Kosteneinsparungen und Umweltschutz Hand in Hand

Die Europäische Union ist der zweitgrößte Markt für Tiefkühlkost weltweit. Der Verbrauch von gekühlten und tiefgefrorenen Waren wächst dort jährlich um mehr als zehn Prozent. Der Warenumschlag der großen Lebensmittelmengen ist keine leichte Aufgabe für Produzenten, Lagerlogistiker und Händler. Ihre Aufgabe ist es, dass die Güter ihr Ziel den Endkonsumenten möglichst schnell und im einwandfreien Zustand erreichen. Zusätzlich müssen die Unternehmen sicherstellen, dass die Kühlkette bei der leicht verderblichen und nur beschränkt haltbaren Ware nicht unterbrochen wird. Darüber hinaus arbeiten die Unternehmen daran, ihren durch Herstellung und Lagerung verursachten Carbon Footprint möglichst klein zu halten, um dem Fortschreiten des Treibhauseffektes entgegenzuwirken.

In diesem Zusammenhang kommt der Kühlung von Lebensmitteln mit natürlichen Kältemitteln eine große Bedeutung zu. Der Einsatz von Ammoniak, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffen kann erheblich dazu bei­tragen, die Umweltbilanz des eigenenUnternehmens zu verbessern, erklärt Georges Hoeterickx, Vorstandsmitglied von eu-rammon, der Initiative für natürliche Kältemittel. Natürliche Kältemittel sind umweltfreundlich, denn sie haben entweder gar kein wie Ammoniak oder lediglich ein vernachlässigbar geringes globales Erwärmungspotenzial. Darüber hinaus arbeiten Kälteanlagen mit natürlichen Kältemitteln energieeffizient, was sich nicht nur in der CO₂-Bilanz positiv widerspiegelt, sondern auch zu geringeren Betriebskosten führt. Nachfolgend zeigen einige Beispiele, wie Unternehmen natürliche Kältemittel einsetzen, um Lebensmittel kühl und frisch zu halten.

Logistikunternehmen reduziert Betriebskosten

Mit über 60000 Mitarbeitern an 900 Orten in über 100 Ländern ist die Kühne + Nagel Gruppe eines der größten Logistikunternehmen der Welt. Das Distributionszentrum der Gruppe im englischen Wellingsborough übernimmt unter anderem das Supply-Chain-Management gefrorener und gekühlter Waren für britische Lebensmittel- und Getränkegroßhändler. Die Kältespezialisten von Star Refrigeration entwarfen für die Gruppe eine neue hocheffiziente Kälteanlage mit dem Kältemittel Ammoniak (NH₃) und integrierten sie in einer Rekordzeit von 23 Wochen in eine bestehende Lagerhalle. Die fertige Komplettlösung versorgt die Kühl- und Tiefkühlbereiche des Lagers, in denen sich unter anderem 17 Verladerampen für Lkws befinden.

Die Kälteanlage hält den Tiefkühlbereichmit einer Leistung von 500 kW bei 25 °C. Der Pluskühlbereich arbeitet mit einer Temperatur von + 2 °C, erreicht durch eine Leistung von 650 kW. Das System besteht aus einer zweistufigen Ammoniak-Anlage mit Heißgasabtauung der Verdampfer. Als umweltbewusstes natürliches Kältemittel ohne globales Erwärmungs- und Ozonzerstörungspotenzial fiel die Wahl auf NH₃. Das System besteht aus einer zweistufigen Ammoniak-Umpumpen-Anlage mit Heißgasabtauung der Verdampfer. Das kompakte und hocheffiziente System umfasst zwei Nieder- und Hochdruckverdichter, einen Hochdruckabscheider und zwei Verdunstungsverflüssiger. Durch die innovative Lösung reduziert Kühne + Nagel die Betriebskosten um rund 60000 Euro pro Jahr, verglichen mit einem herkömmlichen Pumpensystem.

Ganzjährig frisches Obst dank kontrollierter Atmosphäre

Seit über 125 Jahren handelt die Firma Obst Gößl mit Sitz im österreichischen Puch mit Obst. Direkt nach der Ernte lagert der Obstgroßhändler seine Äpfel in kontrollierter Atmosphäre ein. Hierfür wird in den Kühlzellen der sogenannten CA-Läger (Con­trolled Atmosphere) der Sauerstoff-Gehalt reduziert. Gleichzeitig wird der Kohlendioxid-Gehalt heraufgesetzt und die Äpfel bei 1 bis 2 °C und einer hohen Luftfeuchtigkeit in eine Art Winterschlaf versetzt. Diese Lagertechnik sorgt dafür, dass die Äpfel über das ganze Jahr hinweg baumfrisch ausgeliefert werden können.

2009 plante das Unternehmen die Ausweitung seiner Lagerkapazität. Vorgesehen war die Errichtung von drei zusätzlichen CA-Lägern mit einer Grundfläche von jeweils 100 m² und einer Höhe von 10 m, um die Lagerkapazität in kontrollierter Atmosphäre von bislang 250 t auf insgesamt 300 t zu stei­gern. Außerdem sollte zusätzlich ein neues Hochregallager mit einer Gesamtkapazität von rund 6000 Großkisten für jeweils 300 kg Äpfel gebaut werden. Mit der hierfür erforderlichen Erweiterung der bestehenden Kälteversorgung wurde Johnson Controls beauftragt. Die Kälteexperten installierten eine Kompressionskälteanlage mit dem natürlichen Kältemittel Ammoniak (NH₃), die 2010 ihren Betrieb aufnahm. Als Kälteträger kommt ein Ethylenglykolwassergemisch zum Einsatz.

Um im Hochregallager eine kontinuierliche Temperatur von ein bis höchstens 3 °C zu gewährleisten, installierte Johnson Con­trols eine Sole-Umluftkühlanlage im Bereich der Deckenpaneele des Lagers. Eine Doppellüftungsanlage, bestehend aus zwei unter dem Dach montierten drehzahlgeregelten Ventilatoren, ermöglicht zudem die Freikühlung. Nach einer Ozonierung übernehmen diese Ventilatoren darüber hinaus die Raumfreispülung und saugen die Abluft mittels Unterdruckverfahren aus dem Lager ab. Die Be- und Entladung des Lagers erfolgt mittels vollautomatischer Fördertechnik an sechs Öffnungen des Gebäudes. In diesen Zugangsbereichen verhindern jeweils zusätzliche Torluftschleier den Kaltluftaustritt und tragen damit zur Energieeffizienz der Anlage bei. Die Entwärmung des gesamten Systems erfolgt über zwei adiabate Glykol-Rückkühler, die auf dem Dach des Gebäudes installiert wurden.

Damit die drei neu errichteten CA-Läger unabhängig voneinander betrieben werden können, installierte Johnson Controls in jeder Kühlzelle drei Sole-Lüfterkühler mit eigenem Solekreislauf und eigener Solepumpe. Auch im Gangbereich zwischen den Lägern und im Manipulationsbereich vor dem Lager wurden insgesamt acht Sole-Lüfterkühler installiert. Diese halten die Temperaturen konstant auf 2 bis 4 °C und sorgen damit in allen Bereichen des Lagers für eine ausreichende Kühlung der Äpfel.

Backwaren-Kühlräume energieeffizient durch Abwärmenutzung

Die Firma Glockenbrot Bäckerei GmbH & Co. oHG produziert Backwaren für rund 1100 Rewe-, Toom- und Pennymärkte im Backwerk Süd in Bergkirchen bei Dachau. Schon bei der Planung des Werkes waren Umweltschutzaspekte und ein durchdachtes Energiekonzept zentrales Anliegen. Aus diesem Grund entschied sich das Unternehmen bei der Kälteanlage für ein NH₃/CO₂-Kaskadensystem zur Deckung des Plus- und Tiefkühlbedarfs. Der NH₃-Verbund kühlt zusätzlich den Kälteträger Temper-20 und Eiswasser. Die Kaltsole dient zur Beaufschlagung der Luftkühler von Güntner in den Vorkühlräumen; sie wird im Ammoniak-System durch Plattenwärmeübertrager mit einer Leistung von 700 kW gekühlt. Die in den Tiefkühlräumen eingesetzten Verdampfer haben eine integrierte Warmsoleabtauung, die die Abwärme der Anlage nutzt und so ihre Energieeffizienz erhöht. Zusätzlich werden Kosten eingespart, die beim Abtauen der Tiefkühlverdampfer und der Luftkühler im Pluskühlkreislauf, zum Beispiel bei der Elektro-Abtauung, entstehen würden.

Nicht für diesen Vorgang genutzte Wärme wird mit einem Güntner-Rückkühler mit einer Wärmeleistung von 100 kW abgeführt. Die Warmsole für die Abtauung wird ebenfalls durch den Ölkühler erzeugt. Die Anlage verfügt über sechs Abtauregister je 22 kW. Insgesamt sind 16 Abtaustellen zu beaufschla­gen. Für den entsprechenden Vorgang im Tiefkühlbereich wird Kaltsole Temper-40 verwendet. Der Ammoniak-Verflüssiger von Güntner enthält acht stufig geregelte und zwei frequenzgeregelte Ventilatoren. Ab der eingestellten minimalen Verflüssigungstemperatur Tc_min = 32 °C werden die Ventilatoren in Kombination stufenlos und stufig geregelt.

Optimierter Teillastbetrieb spart Kühlenergie

Die dänische Supermarktkette Fakta arbeitet gemeinsam mit den Anbietern Superkøl und Advansor seit 15 Jahren kontinuierlich daran, die Energieeffizienz der Kälteanlagen in ihren Märkten zu verbessern. Bereits im Jahr 2007 stieg Fakta auf Kohlendioxid als Kältemittel um und installierte bis heute in 61 der insgesamt 378 Märkte transkritische Kälteanlagen. 40 weitere der aktuellen Generation mit dem Fokus auf optimierter Teillast folgten bis Ende 2010. Die relativ kleinen Systeme arbeiten mit einer Leistung von 9 kW im Tief- und 28 kW im mittleren Temperaturbereich.

Heute werden alle Anlagen standardisiert im Fünferverbund geliefert. Sie verfügen über die gleichen Kühlmöbel, Verbundsysteme sowie Gaskühler und arbeiten außerdem mit gleicher Leistung. Lediglich die Art der In­stallation kann von Ort zu Ort variieren. Alle Anlagen arbeiten mit einem Booster-System mit Gasbypass. Sie bestehen aus zwei Verdichtern für den Pluskühlbereich, darunter einem mit AKD-Inverter, sowie zwei Verdichtern für den Tieftemperaturbereich ohne Inverter. Kontrolliert werden sie durch das System ADAP-KOOL pack controller von Danfoss. Ein Regler steuert außerdem den Druck im Gaskühler, sodass das System den optimalen COP erreicht. Gleichzeitig wird der Sammlerdruck mittels eines elektrischen Ventils geregelt. Ein flexibler Kühlstellen- und Überhitzungsregler ermöglicht die Energieoptimierung der kompletten Kühlstelle. Dabei unterstützen anwendungsspezifische Voreinstellungen eine schnelle Anpassung an verschiedene Kühlmöbel und -räume. Je nach Anwendung kann mehr als ein Verdampfer geregelt werden. In einer Studie über den Energieverbrauch der ersten zehn installierten Anlagen der neuen Generation ergab sich eine Energieeinsparung von rund zehn Prozent gegenüber den HFKW-Anlagen, die bis 2007 in den Märkten vorherrschten.

Auch im Eigenheim zum Umweltschutz beitragen

Anlagen mit natürlichen Kältemitteln beweisen ständig ihre Leistungsfähigkeit, denn sie können umweltschonend und zugleich energieeffizient eingesetzt werden, um Lebensmittel kühl und frisch zu halten, so Georges Hoeterickx von eurammon. Auch zu Hause kommen natürliche Kältemittel zum Kühlen von Lebensmitteln längst zum Einsatz: Rund 300 Mio. Kühlschränke verwenden heute Isobutan. -

Das Deutsche Tiefkühlinstitut bezifferte den durchschnittlichen Jahreskonsum von Tiefkühlkost 2010 in Deutschland mit 40,2 kg pro Person. Bei einer Bevölkerungszahl von derzeit 81,5 Mio. summiert sich die Menge im Jahr auf knapp 3,3 Mrd. kg.

Das Kältemittel Genetron Performax LT (R 407 F) von Honeywell Fluoringe Products mit deutlich reduziertem Treibhauseffekt wird in 75 polnischen Ladenlokalen der Supermarktkette Tesco eingesetzt und unterstützt dort bei der Verminderung der CO₂-Emissionen.

Verglichen mit R 404 A, dem vorher verwendeten Kältemittel, zeigt Genetron Performax LT deutlich weniger Auswirkungen auf die weltweite Klima­erwärmung. Darüber hinaus verursachten Installation und Inbetriebnahme der neuen Anlagen keine Ausfallzeiten. Unter dem Strich erwartet Tesco Vorteile beim Betriebsergebnis, da das neue Kältemittel energieeffizienter ist und nur wenige Änderungen an den vorhandenen Kühlgeräten erfordert. Das A1-Kältemittel hat lediglich eine geringe Toxizität und ist nicht entflammbar.

Laut Honeywell haben Tests ergeben, dass Systeme mit Genetron Performax LT (R 407 F) bei mittleren Temperaturen bis zu 15 Prozent weniger Energie verbrauchen als solche mit R 404 A und bis zu sieben Prozent weniger als Systeme mit R 407 A. Der Einsatz des Honeywell-Kältemittels kann darüber hinaus die CO₂-Emissionen um bis zu 40 Prozent reduzieren.

Es besteht aus einer Mischung herkömmlicher Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel R 32, R 125 und R 134 a. Geeignet ist es sowohl für Neuinstallationen wie auch zum Nachrüsten bestehender Anlagen für die genannten Fluorkohlenwasserstoff-Kältemittel, wobei nur geringe Veränderungen vorgenommen werden müssen.

Sechzig der Tesco-Ladenlokale, die Genetron Performax LT verwenden, wurden neu errichtet, die übrigen 15 umgerüstet. Es handelt sich insgesamt hauptsächlich um kleinere Läden mit bis zu 1000 m² Fläche, aber auch um einige Supermärkte mit 2000 bis 3000 m² und große Einkaufszentren mit mehr als 4000 m² Ladenfläche. Die Umrüstaktion soll fortgesetzt und auf weitere Tesco-Supermärkte ausgedehnt werden.

Tesco verfolgt ehrgeizige Ziele bei der Senkung des eigenen KohlendioxidAusstoßes, der Reduzierung der Emissionen in der Lieferkette sowie bei der Unterstützung seiner Kunden bei der Verwirklichung ähnlicher Ziele. Konkret will Tesco bis 2020 die Kohlendioxidemissionen um 50 Prozent senken und bis 2050 ein kohlendioxidfreies Unternehmen sein https://www.honeywell.com/content/honeywell/us/en/home.html