Engineering for a better world
Wärmepumpen verändern die Energielandschaft der Welt
Wenn es darum geht, die Gesundheit unseres Planeten zu verbessern, spielt GEA eine führende Rolle. Im Rahmen unserer strategischen Nachhaltigkeitsziele ebnen wir unseren Kunden aus den unterschiedlichsten Branchen den Weg, ihren Energieverbrauch und CO₂-Ausstoß sinnvoll und messbar zu reduzieren. Dazu gehört auch der Einsatz von GEA Wärmepumpensystemen.
Die Wärmepumpentechnologie wird weltweit in zahlreichen Branchen immer häufiger eingesetzt, um Abwärme zu nutzen, zu verstärken und wiederzuverwenden. Dieses Upcycling kann die Heizkosten erheblich senken und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern. Bei großflächiger Anwendung können erhebliche finanzielle und ökologische Vorteile erzielt werden.
In den letzten Jahren hat GEA in lebensmittelverarbeitenden Betrieben, Getränke- und Molkereibetrieben, Brauereien, Kühlhäusern, Fernwärmesystemen und anderen Einrichtungen Heiz- und Kühltechnik auf Ammoniakbasis installiert.
Warum Ammoniak?
Die thermodynamische Effizienz von Ammoniak macht es zu einer sehr wirtschaftlichen Wahl, und dank Verbesserungen in der Verdichtertechnologie können Ammoniak-Wärmepumpen heute höhere Temperaturen erzeugen als früher.
In großen Anlagen, in denen sowohl geheizt als auch gekühlt werden muss, wie z. B. in Fernwärmenetzen oder in der Lebensmittelindustrie, kann die Ammoniak-Wärmepumpentechnologie im Vergleich zu synthetischen Kältemitteln bis zu 40 % weniger Energie verbrauchen, bis zu 40 % weniger Kosten verursachen und bis zu 40 % weniger Emissionen einsparen.
Wärmerückgewinnung für Heizung und Kühlung
Ein führender kanadischer Anbieter von Kühl- und Heiztechnik wollte die Reichweite umweltfreundlicher Heiz- und Kühltechnologien ausdehnen und startete ein ehrgeiziges Projekt, bei dem GEA Technologie eingesetzt werden sollte, um 557.000 Quadratmeter Gebäudefläche mit Fernwärme und Fernkälte zu versorgen.
Um diese umfangreichen Anforderungen zu erfüllen, hat GEA zwei RedGenium Wärmepumpen speziell für den Standort in Ontario entwickelt und geliefert. Jede Wärmepumpe liefert 2 Megawatt (569 t Kälteleistung) Warmwasser mit einer Temperatur von 85 °C und 4,4 °C Kaltwasser für den Kühlbedarf.
Während herkömmliche synthetische Kältemittel wie Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) als umweltschädlich bekannt sind, verwendet das neue System das natürliche Kältemittel Ammoniak. Dieses hat ein Ozonabbaupotenzial von Null.
Nachhaltige Effizienz
Das Herzstück jeder RedGenium-Wärmepumpe ist ein GEA V XHP-Kolbenkompressor mit extrem hohem Druck. Mit Wassertemperaturen von bis zu 95 °C und einem großen Leistungsbereich mit einem maximalen Auslegungsdruck von 63 bar bietet das Ammoniaksystem die beste Leistung seiner Klasse. Dies führt zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten, da der Stromverbrauch deutlich niedriger ist und Ammoniak relativ günstig bezogen werden kann.
Das System verwendet eine geringe Menge (idealerweise erneuerbare) Elektrizität, um die erzeugte Wärme zu verstärken. Die Elektromotoren werden von Frequenzumrichtern angetrieben, und hocheffiziente Plattenwärmetauscher sorgen dafür, dass das gesamte System die höchsten Nachhaltigkeitsstandards erfüllt.
Eine von zwei maßgeschneiderten GEA Wärmepumpenanlagen mit dem natürlichen Kältemittel Ammoniak für eine Fernwärmeanlage in Ontario, Kanada.
Wärmepumpen senken Emissionen bei Mars
Der führende Süßwarenhersteller Mars hat in seiner Anlage im niederländischen Veghel eine Ammoniak-Wärmepumpenlösung von GEA installiert: in einer der größten Schokoladenfabriken der Welt. Nachdem die Möglichkeiten zur Energieeinsparung und zum Energiemanagement am Standort analysiert waren, lautete das Ergebnis: Die Installation von Wärmepumpensystemen sollte die Energieeffizienz des gesamten Prozesses bei Mars deutlich verbessern und das Engagement des Unternehmens für Verringerung von Emissionen unterstützen.
Die maßgeschneiderte GEA Wärmepumpenlösung, die auf GEA V HP Kolbenverdichtern basiert, extrahiert und verstärkt die bisher unbrauchbare geringe Wärme aus den Kühlanlagen und nutzt sie dann zur Wassererwärmung. Die aus den Kühleinheiten gewonnene Wärme wird durch einen Wärmetauscher geleitet, der Wasser auf bis zu 63 °C erhitzen kann.
Dieses Wasser wird dann durch das speziell installierte Warmwassernetz auf dem Dach der Fabrik geleitet, von wo aus es in verschiedene Bereiche der Fabrik geleitet werden kann, einschließlich der Schokoladen- und Siruplager und der Klimaanlagen. Die Wärmepumpen sparen jährlich rund 26 Terajoule Gas und etwa 1.000 Tonnen CO2-Emissionen ein.
Mars plant, weitere Wärmepumpen an anderen Standorten auf der ganzen Welt zu installieren, da die Wiederverwendung von Abwärme einer der wichtigsten Bausteine für das Ziel des Unternehmens ist, bis 2040 energieneutral zu werden.
GEA Wärmepumpensysteme wurden in der Schokoladenfabrik von Mars in den Niederlanden installiert.
Revolution in der Saftherstellung
Im Rahmen eines umfassenden Projekts zum Bau einer vollständig CO₂-neutralen Saftfabrik beauftragte der Smoothie- und Safthersteller innocent GEA mit der Lieferung nachhaltiger Verarbeitungs-, Heiz- und Kühltechnologie für seinen neuen Standort. Durch die frühe Einbindung von GEA in das Projekt konnten zahlreiche innovative Prozesse von Anfang an umgesetzt werden, so dass innocent auf dem besten Weg ist, seine Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
GEA Wärmepumpen bilden das Herzstück der energiesparenden Anlage von innocent. Um die Systeme für maximale Effizienz zu integrieren, empfahl GEA innocent die Verwendung von zwei getrennten Heizkreisläufen – einen mit einer Temperatur von 65 °C für die Reinigung und einen mit einer Temperatur von 90 °C für die Pasteurisierung und Sterilisierung. Wärmepumpen wurden integriert, um das Wasser mit der Abwärme aus den Prozessen zu erhitzen. GEA musste die Dampfmenge so weit reduzieren, dass ein mit umweltfreundlich erzeugter Energie betriebener elektrischer Dampferzeuger eingesetzt werden konnte.
„Traditionell wird in der Getränkeherstellung Dampf als Medium für alle Temperaturen über 100 °C verwendet”, erklärt Robert Unsworth, Global Technical Sustainability Manager bei GEA. „Das haben wir hinterfragt. innocent wird nur noch einen Bruchteil der Wärme mit Dampf erzeugen, was für die Sterilisation noch notwendig ist.“ Durch die optimale Ausnutzung des Wärmetauscherprinzips konnten enorme Fortschritte bei der Wärmerückgewinnung erzielt werden, wodurch die bisher in Form von ungenutztem Dampf verschwendeten Energiemengen erheblich reduziert werden konnten.
Das Projekt wurde von der European Heat Pump Association (EHPA) mit dem People's Choice Award in Gold ausgezeichnet. „Ich ziehe meinen Hut vor GEA, weil sie uns bei jedem Schritt unterstützt und uns geholfen haben, konventionelle Designansätze in Frage zu stellen”, sagt Andy Joynson, ehemaliger Director of Operations von innocent drinks Europe. „All die kleinen Schritte summieren sich zu einem großartigen Erfolg. Wir kommen mit etwa 60 Prozent der Energie aus, die eine Anlage vergleichbarer Größe benötigen würde – das ist ein großer Unterschied.“
Die Wärmepumpensysteme von GEA in der Smoothie-Produktionsanlage von innocent – der weltweit ersten CO₂-neutralen Saftfabrik – sind ein wichtiger Faktor für die deutliche Reduzierung des Energieverbrauchs und tragen dazu bei, die Nachhaltigkeitsziele des Unternehmens zu erreichen.
Kombinierte Lösungen bei der Hühnerfarm Wipasz
Wipasz SA, einer der größten polnischen Futtermittelhersteller und Marktführer in der Produktion von frischem Hühnerfleisch, benötigte eine umfassende und komplexe Lösung. Für seine neue Geflügelfabrik im polnischen Międzyrzec Podlaski suchte das Unternehmen nach Lösungen, um die Produktion nachhaltiger und energieeffizienter zu gestalten.
Andrzej Wachink, Technischer Leiter bei Wipasz S.A., sagt: „Die neue Anlage ist sehr groß und sehr modern. Wir haben GEA vor drei Herausforderungen gestellt: die Anlage kühl zu halten, die Abwärme zurückzugewinnen, um den Energieverbrauch der Kessel für die Warmwassererzeugung zu senken, und eine angemessene Belüftung, insbesondere im Schlachtbereich, zu schaffen.“
Auch die Gefrier- und Kühlprozesse sind extrem temperaturempfindlich, wobei das Produkt für den Frischvertrieb bei 0 Grad C verpackt wird. Die restliche Charge für Export oder Weiterverarbeitung, z. B. zu Chicken Nuggets, wird auf minus 18 Grad C eingefroren.
Um die unterschiedlichen Anforderungen der Anlage zu erfüllen, konzipierte, konstruierte und lieferte GEA eine Kühlkapazität von 5,3 MW (1.507 t Kühlleistung) für fünf Plattenfroster, fünf Chargengefriertunnel, zwei Kühlhäuser und 64 Luftkühler. Die Ausstattung der Anlage umfasst die GEA-Hubkolbenverdichter – ein Grasso Hubkolbenverdichter V1800 für die Klimatisierung des Werks, ein Grasso Schraubenverdichter SP1 für den primären Kühlprozess des Geflügels und einen Grasso Schraubenverdichter SP2 für das Einfrieren sowie die Erzeugung der Wärme für Wasser und Klimatisierung.
Darüber hinaus hat das Unternehmen acht Lüftungsanlagen zur Belüftung der Produktionsräume sowie vier weitere zur Klimatisierung des Bürogebäudes installiert. Alle werden aus der zentralen Ammoniakanlage mit Kälte gespeist und der daraus zurückgewonnenen Wärme mit Heizleistung versorgt. Wipasz wurde außerdem mit zwei Wärmerückgewinnungssystemen ausgestattet, die den gesamten Warmwasser- und Heizbedarf abdecken, einschließlich der Büros und Sozialräume. Die entfallende Notwendigkeit für einen Kessel sorgt außer einer verbesserten CO2-Bilanz für eine schnellere Amortisierung und höhere Rendite.
In Kombination mit einem Kühlaggregat erlaubt eine Wärmepumpe die Bereitstellung von Energie zum Kühlen und Heizen in einem kontinuierlichen Kreislauf, was eine Senkung der Energiekosten um 40 % oder mehr zulässt. Wenn man bedenkt, dass in der Nahrungsmittel-, Milch- und Getränkeindustrie bis zu 60 % des Energieverbrauchs für Heizung und Kühlung aufgewendet werden, bedeutet dies eine erhebliche Einsparung. In der Geflügelproduktion wie bei Wipasz ergeben sich aus der Wärmerückgewinnung und dem Einsatz einer Wärmepumpe in Produktionsprozessen erhebliche finanzielle und ökologischen Vorteile. Dies gilt insbesondere für Anwendungen, in denen zunächst Wärme zur Vorbereitung und anschließend Kälte zum Kühlen und Einfrieren erforderlich ist.
Zweistufiger Schraubenverdichter Grasso von GEA im Kälteanlagenraum von Wipasz
Zukunftssicheres Heizen und Kühlen
Die von GEA weltweit installierten Wärmepumpen sind maßgeschneidert, um präzise Temperaturanforderungen zu erfüllen, und dank der langen Lebensdauer von Ammoniak auch in Zukunft noch viele Jahre einsetzbar. Im Vergleich zu anderen Kältemitteln, die nur eine Lebensdauer von etwa 10 Jahren haben, ist die Investition in eine Ammoniakanlage für 30 bis 40 Jahre oder sogar länger sicher.
Da fluorierte Gase weltweit aus dem Verkehr gezogen werden, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, werden natürliche Kältemittel wie Ammoniak zunehmend eingesetzt. Dies hat den Weg für eine breitere Anwendung geebnet, und da die Nachfrage nach umweltfreundlichen Energielösungen steigt, werden Ammoniak-Wärmepumpen heute weltweit in Heiz- und Produktionsanlagen eingesetzt.
GEA's York, Pennsylvania, USA, operations started in 1949
Celebrating 75 years
Our Heating & Refrigeration Technologies division is observing an important anniversary. This year marks 75 years of operations in York, Pennsylvania, USA. The plant produces American Society of Mechanical Engineers-certified heat pumps as well as standard and custom-engineered compressor packages, chillers and controls. What began as a modest, single-building startup in 1949 is today a GEA campus that spans 13 acres with a 90,000-square-foot manufacturing facility.
