Potenzial der Energieerzeugung durch Kraft-Wärme-Kopplung in der deutschen Nahrungsmittelindustrie
BetreuerM.Sc. Stefan Wolf
AbteilungESA
Art der Arbeit:theoretisch
Studienrichtung:alle
Beschreibung der Arbeit

Deutschland hat sich mit dem Energiekonzept aus dem Jahr 2010 hohe Ziele gesteckt. Bis zum Jahr 2020 sollen die Treibhausgasemissionen um 40 %, bis 2050 sogar um 80 bis 95 % gesenkt werden. Der Primärenergieverbrauch soll bis 2050 um 50 % sinken. Das Erreichen dieser Ziele erfordert einen verstärkten Einsatz von ressourcenschonenden Technologien in allen Wirtschaftssektoren. Die Stromerzeugung in Deutschland wird von thermischen Kraftwerken dominiert. Ein Großteil der im Kraftwerksprozess erzeugten Wärme wird ungenutzt an die Umwelt abgegeben. Da viele Industriebetriebe einen ganzjährig hohen Strom- und Wärmebedarf haben, eignen sie sich besonders für den Einsatz von Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK).
Insbesondere die Nahrungsmittelindustrie hat einen großen Wärmebedarf bei niedrigen Temperaturen.

Im ersten Arbeitspaket soll zunächst das Prinzip der KWK beschrieben werden. Darauf aufbauend soll ein Vergleich der verschiedenen KWK Technologien durchgeführt werden. Die einzelnen Technologien sollen in Form von Steckbriefen beschrieben und nach Eigenschaften wie Leistungsbereich, Wirkungsgrad, Betriebs- und Investitionskosten, etc. charakterisiert werden. Zudem soll eine Auswertung der Studienlage zur Potenzialbewertung der KWK in der deutschen Industrie vorgenommen werden.

Im zweiten Arbeitspaket erfolgt eine Analyse des Wärme- und Strombedarfs der deutschen Nahrungsmittelindustrie. Es soll eine differenzierte Betrachtung der Branchen Zuckerherstellung, Milchverarbeitung, Fleischverarbeitung, Backwarenherstellung und Bierherstellung erfolgen. Basierend auf einer Literaturauswertung sollen für die einzelnen Branchen Jahreslastprofile für Strom- und Wärme erstellt werden. Zudem soll eine Differenzierung des Wärmebedarfs nach benötigten Temperaturniveaus vorgenommen werden. Hierzu muss eine energetische Analyse der Produktionsprozesse der jeweiligen Branchen vorgenommen werden. Zudem sollen für jede der Branchen Anwendungsbeispiele für die Kraft-Wärme-Kopplung dokumentiert werden.

Im dritten Arbeitspaket soll aufbauend auf den gesammelten Daten aus Arbeitspaket eins und zwei das technische Potenzial zur Energieerzeugung durch KWK-Anlagen in der deutschen Nahrungsmittelindustrie quantifiziert werden. Unter Einbeziehung der Daten aus dem ersten Arbeitspaket soll das Potenzial nach ökonomischen und ökologischen Kriterien bewertet werden. Die Arbeit bietet die Chance sich ein vertieftes Wissen zur Methodik von Technikanalysen, zur Kraft-Wärme-Kopplung sowie zu den Produktionsprozessen der Nahrungsmittelindustrie anzueignen.

Aufgabenstellung

Die Aufgabenstellung der Arbeit gliedert sich wie folgt:
  1. Auswertung vorhandener Studien zum Potenzial der KWK in der deutschen Industrie

  2. Technologieanalyse für verschiedene KWK-Techniken

  3. Analyse des Strom- und Wärmebedarfs in der deutschen Nahrungsmittelindustrie

  4. Abschätzung und Bewertung des technischen Potenzials von KWK-Anlagen in der deutschen Nahrungsmittelindustrie

Die Arbeit wird als Studien-, Master- oder Diplomarbeit angeboten. Der Umfang der Arbeit kann entsprechend angepasst werden.

Literatur:

/Hauptmann et al. 2004/ Hauptmann, F.; Layer, G.; Mauch, W.: Analyse des Bestandes von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen in Bayern: KWK-Bestand in Bayern. München, 2004

/Seefeld et al. 2007/ Seefeld, F.; Wünsch, M.; Michaelsen, C.; Baumgartner, W.; Ebert-Bolla, O.; Matthes, U.; Leypoldt, P.; Herz, T.; Kirchner, A.; Schlesinger, M.: Potenziale für Energieeinsparung und Energieeffizienz im Lichte aktueller Preisentwicklungen: Endbericht 18/06

/Erdmann, Dittmar 2010/ Erdmann, G.; Dittmar, L.: Technologische und energiepolitische Bewertung der Perspektiven von Kraft‐Wärme‐Kopplung in Deutschland. Berlin, 2010

/Eikmeier et al. 2011/ Eikmeier, B.; Klatt, J.; Sengebusch, K.; Ludewig, H.; Schulz, W.; Klobasa, M.; Toro, F.; Idrissova, F.; Reitze, F.; Menzler, G.: Potenzialerhebung von Kraft-Wärme-Kopplung in Nordrhein-Westfalen. Bremen, 2011

/Wünsch et al. 2011/ Wünsch, M.; Seefeldt, F.; Mellahn, S.; Rits, V.; Piégsa, A.; Wenzel, A.; Dittmann, L.: Zwischenüberprüfung zum Gesetz zur Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung. Projektnr. IC4 - 02 08 15 - 47/10. Berlin, Basel, 2011

/Gores et al. 2012/ Gores, S.; Jörß, W.; Harthan, R.; Ziesing, H. J.: KWK-Ausbau: Entwicklung, Prognose, Wirksamkeit der Anreize im KWK-Gesetz unter Berücksichtigung von Emissionshandel, Erneuerbare-Energien-Gesetz und anderen Instrumenten. FKZ 3710 97 198. Berlin, Saarbrücken, 2012

/Schulz 2013/ Schulz, V.: Mit maßgeschneiderter Energieversorgung die Risiken der Energiewende minimieren: Umsetzung eines KWK-Projekts in der Lebensmittelindustrie. In: VIK Mitteilungen (2013), Nr. 4, S. 20-22

/Destatis 2013/ Statistisches Bundesamt (Destatis): Stromerzeugungsanlagen der Betriebe des Verarbeitenden Gewerbes sowie des Bergbaus und der Gewinnung von Steinen und Erden: Fachserie 4 Reihe 6.4 - 2012. Wiesbaden, 2013

/BAFA 2014/ Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA): Zulassung von KWK-Anlagen nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG): Anzahl der beim BAFA zugelassenen KWK-Anlagen nach Größenklassen und Inbetriebnahmejahren. BAFA 425 Datenstand 20.02.2014. Eschborn. 2014

Beginn der Arbeit
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