akış 2 çalışır. Ancak 80 °C'ye kadar olan sıcaklıklar için akış 1 düzenli olarak kullanılmaz. Akış 2, yaklaşık 50 ila 55 °C'lik düşük sıcaklığı sağlar.
Elle yapmaktan daha iyi
SHT daha önceki sayılarda Rendemix prosesini tanıtmıştı, ancak Pettinger Bierkocher'in Hückelhoven prosesi ile 10 yıllık deneyimi, onları sahadaki kuruluma bir kez daha bakmaya ve muhtemelen çevre üzerindeki yükü azaltmak için her zaman yenilenebilir enerjilere geçişle birlikte kapsamlı, maliyetli yenileme önlemleri almak zorunda olmadıklarını teyit etmeye teşvik etti. Ve GEG ve KfW sübvansiyon yönergelerinin gerektirdiği hidrolik dengelemenin, verimlilik açısından tam enerji akışlarını uyarlamak için herhangi bir manuel çabayı hem basitleştiren hem de daha iyi performans gösteren bitmiş bir ürüne dayanabileceğini. Anahtar kelime kesin: Verimliliğin yeterliliğe, kısmi feragate yol açtığı iyi bilinmektedir. Bu zaten iklimin korunması için önemli bir fayda sağlamaktadır. Bu nedenle, herhangi bir nedenle büyük çözüm gerçekleştirilemiyorsa, bununla başlamalıyız. Rendemix'in kökeni, bir yüksek ve bir düşük sıcaklık devresinin seri bağlantısında yatmaktadır. Örneğin zemin kattaki yerden ısıtma, birinci kattaki çocuk odası ve yatak odasındaki radyatörlerden gelen dönüş akışını akış olarak kullanır ve sonuçta prensipte sadece yarısı kadar ısıtma suyu ısıtılır ve dolaşması gerekir. Evin alt ve üst katlarındaki farklı su hacimleri nedeniyle, sistem kurucularının çoğu iki devreye geçmiştir ve hala geçmektedir, bu da diğer şeylerin yanı sıra enerji tüketiminin artmasına neden olmaktadır. O dönemde patentli sürecin geliştiricisi Hans-Georg Baunach, TH Aachen'da elektrik mühendisliği okudu, bu nedenle akımlar hakkında bir iki şey biliyor. Milenyum civarında, volt ve amperleri hidrolik boyutlara ve birimlere dönüştürdü ve akıllı bir çok portlu karıştırma valfi oluşturmak için daha güçlü hidrolik fikrini kontrol teknolojisi bileşenleriyle birlikte kalıpladı ve vidaladı.
Schönram modern basınçlı hava jeneratörlerine geçiş yapıyor (ön planda). Cihazlar dakikada yaklaşık 3 metreküp hava sağlıyor. Vidalı kompresörler steril hava alanını besliyor, otomasyon, anahtarlama valfleri ve daha fazlası için proses havası üretiyor.
Baunach prensibi - resimde muhafazasız mikserler - depolama tankında soğuk ve sıcak arasında yüksek delta T ile bir tabakalaşma elde etmek ve tercihen tampon tankın ortasındaki su miktarını kullanarak ve yüksek kaliteli sıcak enerjiyi sadece damla damla enjekte ederek yüksek sıcaklıkları mümkün olduğunca uzun süre korumak için tasarlanmıştır.
Yeniden ısıtma en aza indirilir
Tek devreli çözüm önemli miktarda enerji tasarrufu sağlar. Ama hepsi bu kadar değil. Çok yönlü karıştırıcı, bir tampon tankının içeriğinin, altta soğuk bölge, ortada sıcak bölge ve üstte sıcak bölge olacak şekilde sıcaklığa göre dengeli bir şekilde katmanlanmasını sağlar. Örneğin, sıcak bölge istenen gereksinimi karşılamak için yeterliyse, üstteki sıcak bölgeye erişilmesi gerekmez. Öte yandan, sıcak bölgeye erişilmesi gerekiyorsa, soğuk yerine sıcak eklenir. Bu, bir tüketiciden gelen sıcak dönüş akışının her zaman ikinci bir tüketiciye soğuk dönüş akışı sağlamak için kullanıldığı anlamına gelir. İlk tüketiciden gelen bu sıcak dönüş akışı artık tamponun merkezinde değil, ikinci tüketiciden gelen ısıtılmış bir dönüş akışı olarak depolama tankının dibinde son bulur, böylece tabakalaşma etkilenmez. Bu durum sabit kalır ve depolanan değerli ekserji büyük ölçüde korunur. Ve böylece silindirde büyük bir delta T oluşur. Isı jeneratörünün çok daha az sıklıkla yeniden ısıtılması gerekir.
Hans-Georg Baunach daha önceki bir sunumunda, yüksek bir yayılımı korumanın avantajını basit bir örnekle açıklamıştı: "Üstte 80 °C sıcak su ve altta 30 °C soğuk su bulunan iyi tabakalandırılmış bir depolama tankınız olduğunu düşünün. Şimdi bunu tamamen karıştırırsanız, her yerde 55 °C'ye sahip olursunuz. Hiç ısı kaybetmediniz ama tabakalaşma yok oldu. Isı jeneratörü çalışmalıdır. Silindir boş olduğu için değil, daha fazla sıcak su olmadığı için. Silindir boş olmadığı halde boyler çalışmak zorunda kalırsa, tampon ısı üreticisini çok sık çalıştırma ve durdurmalardan koruma görevlerinden birini yerine getiremeyecektir. Bunun olağan sonuçları yüksek aşınma ve artan başlatma kayıpları ve dolayısıyla gereksiz enerji israfıdır." Öte yandan Rendemix'in arkasındaki düşünce şu şekildedir: Yüksek kaliteleri korur. Biberach Uygulamalı Bilimler Üniversitesi'nin bir testte belirlediği gibi, yükleme sıcaklığına dokunmadan, dinamik yükleme ve boşaltma modunda bir kazanın kapasitesini yüzde 160'a kadar artırır.
Biberach Uygulamalı Bilimler Üniversitesi'nde uzun süreli test: iki bölge prensibine göre tampon şarjı ve deşarjı. İki bölgeli çalışmada depolama kapasitesi yüzde 160 artar ve kazanın çok daha az sıklıkla yeniden ısıtılması gerekir.
Kazan verimliliği yerine sistem verimliliği
Çok yönlü karıştırıcılı ana dağıtıcı
Lorenz Meyer, Schönram'da Baunach prensibinin çeşitli avantajlarını fark etti. Yıllar önce SHT'de bu konuyu okumuş, daha detaylı incelemiş, teknolojiyi denemiş ve o zamandan beri bu prensibe sadık kalmıştır. Neredeyse artık bu çok yönlü blok olmadan sipariş işlemiyor. "İki ailelik evleri Baunach istasyonları ve tampon depolama tanklarıyla donatırsam, bunun yüzde 30 ila daha fazla enerji tasarrufu sağladığını iddia ediyorum. Elbette Baunach istasyonunun giriş ve çıkış yönündeki her şey doğru olmalı, boruların tampon silindirine entegrasyonuna kadar ki bu genellikle yanlış veya verimsizdir. Silindir, bir ısıtma sisteminin en önemli halkasıdır. Kazan üreticileri size yüzde 92 ve 93 verimlilik vaat ediyor. Sistem optimize edilmemişse bunun bana pek bir faydası yok. Eminim ki birçok, hatta çoğu ısıtma sistemi maksimum yüzde 75 sistem verimliliğine ulaşır, daha fazlasına değil. Bunun nedeni kısmen depolama tankına yüksek sıcaklıkların karışması ve enerji jeneratörünün sürekli tepki verip yeniden ısıtmak zorunda kalmasıdır." Bazı meslektaşlar ve son müşteri için enerji jeneratörü gerçek ısıtma sistemidir. Bu doğru değildir. Müşteriler, yatırımlarının yüzde 92 ve 93 verimliliğe sahip olduğuna inandırılıyor. "Ancak, verimliliği değerlendirmek için herhangi bir göstergeden yoksundurlar. İfadeyi kabul ediyorlar ve ısı tedariklerinin en az yüzde 20 daha ekonomik olabileceğini bilmiyorlar. Gerçek bu." Çoğu durumda, her şey satmakla, para kazanmakla ilgili. Biraz daha pahalı olan Baunach mikseri nedeniyle ihaleyi alamayacaklarından endişe ediyorlar. "Meslektaşlarım etkinliği pazarlamakta zorlanıyorlar. Durum şu: Bir toplantıda veya sohbette prensibi açıkladığımda, kesinlikle çok memnun oluyorlar. Daha sonra bunu kurmaları istendiğinde, ekstra maliyetten rahatsız oluyorlar. Sözleşmeyi kaybetmekten ve enerji üreticisi, tampon depolama ve enerji tüketicisi arasındaki doğru teknolojiden vazgeçerek verimlilik kazancını iptal etmekten korkuyorlar. Rendemix prensibiyle, enerji tasarrufu söz konusu olduğunda tamamen farklı bir ligde olacaklardır."
İki bölgeli çalışma ile geleneksel çalışma arasındaki döngü sayısı karşılaştırması
Bira akışı
Arpa veya buğdaydan (çimlendirilmiş tahıl) elde edilen malt öğütülür, ezilir ve su ile birlikte mash tun'a yerleştirilir. Genellikle birkaç bin
litre. Usta bira üreticisi bu mayşeyi ısıtır. Bu işlem sırasında enzimler malt tanelerindeki nişastayı malt şekerine dönüştürür. Bir sonraki adım, mayşeyi ve şerbetçiotunu, demleme kazanı olarak da bilinen genellikle kubbe şeklindeki şıra kazanında birkaç saat kaynatmaktır. Tırmanıcı bir bitki olan şerbetçiotu burada acı maddelerini serbest bırakır ve biraya tipik acı aromasını verir. Parti daha sonra fermantasyon odasına gider. Landbrauerei Schrönam'da fermantasyon on gün boyunca açık kaplarda gerçekleşir. Maya ilavesi şekeri alkol ve CO2'ye dönüştürür. Son olarak, Schönram bira fabrikası ham birayı yatay kaplarda depolar. Yatay, çünkü yatay depolama tanklarının göbeğindeki özel basınç koşullarıyla ilgili olan belirli istenen reaksiyonlar bunun karşısında gerçekleşir. Bu tanklardaki nihai fermantasyonun ardından mayaların ve bazen zararlı maddelerin uzaklaştırılması için filtreleme yapılır. Filtrelemeden sonra bira, başlangıç basıncı yaklaşık 1,5 bar olan dik basınçlı tanklarda (resimde üç adet) nispeten kısa bir süre kalır. Buradan şişelere veya fıçılara doldurulur.
Toptan satış yoluyla etkileme
Pettinger, toptan ticaretin de bu hikayede etkisi olduğuna inanıyor. "Uzman montajcılarını yönetiyorlar, onlara malzeme sağlıyorlar, bazen de plan ve tasarım veriyorlar. Baunach pistte değil. Müşterinin kendi inisiyatifiyle 'dur, ben malzeme istemiyorum, mikser istasyonu istiyorum, kendi planıma göre kuracağım' demesi gerekir. Ancak çok az insan bu kadar ileri gidebiliyor." Bira fabrikasında, Rendemix neredeyse her ısıtma devresine ve düşük ve yüksek sıcaklıklar için her tanka bağlı. Proses suyu için ana depolama tankı 85.000 litre kapasiteye sahip. Salonlardan birinde on metre yükseklikte duruyor ve çok çeşitli kaynaklardan enerji topluyor: ısı jeneratöründen, proseslerden ısı geri kazanımı için ısı eşanjörlerinden, ısıtma devrelerinden dönüş akışından, buhar üretiminden proses ısısından, basınçlı hava üretiminden atık ısıdan. Biranın soğutulması için soğutma sistemlerinden gelen yoğuşma ısısı da büyük konteynere akmaktadır. "Bira fabrikamız tek bir kilovat saati bile boşa harcamamaya gayret ediyor. Geri kazanım için çok sayıda ısı eşanjörü kurduk. Geçmişte bunun bir kısmını çatıdan dışarı atıyorduk. Bugün artık bunu yapmıyoruz. Tüm ısı proseste kalıyor" diyor Sascha Unterrainer. "Ayrıca ekserjiyi anerji ile karıştıran ve değerini düşüren tek bir hidrolik separatör bile yok. Tüketici grupları gereksinimlerini borulardaki düşük basınç kaybından alıyor. Ayrıca tampon silindirde sıcak ve soğuk su tarafından küçük bir termal kaldırma kuvveti yaratılır. Bu kaldırma kuvvetinden yararlanarak suyun tüketici gruplarına neredeyse gönüllü olarak akmasını sağlıyoruz. Tek bir akış pompasına ihtiyacımız yok."
Schönramer yılda 120.000 hektolitre üretmektedir.
Mümkün olan yerlerde düşük sıcaklık
Bira ve ara ürünler için amonyak soğutma sistemi 80 ila 220 kW arasında bir atık ısı çıkışına ve 33 ila 39 °C arasında bir akış sıcaklığına sahiptir. Bu onu düşük sıcaklıklı bir jeneratör yapar, bu nedenle bina kompleksindeki birçok tüketici düşük sıcaklıklar için tasarlanmıştır. Bu nedenle yerden ısıtma, ekstra büyük radyatörler, radyant tavan panelleri ve beton çekirdek aktivasyonu. Elbette yüksek sıcaklıklar da gereklidir. Örneğin, 60 °C kullanım sıcak suyu için 65 °C. Baunach karıştırıcı da bundan sorumludur. Kubbenin tepesindeki tampon tankında depolanan 85 °C, kazan dairesinden gelmektedir. Bu yaklaşık 90 °C, hava kompresörleri ise 50 ila 55 °C arasında besleniyor. Operasyonlardan sorumlu Stefan Unterrainer bir kez daha vurguluyor: "Yaklaşık 3,5 milyon kWh'lik tedarikimizden, yani ısı geri kazanımından kaynaklanan atık, bina kompleksindeki ısıtma suyu tüketicilerini tamamen beslemek için kullanılıyor. Ayrıca sıcak su hazırlığı için de." 20 yıl önce faaliyette olan çok sayıda yağ yakıtlı kazan vardı. Bunları ortadan kaldırarak, süreçleri ve ısı tedarikini hidrolik optimizasyondan ve kendi gaz boru hattından yıllar önce modernize ederek, 1780'den kalma özel bira fabrikası ulusal düzeyde bir enerji karşılaştırmasında düzenli olarak ilk 5'e girdi. Bu karşılaştırma üretim verimliliği ile ilgilidir. Bir hektolitre bira üretmek için ne kadar enerji kullanıldığını bilmek istiyor. 100.000 hektolitrelik bir üretim için 50 kWh ısı ve 15 kWh elektrik. Schönram genişlerken, 120.000 hektolitrelik şirket artık 100.000 ila 500.000 hektolitre aralığına girmiş durumda. Şirket hala üst sıralarda yer almakta zorlanıyor. Sascha Unterrainer, "Çünkü örneğin 400.000 hektolitrelik rakipler çok daha modern makinelere sahipler," diye itiraf ediyor. Yine de şirket bu konuda bir şeyler yapacak ve gelecek yıl diğer şeylerin yanı sıra ısı pompaları kullanacak. Elbette ısı pompaları, beton çekirdek sıcaklık kontrol sistemleri ve yerden ısıtma sistemleri de hidrolik olarak dengelenmelidir - ve Lorenz Mayer için bu, çok portlu karıştırıcı prensibini kullanarak doğal bir meseledir.
Teknik makaleyi PDF olarak indirin
