Eine energieeffiziente Zukunft für den Lebensmittel- und Getränkesektor: Von Brith Isaksson, Global Food and Beverage Segment Manager, ABB

Heute ist der Lebensmittel- und Getränkesektor für etwa 30 % des weltweiten Energieverbrauchs und 20 % aller Treibhausgasemissionen verantwortlich. Wie in jeder anderen Branche fordern Verbraucher und Regierungen den Lebensmittel- und Getränkesektor auf, seine Umweltauswirkungen zu reduzieren.

Dieses Effizienzstreben entspricht den Interessen der Branche. Die Energieeffizienzumfrage 2022 von ABB unter über 2.000 Unternehmen ergab, dass 90 % befürchten, dass Energiekosten eine Bedrohung für die Rentabilität darstellen. Um das Geschäft moderner Verbraucher zu gewinnen und die strengeren Vorschriften einzuhalten, müssen Lebensmittel- und Getränkeunternehmen so effizient wie möglich arbeiten.

Elektromotoren sind das Herzstück fast aller Maschinen, insbesondere im Lebensmittel- und Getränkebereich – von Förderbändern bis hin zu Extrudern, Mischern, Pumpen und mehr. Überall dort, wo ein Motor zum Einsatz kommt, besteht die Möglichkeit, die Energieeffizienz zu verbessern.

Motoren, die die Zukunft antreiben

Eine Möglichkeit zur Effizienzsteigerung besteht darin, die Motoren durch effizientere Modelle zu ersetzen. In Europa, China und vielen anderen Ländern wird der Wirkungsgrad eines Elektromotors durch seine International Efficiency (IE)-Klasse beschrieben. Jede Erhöhung der Klasse, beispielsweise von IE1 auf IE2, bedeutet eine Verringerung der Verluste um 20 %. Heutzutage müssen neue Industriemotoren in Europa IE3 oder höher sein, und IE4 wird im Juli 2023 der Mindeststandard für Neuinstallationen sein.

Die höchste Energieklasse auf dem Markt sind IE5-„Ultra-Premium“-Motoren, die die Synchron-Reluktanzmotor-Technologie (SynRM) verwenden. Durch den Austausch von IE3-Motoren durch SynRM IE5-Modelle, die für den Betrieb mit Frequenzumrichtern (VSDs) ausgelegt sind, werden Energieverluste um 40 % reduziert, was zu einem geringeren Gesamtenergieverbrauch und geringeren CO2-Emissionen führt.

Neben der Effizienz bietet die SynRM-Technologie auch eine Reihe von Vorteilen, unter anderem ist sie leiser, zuverlässiger und erzeugt niedrigere Temperaturen als andere Motoren. Ihre präzise Geschwindigkeitsregelung ist ideal für die Herstellung gleichmäßiger Lebensmittel- und Getränkeprodukte.

Motoren und Antriebe: ein perfektes Paar

Betreiber können die Energieeffizienz weiter verbessern, indem sie hocheffiziente Motoren mit VSDs kombinieren. Ohne Antrieb läuft ein Motor ständig mit voller Drehzahl. Um den stromabwärtigen Durchfluss anzupassen, verwenden Betreiber häufig Drosselmechanismen wie Ventile. Allerdings ist das so, als würde man bei einem Fahrzeug gleichzeitig Bremse und Gas geben – es ist Energieverschwendung.

Im Vergleich dazu passen Frequenzumrichter die Geschwindigkeit des Motors an, sodass der Bediener ihn je nach Bedarf verlangsamen oder beschleunigen kann. Der Motor verbraucht weniger Strom, wenn er nicht mit voller Drehzahl läuft, und selbst eine geringfügige Anpassung der Drehzahl kann den Stromverbrauch erheblich senken. Eine Verlangsamung des Motors um nur 20 % kann den Stromverbrauch um bis zur Hälfte senken. Durch die Möglichkeit, Drehzahl und Drehmoment zu variieren, wird auch der Verschleiß des Motors und der von ihm angetriebenen Maschinen verringert. Dies verlängert die Lebensdauer des Systems und reduziert den Gesamtaufwand der Anlage.

Antriebe bieten auch erhebliche Sicherheitsvorteile. Beispielsweise bringt die Funktion „Sicher abgeschaltetes Drehmoment“ (STO) von ABB-Antrieben eine Maschine sicher in einen drehmomentfreien Zustand und verhindert, dass sie versehentlich startet. Diese Funktion ermöglicht die sichere Reinigung und mechanische Wartung von Maschinen.

Warum upgraden?

Ein VSD liefert durchschnittliche Energieeinsparungen von etwa 25 %. In Kombination mit einem SynRM-Motor sind weitere Einsparungen von bis zu 10 % gegenüber einem herkömmlichen Motor und Antrieb möglich. Das bedeutet, dass sich die Modernisierung durch Einsparungen bei den Stromkosten oft schon in weniger als einem Jahr amortisiert.

Darüber hinaus sind sowohl Motoren als auch Antriebe häufig ein direkter Ersatz für bestehende Lösungen. VSD-Einheiten sind in verschiedenen kompakten, einfach zu installierenden Formfaktoren erhältlich und eignen sich sowohl für wandmontierte als auch für schrankmontierte Antriebe und Antriebsmodule.

Effizienz ist süß

Als der ägyptische Rübenzuckerproduzent Canal Sugar beschloss, in der Nähe der Stadt Minya eine neue Verarbeitungsanlage zu errichten, hatte Energieeffizienz oberste Priorität. Das Design erforderte einen ABB ACS880 Multidrive und 15 IE4-Permanentmagnetmotoren sowie einen Transformator und eine Verkabelung.

Das Ergebnis ist, dass die Batch-Zentrifugen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten effizient arbeiten

Beibehaltung eines Hochleistungsfaktors von 0,97. Dank der Technologie konnte Canal den Strombedarf für die Produktion einer Tonne Zucker im Vergleich zu bestehenden Anlagen um 25 % senken.

Effizienz zu fördern ist für alle gut

Die Lebensmittel- und Getränkebranche wird enorm von der Verbesserung der Energieeffizienz ihrer Maschinen profitieren. Es ergeben sich direkte Einsparungen durch niedrigere Stromkosten, zusätzliche Vorteile durch erhöhte Präzision und Sicherheit sowie Reputationsvorteile durch die Reduzierung der CO2-Emissionen. Insgesamt sind Investitionen in Energieeffizienz ein klarer Gewinn für Unternehmen im Lebensmittel- und Getränkesektor.

Sie können das Whitepaper von ABB online lesen unter: www.energyefficiencymovement.com/en/3-ways-to-improve-energy-efficiency-in-food-and-beverage-produktion