Food-Pinch: Dynamische Wärmeintegration in der Lebensmittelindustrie
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Hintergrund
In der Lebensmittelindustrie haben Prozesse wie Kochen, Backen, Frosten und Kühlen einen hohen Wärme- und Kältebedarf. Der Wärme- und Kältebedarf der deutschen Lebensmittelindustrie verursacht jährlich über 11 Mio. Tonnen CO2-Emissionen. Um diese CO2-Emissionen zu reduzieren und gleichzeitig Energiekosten zu senken, sind Energieeffizienzmaßnahmen geeignet. In der Lebensmittelindustrie ist eine vielversprechende Energieeffizienzmaßnahme die Wärmeintegration. Durch die geschickte Verschaltung von Wärmequellen und -senken lässt sich anfallende Abwärme häufig prozessintern weiternutzen. So kann der Bedarf an externen Betriebsmitteln, wie z.B. Dampf, deutlich verringert und damit auch der CO2-Ausstoß reduziert werden.
Eine etablierte Methode, um Einsparpotentiale durch Wärmeintegration in kontinuierlichen Prozessen aufzudecken und nutzbar zu machen, ist die Pinch-Analyse. Die Pinch-Analyse in ihrer klassischen Form ist in der Lebensmittelindustrie jedoch nicht direkt anwendbar, da dort Produktionsprozesse in der Regel nicht kontinuierlich, sondern als Batchprozesse dynamisch sind.
Zielsetzung
Das Ziel des Projekts Food-Pinch ist es, Methoden zu entwickeln, um das Potential der Wärmeintegration für die dynamischen Prozesse der Lebensmittelindustrie nutzbar zu machen. Der energieeffiziente Produktionsbetrieb soll mittels einer dynamischen Pinch-Regelung realisiert werden. Um das Potential der Wärmeintegration bestmöglich auszuschöpfen, sollen zudem mehrstufige Investitionsfahrpläne für Anlagenerweiterungen entwickelt werden.
Der Schwerpunkt der Arbeiten am Lehrstuhl für Technische Thermodynamik besteht darin, mathematische Optimierungsmethoden zu entwickeln, um effiziente Betriebsweisen zu finden und Investitionsfahrpläne zu entwerfen.
Die dynamische Pinch-Regelung wird in enger Zusammenarbeit mit der ÖKOTEC Energiemanagement GmbH entwickelt. Die Ergebnisse von Food-Pinch sollen in den Produktionsbetrieben der Unternehmen Westfälische Fleischwarenfabrik Stockmeyer GmbH, Nestlé Wagner GmbH und Nestlé Deutschland AG (Maggi Werk Singen) in Form von Demonstratoren implementiert und validiert werden.