Projekt 14030/01

Demonstration einer umweltfreundlichen Kühlung im Lebensmittelbereich

Projektträger

Herrmannsdorfer Verwaltungs-GmbH & Co.Projekt Kronsberg KG
Debberoder Str. 61
30539 Hannover
Telefon: 0511/51500-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Kältekompressoren tragen in Lebensmittel verarbeitenden Betrieben wesentlich zum Spitzenstrombedarf bei. Um diesen Bedarf zu minimieren, können z. B. Kältespeicher eingesetzt werden, damit die Kompressoren zu Spitzenzeiten abgeschaltet werden können. Kältespeicher hoher Energiedichte und Entladeleistung können mit Binäreis realisiert werden, einer Suspension von Eiskristallen in einer Wasser-Ethanol-Mischung. Binäreis ist völlig ungiftig.
Die Herrmannsdorfer Landwerkstätten am Kronsberg integrieren eine Landwirtschaft und eine handwerklich ausgerichtete Lebensmittelverarbeitung (Metzgerei, Käserei, Bäckerei usw.). Die Energieversorgung ist nach ökologischen und Kreislaufwirtschafts-Gesichtspunkten optimiert worden. Binäreis wird in allen Betrieben als Kühlmittel eingesetzt.
Die Nutzung des Kältemittels Ammoniak in der Kälteerzeugungsanlage und des Kälteträgers Binäreis in der Verteilung senkt den Stromverbrauch für die Kälteerzeugung um 36 % und die installierte Maschinenleistung um 64 %.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Planung für die Anlage wurde durch das Ingenieurbüro PLANET, Oldenburg, unter Zuarbeit des Binäreis-Fachplanungsbüros Schmidt, Hochheim, erstellt.
Im Oktober/November 1999 wurde die Anlage installiert. Der Betrieb wurde laufend durch PLANET begleitet.
Anfang November 1999 wurde die Kälteanlage schrittweise in Betrieb genommen. Die Eröffnung der Herrmannsdorfer Landwerkstätten am 16.11.1999 ließ nur geringe Zeit zur Einregulierung und geregelten Inbetriebnahme. Hierdurch wurden in der Folge Anfangsschwierigkeiten im Anlagenbetrieb ausgelöst. Grundsätzlich konnte die Funktion jedoch gezeigt und die Praktikabilität von Binäreis als Kältemedium nachgewiesen werden.


Ergebnisse und Diskussion

Diverse Ausfülle der Kälteerzeugung führten bis Frühjahr 2000 zu Schäden am Kühlgut. Neben Unzulänglichkeiten in Benutzung und Bedienung der Anlage konnten über mehrere Monate drei Ursachen herausgearbeitet erden:
- dem Maschinenbauer war beim Bau des Eiserzeugers ein Fehler bei der Herstellung des Antriebes unterlaufen;
- beim Abschalten des Eiserzeugers lief Sole in den Erzeuger zurück und flutete ihn, dadurch wurden ungewollt Sicherheitsmechanismen aktiviert;
- die Alkoholkonzentration als ein sehr kritischer Anlagenparameter schien mit den Monaten abzunehmen, ohne dass dafür eindeutige Ursachen gefunden werden konnten. War die Konzentration zu niedrig, fror der Antrieb fest, die Anlage ging in Störung.

Um das Einfrieren der Anlage zu verhindern, wurden die Betriebsparameter verändert (Erhöhung der Mindesttemperatur von -3,8° C auf -2,8° C, außerdem wurde eine Temperaturschwingung bis auf -0,5° C Speichertemperatur zugelassen (vollständiges Auftauen des Eises). Hierdurch wurde jedoch die Kältekapazität des Speichers reduziert und damit die Reaktionszeit auf Störungen. Eingriffe mussten daher innerhalb von ca. 4 bis 5 Stunden statt der vorgesehenen 8 bis 12 Stunden erfolgen, also auch nachts. Bei Ausfällen während der Abendstunden und an Wochenenden kam es wiederholt zu weiteren Schäden am Kühlgut. Ein automatisches Störmelde-Alarmsystem wurde nachgerüstet.
Die Fehlersuche und -behebung gestaltete sich schwierig, da vor Ort keine Vorkenntnisse über die Anlagentechnik bestanden. Die Anlage wurde ab Mitte 2000 von den Mitarbeitern der Energieversorgungs-Contracting-Firma (Enercon) betreut, die die Wärme-, Dampf-, Wasser-, usw. -versorgung stellt.
Der Hersteller war im Laufe der Jahre 2000/2001 nicht in der Lage, einen Betrieb im Soll-Betriebspunkt zu gewährleisten, da das regelmäßige Einfrieren der Anlage nicht sicher verhindert werden konnte.
Im Mai 2001 führte ein defektes Expansionsventil in der Saugleitung der Kompressoren zum Totalausfall. Über mehrere Wochen musste ein Notbetrieb mit Kühlwagen, dann mit einem mobilen Kältesatz durchgeführt werden. Vermutlich als Folge der Fehlfunktion fielen sämtliche Kompressoren sukzessive auf Grund von erlittenen Flüssigkeitsschlägen aus und mussten ersetzt werden. Es entstand ein hoher Schaden an Waren und Anlagenteilen. Zum Zeitpunkt des Berichtes steht eine gutachterliche Klärung der technischen Probleme noch aus. Sie soll die Basis der schlussendlichen Ertüchtigung der Anlage liefern.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Anlage ist Bestandteil der Installationen im Technikraum der Herrmannsdorfer Landwerkstätten am Kronsberg. Diese sind durch zwei große Fenster für Besucher einsehbar. Im Rahmen der Informationsarbeit werden in Broschüren und bei Führungen Details der Anlage erklärt. Die Herrmannsdorfer Landwerkstätten haben über den hohen Besucherverkehr einen starken Multiplikatoreffekt.
Die Kälteanlage wurde bisher noch nicht vollständig messtechnisch erfasst. Der Einbau eines Wärmemengenzählers im Rückkühlkreislauf steht noch aus, da er während der noch durchzuführenden Ertüchtigung der Anlage installiert werden soll. Aktuelle (Strom-)Energieflussdaten werden dem Publikum vor dem Technikraum auf einem Panel sichtbar gemacht.
Zu dem Gesamtprojekt und auch speziell zur Kälteanlage wurden verschiedene Artikel in einschlägigen Fachzeitschriften veröffentlicht.
Im Oktober 2001 wurden die Herrmannsdorfer Landwerkstätten mit dem Deutschen Solarpreis 2001 für die Kategorie ‚Landwirtschaft in Anerkennung der ökologischen Leistung des Gesamtkonzeptes - dazu gehörte ausdrücklich auch das technische Konzept - ausgezeichnet.


Fazit

Durch die dargestellte Situation war ein ordnungsgemäßer Betrieb der Anlage nur über sehr kurze Zeiträume möglich. Eindeutige, langfristig abgestützte Erfahrungen liegen daher nicht vor. Auch Messwerte konnten nur sehr eingeschränkt ermittelt werden.
Grundsätzlich wird die Binäreistechnik von den Betreibern der Anlage als geeignet angesehen. Die Technik ist jedoch nicht ausgereift und die Unterstützung durch die Hersteller ist für einen sicheren Betrieb, wie er von einer Kälteanlage im Lebensmittelbereich erwartet werden muss, unzureichend.