Mały krok o ogromnym znaczeniu
Oto historia „ukochanej przez Ziemię małej fabryki zdrowych napojów”, która pokazuje, że dobrze prosperujący biznes może poprawić zdrowie i dobrostan ludzi oraz całej planety. Pewien producent miał wielkie marzenie, aby do wiosny 2022 roku uruchomić zrównoważoną instalację o zużyciu energii na poziomie zerowym netto. Fabryka, nazwana blenderem, to nowy zakład firmy Innocent, w którym nasz klient będzie produkował soki i smoothies. To miejsce, w którym nie tylko będą sporządzane najwspanialsze smoothies na świecie, ale też przestrzeń, gdzie najmądrzejsi ludzie — w tym eksperci GEA w dziedzinie przetwórstwa, ogrzewania i chłodnictwa — połączą się w inteligentne zespoły.
Nazwanie nowego zakładu produkcji soków w Porcie Rotterdam w Holandii „ukochaną przez Ziemię małą fabryką zdrowych napojów” to przesłanie, że firma Innocent skromnie zajmuje swoje miejsca w ramach większej układanki ekologicznej, nie rezygnując ze swoich śmiałych ambicji. W rzeczywistości zakład będzie produkował rocznie do 300 milionów litrów schłodzonych soków i smoothies, które trafią na rynki Europy kontynentalnej i Wielkiej Brytanii. Ponadto należy podkreślić rolę wzorca dla innych firm, które na przykładzie zakładu będą mogły się uczyć i powielać, co znacznie podniesie jego znaczenie. Firma Innocent wie, że każda kropla wody, którą oszczędza, każda tona dwutlenku węgla, którą eliminuje, każda kilowatogodzina energii, którą zabezpiecza i każdy kilogram odpadów, który redukuje, to niewiarygodny dar na rzecz Ziemi.
Prawdziwa sztuka projektowania
Eksperci GEA wspierają wielkie marzenia firmy Innocent na każdym kroku, dokładając wszelkich starań, aby pomóc w ich realizacji. Podczas wspólnej pracy z zespołem projektowym firmy Innocent udowodnili, że wydajny i niezawodny projekt procesu to coś więcej niż suma maszyn i komponentów na hali produkcyjnej. To dlatego, że prawdziwą sztuką projektowania jest to, co za nią stoi — a najlepiej to, co ją poprzedza. To właśnie dzięki fachowej wiedzy procesy są tak skonfigurowane, aby produkcja była naprawdę zrównoważona.
Nieczęsto zdarza się, by klienci angażowali GEA na tak wczesnym etapie, że jeszcze można usiąść przy przysłowiowej desce kreślarskiej i dopracować wiele drobnych szczegółów. Na szczęście dokładnie to stało się z projektem „blendera” dla firmy Innocent. W rezultacie małe napoje mogą odegrać dużą rolę w realizacji marzeń producenta napojów o osiągnięciu neutralności węglowej. W tym celu drobiazgowo przeanalizowano ilość gazów cieplarnianych uwalnianych podczas produkcji każdej butelki.
„Zapewniamy planecie miejsce przy stole kreślarskim, na którym projektujemy fabrykę”
Ten projekt to tygiel ludzi, którzy nie boją się angażować w otwarte debaty, którzy zderzają ze sobą różne perspektywy, rewidują plany i wzajemnie motywują się do szukania nowych rozwiązań. „Chcemy zapewnić naszej planecie miejsce przy stole kreślarskim, na którym projektujemy fabrykę” — mówi Andy Joynson z firmy Innocent. Andy odpowiada za ten przełomowy projekt jako kierownik zakładu, czy też „główny mieszający”, jak mawia się w firmie Innocent. Wraz ze swoim zespołem sprawdził, czy każdy etap planowania jest ekologiczny. Pod uwagę brane są tylko te rozwiązania, które ograniczają emisję dwutlenku węgla i zużycie wody oraz traktują odpady jako zasoby.
Nasze yin i yang
Kluczem do rozwiązania problemu kaskady energetycznej jest zrozumienie, jak wszystkie wielopłaszczyznowe szczegóły składają się na większy obraz lub powiększenie perspektywy ze skali mikro do makro. Franz-Josef Helms, który nadzoruje stronę procesową projektu, ujmuje filozofię GEA w skrócie: „Nie unikamy zagłębiania się w szczegóły, każdy krok operacyjny oceniamy pod kątem jego wpływu na wszystkie kolejne etapy. Każda decyzja ma wielowymiarowy efekt domina. Od początku współpracy z firmą Innocent i jej zespołem stawialiśmy wyzwania, ale także sami czuliśmy zachętę do przesuwania granic. W miarę jak projekt koncepcyjny rozwijał się dzięki naszym pomysłom, nasz zespół dostosowywał się do nich — i w końcu je realizował”. Potrzeba dużego doświadczenia i umiejętności wielu partnerów, aby wspólnie osiągnąć tak przełomowy projekt instalacji. Ale z GEA u boku, Innocent ma partnera, który nie zawaha się przed takim wyzwaniem.
„Wykorzystując najnowsze dostępne technologie, możemy projektować instalacje, które osiągają granice tego, co możliwe w zakresie zrównoważonego rozwoju.”
Franz-Josef Helms
Kierownik ds. inżynierii, napoje bezalkoholowe, GEA
Ta metoda ma sens
Robert Unsworth jest jednym z ekspertów GEA w dziedzinie ogrzewania i chłodnictwa, którzy uzupełnili zespół projektowy firmy Innocent, aby skupić się na Holistycznych rozwiązaniach inżynieryjnych NEXUS. Dzięki takiemu podejściu wymagania dotyczące ogrzewania i chłodzenia są uwzględniane w procesie już na etapie planowania, a nie jak to zwykle bywa — po fakcie. Jak wyjaśnia Unsworth, to drugie podejście jest strasznym marnotrawstwem potencjału. Chociaż optymalizacja poszczególnych elementów instalacji lub etapów procesu w odosobnieniu zapewnia przyrost wydajności, dopiero całościowe spojrzenie pozwala uzyskać znaczącą poprawę w zakresie zużycia energii i emisji dwutlenku węgla.
„Łącząc umiejętności procesowe z wiedzą z zakresu ogrzewania i chłodnictwa, można osiągnąć poprawę o więcej niż pół punktu procentowego tu czy tam. Pojedyncze działania, takie jak wymiana konkretnego elementu lub regulacja parametru, nie przyniosą rzeczywistych rezultatów” — mówi Unsworth.
Dzięki NEXUS możemy zmniejszyć zużycie energii i koszty operacyjne o 30% lub więcej, przy jednoczesnej redukcji emisji CO2 i NOx nawet o 90%. Jeśli obiekt korzysta z ekologicznej energii elektrycznej, możliwe jest nawet osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla. To jest dokładnie droga, którą podąża Innocent".
Robert Unsworth:
Globalny kierownik ds. zrównoważonego rozwoju technicznego, GEA Heating & Refrigeration Technologies
Więc za jakie dokładnie dźwignie pociąga grupa robocza firm GEA oraz Innocent, aby sprawić, by „blender” działał jako obiekt neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla, zasilany energią odnawialną? Podczas procesu planowania wyłoniły się cztery zadania cząstkowe, które pomogą firmie Innocent zmniejszyć zużycie energii, poddać ją recyklingowi i ponownie wykorzystać, a także wytworzyć własną energię metodą regeneracji. Można powiedzieć, że jest to energetyczna opowieść w czterech aktach.
Rozdział pierwszy: obniżenie zużycia energii
Jedną z rzeczy, bez której nie może się obejść żaden zakład przetwórstwa żywności lub napojów, jest ogrzewanie. Jest ono niezbędne do gotowania, sterylizacji i konserwowania. Drugą stroną medalu jest chłodzenie, które obniża temperaturę produktów poddawanych obróbce cieplnej, a jednocześnie pozwala zachować smak, zawartość składników odżywczych i witamin oraz teksturę. Ponieważ ciepło jest energią, ważne jest, aby ocenić zapotrzebowanie na nie na każdym etapie przetwarzania i dokonać odpowiednich korekt. Pracując ręka w rękę, eksperci GEA zdołali zminimalizować zapotrzebowanie na ogrzewanie i chłodzenie w wielu obszarach. W efekcie uzyskano znaczną redukcję zapotrzebowania na energię dla całej instalacji.
Na przykład temperatura pasteryzacji może być obniżona z 95°C do 90°C — poprawiając bilans energetyczny o trzy procent. Umożliwia to zamontowanie pompy ciepła i rozmrażanie soków za pomocą ciepłej wody zamiast pary. GEA doradziła firmie Innocent zastosowanie dwóch oddzielnych obiegów grzewczych — jednego ustawionego na 65°C do czyszczenia i drugiego na 90°C do pasteryzacji i sterylizacji. Ponadto Innocent będzie schładzać soki tylko na tyle, na ile jest to absolutnie konieczne, ponieważ każdy stopień mniej, o jaki nie musi spaść słupek rtęci, poprawia efektywność energetyczną o minimum cztery procent.
Zanim firma Innocent rozpoczęła te wszystkie zmiany, GEA przeprowadziła dokładne testy: „Musieliśmy mieć pewność, że technologia jest w stanie spełnić standardy jakościowe pomimo dostosowanych wymagań cieplnych. Odpowiedź to głośne „tak”. Na przykład pasteryzujemy w niższej temperaturze, aby pasowała do pomp ciepła. W segmencie przetwarzania żywności jest to nie lada wyczyn” — mówi Helms. Te małe poprawki zmieniają całą perspektywę.
Rozdział drugi: ponowne wykorzystanie energii
W rozdziale drugim tej historii GEA określiła, w jaki sposób energia wykorzystywana w niektórych punktach procesu może być odzyskiwana w celu zminimalizowania strat ciepła. Innocent zastosuje bardziej energooszczędny pasteryzator o większej powierzchni wymiennika ciepła. Innym praktycznym rozwiązaniem jest podgrzewanie wody do czyszczenia za pomocą ciepła odpadowego ze sprężarek powietrza. GEA musiała zminimalizować ilość pary do takiego stopnia, aby można było zastosować elektryczną wytwornicę pary zasilaną zieloną energią. „Tradycyjnie w produkcji napojów całe ciepło jest dostarczane w temperaturze powyżej 100°C przy użyciu pary jako nośnika ciepła” — mówi Unsworth. „Ale my to zakwestionowaliśmy. Teraz tylko ułamek ciepła jest wymagany w postaci pary wodnej, która jest wykorzystywana do sterylizacji”.
„Dzięki maksymalnemu wykorzystaniu zasady wymiennika ciepła osiągnęliśmy niewiarygodne korzyści w zakresie ponownego wykorzystania i ograniczenia ogromnej ilości energii marnowanej przez niewykorzystaną parę.”
Andy Joynson
Były Chief Blender, Innocent
Rozdział trzeci: upcykling energii
Wszyscy wiemy o upcyklingu naszych odpadów domowych poprzez ich ponowne wykorzystanie i zmianę przeznaczenia. Ale jak to działa w przypadku energii? Rozwiązaniem są pompy ciepła, bohaterowie trzeciego rozdziału historii optymalizacji energetycznej firmy Innocent. Z ich pomocą energia zużywana podczas produkcji soków — a w szczególności ciepło odpadowe z systemu chłodzenia — może być poddana recyrkulacji w obiegu zamkniętym. W projekcie GEA dla firmy Innocent sekcja ta będzie umieszczona na styku obiegów temperaturowych 65°C i 90°C. Wszędzie tam, gdzie procesy grzewcze wymagają temperatury powyżej 100°C, podnoszą ją kotły elektryczne. Podobnie jak pompy ciepła również one wymagają energii do działania.
To, co brzmi jak bajkowe zakończenie procesu projektowania, nie ma nic wspólnego z magią. Są to korzyści płynące nie tylko z ujawnienia etapów i parametrów procesu, ale także z wzajemnego zachęcania się do nowych i lepszych rzeczy. Zarówno GEA, jak i Innocent skorzystały na zakwestionowaniu konwencjonalnego podejścia. Choć Innocent chce mieć fabrykę neutralną dla klimatu, nie ma złudzeń co do zapotrzebowania produkcji przemysłowej na energię.
Rozdział czwarty: niezależne wytwarzanie zielonej energii
To prowadzi nas do rozdziału czwartego i decyzji firmy Innocent o generowaniu własnej energii przy użyciu paneli słonecznych i dużych turbin wiatrowych w północnej i południowej części terenu. Firma uznała za istotne, aby nie naruszać lokalnych dostaw mediów i przepustowości sieci. Zamiast tego „blender” będzie samowystarczalny, a pracownicy będą tworzyć wszystko, co potrzebne do produkcji.
Zdradzając nieco z przyszłości, Andy Joynson wyjaśnia, że lokalizacja fabryki w porcie w Rotterdamie oznacza, że napoje Innocent nie będą już pokonywać wielu kilometrów drogą lądową, co pozwoli wyeliminować tony gazów cieplarnianych. Ponieważ sok pomarańczowy nadal musi być transportowany drogą lądową, Innocent pracuje nad załadowaniem go do floty pierwszych na świecie elektrycznych ciężarówek o ładowności 50 ton brutto i zerowej emisji spalin — nastąpi to pewnego dnia.
Oszczędzanie wody za pomocą cytryn i jeszcze większej porcji nieszablonowego myślenia
Zmniejszenie emisji dwutlenku węgla wymaga zaangażowania. Aby mieć pewność, że „blender” został zaprojektowany w sposób prawdziwie zrównoważony, GEA zastosowała również swoje podejście mikro-makro do zużycia wody i wytwarzania odpadów podczas produkcji soków. Według Franza-Josefa Helmsa, którego zespół badał każdy etap tego procesu: „Największą redukcję zużycia osiągnęliśmy dzięki zastosowaniu nietypowego systemu mycia w obiegu zamkniętym (CIP), który minimalizuje powierzchnię wymagającą czyszczenia, a także wykorzystuje pionierską technologię firmy Fluidor do czyszczenia rur za pomocą tornada powietrznego zamiast wody. Dostosowanie systemu Fluivac pozwala firmie Innocent odzyskiwać 98% soku z rurociągów technologicznych”.
Przykładem zrównoważonego myślenia, na który zwraca uwagę Helms, jest „stosowanie soku cytrynowego zamiast wody jako naturalnego płynu do płukania uszczelek, ponieważ niskie pH zapobiega rozwojowi bakterii”. Dzięki zainstalowaniu skraplaczy Innocent zużyje o 45% mniej wody niż szacowano w pierwotnym studium projektowym. W przypadku systemu Fluivac GEA poszła o krok dalej, adaptując go do układu CIP firmy GEA. Połączenie obu tych rozwiązań znacznie zmniejsza zużycie wody. Dla chcącego nic trudnego.
Inspirowanie szerszych zmian
Andy Joynson mówi z błyskiem w oku: „Chylę czoła przed firmą GEA, ponieważ była u naszego boku podczas całej tej podróży i pomogła rzucić wyzwanie konwencjonalnemu podejściu do projektowania”. Wszystkie małe szczegóły składają się na wielki sukces. „
