Bis zu 80 % Primärenergie einsparen

Wer zur Kälteerzeugung auf Abwärme zugreift, spart jede Menge Primärenergie. Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlagen für den Nutztemperaturbereich bis -10 °C stellen eine wirtschaftliche Alternative zu Kompressionskälteanlagen dar.

Die Technik der Absorptionskälteanlagen (AKA) ist nicht neu, das verwendete Kältemittel aber schon. Bislang setzte man in derartigen Anlagen Lithiumbromid ein. Doch damit lassen sich bestenfalls Temperaturen von +6 °C erzeugen, was für die Raumklimatisierung ausreicht, aber nicht für Kühlhäuser. Das Kältemittel Ammoniak hingegen ermöglicht einen Nutztemperaturbereich von bis zu -10 °C. Und genau das macht die AKA hochinteressant, denn sie benötigt etwa 80 % weniger Primärenergie als ihr Pendant, die Kompressionskälteanlage. Kein Wunder also, wenn in der Lebensmittelindustrie parallel zu den steigenden Energiekosten das Interesse an Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlagen kontinuierlich zunimmt.

Die meisten Anlagen dieser Art entstehen derzeit in den Vereinigten Staaten und in Asien. Aber auch ein deutscher Anlagenbauer setzt auf die Technologie: Die AGO AG Energie + Anlagen (Kulmbach) hat gemeinsam mit dem Institut für Luft- und Kältetechnik (ILK) in Dresden eine AKA entwickelt, die den aktuellen Stand der Technik für „kältehungrige“ Unternehmen nutzbar macht.

Bis zu -10 °C Kälte aus der vorhandenen Abwärme

Grundvoraussetzung für den Betrieb einer Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlage ist ein „Rohstoff“, den zahlreiche Unternehmen in Hülle und Fülle besitzen und viel zu häufig nur unzureichend verwerten. Die Rede ist von Abwärme, genauer gesagt von einer Abwärme mit mindestens 85 °C. In der Lebensmittelindustrie sind solche Temperaturen völlig normal. Wer Obst oder Gemüse verarbeitet, wer eine Backstraße betreibt, Fisch zubereitet oder Pfandflaschen reinigt, der verfügt in aller Regel über diese Wärme. Im Winter nutzt man sie gerne für die Heizung und akzeptiert dabei auch eine äußerst geringe Energieausbeute, weil es sich ja um Abwärme handelt, also um eine Art Abfall, den man ohnehin entsorgen muss.

Doch gerade diese Denkweise, die der Energievergeudung Vorschub leistet, gilt heutzutage als überholt, wie Dr. Klaus Ramming, Projektleiter der AGO AG Energie + Anlagen, betont: „Betriebswirtschaftlich und auch energiepolitisch ist es unverzeihlich, wenn wir das Potential von Abwärme fahrlässig ignorieren. Denn Energie, die man auf der einen Seite zum Fenster hinauswirft, muss man auf der anderen Seite teuer einkaufen.“

Projektbeispiel: Lohwiesenhof

Dass sich eine Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlage gleich mehrfach rentiert, kann Frank Burghardt bestätigen. Der Betreiber des Lohwiesenhofes in Pforzheim gewinnt Strom aus eigenem Biogas. Mit der quasi gratis anfallenden Wärme beheizt er Stallungen, Wohnräume und Hofladen. Aber trotz dieser umfassenden Abwärmenutzung ginge 70 % der Energie verloren, sofern Burghardt die Wärme nicht für die Kältegewinnung einsetzen würde. Aber genau das tut er!

Zu den Lebensmitteln, die er auf seinem Biohof erzeugt und selbst vermarktet, gehören neben Eiern und Geflügelprodukten vor allen Dingen Kartoffeln. Da die meisten Verbraucher die Erdfrüchte heutzutage nicht mehr selbst einkellern, lagern die Knollen das ganze Jahr über in den Kühlräumen des Lohwiesenhofes – bei 4-5 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 95 bis 98 %. „In Anbetracht der erheblichen Stromkosten rechnet sich die Lagerung mit konventioneller Kühlung kaum noch“, weiß Burghardt – es sei denn, man erhält die Kälte zu einem äußerst günstigen Tarif. Und genau hier kommt die Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlage von AGO (www.ago.ag) ins Spiel. Die Wärmenergie aus der Stromerzeugung reicht aus, um seine 50 kW-Anlage das ganze Jahr über zu versorgen und eine Kühlsoletemperatur von -3 °C zu erzeugen. Damit wird eine 200 m² große Lagerhalle gekühlt, die so dimensioniert ist, dass dort bis zu 300 t Kartoffeln Platz finden. Auch vier Kühlräume beziehen ihre Kälte von der AKA. „Auf eine zusätzliche Kompressionskälteanlage kann der Lohwiesenhof problemlos verzichten, weil Kartoffeln im Falle einer Betriebsstörung leichte Temperaturschwankungen ohne Weiteres verkraften. Bei manchen anderen Lebensmitteln muss man den Einbau von Redundanzen erwägen“, sagt Sebastian Zürich, der das Installationsprojekt seitens der AGO AG geleitet hat.

Kälte aus eigener Wärme bei minimalem Stromverbrauch: Dieser Grundgedanke allein schon lieferte überzeugende Gründe für die Installation der AKA namens „AGO Congelo“. Darüber hinaus boten die politischen Rahmenbedingungen zwei weitere Anreize für die effiziente Wärmenutzung. Zum einen erhält Frank Burghardt seit 2009 mehr Geld für den ins Netz eingespeisten Strom, weil die Neuregelung des Bundesumweltministeriums den sinnvollen Wärmeeinsatz mit drei zusätzlichen Cent pro Kilowattstunde honoriert. Zum anderen fördert auch das Wirtschaftsministerium von Baden-Württemberg umweltfreundliche Energiekonzepte und hat 20 % der Kosten für die AKA des Lohwiesenhofes übernommen.

Leistungsbereich bis 1000 kW

Die Lohwiesenhof-Anlage mit einer Kälteleistung von 50 kW markiert die untere Leistungsskala von Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlagen, die AGO standardmäßig auch mit 100, 250, 500 und 1000 kW anbietet. Zudem baut und installiert das Kulmbacher Unternehmen individuell ausgelegte Anlagen mit einer Kälteleistung von bis zu 1 MW. Verrechnet man die Inves­titionskosten mit der Energieersparnis, so amortisiert sich eine AKA „AGO Congelo“ binnen weniger Jahre. „Generell gilt die Faustregel: je höher die Leistung einer Anlage, umso größer die Wirtschaftlichkeit. Eine 1 MW-Anlage erreicht unter günstigen Bedingungen schon nach zwei Jahren den Return of Investment“, rechnet Sebastian Zürich seinen Kunden vor. Außerdem darf man nicht übersehen, dass eine AKA zu den eher anspruchslosen Maschinen gehört, die weder Antriebsenergie noch weitere Betriebs- oder Verbrauchsstoffe benötigen. Der Wartungsaufwand für Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlagen hält sich daher in sehr überschaubaren Grenzen. Die Installation der Anlage ist in zwei, drei Tagen erledigt, bauliche Eingriffe sind meistens nicht erforderlich. Der Platzbedarf für eine 50 kW-Einheit liegt bei ca. 4 m².

CO₂-Reduktion in Brauerei Gebr. Maisel

Auch die Brauerei Gebr. Maisel in Bayreuth hat sich für das Prinzip „Kälte aus Wärme“ entschieden. Das nach der Würzekochung zur Abkühlung verwendete Wasser (85 °C) wird in die Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlage geleitet, die Kälte mit einer Verdampfungstemperatur von -3 °C erzeugt. Damit kühlt die Traditionsbrauerei ihre Gär- und Biertanks, wozu früher elektrischer Strom verbraucht wurde. „Unser Ziel besteht darin, künftig CO₂-neutral zu brauen, wozu wir den Verbrauch von Primärenergie kontinuierlich senken müssen. Die Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlage von AGO stellt einen weiteren Meilenstein auf dem Weg dorthin dar“, erläutert Rainer Seifert, Leiter Brautechnik bei Maisel, die auf Nachhaltigkeit angelegte Strategie des Unternehmens.

Gewaltiges Einsparpotential allerorten

Potenzial für die Vermarktung von AKA gibt es reichlich, wie das Institut für Luft- und Kältetechnik ermittelt hat. Allein die Lebensmittelindustrie inklusive Molkereien und Brauereien betreibt in Deutschland fast 16 500 Kälteanlagen, von denen sich prinzipiell ein Großteil durch Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlagen ersetzen ließe. Es gibt also landauf, landab viele Möglichkeiten, die Ressourcen zu schonen, CO₂-Emissionen zu verringen und „ganz nebenbei“ seine Energiekosten beträchtlich zu senken.