Zukunftssichere Kühlkette mit nachhaltiger Kältetechnik

22. April 2024

Die Bedeutung eines qualitativ hochwertigen Kühlkettenmanagements ist nicht zu unterschätzen. Die Gewährleistung der Sicherheit und Qualität verderblicher Lebensmittel am Ort des Verbrauchs ist eine enorme Verantwortung für die Betreiber von Kühlketteneinrichtungen. GEA ist führend in der Bereitstellung sicherer, nachhaltiger Kältetechnik für Kühllager und Verteilerzentren und hilft seinen Kunden, den Energieverbrauch und die Kohlendioxidemissionen seiner Einrichtungen zu reduzieren.

Kühlkettensysteme spielen eine wichtige Rolle beim Schutz der öffentlichen Gesundheit, indem sie den Verderb leicht verderblicher Lebensmittel verhindern. Wenn Produkte nicht bei der richtigen Temperatur gelagert werden, kann dies zu einer Verschlechterung der Textur, Verfärbungen, Druckstellen und mikrobiellem Wachstum führen. Je größer die Anlage, desto größer sind die Auswirkungen einer Abweichung. Dennoch wird geschätzt, dass weltweit etwa ein Drittel der verderblichen Waren aufgrund unzureichender Kühllagerung oder Distribution nicht beim Verbraucher ankommt. Hinzu kommt, dass die Nahrungsmittelproduktion drastisch gesteigert werden muss, da die Weltbevölkerung weiter wächst. Noch nie war es so wichtig wie heute, die Verluste nach der Ernte so gering wie möglich zu halten.

Nachhaltige Praktiken in der Kühlkette rücken immer mehr in den Mittelpunkt. Unternehmen setzen auf umweltfreundliche Praktiken wie die Verwendung alternativer Kraftstoffe, Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energiequellen, um den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren und die Umweltauswirkungen ihrer Aktivitäten zu minimieren.

Hohe Lagerkapazität und Reduzierung des CO2-Fußabdrucks sind das Ziel.

Die neuesten Kühlkettenanlagen reagieren auf diese Herausforderungen mit einem Hochregal-Design. Die vertikale Nutzung von Raum – manchmal bis zu 50 Meter hoch und 100 Meter oder mehr breit – zum Stapeln von Produkten ermöglicht eine größere Lagerkapazität auf kleinerer Fläche, wobei Hochregallager potenziell mehr als 100.000 Paletten aufnehmen können. Da in Hochregallagern in der Regel ein automatisches Regalbediengerät (RBG) eingesetzt wird, in dem die Artikel von Robotern gestapelt werden, besteht die einzige Bewegung im Lager darin, den Stapelkran auf und ab zu bewegen. Dadurch werden die Luftturbulenzen im Raum auf ein Minimum reduziert, was zu einer natürlicheren Luftzirkulation im Gebäude und somit zu einer gleichmäßigeren Temperatur im gesamten Gebäude führt. 

Das automatisierte Hochregallager sorgt nicht nur für eine gleichmäßige Temperatur aller Waren, sondern trägt auch zur Senkung der Energiekosten bei. Bei herkömmlichen Kühlhäusern kann das Eindringen von Außenluft durch die Struktur und die Türöffnungen des Gebäudes bis zu 50 % der Kühllast ausmachen. Dies erfordert Kompressorleistung, und wenn die Kompressoren laufen, müssen auch die Kondensatoren laufen. Außerdem ist ein System zur Sauerstoffreduktion erforderlich, das zusätzliche Kosten verursacht.

Die Verwendung eines „Cold Lake“-Modells mit hohen Regalen und strenger Kontrolle minimiert die Filterung der Außenluft und die Luftturbulenzen im Inneren, so dass keine teurere Kühlung erforderlich ist, um Temperaturschwankungen auszugleichen. GEA und viele Kühlkettenkunden sind davon überzeugt, dass dieses Modell – neben Digitalisierung und Automatisierung – zweifellos die Zukunft der Kühlkette ist.

Der geringere Energieverbrauch bedeutet auch weniger Emissionen. GEA ist stolz auf den Support für seinen Kunden Magnavale bei der Entwicklung eines der effizientesten Hochregal-Kühlhäuser in Europa. Mit einer Höhe von 47 Metern wird das Hochregallager in Lincolnshire, Großbritannien, das höchste Tiefkühllager Großbritanniens sein. Es wird zu 100 % mit erneuerbarer Energie betrieben und verfügt über eine Ammoniak-Kälteanlage von GEA. 

Kräne heben die Materialien während des Baus des Hochregallagers in Magnavale, Lincolnshire, Großbritannien, an ihren Platz (Foto: Magnavale)

In Zusammenarbeit mit dem Kunden entwickelte GEA eine maßgeschneiderte Kühllösung für die neue Anlage, die bis zu einer Temperatur von minus 28 Grad Celsius betrieben werden kann und damit für die Lagerung einer Vielzahl von Produkten wie Fisch und Eiscreme geeignet ist. GEAs hauseigene CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) veranschaulichten die Luftströmung und das Temperaturprofil nach dem Cold Lake-Prinzip und zeigten die überlegene Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmethoden.

Intelligenter Energie-Hub mit kombinierter Heizung und Kühlung

GEA-Installationen in Hochregal-Kühllagerprojekten wie Magnavale in Lincolnshire sind Teil eines aufkommenden, spannenden Trends in der Kühlkettenindustrie. Angesichts unserer wachsenden Bevölkerung sind Umweltschutz, finanzielle Stabilität und Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung. Einige der neuesten Kühlkettenanlagen gehen über die reine Kühllagerung und -verteilung von Lebensmitteln hinaus und kombinieren die Kühlung mit Wärmerückgewinnung als Teil eines umfassenderen Energie-Hub-Konzepts.

In den integrierten Kälte- und Wärmepumpensystemen von GEA arbeiten verschiedene Gerätetypen Seite an Seite.

Im SEGRO SmartParc in Derby, Großbritannien, werden Nahrungsmittel schneller und frischer als je zuvor zum Verbraucher gebracht. Verarbeitung, Verpackung und Logistik von Lebensmitteln (und ggf. auch anderen Produkten) sind nahtlos an einem Standort mit einfachem Zugang zu den wichtigsten Verkehrsnetzen vereint. Um die Effizienz zu maximieren und Ressourcen gemeinsam zu nutzen, hat SmartParc ein zentrales Heiz- und Kühlsystem von GEA installiert, das auch von den Ingenieuren des Unternehmens gewartet wird. Die Abwärme der Kälteanlage wird zurückgewonnen und mit Hilfe einer Ammoniak-Wärmepumpe verstärkt. Die Abwärme wird dann auf dem gesamten Gelände verteilt, um den Stromverbrauch und die Kohlendioxidemissionen deutlich zu senken.

Eine natürliche Lösung mit schneller Amortisation

Angesichts der Tatsache, dass immer mehr Länder auf der ganzen Welt die Verwendung bestimmter umweltschädlicher Chemikalien verbieten, ist die Installation eines Kälte- und Wärmepumpensystems auf der Basis natürlicher Kühlmittel für den Kunden eine zukunftssichere Lösung für die nächsten Jahrzehnte. Da Ammoniak eines der billigsten verfügbaren Kühlmittel ist und im Vergleich zu synthetischen Kältemitteln eine lange Lebensdauer hat, bleibt die Investition über viele Jahre hinweg energieeffizient. 

Als die Godden Food Group in Australien ihren Standort verlagerte und ein 27.000 m3 großes, isoliertes Lagerhaus baute, war GEA die naheliegende Wahl, um ein sicheres, kosteneffizientes Kältesystem zu liefern, das auch in Zukunft einen nachhaltigen Betrieb gewährleisten würde. GEA empfahl ein zentralisiertes Ammoniak-Kühlsystem mit niedriger Kälteleistung, das langfristig erhebliche Einsparungen bei den Energiekosten ermöglicht. 

Im Verteilerzentrum von Godden Food sorgen GEA Kälteanlagen für -23 °C im Tiefkühllager und 2 °C bis 4 °C in einem gekühlten Bereich.

Der wesentliche Vorteil dieser zentralen Ammoniak-Kälteanlage ist die vier- bis fünfmal geringere Kältemittelfüllmenge als bei herkömmlichen überfluteten Systemen. Das System arbeitet mit einem viel geringeren Druckabfall in der Kältemittelleitung, was es sehr energieeffizient macht (und genau hier werden die größten Energieeinsparungen erzielt). 

Die Anlage bei Godden Foods hat mit Energieeinsparungen von etwa zwei Dritteln im Vergleich zu einem luftgekühlten System auf der Basis von Fluorkohlenwasserstoffen genau die erwarteten Ergebnisse erzielt. Seitdem arbeitet die Anlage mit der berechneten Leistung – mit Energieeinsparungen von über 65 % im Vergleich zu einer üblichen Anlage-Kältemittel. Das Unternehmen geht davon aus, dass sich die Gesamtkosten der neuen Anlage innerhalb von acht Jahren amortisiert haben werden. Die Wartungskosten für das System werden auf etwa 2 % der ursprünglichen Investitionskosten pro Jahr geschätzt, was deutlich niedriger ist als bei vergleichbaren Freon-Systemen. Wenn man bedenkt, dass eine solche Technologie bei ordnungsgemäßer Wartung 30 bis 40 Jahre lang gute Dienste leistet, ist das eine sehr schnelle und überzeugende Amortisation.

Weniger Abfall, geringere Emissionen und niedrigere Kosten

Da ein hoher Prozentsatz des Energieverbrauchs von Kühllagern auf das Kühlen und Heizen zurückzuführen ist, spart die Vermeidung des Verlusts dieser überschüssigen Wärme an die Umwelt Energie und senkt die Betriebskosten für die Kunden von GEA. Durch die Optimierung der Effizienz von Kühllagern mit maßgeschneiderten Lösungen, die auf die individuellen Bedürfnisse zugeschnitten sind, werden Lebensmittel für die Verbraucher frisch und sicher gehalten, und zwar auf eine Art und Weise, die auch in den kommenden Jahren nachhaltig sein wird.

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