Kleine Schritte, großer Beitrag
Dies ist die Geschichte einer Fabrik für kleine gesunde Getränke, die zeigt, dass ein erfolgreiches Unternehmen auch dazu beitragen kann, dass wir Menschen und unser Planet gut und lang leben. Es war einmal ein Hersteller, der den großen Traum hatte, bis zum Frühjahr 2022 eine Anlage in Betrieb zu nehmen, die den Energieverbrauch senken und die Dekarbonisierungsziele des Unternehmens unterstützen sollte. Sie nennt sich „The Blender“ alias „Der Mixer“ und ist die neue Saft- und Smoothie-Produktion unseres Kunden innocent. Gemischt werden dort nicht nur die wunderbarsten Smoothies auf Erden, sondern auch die cleversten Menschen zu den cleversten Teams. GEAs Fachleute für Prozess-, Wärme- und Kältetechnik sind Teil dieses Teams – und könnten stolzer nicht sein.
Vielleicht bezeichnet innocent seine Produktionsanlage am Hafen von Rotterdam in den Niederlanden deshalb als „earth’s favourite little healthy drinks factory“, um zu zeigen, dass man bescheiden seinen Platz einnimmt im Weltgefüge, aber dennoch großen Mut hat. Immerhin werden dort bis zu 300 Millionen Liter gekühlte Smoothies und Säfte für Kontinentaleuropa und Großbritannien gefertigt. Ganz zu schweigen von der Bedeutung dieser Initiative als starkes Vorbild für andere Unternehmen, die ähnliche Verbesserungen anstreben – eine Wirkung, die weit über den eigenen Fußabdruck hinausreichen wird. innocent weiß: Jeder Tropfen Wasser, der nicht verloren geht, jede Tonne CO₂, die vermieden wird, jede Kilowattstunde an Energie, die gespart wird, jedes Kilo Abfall, das nicht anfällt – all das summiert sich zu einem bedeutenden Beitrag.
Die wahre Ingenieurskunst
Wo immer GEA unterstützen kann, die großen Träume von innocent zu verwirklichen, dort haben sich die Kollegen eingebracht: In ihrer Projektarbeit gemeinsam mit dem Planungsteam von innocent haben sie bewiesen, dass effizientes und zuverlässiges Prozessdesign mehr ist als die Summe der faktischen Maschinen- und Komponenten-Teile. Dahinter – und am besten auch zeitlich davor – steckt die wahre Ingenieurskunst. Und genau dieses Fachwissen hilft dabei, Prozesse zu etablieren, die darauf ausgelegt sind, die Energie- und Wassereffizienz in der gesamten Produktion zu verbessern.
Selten binden Kunden GEA so frühzeitig ein, dass viele Details ganz neu gedacht werden können. Beim Blender-Projekt von innocent war dies der glückliche Fall Zu diesem Zweck wurde der CO2-Anteil zur Produktion jeder einzelnen Flasche genauestens unter die Lupe genommen.
„Dem Planeten eine Stimme im Fabrikdesign geben“
In diesem Projekt treffen Menschen aufeinander, die sich trauen: ergebnisoffen zu diskutieren, Reibungen durch unterschiedliche Ansichten auszuhalten, Pläne zu revidieren und sich gegenseitig zu neuen Lösungen anzutreiben. „Wir wollen unserem Planeten eine Stimme im Fabrikdesign geben“, so Andy Joynson von innocent. Er ist als früherer Site Director, „Chief Blender“ in innocent-Sprech, für dieses wegweisende Projekt verantwortlich Gemeinsam mit seinem Team hat er sichergestellt, dass jeder Planungsschritt auf Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz, zur Senkung des Wasserverbrauchs und zur Optimierung des Ressourceneinsatzes geprüft wird. Gewählt wurden nur Lösungen, die den Kohlendioxidausstoß und Wasserverbrauch mindern und Abfall als Ressource betrachten.
Unser Yin und Yang
Der Schlüssel zur Lösung der Energiekaskade ist: Die mannigfaltigen Details zu einem großen Ganzen zu verbinden, die Mikro- zur Makroperspektive aufzuweiten. Die GEA Philosophie beschreibt Franz-Josef Helms, der den Auftrag prozessseitig betreut, so: „Wir wagen es, kleinteilig vorzugehen und jeden operativen Schritt in seinen Auswirkungen auf alle Folgenschritte zu beurteilen. Jede Entscheidung hat multidimensionale Auswirkungen. Von Anfang an haben innocent und wir uns gegenseitig herausgefordert. Während die Entwurfsplanung mit unseren Ideen wuchs, hat sich unser Team immer wieder angepasst – und es verwirklicht.“ Es erfordert ein gehöriges Maß an Erfahrung und Geschick von vielen Partnern, um solche bahnbrechenden Anlagenkonzepte zu verwirklichen. In GEA fand innocent einen Partner, der sich genau dies zutraute.
„Mit den neuesten verfügbaren Technologien können wir Anlagen entwerfen, die in puncto Nachhaltigkeit die Grenzen des Machbaren verschieben.“
Franz-Josef Helms
Head of Engineering, Nicht-alkoholische Getränke, GEA
Dieser Weg macht Sinn
Robert Unsworth gehört zu GEAs Wärme- und Kältetechnikexperten, die die Planungsmannschaft im innocent-Projekt komplettierten. Sie brachten ihren Fokus auf die ganzheitlichen Engineeringlösungen GEA NEXUS in die Prozessplanung ein. Heiz- und Kühlbedarfe werden dabei direkt in der Planung der Prozesse mitgedacht – nicht erst im Nachhinein, wie es meist geschieht. Dadurch, so Unsworth, bleibe sehr viel Potenzial ungenutzt. Zwar führt die isolierte Optimierung einzelner Anlagenkomponenten oder Prozessschritte zu schrittweisen Effizienzsteigerungen, doch der Blick auf das Gesamtbild kann dabei helfen, Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Verringerung des damit verbundenen CO₂-Fußabdrucks zu identifizieren.
„Bringt man das Prozess-Know-how mit dem Heiz- und Kühl-Know-how zusammen, sprechen wir nicht mehr über ein paar halbe Prozentpunkte Verbesserung hier oder da. Einzelmaßnahmen wie der Austausch einer bestimmten Komponente oder die Anpassung eines Parameters werden keine wirklichen Ergebnisse bringen.“
Robert Unsworth
Global Technical Sustainability Manager, GEA Heating & Refrigeration Technologies
Welche Hebel setzt die Arbeitsgruppe GEA/innocent also konkret ein, um das Ziel des Mischunternehmens zu unterstützen, die betrieblichen Treibhausgasemissionen zu reduzieren und gleichzeitig den Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien zu steigern? Vier Teilaufgaben kristallisierten sich in der Planung heraus, die innocent helfen, Energie einzusparen, wieder zu verwenden, aufzuwerten und regenerativ selbst zu erzeugen – eine Energiegeschichte in vier Akten.
Erstes Kapitel: Weniger Energie verbrauchen
Wenn Nahrungsmittel und Getränke verarbeitet werden, wird eine Kraft benötigt: Wärme. Wärme, um zu kochen, zu sterilisieren, haltbar zu machen und Kälte, um Produkte wieder herunter zu kühlen, Geschmack, Nährstoff- und Vitamingehalt und Konsistenz zu sichern. Wärme ist Energie, deshalb ist es wichtig, den Bedarf an Wärme für jeden Verarbeitungsschritt zu prüfen und den Prozess sensibel zu justieren. GEAs Fachleute konnten durch ihre Zusammenarbeit den Heiz- und Kühlbedarf an vielen Stellen verringern – mit Auswirkungen auf den Energiebedarf der ganzen Anlage.
So lässt sich die Temperatur für die Pasteurisierung von 95 °C auf 90 °C senken und dabei die Energiebilanz um drei Prozent verbessern. Dadurch ist es möglich, eine Wärmepumpe einzupassen, die zum Beispiel gefrorene Säfte mit warmem Wasser statt mit Dampf auftaut. GEA riet innocent zu zwei getrennten Heizkreisen für die Reinigungshygiene mit 65 °C und 90 °C, wo Pasteurisierung und Sterilisation ablaufen. Darüber hinaus kühlt innocent die Säfte nur auf die für den Prozess erforderliche Temperatur ab.
All diese Veränderungen gingen viele Tests voraus, die GEA akribisch durchführte: „Wir müssen sicherstellen: Kann die Technologie die Qualität liefern, die wir brauchen, wenn wir die Wärmebedarfe dosiert verändern? Die Antwort ist: ja! Zum Beispiel pasteurisieren wir mit weniger Temperatur, um Wärmepumpen einsetzen zu können. Das ist für die Lebensmittelverarbeitung ein Husarenstreich“, sagt Helms. Kleine Schritte, die das ganze Bild verändern.
Zweites Kapitel: Energie wiederverwenden
Zweitens ermittelte GEA, wie und wo im Prozess die eingesetzte Energie zurückgeführt werden kann, um die Wärmeverluste zu minimieren. So wird innocent nun einen energieeffizienteren Pasteur mit einer größeren Wärmetauscherfläche verwenden. Praktischerweise lässt sich der zur Reinigung benötigte Wasser mit der Abwärme der Luftkompressoren vorwärmen. GEA musste den Dampfbedarf so weit minimieren, dass ein mit Strom aus erneuerbaren Energien betriebener Dampferzeuger eingesetzt werden konnte. „Traditionell wird in der Getränkeproduktion die gesamte Wärme über 100 °C mit Dampf als Medium bereitgestellt“, sagt Unsworth. „Das haben wir hinterfragt. innocent wird nur noch einen Bruchteil der Wärme mit Dampf erzeugen, was für die Sterilisation noch notwendig ist.“
„Wir haben uns das Prinzip des Wärmetauschers auf die effizienteste Art und Weise zu Nutze gemacht. Dadurch erreichen wir einen gewaltigen Effekt im Sinne von Wiederverwendung und vermeiden eine riesige Menge von Energieabfällen, also ungenutzt verdampfter Energie.“
Andy Joynson
Früherer „Chief Blender“ bei innocent
Drittes Kapitel: Upcycling von Energie
Haushaltsabfälle lassen sich aufwerten und umnutzen – neudeutsch upcyclen. Das kennen wir. Aber wie funktioniert das mit der Energie? In diesem dritten Schritt der Energieoptimierung spielen Wärmepumpen die Hauptrolle: Mit ihrer Hilfe wird die Energie aus der Saftfertigung – konkret die Abwärme aus der Kühlanlage – in einen geschlossenen Kreislauf überführt. GEA hat sie dort für innocent geplant, wo die zwei Temperaturbereiche mit 65 bzw. 90 Grad Celsius aufeinandertreffen. Überall dort, wo Heizprozesse über 100 Grad Celsius liegen, erhöhen elektrische Boiler die Temperatur. Natürlich benötigen diese genauso wie die Wärmepumpen Energie für ihren Betrieb.
So märchenhaft die Zusammenarbeit wirkt: Dieser Designprozess hat wenig mit Zauberei zu tun. Es geht vielmehr darum, Prozessschritte und Parameter ganz offen darzulegen und sich zu neuen Wegen anzuspornen. GEA und innocent – beide Seiten haben davon profitiert, traditionelle Vorgehensweisen zu hinterfragen. innocent möchte eine klimaneutrale Fabrik, ist aber nicht der Illusion einer energiefreien industriellen Fertigung erlegen.
Kapitel vier: Eigenproduktion erneuerbarer Energie
Deshalb entschied sich viertens innocent dafür, die benötigte Energie selbst herzustellen – durch Sonnenkollektoren und große Windturbinen nördlich und südlich des Geländes. Dem Unternehmen war es wichtig, nicht in bestehende Versorgungssysteme vor Ort einzugreifen und Netzkapazitäten in Anspruch zu nehmen. Alles, was die Produktion verbrauchen wird, stellt die Blender-Belegschaft selbst her.
In einem kleinen Ausblick auf die Zukunft erläutert Andy Joynson, wie der Standort der Fabrik im Rotterdamer Hafen dazu beiträgt, dass die Getränke von innocent nicht mehr viele Kilometer auf der Straße zurücklegen müssen – was wiederum zur Reduzierung der transportbedingten Treibhausgasemissionen beiträgt. Da Orangensaft nach wie vor auf dem Landweg transportiert werden muss, arbeitet innocent daran, ihn eines Tages auf eine Flotte der weltweit ersten elektrischen Lkw mit einem Bruttogewicht von 50 Tonnen und ohne Abgasemissionen zu verladen.
Wassersparen mit Zitronen und weitere unkonventionelle Ideen
Kohlendioxidemissionen zu reduzieren ist die eine Disziplin. Um die Gesamtressourceneffizienz von „The Blender“ zu verbessern, wandte GEA zudem seinen Mikro-Makro-Ansatz auf den Wasserverbrauch und das Abfallaufkommen bei der Saftproduktion an. Helms, dessen Team auch hierfür jeden einzelnen Arbeitsschritt unter die Lupe genommen hat, sagt: „Am meisten sparen wir durch die außergewöhnliche CIP-Projektierung. Wir haben ein CIP-System aufgebaut, das erstens die zu reinigende Fläche minimiert und zweitens eine wegweisende Technologie von Fluidor nutzt, die die Rohre mit einem Lufttornado statt Wasser reinigt. Durch die Adaption dieses Fluivac-Systems kann innocent 98 Prozent des Saftes aus der Prozessverrohrung zurückgewinnen.“
Ein Beispiel für ressourceneffizientes Denken, das Helms hervorhebt, ist „die Verwendung von Zitronensaft anstelle von Wasser zur natürlichen Spülung der Dichtung, denn der niedrige pH-Wert verhindert das Bakterienwachstum.“ Dank der Trockenkondensatoren wird innocent 45 Prozent weniger Wasser verbrauchen, als in der ursprünglichen Designstudie ausgerechnet. Mit der Anpassung des Fluivac-Systems an das GEA CIP-System ist GEA noch einen Schritt weiter gegangen: Die Kombination senkt den Wasserbedarf drastisch. Geht nicht? Gibt’s nicht.
Mach mit, mach’s nach, mach’s besser!
Andy Joynson sagt, mit einem Augenzwinkern: „Ich möchte GEA meine Anerkennung aussprechen, denn sie haben uns auf diesem Weg begleitet und dazu beigetragen, konventionelle Designansätze in Frage zu stellen. All die kleinen Schritte summieren sich zu einem großartigen Erfolg. ”
Gold für intelligentes Wärmepumpendesign
GEA und innocent drinks haben gemeinsam Gold im People's Choice Award des European Heat Pump Association (EHPA) für die intelligente Wärmepumpendesign in der neuen Saftfabrik „The Blender“ in den Niederlanden gewonnen. Jedes Jahr verleiht die EHPA ihren „Heat Pump Award“, um herausragende Wärmepumpenprojekte und -lösungen auszuzeichnen. Das Publikum zeigte sich beeindruckt davon, wie die Partner von Beginn an die neueste Technologie sowie die Anforderungen an Prozess, Heizung und Kühlung integriert – und ein zukunftsweisendes Produktionskonzept entwickelt haben: eines, das unnötigen Energieverbrauch reduziert und die Rückgewinnung sowie Wiederverwendung von Energie ermöglicht. Herzlichen Glückwunsch dem gesamten Team!
#HPA2021 #Nachhaltigkeit #klimaneutral #NEXUS
