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Wärmerückgewinnung im industriellen Kontext

Bei der Produktion von Backöfen im Werk Oelde der Miele & Cie. KG sind hohe Temperaturen gefordert. Über Abgaswärmeübertrager wird nun ein beachtlicher Teil der eingesetzten Energie zurückgewonnen und dem Herstellungsprozess zugeführt sowie für die Gebäudeerwärmung genutzt. Die Konzeption der Anlage kommt aus dem Hause NET – Neue Energie-Technik GmbH.

Mehrere rauchende Fabrikschornsteine aus der Ferne.
Quelle: Foto-Rabe / https://pixabay.com
Aus Abgas zurückgewonnene Wärme kann im industriellen Bereich vielseitig eingesetzt werden - etwas für den Herstellungsprozess oder die Beheizung.

Der Miele-Standort Oelde mit seinen etwa 620 Beschäftigten und 30 Auszubildenden gilt als das Kompetenzzentrum zur Entwicklung und Fertigung der Herde und Backöfen sowie Backöfen mit integrierter Mikrowelle. Produziert wird mit hoher Fertigungstiefe und Variantenvielfalt; Miele stellt Backofen-Formate zwischen 45 und 90 cm Breite her. Es werden alle emaillierten Backmuffeln (Backmuffel ist die Bezeichnung für den Garraum eines Herdes) sowie die Flachteile (Zubehör) in zwei Einbrennöfen gebrannt. Der Standort Oelde, seit 1987 Teil des Unternehmens, erstreckt sich auf 30.000 m² überbauter Produktionsfläche – inklusive Lager, Logistik und Verwaltung.

Außenansicht des Miele-Werks Oelde.
Quelle: Raab-Gruppe
Im Miele-Werk Oelde wurde in der Backofen-Produktion Wärmerückgewinnung eingesetzt.

Das Energiemanagement des nach DIN ISO 50001 zertifizierten Unternehmens liegt in Händen von Martin Milchers, dem Leiter der Betriebstechnik, der gleichzeitig ausgebildeter Energieberater ist. Er war maßgeblich an der Umsetzung der Wärmerückgewinnung beteiligt.

"Miele legt nicht nur Wert auf energieeffiziente und nachhaltige Produkte, diese Maßstäbe gelten auch für die Herstellung", konstatiert Milchers. Gerade bei der Produktion von Backöfen wird in Teilen mit Temperaturen von 840 bis 860 °C gearbeitet, denn der Innenkorpus jedes Backofens sowie die Formteile wie Backbleche werden nach dem Miele-Patent "Elektro-Tauch-Emaillierung ETE" emailliert.

Der Brennofen für Backmuffeln leistet 1.100 kW, der Brennofen für Formteile wie Bleche 1.300 kW. Die Durchlaufzeit der beschichteten und vorgetrockneten Teile beträgt etwa 45 Minuten. Das Einbrennen der Beschichtung ist ein energieintensiver Vorgang, der viel Abwärme mit Temperaturen von bis zu 250 °C nach sich zieht. An dieser Stelle setzt das Projekt zur Wärmerückgewinnung an.

Fertige Backbleche im Miele-Werk Oelde.
Quelle: Raab-Gruppe
Zwei Fertigungslinien sind in Oelde installiert – für die sogenannten Backmuffeln und die Formteile wie Bleche (im Bild).

Intensive Vorarbeit

Der erste Schritt in der Vorbereitung betraf die genaue Datenerfassung an den vorhandenen Abgasanlagen mit Hilfe eines Volumenstrommessgeräts. Über sieben Tage wurden Abgasvolumenstrom, Temperatur, Geschwindigkeit und Druck ermittelt. Anhand dieser Daten konnte von NET (Raab-Gruppe) eine Prognose zum Energierückgewinn sowie eine vorläufige Planung erstellt werden.

Diese umfasste den Einsatz von zwei Abgaswärmeübertragern, Saugzuggebläsen, Abgassystemen sowie den weiteren Komponenten für die Installation. Die Abgastemperatur sollte von 250 °C auf etwa 115 °C nach den Wärmeübertragern sinken. Das Konzept sah auch vor, den Energiegewinn in die zum Emaillierprozess gehörenden Tauchbecken einzubringen. Vier davon werden auf 60 °C und zwei auf 30 °C erwärmt. Hier sollte die energieintensive Beheizung mittels Heizstäben ersetzt werden. Das Konzept von NET war anschließend von einem externen Planungsbüro zu überprüfen.

Die Energierückgewinnung aus dem Abgas der beiden Brennöfen wurde von der Ottensmeier Ingenieure GmbH untersucht. Ziel war es, nach definierten Angaben eine Prognose über die Wirtschaftlichkeit abzugeben. Dabei war die Auslastung des Emaillierwerkes von Bedeutung, wobei die Laufzeit der beiden Brennöfen sowie die Nutzung der Entfettungs- bzw. Aktivierungsbecken von Miele selbst ermittelt wurden. Grundlage der Berechnung bildeten neben der Auslastung unter anderem die Investitionssumme, der mögliche jährliche Erlös aus der Wärmerückgewinnung sowie die Stromkosten.

Außerdem wurde eine Schwankungsbreite der Kostenschätzung von ± 20 Prozent angesetzt. Als Ergebnis hielt Ottensmeier Ingenieure fest, dass die Wirtschaftlichkeit über die gesamte Kostenschwankungsbreite gegeben ist. Mit einer Amortisation sei schon nach 2,7 Jahren, spätestens aber nach 4,1 Jahren zu rechnen.

Freitag, 22.06.2018