Das Ganze im Blick: Wie Anlagen dauerhaft besser laufen

Produktionsbetriebe werden häufig Maschine für Maschine optimiert. Doch funktionieren müssen sie im Verbund. Ein Kühlsystem und ein Trockner können – für sich genommen – durchaus effizient arbeiten und dennoch ein Potenzial ungenutzt lassen: Die eine Maschine entzieht Wärme, die die andere benötigt. Oder aber die Maschinen funktionieren genau nach Plan – nur haben sich die Produktionsanforderungen im Laufe der Zeit geändert. Zudem ist die Optimierung einer Anlage keine einmalige Aufgabe. Eine bessere Anlagenleistung beginnt damit, die richtigen Potenziale zu identifizieren, gefolgt von einer integrierten Umsetzung und der langfristigen Optimierung des Betriebs. Das ist die Idee hinter dem GEA-Konzept „The Better Journey“ mit dem Ansatz „Think Better, Build Better, Run Better.“

Drei Molkereiprojekte zeigen, wie dieses Konzept in der Praxis funktioniert. Bei Arla Foods zeigte eine umfassendere Betrachtung der Energieflüsse ein Potenzial, das über die Sprühtrocknung selbst hinausging. Bei Aurivo wurden Verarbeitungs-, Heiz- und Kühlsysteme gezielt aufeinander abgestimmt. Dadurch kann das Unternehmen nun bei der Pasteurisierung fast vollständig auf die Verbrennung von Heizöl verzichten. Bei der Michigan Milk Producers Association tragen Daten und eine kontinuierliche fachliche Betreuung dazu bei, die Leistung des Trockners langfristig zu sichern und weiter zu verbessern.

Auch wenn sich die Anlagen und Anforderungen unterscheiden, ist der Ansatz gleich: das große Ganze in den Blick nehmen, daraus eine integrierte Lösung entwickeln und diese immer weiter verbessern, wenn sich die Produktionsanforderungen ändern.

Think Better: Auf die richtigen Fragen kommt es an

In der Milchpulverfabrik AKAFA von Arla in Dänemark haben Arla und GEA über die Sprühtrocknung hinaus die gesamte Produktionsanlage analysiert. Ein ganzheitliches Energieaudit aus dem Jahr 2018 zeigte Verbesserungspotenzial auf: Während der Sprühtrockner sehr viel Wärme benötigte, mussten andere Teile der Anlage gekühlt werden. Zwei separate Anforderungen, die Teil derselben Lösung werden konnten.

Arla und GEA gelang daraufhin eine Weltneuheit: Sie integrierten das AddCool®-Hochtemperatur-Wärmepumpensystem von GEA in einen bereits in Betrieb befindlichen Sprühtrockner für Milch. Die aus dem Kühlprozess zurückgewonnene Energie konnte nun auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und als Nutzwärme wiederverwendet werden. Mit dem neuen System sinkt der Erdgasverbrauch deutlich: Rund 59 Prozent weniger Erdgas werden zur Erzeugung der Heißluft für die Sprühtrocknung benötigt. Beim Betrieb mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen sinken die CO₂-Emissionen um rund 1.500 Tonnen pro Jahr.

Line Brandt Pedersen, Director Supply Chain Sustainability bei Arla Foods, sagt: „Eine wichtige Erkenntnis aus dem AKAFA-Projekt ist, dass Nachhaltigkeit und Leistung, einschließlich der finanziellen Aspekte, Hand in Hand gehen können.“ Zu Beginn des Projekts standen die Emissionen im Mittelpunkt, doch die Lösung musste letztendlich in allen drei Punkten überzeugen: Nachhaltigkeit, Anlagenleistung und Wirtschaftlichkeit.

Build Better: Das Gesamtbild in die Praxis umsetzen

Ein ähnlicher Ansatz führte bei Aurivo in Irland dazu, dass man bei der Pasteurisierung nahezu vollständig auf die Ölkessel verzichten konnte. Im Rahmen umfassender Modernisierungsarbeiten am Aurivo-Standort Killygordon übernahm GEA neben der Installation einer größeren Pasteurisierungsanlage sowie weiterer Maschinen für die Flüssigkeitsverarbeitung auch den Austausch der veralteten Kühlanlage. So ergab sich die Chance, die Systeme genau aufeinander abzustimmen.

Anstatt die während des Kühlprozesses entzogene Wärme ungenutzt an die Umgebung abzugeben, integrierte GEA eine Wärmepumpe, die diese Energie zurückgewinnt und auf ein geeignetes Temperaturniveau bringt. Das auf ca. 78 °C erhitzte Wasser konnte anschließend für die Pasteurisierung verwendet werden. „Wir haben nicht nur eine Wärmepumpe oder eine Pasteurisierungsanlage bereitgestellt, sondern die Pasteurisierungsanlage optimiert und auf die Wärmepumpe abgestimmt“, erklärt Kenneth Hoffmann, Produktmanager für Wärmepumpen bei GEA. Die Ölkessel arbeiten mittlerweile noch rund eine Stunde pro Woche – nur lange genug, um jeden Prozesszyklus in Gang zu setzen.

Da die technische Umsetzung bei vollem Produktionsbetrieb in der Molkerei erfolgen musste, war eine sorgfältige Koordination entscheidend. „Eine unserer größten Befürchtungen waren lange Ausfallzeiten, durch die wir unsere Kunden nicht hätten beliefern können“, erinnert sich Stephen Carlin, Engineering Manager bei Aurivo. Doch bei der Inbetriebnahme kam es weder zu Unterbrechungen bei der Milchverarbeitung noch zu Qualitätseinbußen.

Insgesamt senkte die Modernisierung die CO₂-Emissionen am Standort Killygordon um 80 Prozent. Der Energieverbrauch für Verarbeitung, Heizung und Kühlung ging um rund 12 Prozent zurück, während die stündliche Milchverarbeitungskapazität um 80 Prozent stieg. Bei den jährlichen Betriebskosten verzeichnete das Unternehmen Einsparungen von über 347.000 Euro.

Doch bei aller sorgfältigen Planung gilt: Von allein kann keine Anlage dauerhaft optimal arbeiten. Produkte, Produktionsvolumen und Betriebsbedingungen ändern sich fortlaufend – deshalb muss auch die Optimierung weitergehen.

Run Better: Langfristige Verbesserungen erreichen

Wechsel im Bedienpersonal am Standort Ovid in Michigan trugen dazu bei, dass die Sprühtrocknungsanlage der Michigan Milk Producers Association (MMPA) Leistungsschwankungen unterlag. Das änderte sich mit der fortschrittlichen Prozessregelung GEA OptiPartner. Dank der Kombination eines mathematischen Modells des Sprühtrockners mit den Betriebsdaten in Echtzeit ist die Anlage nun nicht mehr so abhängig von der einzelnen Bedienperson. Das System passt Betriebsparameter wie Temperatur und Luftführung automatisch an und übernimmt einen Großteil der kontinuierlichen Feineinstellung, die für eine Produktion nahe am Optimum nötig ist.

Die Verbesserungen zeigten sich im gesamten Prozess: Bei steigender Produktivität sank der spezifische Energieverbrauch der Sprühtrocknungsanlage um 6,4 Prozent. Seit der Installation von OptiPartner im Jahr 2021 wurden die Verbesserungen aufrechterhalten. Dabei ist das System nicht statisch. Vielmehr passt es sich an neue Bedingungen an, etwa wenn sich Rezepturen, Anlagenkonfiguration oder Produktionsschwerpunkte ändern.

GEA kombiniert OptiPartner mit Performance Care, einem abonnementbasierten Service für die langfristige Optimierung. Hierbei betreut ein GEA-Spezialist die Anlage dauerhaft und nutzt Leistungsdaten, um die Betriebsparameter zu verfeinern, Probleme zu beheben und weitere Chancen zu identifizieren. Kristina Uhd, Digital Optimization Specialist bei GEA, formuliert es so: „Unsere Arbeit beginnt eigentlich erst nach der Inbetriebnahme.“ Für Gasper Calandrino, Engineering Director bei MMPA, ist diese ständige Betreuung entscheidend: „Der große Vorteil für uns ist, dass sich immer jemand um das System und die Prozessleistung kümmert.“

Die nächste Chance

Diese Projekte vermitteln ein realistisches Bild von den heutigen Industrieanlagen und ihren Anforderungen. Eine Produktionsstätte ist nicht einfach eine Ansammlung von Maschinen, sondern vielmehr ein System von miteinander verknüpften Prozessen – und dieses System verändert sich ständig. Eine Anlage, die vor fünf Jahren optimiert wurde, erfüllt heute möglicherweise eine etwas andere Aufgabe.

Zudem erfordert nicht jede Verbesserung eine umfangreiche Neuinstallation – oder einen Algorithmus. Während des Lebenszyklus einer Anlage ergeben sich möglicherweise Chancen als Folge von Wartungsarbeiten, durch Upgrades von Komponenten, durch Nachrüstungen oder auch einfach durch einen neuen Blick auf einen vor Jahren konzipierten Prozess. Die Inbetriebnahme ist ein wichtiger Meilenstein, aber keineswegs die letzte Stufe bei der Bewertung der Anlageneffizienz.

Folglich geht auch die Zusammenarbeit mit allen drei Kunden weiter. Arla und GEA prüfen die schrittweise Übertragung der Lösung auf weitere Sprühtrocknungsanlagen am Standort AKAFA. Bei Aurivo ist das Projekt von der Bau- in die Betriebsphase übergegangen, und GEA übernimmt laufende Service-, Überwachungs- und Optimierungsaufgaben. Und bei MMPA ergibt sich nach den Erfahrungen mit der fortschrittlichen Prozessregelung für den Sprühtrockner schon die nächste Chance – die Ausweitung dieses Ansatzes auf die eigenen Verdampfer.

In allen Projektbeispielen hat ein Schritt den nächsten nach sich gezogen. Eine Anlagenoptimierung erreicht man nicht durch eine einzelne Technologie oder Entscheidung. Entscheidend ist, alle Phasen miteinander zu verbinden. Zusammen zeigen die drei Projekte, wie Think Better, Build Better und Run Better ineinandergreifen: Das Verständnis der gesamten Anlage prägt die technische Umsetzung; die Erfahrungen aus ihrem Betrieb zeigen dann, wo sich weitere Verbesserungen lohnen.

Eine Anlage steht niemals still. Und so endet auch die Optimierungsarbeit nie.