Effiziente Lösungen auf der Anuga FoodTec 2022 gefordert

Schneller, flexibler, nachhaltiger – die Lebensmittelindustrie steht vor zahlreichen Herausforderungen und macht sich daran, ressourcenschonender zu produzieren. Für zusätzliche Dynamik sorgen die erneuerbaren Energien sowie deren dezentrale Erzeugung. Moderne Photovoltaik-Anlagen und Blockheizkraftwerke zur gekoppelten Erzeugung von Strom, Wärme wie auch Kälte, helfen, den Unternehmen Betriebskosten und CO2-Emissionen einzusparen. Doch die Energiewende stellt die Branche vor große Herausforderungen. Während die klimapolitischen Ziele immer anspruchsvoller werden, entwickelt sich auch die Effizienzregulierung auf EU-Ebene immer weiter.

Lebensmittelproduzenten, die ihre Versorgungssicherheit unter Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften gewährleisten wollen, finden vom 26. bis 29. April 2022 auf der Anuga FoodTec Innovationen, mit denen sie ihre Energieeffizienz neu aufstellen können. Dabei zeigt sich: Bereits beim Design der Maschinen und Anlagen finden energetische Betrachtungen eine immer stärkere Berücksichtigung – und alle Neuerungen sind immer auch mit den Aspekten der Digitalisierung verknüpft.

Maximale Effizienz im Antriebsstrang
Ein wichtiger Faktor sind kompakte elektrische und pneumatische Komponenten, die gezielt auf höhere Produktivität bei sinkendem Energieverbrauch getrimmt werden. Im März 2021 trat europaweit die neue Ökodesign-Richtlinie in Kraft. Dies hatte zur Folge, dass auch die auf Dauerbetrieb ausgelegten Standard-Asynchronmotoren weiterentwickelt werden mussten. Erstmals fallen in den Geltungsbereich der neuen Verordnung auch Frequenzumrichter. Antriebsspezialisten bieten bereits ein umfassendes Portfolio an Elektromotoren an, das den anspruchsvolleren Anforderungen der Effizienzklasse IE4 entspricht. Damit der Wechsel auf die neuen Motoren gelingt, stellen sie ihren OEM-Partnern und Endkunden webbasierte Tools zur Verfügung.

Der Antriebsstrang als elektromechanisches Gesamtpaket ist die gedankliche Voraussetzung für eine energieeffiziente Integration der einzelnen Komponenten – so lassen sich abhängig vom Maschinentyp und den konkreten Anforderungen 20 bis 50 Prozent Energie einsparen. Dezentrale Synchron-Servoantriebe sind hier gegenüber Asynchronmotoren im Vorteil. Dabei spielt auch das Gewicht eine Rolle, denn je leichter ein Servomotor ist, desto weniger Antriebsleistung benötigt er. Ein Einspareffekt, der sich in leistungsfähigen Verpackungsmaschinen mit 50 und mehr Servoachsen schnell aufsummiert. Parallel dazu wandern immer mehr Baugruppen wie Druckluftventile aus dem Schaltschrank direkt in die Maschinen. Weniger Leitungen, kürzere Schläuche und ein geringeres Leckage-Risiko sind die Folge dieser Dezentralisierungsstrategie der Anlagenbauer.

Big Data gegen die Energieverschwendung
Neben effizienten Elektromotoren und Pumpen sowie Methoden zur Energierückspeisung rückt der bedarfsgesteuerte Energieeinsatz verstärkt in den Fokus der Lebensmittelproduktion. Die Digitalisierung ermöglicht es, zusätzliche Einsparpotenziale zu identifizieren. Big Data und selbstlernende Algorithmen sollen künftig ein umfassendes Abbild aller Energieflüsse im Unternehmen erstellen, bis hin zu den Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlagen. Unter Berücksichtigung von Vorhersagedaten für die Produktion, Gebäudenutzung und das Wetter erfolgt eine Simulation des Gesamtenergieumsatzes, wobei Kostenminimierung und CO2-Einsparung als Ziele vorgegeben sind. Ein solches System reagiert nicht auf den Ist-Zustand, sondern steuert die energetischen Prozesse vorausschauend nach den berechneten Prognosen des Strom-, Wärme- und Kältebedarfs.

Intelligente und robuste Sensoren, die Daten sammeln, Informationen generieren und diese in Echtzeit kommunizieren, sind die Basis für ein solches vernetztes Energiemanagement 4.0. Sie zeichnen den Energieverbrauch und elektrische Basisgrößen auf. Mobile Apps ermöglichen es, die Energiedaten ortsunabhängig auszuwerten. Sie erfassen Wärme-, Strom- oder Druckluftverbrauch bis auf die Ebene der einzelnen Maschinen und werten diesen in übersichtlichen Managementoberflächen aus. Durch eine strukturierte Datensammlung aus verschiedenen Quellen können Leistungskennzahlen direkt berechnet und verglichen werden, sowohl für Gesamtanlagen als auch für einzelne Verbraucher. Die Darstellung der Daten lässt sich benutzerspezifisch anpassen. So kann der Maschinenbediener den aktuellen Anlagenzustand im Auge behalten, wohingegen das Interesse des Werkleiters auf den Energieverbräuchen und Produktionsstatistiken liegt.

Sektorenkopplung als neues Szenario
Auch über die Unternehmensebene hinaus spielen derartige Big-Data-Technologien eine Schlüsselrolle für das Gelingen der Energiewende. Am Institut für neue Energie-Systeme der Technischen Hochschule Ingolstadt widmet sich Prof. Dr.-Ing. Uwe Holzhammer im Projekt "BlueMilk" deshalb gezielt der Identifizierung von Möglichkeiten für Unternehmen, die Energiewende aktiv mitzugestalten. „Ziel muss es sein, den residualen Strombedarf künftig über die erneuerbaren Energien aus Wind und Photovoltaik zu decken“, bekräftigt er. Gemeinsam mit Partnern aus der Milchwirtschaft untersuchen Holzhammer und sein Team, wo in Molkereien durch Sektorenkopplung und durch den Einsatz von erneuerbarem Strom eine Substitution fossiler Wärme stattfinden kann, und wo es in der Produktion noch Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz gibt.

Gleichzeitig wollen die Wissenschaftler Wege für einen flexiblen Bezug und/oder die Bereitstellung von Energie aufzeigen. Ein Ansatz zur Sektorenkopplung, den "BlueMilk" untersucht, ist die intelligente Kraft-Wärme-Kopplung mittels Blockheizkraftwerken. „Die Einspeisung in das allgemeine Versorgungssystem in Abhängigkeit des Strompreises zu gestalten, eröffnet Molkereien neue Möglichkeiten, nicht nur um Erlöse zu erzielen, sondern auch um CO2-Emissionen zu senken“, erklärt Volker Selleneit, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Team.

Während die Aussteller der Anuga FoodTec in allen Angebotssegmenten mit Lösungsansätzen auf die Fragen der Besucher eingehen können, zeigen Experten auch im Event- und Kongressprogramm der Messe, mit welchen Maßnahmen und Ideen die Ernährungsindustrie auf die Herausforderungen der Energiewende und der gewünschten Ressourcenschonung angehen kann.