Abfall als Wertstoff zur Energieerzeugung
Energieautarkie in der Teigwarenproduktion
Von Peter Kirchmayer
Der Anfang war Hühnerdreck, viel zu viel davon und mit einem bestialischen Gestank! Dipl.-Ing Joachim Wolf hat für dieses Problem eine optimale Lösung gesucht, gefunden und realisiert. Dafür wurde Wolf Nudeln im April 2013 im Linzer Energy Tower mit dem Energy Globe in der Kategorie Luft ausgezeichnet.
Abbildung 1: DI Joachim Wolf mit dem Energy Globe Award 2013 (Kategorie Luft) (Quelle: Wolf Nudeln GmbH)
Abbildung 2: Hydrolyseanlage von Wolf Nudeln, Güssing (Quelle: Wolf Nudeln GmbH)
Teigwaren aus frischen Eiern von eigenen Hühnerställen
In Güssing im Südburgenland stellt das Familienunternehmen Wolf Nudeln GmbH seit gut einem halben Jahrhundert hochwertige Eierteigwaren her. Bei vielen Teigwarenfabriken wird Eipulver oder über oft lange Distanzen herbeigekarrtes Flüssigei verwendet. Bei Wolf Nudeln werden Frischeier aus den firmeneigenen Hühnerställen für die Produktion aufgeschlagen und pasteurisiert. Rund 30.000 Hühner legen die dafür benötigten Eier und auch das Futter stammt zu einem guten Teil aus der familieneigenen Landwirtschaft bzw. von mit Wolf Nudeln kooperierenden Bauern aus der näheren Umgebung.
Energiebedarf
Die Produktion von Teigwaren ist eine energieintensive Sache. Mit acht Produktionslinien werden die verschiedensten Arten von Teigwaren, von Spaghetti, Makkaroni und Linguine über Hörnchen und Fleckerl, Spiralen, verschiedenste Bandnudeln bis zu Nudeln aus gewalztem Teig oder auch Farfalle hergestellt. Diese acht Linien sowie die Verpackungsanlagen haben einen Leistungsbedarf von durchschnittlich 360 kW (Spitze 450 kW) elektrischem Strom. Zusätzlich werden für die Trocknung der Nudeln rund 310 kW (Spitze 600 kW) thermischer Energie benötigt.#
Die Idee
Schon seit Jahren beschäftigt der anfallende Hühnermist Eigentümer und Geschäftsführer Dipl.-Ing. Joachim Wolf. Als Ziel hat er sich vorgegeben, die Ressourcen Hühnermist sowie Grünschnitt und Gras aus der Landwirtschaft mit dem Bedarf an elektrischer und thermischer Energie einer industriellen Teigwarenproduktion optimal zu verknüpfen. Es wurden alle möglichen Szenarien durchgespielt, bis jenes einer Biogasanlage immer konkretere Formen annahm.
Joachim Wolf machte sich 2008 auf den Weg, möglichst viele Biogasanlagen in Österreich, aber auch in anderen Ländern anzusehen. Der ursprüngliche Gedanke lag bei einer 100 kW-Anlage, gerade so viel, dass der gesamte Hühnermist verarbeitet werden konnte. Er vertiefte sich immer mehr und mehr in die Thematik Biogasanlage und stieß schließlich auf das neuartige Hydrolyseverfahren. Dieses Verfahren versprach effizientere Gaserträge bei gleichzeitig geringerem Biomasseeinsatz. Joachim Wolf, der selbst Gärungstechniker ist, war rasch davon überzeugt, dass dieses wenig verbreitete Verfahren für ihn die optimale Lösung ist.
Die Hydrolyseanlage
Aus der ursprüngliche angedachten 100 kW-Anlage wurde in der Planungsphase bald eine 500 kW-Anlage. Damit kann der gesamte Energiebedarf der Teigwarenproduktion mit elektrischer und thermischer Energie gedeckt werden (Abb.2).
Das Hydrolyseverfahren ist ein dreistufiger Biogasprozess, der Naturprozessen nachempfunden ist. Das Planzensubstrat soll genauso aufbereitet und zersetzt werden wie in den vier Mägen eines Wiederkäuers, damit die zugeführte Biomasse auch optimal genutzt wird.
Die Biogasanlage besteht aus drei runden Behältern. Im ersten Behälter wird mittels einer Schnecke die Biomasse eingebracht. Dieses sogenannte Substrat setzt sich aus Hühnermist, Gras, Maissilage, Abfällen aus der Getreidereinigung und anderen landwirtschaftlichen Abfallprodukten zusammen. Damit auch permanent genügend Substrat zur Verfügung steht, ist Wolf Nudeln mit Landwirten aus der näheren Umgebung Kooperationen eingegangen.
Die Masse wird in diesem ersten Behälter einen Tag lang gerührt, der „Bacillus Subtilis“ sorgt dafür, dass Zellulosen, Hemizellulosen und Lignine zersetzt werden. Die relativ dünne Flüssigkeit wird dann in den zweiten Behälter gepumpt und weitergerührt. Von diesem Behälter aus wird der dritte Behälter, der sogenannte „Fermenter“ beimpft. Der PH-Wert muss im ersten Behälter bei 5,7 liegen, im zweiten Behälter zwischen 6,5 und 7,0 und im dritten zwischen 7,8 und 7,9.
Der Fermenter besitzt einen Überlauf, über den die Biomasse nach 10-tägiger Verweildauer in das sogenannte Endlager gelangt. Die Masse aus dem Endlager wird teilweise als Rezirkulat zum Anmischen im ersten Behälter verwendet, der Rest ist hochwertiger und nahezu geruchsfreier Dünger für die Felder der landwirtschaftlichen Betriebe.
Treibstoff für Verbrennungsmotoren
Das entstehende Methangas (überwiegend aus dem Fermenter, aber auch aus den beiden anderen Behältern) wird in einen auf rund 300 m³ füllbaren Ballon gepumpt, der als Zwischenspeicher dient. Daraus erfolgt die Anspeisung der beiden 12-zylindrigen MAN Verbrennungsmotoren, die direkt mit zwei Generatoren mit je 360 kW gekoppelt sind (Abb.4).
Die thermische Energie aus der Ab- und Kühlwärme der beiden Generatoren wird zum Aufheizen von zwei Ringleitungen auf ca. 130°C bzw. 95°C eingesetzt. Wie bei einer Zentralheizung mit Fernwärme wird in diesen Leitungen Heißwasser in die Produktion transportiert, über Wärmetauscher in Heißluft umgewandelt und damit die Nudeln getrocknet. Das um rund 30°C abgekühlte Wasser wird zum Generatorraum zurückgeführt und mittels Wärmetauscher wieder auf Temperatur von 130° bzw. 95° gebracht. Zusätzlich werden die Gärbehälter, die Produktionshallen und der Hühnerstall mit der so gewonnenen Wärme beheizt.
Die elektrische Energie von rund 500 kW kann in das öffentliche Stromnetz eingespeist oder direkt für den Antrieb der Produktionslinien und –maschinen eingesetzt werden.
Die Steuerung der Anlage erfolgt mittels Siemens-Technik. Für die Programmierung und steuertechnische Inbetriebnahme zeichnete die Firma Ing. Franz Bendicic aus Gratwein bei Graz verantwortlich, die bereits aus einem Vorprojekt ausgezeichnete Referenzen vorweisen konnte.
An die Steuerung (Simatic S7-300) ist ein GSM-Modul angeschlossen, über das im eventuellen Störfall SMS versendet werden. Außerdem ist es möglich, an das Firmennetzwerk E-Mails zu schicken, falls beim Mobilfunkbetreiber eine Störung auftreten sollte. Die VPN-Fernwartung ermöglicht einen Zugriff auf die gesamte Anlage. Damit können zu jeder Zeit und von jedem Ort aus Parameter angepasst, Störungen behoben oder auch nur der einwandfreie Betrieb kontrolliert werden.
Investition und Umsetzung
Im Dezember 2010 wurde die Anlage hochgefahren und war damit die erste Hydrolyseanlage in Österreich. Das Investitionsvolumen einschließlich Wärmeleitungen betrug rund 2,5 Mio Euro, innerhalb von acht bis neun Jahren soll sich diese Investition amortisieren. Diese Rechnung geht nur auf, weil die thermische Energie ganzjährig zu einem sehr hohen Grad benötigt und genutzt wird. Die beiden Generatoren erzeugen mehr an elektrischer Energie als im Unternehmen verbraucht wird.
Die Schautafel „Energie- und Umweltkreislauf“ zeigt einerseits die optimale Verbindung der vorhandenen Ressourcen mit dem Energiebedarf einer industriellen Teigwarenproduktion, andererseits auch die umweltschonende Minimierung der Transportwege durch die regionale Konzentration von Produktionsstandort, Hühnerställen, Landwirtschaft und Biogasanlage.
Umweltkomponente
Wolf Nudeln ist nunmehr zur Gänze energieautark. Zusätzlich zu den Eiern für die Eierteigwaren produzieren die Hühner mit ihrem Mist wertvolle Biomasse zur Energiegewinnung.
Laut Berechnungen von Güssing Energy Technologies GmbH, Forschungsinstitut für erneuerbare Energie, werden durch diese Konfiguration gegenüber dem vorherigen Stand rund 1.100 Tonnen CO2 pro Jahr eingespart. Für eine Packung Wolf-Nudeln zu 500 g bedeutet dies gegenüber einer üblichen industriellen oder gewerblichen Herstellung von Teigwaren eine Ersparnis von rund 80 kg CO2.
Abbildung 3: Energie- und Umweltkreislauf in der Nudelproduktion
Abbildung 4: Blick in die Energiezentrale von Wolf Nudeln (Quelle: Wolf Nudeln GmbH)
Autor
Peter Kirchmayer, Wolf Nudeln GmbH (Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!)