ENERGIEEFFIZIENZPOTENZIAL IN DER
PLANUNG AM BEISPIEL
DER BRAUEREI-INDUSTRIE
Studie im Auftrag des Sächsischen
Staatsministeriums für Umwelt und
Landwirtschaft
FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR WERKZEUGMASCHINEN UND UMFORMTECHNIK IWU

ABSCHLUSSBERICHT
Energieeffizienzpotenzial in der Planung am
Beispiel der Brauerei-Industrie
Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz
Dipl. Wirt.-Ing. Michael Cherkaskyy, Dipl. Math. Christin Fanghänel, Dipl. Betr.(FH) Annegret Esche,
Dr. -Ing. Andreas Schlegel
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
in Chemnitz, Dresden, Augsburg und Zittau.
Projektnummer: 139050

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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
Inhalt
Management Summary .......................................................................................... 5
1
Zielstellung und Konzeption der Studie ................................................. 8
1.1
Aufgabenstellung ........................................................................................ 8
1.2
Vorgehen bei der Erstellung der Studie ........................................................ 9
2
Ausgangssituation .................................................................................... 10
2.1
Brauereiindustrie .......................................................................................... 10
2.1.1
Wirtschaftliche Rahmenbedingungen ........................................................... 11
2.1.2
Aktuelle Gesetzeslage .................................................................................. 12
2.2
Brauereiaufbau ............................................................................................ 13
2.3
Energieverteilung in der Brauerei ................................................................. 15
2.4
Merkblatt für die besten verfügbaren Techniken .......................................... 19
3
Methodische Elemente der Studie .......................................................... 22
3.1
Analyse spezieller Studien und F&E Berichte ................................................. 22
3.2
Mathematisches Modell zur Potenzialanalyse ............................................... 24
3.3
Industrieumfrage ......................................................................................... 31
4
Ergebnisse.................................................................................................. 33
4.1
Musterbrauerei ............................................................................................ 33
4.2
Energieeinsparpotenziale ............................................................................. 36
4.2.1
Sudhaus ....................................................................................................... 37
4.2.2
Gärung und Lagerung .................................................................................. 38
4.2.3
Abfüllung..................................................................................................... 39
4.2.4
Infrastruktur ................................................................................................. 40
4.2.5
Kombinierte Maßnahmen ............................................................................ 42
4.3
Gesamtergebnis ........................................................................................... 43
5
Fazit ............................................................................................................ 47
Literaturverzeichnis ................................................................................................. 51
Anlage A: Fragebogen ............................................................................................ 53
Anlage B: Auswertung der Umfrage ..................................................................... 58
Anlage C: Relevante Maßnahmen.......................................................................... 61
C1: Sudhaus ............................................................................................................... 61
C2: Gärung/Lagerung ................................................................................................. 64
C3: Abfüllung ............................................................................................................. 65
C4: Infrastruktur ......................................................................................................... 66
Anlage D: Quellenangaben zu den Maßnahmen ................................................. 69

 
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der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Management Summary
Management Summary
Im Hinblick auf den angestrebten bundeseinheitlichen Vollzug des §5 Abs.1 Nr.4 des
Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImschG) erweist es sich als hilfreich, fundierte
Schätzungen zu den Energieeffizienzpotenzialen zu erhalten, die typischerweise in der
Planungsphase industrieller Anlagen erschließbar sind. Diese Potenziale sind in Relation
zu den Möglichkeiten zu sehen, die auch im laufenden Betrieb beispielsw. mittels Ener-
giemanagementsystem (EMS) erschlossen werden.
In Abstimmung mit dem Auftraggeber wurden Unternehmen der Ziffer 7.27 des An-
hangs 1 der 4. BlmSchV, d.h. Brauereien, als exemplarische Branche ausgewählt. Nach-
dem in der vorangegangenen Studie, Potenziale der Gießereiindustrie eruiert wurden,
fiel die Wahl nun auf die ebenfalls energieintensive Branche der Brauereien. Der mone-
täre Nutzeffekt, der durch Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in diesen
Unternehmen erzielt werden kann, ist nicht zu vernachlässigen und stellt einen wichti-
gen Motivator dar.
Um grundlegende Informationen für eine qualifizierte Schätzung der adressierbaren
Einsparpotenziale und damit einhergehend eine Entscheidungsbasis zur Verfügung
stellen zu können, erfolgte im Rahmen der Studie zunächst eine Auswertung verfügba-
rer Literatur.
Neben der Analyse dieser Informationsquellen stellte die Umfrage innerhalb des sächsi-
schen Brauereigewerbes einen wesentlichen Bestandteil der Untersuchungen dar. Ab-
schließend wurde in offenen Gesprächen mit ausgewählten Partnern des Industrie-
zweiges die finale Verifizierung der Maßnahmen vorgenommen.
Im Ergebnis entstanden Erkenntnisse und Ansätze, die Entscheidungsträgern aus In-
dustrie, Forschung und Politik aufzeigen, wie der Aspekt der Energieeffizienz bei der
Planung industrieller Anlagen berücksichtigt werden kann und in welchem Umfang
Einsparpotenziale in den einzelnen Prozessen adressiert werden können.
Die ermittelten Einsparmöglichkeiten wurden im Rahmen der vorliegenden Studie in
zwei Kategorien eingeteilt:
Maßnahmen, welche einer Genehmigung nach BImschG bedürfen, da sie im
Rahmen einer Neuplanung (Errichtung einer neuen Brauerei bzw. Erweiterung
einer bestehenden) oder einer Änderungsplanung (bestehende Anlagen wer-
den modernisiert oder ersetzt) erfolgen.
Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz, die auch im laufenden An-
lagenbetrieb realisierbar sind und keiner Genehmigung bedürfen.
Bei der Begutachtung der Literatur wurde bereits ersichtlich, dass zumeist unterschied-
liche Bezugsgrößen für die Energieeinsparungen angeführt sind. Dies erschwerte die
Potenzialabschätzung erheblich und führte dazu, dass eine Vergleichbarkeit der Resul-
tate nicht ohne die Vereinheitlichung derer, hergestellt werden konnte. Für die Unter-
suchungen war es jedoch essentiell, eine Bezugsgröße zur Beurteilung des Energiever-
brauchs bzw. der -einsparung zur Verfügung stellen zu können.

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Management Summary
Nach der Auswertung verschiedener Informationsquellen sowie der durchgeführten
Umfrage können folgende Kernaussagen zu den Energieeffizienzpotenzialen festgehal-
ten werden:
Die Brauereibranche ist eine sehr energiebewusste Branche. Alle im Katalog
enthaltenen 89 Maßnahmen waren der Allgemeinheit der befragten Brauerei-
en bekannt.
Im Ergebnis der Umfrage konnte festgestellt werden, dass 43 von 89 Maß-
nahmen bereits umgesetzt sind bzw. sich momentan in der Umsetzung befin-
den. Diese wurden in die Potenzialschätzung nicht einbezogen.
22 der 46 verbleibenden Maßnahmen (ca. 48 %) sind nur der Planungsphase
zugeordnet und erfordern hohe Investitionen oder eine Genehmigung. Sie ha-
ben einen Anteil von 73% (entspricht 25,27 kWh/hl) am Gesamteinsparpoten-
zial von 34,66 kWh/hl.
20 der 46 Maßnahmen (ca. 43 %) sind mit kurzen Anlagenstillegungen im Be-
trieb durchführbar, können jedoch auch in der Planungsphase der Anlagen be-
rücksichtigt werden. Sie haben einen Anteil von 26 % (entspricht 8,97 kWh/hl)
am Gesamteinsparpotenzial von 34,66 kWh/hl.
Folglich können ca. 91 % aller Maßnahmen bereits in der Planung berücksich-
tigt werden. Zusammen haben Sie einen Anteil von 99% am Gesamteinspar-
potenzial.
Nur 4 aus 46 Maßnahmen (ca. 9 %) sind Verbesserungen, die keine Investitio-
nen und Stilllegungen erfordern. Sie weisen lediglich ein Einsparpotenzial von
ca. 0,42 kWh/hl auf, was ca. 1% des Gesamteinsparpotenzials entspricht.
Veränderungen im Unternehmen, die auf Basis einer genehmigungsbedürfti-
gen Planung durchgeführt werden, erzielen größere Einsparungen als einzelne,
im Betrieb umsetzbare Maßnahmen.
Große Einsparungen lassen sich nur durch Technologiesubstitution erzielen.
Die durch Mitarbeiter beeinflussbaren Energieeinsparungspotenziale sind, auf-
grund des hohen Automatisierungsgrades der Branche als eher gering einzu-
schätzen.
Durch Nutzung des aus Produktionsabfällen erzeugten Biogases in Verbindung
mit einem Block-Heiz-Kraftwerk (BHKW) mit Absorptionswärmekühler kann
ein erheblicher Teil des Energiebedarfs gedeckt werden.
Bei Entscheidungen über die Durchführung von Neuinvestitionen spielt die
Amortisationszeit eine wichtige Rolle.
“Ein Return on Invest“
kleiner drei Jahre
wird dabei als Zielstellung ausgegeben. Die genannte zeitliche Restriktion kann
allerdings nicht immer eingehalten werden, ganz besonders bei Kernanlagen
mit einer hohen Nutzungsdauer (ca. 20 Jahre). Hier werden Investitionen durch
strategische Planung vorgegeben.
Der Tausch einzelner Aggregate zur Verbesserung der Energieeffizienz einer
Anlage hängt auch von der Möglichkeit der zukünftigen Wartung dieser ab.

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Management Summary
Unter Berücksichtigung, der in der Studie vorgestellten Maßnahmen und Ergebnisse
können folgende Empfehlungen gegeben werden:
Durch Technologiesubstitution und unkonventionellen Denkweisen können
hohe Potenziale im Sudhaus erschlossen werden. Zudem sind Forschung und
Entwicklung sowie die Bereitschaft zur Ergebnisumsetzung wesentliche Fakto-
ren, um in diesem Bereich große Verbesserungen bezüglich der Energieeffizi-
enz in der Produktion erreichen zu können.
Das Betreiben von biogaserzeugenden und -verbrauchenden Anlagen (Block-
Heiz-Kraftwerk mit Absorptionskältemaschine) kann ein großer Schritt in Rich-
tung Energieautarkie in den Brauereien sein. Hinderlich dabei ist, dass die
Genehmigung derartigen Anlagen sehr aufwändig und kompliziert ist. Die feh-
lende Planbarkeit für die Zukunft, aufgrund sich ändernder Rahmenbedingun-
gen bei der Energiegesetzgebung, bremst die Investitionen in diese Technolo-
gien aus.
Die Ausstattung der Anlagen (z.B. Dampfverbrauchern) mit Energiemesspunk-
ten kann noch weiter ausgebaut werden, um neben der Verbrauchsübersicht
und Systemoptimierung auch die durch Störungen oder Leckagen auftreten-
den Mehrverbräuche frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Durch die Spei-
cherung von Energiedaten sind zudem rückwirkende Analysen möglich.

 
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Zielstellung und Konzeption der
Studie
1
Zielstellung und Konzeption der Studie
1.1
Aufgabenstellung
Für den angestrebten einheitlichen Vollzug des § 5 Abs. 1 Nr.4 des Bundes-Immissions-
schutzgesetzes erweist es sich als dringlich, fundierte Schätzungen zu den Energieeffi-
zienzpotenzialen zu erhalten, die typischerweise in der Planungsphase industrieller
Anlagen erschließbar sind bzw. die durch die, in dieser frühen Phase getroffenen Ent-
scheidungen (u.a. zu Standorten, Technologien und Investitionen) ausgeschlossen wer-
den können.
Im Rahmen einer vorangegangenen Studie wurden die Potenziale für Eisen-, Stahl- und
Temperguss Gießereien (4.BlmSchV, Anhang 1, Ziffer 3.7) untersucht. Aus dem Ergeb-
nis heraus entstand der Bedarf, eine vergleichbare Studie für eine weitere energieinten-
sive Branche, das Brauereigewerbe (4.BlmSchV, Anhang 1, Ziffer 7.27), durchzuführen.
Im Sinne der Vergleichbarkeit und Wiedererkennung entspricht das Untersuchungskon-
zept in seinem Grundaufbau dem, der vorangegangenen Studie.
In der durchgeführten Untersuchung wurden Auswertungen der verfügbaren Literatur
sowie eine Umfrage zwischen den Wissens- und Entscheidungsträgern durchgeführt,
um eine qualifizierte Schätzung zu denen, in der Planungsphase von Brauereien bzw.
Brauereianlagen adressierbaren Energieeffizienzpotenzialen vorzunehmen und um
diese in Relation zu dem Potenzial, das typischerweise im laufenden Betrieb erschlossen
werden kann, zu stellen. Diese Kombination des theoretischen Wissens und der prakti-
schen Erfahrung soll dem Ziel dienen, möglichst anwendungsnahe Ergebnisse zu erhal-
ten.
Die Haupthypothese lautet:
(H1) Veränderungen im Unternehmen auf Basis einer genehmigungsbedürftigen Pla-
nung erzielen größere Einsparungen als einzelne Maßnahmen, die ausschließlich
im Betrieb durchgeführt werden.
In Abstimmung mit dem Aufraggeber wurden weitere untergeordnete Hypothesen
untersucht:
(H2) Durch die Nutzung von Speichern können Energieeffizienzpotenziale erschlossen
werden.
(H3) Es besteht eine Korrelation zwischen dem Wasser- und Energieverbrauch.
(H4) Der Energieeffizienz kommt in großen und kleinen Unternehmen eine unter-
schiedliche Bedeutung zu und auch die Energieverteilungsstruktur ist unter-
schiedlich.
Diese Annahmen sollen, im Verlauf der Studie untersucht und zur Bildung einer Ge-
samtaussage herangezogen werden.

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Zielstellung und Konzeption der
Studie
1.2
Vorgehen bei der Erstellung der Studie
Im folgenden Abschnitt wird die Vorgehensweise bei der Erstellung der Studie näher
erläutert. Eine schematische Darstellung der Inhaltlichen Schwerpunkte kann aus der
folgenden Abbildung entnommen werden.
Ausgehend von der Analyse der Informationsquellen wurde die Ausgangssituation
(Kap.2) der Brauereibranche erfasst. Diese beinhaltete neben den wirtschaftlichen und
gesetzlichen Rahmenbedingungen, einen Überblick über die relevanten Prozesse sowie
die Verbräuche und deren Verteilungen in den einzelnen Gewerken. Durch diese Be-
trachtung wurde ein Verständnis über den Energiehaushalt der Brauereien entwickelt
und studienrelevante Bereiche hervorgehoben. Empfehlungen aus den BVT-
Merkblättern bildeten den Ausgangspunkt für die Maßnahmenrecherche.
Nachfolgend werden die methodischen Kernelemente der Studie (Kap.3) dargelegt.
Diese umfassen die Ausführungen zu den ausgewählten Quellen und deren Verwen-
dung in der Studie, die Formulierung des mathematischen Modells zur Ermittlung des
Gesamtpotenzials der Energieeinsparung in der Planungsphase industrieller Anlagen
und das Vorgehen bei der Durchführung der Umfrage zur Definition einer Modellbrau-
erei (Referenz).
Die Auswertung der Ergebnisse (Kap.4) beinhaltet die Analyse der eruierten Energieef-
fizienzmaßnahmen bezüglich ihrer Zugehörigkeit zur Planungsphase sowie der prakti-
schen Umsetzungsreife. Die Resultate fließen in die Schätzung des, in der Planung
adressierbaren Energieeffizienzpotenzials industrieller Anlagen im Vergleich zu dem
,
der Betriebsphase ein.
Im Ergebnis (Kap.5) entstehen Erkenntnisse und Ansätze für Entscheidungen in Indust-
rie, Forschung und Politik. Diese sollen aufzeigen, in welchem Maße und wie dem As-
pekt der Energieeffizienz schon bei der Planung genehmigungspflichtiger, industrieller
Anlagen in der Brauereibranche entsprochen werden kann und wie hoch die adressier-
baren Energieeffizienzpotenziale sind.
Abb. 01:
Schematische Darstellung des
Vorgehens bei Erstellung der
Studie

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Ausgangssituation
2
Ausgangssituation
2.1
Brauereiindustrie
Schon im Jahr 1434 wurde im Wirtshausgesetz des Ortes Wißensee ein vorläufiges
Reinheitsgebot für Bier fest geschrieben. Mittlerweile zählt das deutsche Bier zu einem
der beliebtesten alkoholischen Getränke in Europa und ist weltweit anerkannt. Im in-
ternationalen Vergleich steht Deutschland an vierter Stelle in der Bierproduktion hinter
China, den USA und Brasilien
1
und hält in Europa die Spitzenposition inne
2
.
Einer der Gründe für diese Spitzenposition ist, das seit dem Jahr 1516 geltende Rein-
heitsgebot. Der Markt in Deutschland ist unter mehr als 1.300
3
verschiedene Brauerei-
en aufgeteilt, welche über 5.000 verschiedene Biermarken (ca. 90.000 Thl im Jahr
4
)
produzieren. Die Zahl umfasst Brauhäuser, die Bier nur regional vertreiben sowie Braue-
reien, die in die ganze Welt exportieren. Der Großteil der Braustätten fällt unter die
sogenannten Kleinst- oder Gasthausbrauereien, welche lediglich 1,5 % der deutschen
Jahreserzeugung ausmachen. Die typische mittelständige Brauerei mit einem Ausstoß
zwischen 20 Thl und 500 Thl produziert ca. ein Viertel der Jahresproduktion in
Deutschland. Großbrauereien machen lediglich 5 % aller Betriebe aus, jedoch liegt der
Anteil am jährlichen Bierausstoß weit über 70 %.
5
Auch Sachsen blickt auf eine jahrhundertlange Tradition des Bierbrauens zurück und
baut seine Spitzenposition als Bierland Nr.1 in den neuen Bundesländern immer weiter
aus. Hinter Nordrhein-Westfalen und Bayern ist Sachsen das drittgrößte Herstellerland
in Deutschland und wird in jährlichen Qualitätsprüfungen mit seiner hervorragenden
Qualität ausgezeichnet.
* Bierabsatz versteuert, statista 02.03.2016
1
Statista I, 2014
2
Statista II, 2014
3
Deutscher Brauerbund, 2016
4
Statista II, 2014
5
UNI Kassel, 2012
Abb. 02:
Bierabsatz in Deutschland
2015 in 1000 hl
*

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Ausgangssituation
2.1.1
Wirtschaftliche Rahmenbedingungen
Während die Bierproduktion weltweit stetig weiter wächst, befindet sich der nationale
Markt durch den jahrelangen Rückgang des Bierkonsums in einem starken Preiskampf.
Die Brauereien sind durch den zunehmenden Kostendruck für Rohstoffe, Wasser, Ener-
gie und die saisonale Abhängigkeit gezwungen, alle Optimierungspotenziale auszu-
schöpfen um langfristig am Markt bestehen zu können.
Diese Herausforderung resultiert aus den Faktoren:
Sparsame Energieverwendung ist ein enormer Wettbewerbsvorteil, denn für
eine Flasche Bier müssen ca. 0,15 kWh eingesetzt werden (pro Hektoliter ca.
40 kWh
50 kWh)
6
.
Davon fallen ca. 75 % für die Bereitstellung der Prozesswärme an.
Der durchschnittliche Anteil der Energiekosten an den Produktionskosten be-
trägt ca. 5
10 %.
Nachhaltiges Wirtschaften beinhaltet sparsamen Einsatz der Ressourcen und
wirkt sich damit unmittelbar positiv auf den Umweltschutz aus.
Die Aufteilung des Energieverbrauchs auf die einzelnen Energieträger, Abb.03, zeigt einer-
seits deutlich den großen Stellenwert von Erdgas und impliziert andererseits, dass ein
Großteil der eingesetzten Energieträger zur Bereitstellung von Wärme benötigt werden.
7
Rund dreiviertel der Energie werden in einer Brauerei für die Bereitstellung der Prozess-,
Raumwärme und Warmwasser aufgewendet. Da die Preisstruktur der einzelnen Energie-
träger relativ ähnlich ist, nehmen Strom und Wärme hinsichtlich der Kosten etwa den
gleichen Stellenwert ein. Durch die tendenziell steigenden Energiepreise spielt daher die
Reduktion des Energieverbrauchs durch Effizienzmaßnahmen und Einbindung regenerati-
ver Energien eine wichtige Rolle bei der Wettbewerbsfähigkeit.
9
6
UNI Kassel, 2011
7
UNI Kassel, 2012
8
Statistisches Bundesamt Deutschland, 2010
9
UNI Kassel, 2012
Abb. 03:
Anteil der im Brauwesen ver-
wendeten Energieträger in
Prozent
8

 
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Ausgangssituation
2.1.2
Aktuelle Gesetzeslage
Obwohl Deutschland bereits über einen weit entwickelten Markt für Energieaudits,
Energiedienstleistungen und anderen Effizienzmaßnahmen verfügt, müssen zusätzliche
Maßnahmen ergriffen werden, um diese Ziele der Bundesregierung:
Klimaschutz:
40 % weniger Treibhausgasemissionen bis 2020
(im Vergleich zu 1990) und 80 % bis 95 % weniger bis 2050
Erneuerbare Energien:
mindestens 35 % Anteil am Stromverbrauch bis
2020, bis 2050 mindestens 80 %
Gebäude:
Senkung des Wärmebedarfs bis 2020 um 20 %,
bis 2050 soll der gesamte Energiebedarf bis zu 80 % fallen
Effizienz:
Senkung des Energieverbrauchs bis 2020 um 20 %
(im Vergleich zu 2008), bis 2050 um 50 %
Stromverbrauch:
Senkung bis 2020 um 10 %, bis 2050 um 25 %
Verkehr:
Gegenüber 2005 soll der Treibstoffverbrauch bis 2020 um 10 % zu-
rückgehen, bis 2050 um 40 %
10
zu erreichen.
Eine wichtige Weiche für das Erreichen der nationalen Ziele wurde mit
dem
„Integrier-
ten Energie- und Klimaprogramm (IEKP)“, welches die Bundesregierung am
05.12.2007 beschlossen hat, gelegt. Es umfasst 29 Maßnahmen, die vor allem für
mehr Energieeffizienz und einem größeren Anteil erneuerbarer Energien, stehen.
Das IEKP
11
umfasst unter anderem folgende, die Brauereiindustrie betreffenden Ziele:
Kraft-Wärme-Kopplung:
Verdopplung des Anteils auf 25 % bis 2020.
Intelligente Messverfahren für Stromverbrauch:
Zügige Verbreitung von
neuen Technologien im liberalisierten Strom-Messwesen zur zeitgenauen Ver-
brauchsmessung als Voraussetzung für Stromeinsparungen.
Einführung moderner Energiemanagementsysteme:
Realisieren der um-
fangreichen Effizienzverbesserungspotenziale in der Industrie.
Einspeiseregelung für Biogas in Erdgasnetze:
Erleichterung der Biogasein-
speisung in das Erdgasnetz. Dezentral erzeugtes Biogas soll verstärkt effizient
und zielgerichtet in der Kraft-Wärme-Kopplung und als Kraftstoff eingesetzt
werden.
Erneuerbare-Energien Wärmegesetz:
Anteil der erneuerbaren Energien soll
auf 14 % bis 2020 erhöht werden.
Ein Kontrollorgan, welches das Erreichen der energiepolitischen Zielsetzung sicherstellen
soll, ist das Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunrei-
nigungen,
Geräusche,
Erschütterungen
und
ähnliche
Vorgänge
(Bundes-
Immissionsschutzgesetz
– BImSchG). In §2 Abs. 1 Satz 1 ist geregelt, dass „die
Errichtung
und der Betrieb von Anlagen“ genehmigungsbedürftig ist. Außerdem ist in §5 Abs. 1
Nr. 4 als eine der Pflichten der Betreiber festgelegt, dass die Anlagen so zu errichten sind,
dass „Energie sparsam und effizient verwendet wird“.
10
3sat, 2015
11
bmwi, 2016

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Ausgangssituation
2.2
Brauereiaufbau
Bevor die Analyse zu energetischen Potenzialen in Brauereien innerhalb der Planungs-
phase erfolgen konnte, wurden folgende Punkte untersucht:
Wie sind die Brauereien aufgebaut?
Welche Energieverbräuche gibt es?
Wie ist der Verbrauch der Energie strukturiert?
Wie sieht der idealtypische Brauprozess aus?
Durch die Voruntersuchung sollte ein Überblick über den Brauereiprozess erarbeitet
werden. Durch die Betrachtung des Gesamtenergieverbrauchs sowie dessen Verteilung
auf einzelne Bereiche wurde ein Verständnis über den Energiehaushalt der Brauereien
entwickelt und studienrelevante Prozesse hervorgehoben. Die Darstellung und Erläute-
rung des idealtypischen Brauprozesses und der vorhandenen Stoffströme, wurde für
die Einordnung und Klassifikation der Verbesserungsmaßnahmen verwendet.
Im ersten Schritt der Bierproduktion, dem Maischen, wird das geschrotete Malz, nach
dem Vermischen mit Brauwasser, in einer Sudpfanne erhitzt. Die im Malz enthaltene
Stärke wird dabei in Malzzucker umgewandelt. Hierfür wird eine Temperatur von unge-
fähr 70 °C benötigt, welche wiederum später einen hohen Anteil an Abwärme bereit-
stellen kann.
Im nächsten Schritt folgt die Trennung der Treber von der Würze. Man spricht hierbei
vom Läutern. Die Würze liegt in einer flüssigen Form vor und ist für die weitere Bier-
produktion von Nöten. Die Treber sind die unlöslichen Stoffe der Maische. Oftmals
werden sie nach dem Läutern einfach ohne weitere Verwendung entsorgt.
Anschließend folgt das Kochen. Die Würze wird hierzu in der Würzepfanne auf
ca. 100 °C erhitzt. Dabei wird rund ein Viertel der gesamten Wärmeenergie des Be-
triebs benötigt. Mithilfe des hinzugegebenen Hopfens werden die Hopfenbitterstoffe
ausgelöst. Um die Konzentration der Würze zu steuern ist es möglich, Dampf entwei-
chen zu lassen. Des Weiteren bildet sich beim Kochen der sogenannte Heißtrub. Er
wird in einem Whirlpool ausgeschieden. Beim Kochen fällt ebenfalls sehr viel Abwärme
Abb. 04:
Stoffflüsse im Brauereiprozess

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Ausgangssituation
an, welche prinzipiell für weitere, nachfolgende Schritte, oder auch für das Maischen
eines neuen Brauvorgangs genutzt werden kann, da die Temperatur bereits höher ist,
als benötigt.
12
Für die Zugabe der Hefe und die anschließende Gärung ist die Würze momentan noch
zu heiß, weswegen sie jetzt gekühlt werden muss. Der Vorgang dauert etwa eine
Stunde und endet in der Anstelltemperatur des Bieres, welche für obergärige Hefe
20°C und für untergärige Hefe 6°C beträgt. Ist der Kühlvorgang abgeschlossen, erfolgt
die Zugabe der Hefe.
Die Hefe ist wichtig für den nächsten und wichtigsten Schritt in der Bierproduktion, der
Gärung. Dabei wird die erkaltete Flüssigkeit in Gärbehältnisse gegeben. Durch die En-
zyme der Hefe erfolgt eine Aufspaltung des Malzzuckers in Alkohol und Kohlensäure.
Die Steuerung dieses Vorgangs erfolgt jeweils durch Kühlung dieser.
13
Um dem Bier abschließend sein unverwechselbares Aroma einzuflößen, kommt es an-
schließend zur Nachgärung im Keller. Bei einer Temperatur von ungefähr 0°C lagert es
zwischen 2 und 6 Monaten oftmals in einem extra dafür angefertigten Lagerkeller.
Zur optionalen Verfeinerung des Bieres kann nun bei vielen, allerdings nicht bei allen,
ein zusätzlicher Schritt eingefügt werden, die Filtrierung. Hierbei werden Hefereste und
andere trübende Bestandteile entfernt. Die Filtrierung findet beispielsweise bei hefetrü-
ben Weizenbieren nur grob und bei Zwicklbieren gar nicht statt
14
.
Der letzte Schritt in der Produktion umfasst die Befüllung der verschiedensten Gefäße
von Dosen über Flaschen bis hin zu KEG-Fässern.
15
Um eine qualifizierte Auswertung der erkannten Potenziale sicherzustellen, wurden die
untersuchungsrelevanten Subsysteme von Brauereien mit ihren Elementen und Prozes-
sen vereinfacht und in drei Bereiche gegliedert:
Diesen Bereichen sind folgende Prozesse zugeordnet:
12
UNI Kassel, 2012
13
UNI Kassel, 2011
14
WINenergy!, 2000
15
Ebenda
Abb. 05:
Vereinfachte Prozess-
darstellung
Tab. 1:
Aufteilung in die Subsysteme
inklusive relevanter Prozesse
Bereiche
Zugeordnete Prozesse
Sudhaus
Maischen, Läutern, Kochen, Ausschlagen, Kühlen
Gär- u. Lagerkeller
Gären, Lagern, Filtrieren, Entalkoholisieren (optional), Halt-
barmachen (optional)
Abfüllhalle
Gebindereinigen, Abfüllen, Haltbarmachen (optional), Lagern
Infrastruktur
Kälte- und Kühltechnik; Kesselhaus und Warmwasseraufbe-
reitung, Drucklufterzeugung

 
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Ausgangssituation
2.3
Energieverteilung in der Brauerei
Die Brauereiindustrie ist eine sehr energieintensive Branche. Im Jahr 2009 betrug der
Energieverbrauch aller Brauereien in Deutschland ca.3,8 TWh/a. Mit diesem jährlichen
Endenergieverbrauch nimmt dieses Gewerbe den siebten Platz innerhalb der Ernäh-
rungsindustrie ein.
16
Aufgrund der hohen Abhängigkeit von Energie und Ressourcen-
preisen spielt die Reduktion der Energieverbräuche und nachhaltiges Wirtschaften eine
wichtige Rolle bei der Wettbewerbsfähigkeit (siehe Kap. 2.2). Eine wichtige Maßeinheit
für Benchmarks innerhalb der Branche ist der Energieverbrauch pro Hektoliter Ver-
kaufsbier.
Das britische Marktforschungsinstitut Campden BRI hat im Jahr 2012 eine Befragung
bezüglich der Endenergieverbräuche unter 225 Brauereien aus 49 Ländern, ab einer
Jahresproduktion von 500.000 hl, durchgeführt. Dabei wurde neben der Erfassung der
aktuellen Werte ein Vergleich zum Jahr 2008 angestellt. Aus den Ergebnissen kann
man die positive Entwicklung der Branche ableiten. Der mittlere durchschnittliche Ener-
gieverbrauch (Strom, Wärme) verbesserte sich im Zeitraum 2008 bis 2012 um ca. 9 %.
Der Durchschnittliche Wasserverbrauch hat sich sogar um 17 % verbessert.
17
Beachtlich ist, dass viele deutsche Brauereien unter den Top 10 % der effizientesten
Brauereien sind und das der Branchenwert der deutschen Brauereien (dieser Größe) für
das Jahr 2013 den Top 10 Wert unterschreitet. Die in Abb. 06 dargestellten
Energieverbräche beziehen sich auf die Summe der thermischen und elektrischen
Bedarfe pro Hektoliter Verkaufsbier.
Die benötigte absolute Menge an Energie, ob elektrisch oder thermisch, hängt haupt-
sächlich von der Brauereigröße, gemessen an der Jahresproduktion in Hektoliter, ab.
Abb. 07 stellt die Verteilung an Energie in Bezug auf die Betriebsgröße dar. Klar zu
erkennen ist, dass der Bedarf an Energie im Verhältnis zum Ausstoß nicht linear an-
steigt, was darauf deutet, dass eine bessere Auslastung der Anlagen und Kontinuität
im Betrieb hier einen Einfluss haben.
16
UNI Kassel, 2011
17
Warsteiner, 2013
57,5
39
33,8
0
20
40
60
Weltweit: Durchschnitt aller
untersuchten Brauereien
Weltweit: Durchschnitt der
Top 10%
Deutschland: Branchenwert
Energieverbrauch in kWh pro Hektoliter
Abb. 06:
Energieverbrauch zu
Bierherstellung

16 | 76
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
Ausgangssituation
Auf Grund des nicht linearen Verlaufs lässt sich auch auf einen Einfluss der Be-
triebsgröße auf den spezifischen Energieverbrauch schließen. Kleine Brauereien weisen
typischerweise einen höheren spezifischen Energieverbrauch auf. Wie folgende Abbil-
dung zeigt, wird in sehr großen Brauereien durchschnittlich halb so viel Energie pro
Hektoliter benötigt.
Abbildung 9 zeigt deutlich, dass ca. drei Viertel der Gesamtenergie in einer Brauerei auf
Wärmeenergie, die durch Heizöl, Gas o.a. bereitgestellt wird, zurückzuführen ist. Ledig-
lich ein Viertel des Strombedarfs fällt für den Verbrauch an elektrischer Energie an.
Die bereitgestellte Wärme wird hauptsächlich für das Sudhaus und bei der Abfüllung
genutzt. Der Hauptanteil der elektrischen Energie wird für die Kälte- und Druckluftbe-
reitstellung sowie für den Betrieb der vielfältigen Antriebe und Pumpen benötigt.
18
WINenergy!, 2000
19
WINenergy!, 2000
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
0
200.000
400.000
600.000
800.000 1.000.000
Energiebedarf [MWh]
Abfüllung [hl]
Energiebedarf und Betriebsgröße
0
10
20
30
40
50
60
70
0
200000
400000
600000
800000 1000000 1200000
spez. Strombedarf [kWh/hl]
Abfüllung [hl]
spez. Energiebedarf [kWh/hl]
spez. Wärmebedarf
[kWh/hl]
spez. Strombedarf
[kWh/hl]
Abb. 07:
Gegenüberstellung von Ener-
giebedarf in Abhängigkeit von
der Größe der Brauerei
18
Abb. 08:
Gegenüberstellung von spez.
Energiebedarf in Abhängigkeit
von der Größe der Brauerei
19

image
image
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
17 | 76
Ausgangssituation
In der folgenden Tabelle sind Energieart und -träger sowie deren Einsatz in den einzel-
nen Produktionsabschnitten eines Brauvorganges dargestellt. Daraus ist klar erkennbar,
dass in Maßnahmen zur Nutzung von Abwärme und zur Optimierung der Antriebe
hohe Potenziale zur Energieeinsparung vorhanden sind, da diese in fast jedem Prozess-
schritt anfallen.
Gas, Öl,…
Wasser
Strom
Wärme Abwärme
Kälte
Antriebe Druckluft
CO
2
Maischen
x
x
x
x
Läutern
x
x
x
Kochen
x
x
x
Ausschlagen
x
x
Kühlung
x
x
x
x
Gärung
x
x
x
x
x
Lagerung
x
x
x
x
Filtration
x
x
x
x
Haltbarmachung
x
x
Gebindereinigung
x
x
x
x
Abfüllung
x
x
x
x
x
x
x
Bei der Betrachtung der Aufteilung der elektrischen Energie (siehe Abb. 10) fällt auf,
dass der größte Anteil (ca. 40 %) für die Kälteerzeugung aufgewendet wird. Die Kälte
wird hauptsächlich zu Abkühlung der Würze nach dem Kochen benötigt und um die
Temperatur bei der Haupt- und Nachgärung aufrecht zu erhalten. Der allgemeine
Energieanteil, welcher beispielsweise für die Beleuchtung, Belüftung aller Bereiche auf-
gewandt werden muss, beträgt ca. 23 % und ist neben der Kälte der größte Verbrau-
cher an elektrischer Energie in einer Brauerei. Nächstgrößter zuordenbarer Stromver-
braucher ist die Abfüllung. Hier kommen Anlagen zum Reinigen und Befüllen von Fla-
schen, Dosen und KEG zum Einsatz, welche Strom für die Antriebe, Druckluft- und CO
2
-Erzeugung benötigen. Das Sudhaus hält mit 13 % immer noch einen hohen Anteil am
20
Angelehnt an WINenergy!, 2000
21
Angelehnt an WINenergy!, 2000
26%
74%
Energieaufteilung
66%
34%
Energiekosten
Elektrische Energie
Wärmeenergie
Abb. 09:
Energieart und -
Kostenaufteilung
20
Tab. 2:
Energieart , Energieträger und
deren Einsatz in den einzelnen
Produktionsabschnitten eines
Brauvorganges
21

image
image
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
Ausgangssituation
Gesamtenergieverbrauch. Grund dafür sind die, besonders während der Prozessschritte
Maischen, Läutern, Kochen, Ausschlagen und Kühlen, zum Einsatz kommenden An-
triebe und Pumpen.
Bei der Betrachtung der Aufteilung der Wärmeenergie ist das Sudhaus, mit seinen
wärmeintensiven Prozessen, der größte Verbraucher. Die Flaschenabfüllung nimmt mit
25 % den zweiten Platz ein. Hier wird Wärme zu Flaschenreinigung und Haltbarma-
chung des Produktes verwendet. Alle weiteren Bereiche sind aufgrund ihrer geringen
Größe vernachlässigbar.
Kleine Brauereien können von diesem prozentualen Verteilungsmuster, siehe obere
Abbildung, stark abweichen. Einen großen Einfluss auf den relativen Energieverbrauch,
vor allem von Wärmeenergie, haben die Nebeneinrichtungen, wie Büro- und Lagerflä-
chen. Im ungünstigsten Fall kann deren Anteil fast die Hälfte des gesamten thermi-
schen Verbrauchs betragen.
22
22
WINenergy!, 2000
40%
13%
18%
6%
23%
Aufteilung elektrische Energie
Kälte
Sudhaus
Abfüllung
Luft
Allgemein
14%
43%
6%
25%
9%
3%
Aufteilung Wärmeenergie
Sonstige
Sudhaus
Faßabfüllung
Flaschenabfüllung
Gär und Lagerkeller
Filtration
Abb. 10:
Aufteilung der elektrischen-
und Wärmeenergie in Bereiche

image
 
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
19 | 76
Ausgangssituation
2.4
Merkblatt für die besten verfügbaren Techniken
Das Merkblatt für die besten verfügbaren Techniken über die Vermeidung und Vermin-
derung der Umweltverschmutzung
BVT beschreibt im Wesentlichen angewandte
Techniken mit den zugehörigen Emissions- und Verbrauchswerten. Eine Bewertung, ob
eine bestimmte Technik als beste verfügbare Technik zu betrachten ist, erfolgt an die-
ser Stelle nicht.
23
Um die „besten verfügbaren Techniken“ immer auf dem aktuellen
Stand zu halten hat eine Revision des BVT-Merkblattes für die Nahrungsmittel-, Ge-
tränke- und Milchindustrie 2014 ihre Arbeit aufgenommen.
24
Im Sinne der Einhaltung der Energieeffizienz ist es wichtig den Input und Output an
Hilfs- und Betriebsstoffen sowohl auf der einen Seite als auch die Emissionen, welche
während des Prozesses anfallen, siehe Abb. 11, auf der anderen Seite zu kennen. Ne-
ben Rohstoffen werden vor allem Energie und Wasser eingesetzt. Als Emissionen ent-
stehen hauptsächlich Abwasser, Kohlenstoffdioxid und organische und anorganische
Abfälle.
25
Die wichtigsten Umweltfragen, welche Anlagen der Nahrungsmittel-, Getränke- und
Milchindustrie
26
betreffen, stehen im Zusammenhang mit dem Wasserverbrauch und
der Wasserverschmutzung sowie mit dem Energieverbrauch und der Abfallvermeidung.
Mit Hilfe der BVT soll das Management und die Steuerung der internen Flüsse optimiert
werden, um Umweltverschmutzungen sowie die Verschlechterung ihres Zustandes zu
vermeiden.
27
23
UBA, 2005
24
Idf, 2016
25
UBA, 2005
26
UBA, 2005
27
UBA, 2005
Abb. 11:
Input-Output in einer Brauerei

20 | 76
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Ausgangssituation
Hilfs- und Betriebsstoffe
Frischwasser
3,7 bis 4,7 hl
Wärmeenergie
85 bis 120 MJ
Elektrizität
7,5 bis 11,5 kWh
Kieselgur
90 bis 160 g
Abwasser
2,2 bis 3,3 hl
Emissionen
Kohlenstoffdioxid
230 kg/hl
Wiederverwendbare Abfälle
Treber
Hefe
Kieselgur
16 bis 19 kg
1,7 bis 2,9 kg
0,4 bis 0,7 kg
Feste Abfälle (Glas, Plastik, Metall etc.)
0,517 bis 1,11 kg
Die allgemeine BVT für den Bereich der gesamten Nahrungsmittelproduktion beant-
wortet gemeinsame Fragen zu ähnlich gelagerten Umweltproblemen wie beispielsweise
trockene Reinigung und Verringerung des Wasserverbrauchs, Verfahrensanweisungen
zur Reduzierung von Emissionen sowie allgemeine Angaben, die u.a. das Problembe-
wusstsein der Mitarbeiter stärken.
Diese zentralen Fragen werden im Abschnitt 5.1 bis 5.1.7 umfassend beantwortet. Da
es sich darin vorrangig um Themen zum Umweltschutz handelt, wird in dieser Studie
auf eine detaillierte Aufstellung dieser Punkte verzichtet.
Für die einzelnen Bereiche der Nahrungsmittelindustrie wurden zusätzliche BVT erlas-
sen, welche speziell Anlagen, welche Getränke verarbeiten, adressieren.
Folgende Übersicht stellt die zu erfüllenden Punkte der „Zusätzlichen BVT für die
Ge-
tränkeproduktion“ dar
28
:
Maßnahme
Umweltnutzen
BVT-Abschnitt
Wenn CO
2
in der Anlage eingesetzt wird,
darf nur solches genutzt werden, welches
aus dem Fermentationsverfahren rückge-
wonnen wurde oder als Nebenprodukt
aus einem anderen Verfahren entstand
CO
2
-Emissionen auf
Anlagenebene
Geringerer Verbrauch
fossiler Brennstoffe und
Energie zur Herstellung
4.2.4.1
Rückgewinnung von Hefe nach der
Fermentation
Geringere Abwasserver-
schmutzung
Weniger Abfälle
4.7.9.3
28
UBA, 2005
Tab. 3:
Einsatz von Hilfs- und Be-
triebsstoffen einer typischen
deutschen Großbrauerei pro
ein Hektoliter Bier
Tab. 4:
Emissionen einer typischen
deutschen Großbrauerei pro
ein Hektoliter Bier
Tab. 5:
BVT-Maßnahmen für die
Getränkeproduktion

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21 | 76
Ausgangssituation
Maßnahme
Umweltnutzen
BVT-Abschnitt
Bei Nutzung von Kieselgur zur Filtration
muss das verbrauchte Filtermaterial
zwecks Optimierung der Wiederverwen-
dung und/oder Entsorgung gesammelt
werden
Bei der Cross-Flow-Filtration
kann der Zustrom wieder-
verwertet und Material
rückgewonnen
Energieverbrauch
4.7.9.4.3
Einsatz mehrstufiger Flaschenreinigungs-
systeme
Rückgang von Lärmemissio-
nen sowie geringerer
Ressourcenverbrauch
4.7.9.5.2
Optimierung des Wasserverbrauchs in der
Spülzone der Flaschenreinigungsmaschine
durch Kontrolle des Spülwasserdurchlaufs
Geringerer Wasser-, Chemi-
kalienverbrauch sowie Ab-
wassermenge
4.7.9.5.4
Wiederverwendung des Überlaufs aus der
Flaschenreinigung nach Sedimentation
und Filtration
Geringerer Verbrauch an
Natronlauge und Wasser
Energieverbrauch
4.7.9.5.3
Zusätzlich zu den aufgeführten Maßnahmen für die Getränkeindustrie umfasst die
spezielle BVT für Brauereien die Erfüllung folgender Punkte:
Tab. 6:
BVT-Maßnahmen speziell für
Brauereien
Maßnahme
Umweltnutzen
BVT-Abschnitt
Optimierung der Wiederverwendung des
Heißwassers aus der Würzekühlung sowie
die Rückgewinnung der Wärme aus der
Würzekochung
Energieverbrauch
Wasserverbrauch
bessere Heißwasserbilanz
Geruchsemissionen
4.7.9.6.4
4.7.9.6.5
Wiederverwendung des überlaufenden
Wassers aus der Flaschenpasteurisation
Verringerung von Wasser-
verbrauch und Abwasser-
kontamination
4.7.9.5.5
Senkung des Wasserverbrauchs auf
0,3542-1 m³/hl produzierten Biers
Geringerer Wasser-,
Chemikalienverbrauch
sowie Abwassermenge
3.3.11.1

 
22 | 76
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
Methodische Elemente der Studie
3
Methodische Elemente der Studie
3.1
Analyse spezieller Studien und F&E Berichte
Um einen weitreichenden Überblick zu den vielfältigen Einsparmöglichkeiten in der
Brauereiindustrie zu erhalten, wurden neben einer allgemeinen Literaturrecherche und
Umfrage, folgende spezielle Branchenkonzepte bzw. branchenspezifische Berichte
untersucht und ihre Empfehlungen und Maßnahmen für das Gesamtergebnis aufgear-
beitet:
1. Branchenkonzept-Solare Prozesswärme für Brauereien (DE)
29
:
In Rahmen des Forschungsvorhaben
„SOPREN-Solare Prozesswärme und Ener-
gieeffizienz“ 2012 wurde von Universität Kassel untersucht, wie thermische
Solaranlagen in die Brauereien integriert werden können. Hieraus ließen sich
Informationen zu den Prozessverbräuchen, Temperaturgefällen und Wärme-
rückgewinnungsprozessen für die vorliegende Studie ableiten.
2. Energiekennzahlen und -sparpotenziale in Brauereien (AT)
30
:
In einer Gemeinschaftsaktion von O.Ö. Energiesparverband, WIFI Ökoberatung
und Wirtschaftskammer O.Ö. entstand im Jahr 2000 ein Branchenkonzept zu
den Energieeinsparpotenzialen für die österreichische Brauereibranche. Diese
lieferte wichtige Informationen zur Energieverteilung und dem Zusammenwir-
ken zwischen spezifischem Energiebedarf und Brauereigröße.
3. Green Brewery
Null CO
2
Emission in der Brauindustrie (AT)
31
:
Befasste sich mit der Entwicklung und beispielhaften Umsetzung einer metho-
dischen Vorgangsweise für die Umsetzung innovativer Energiekonzepte in ös-
terreichischen Brauereien im Jahr 2009. Die an den Versuchsstandorten im-
plementierten Maßnahmen wurden in den Maßnahmenkatalog der vorliegen-
den Studie aufgenommen.
4. Guide to energy efficiency opportunities in the Canadian Brewing Industry
(CAN)
32
:
Gemeinschaftsprojekt zwischen der Brewers Association of Canada (BAC) und
der Natural Resources Canada (NRCan) mit dem Zweck der Branchenaufklä-
rung über Potenziale zur Energie und CO
2
-Einsparung. Die Publikation ist in
Form eines Kompendiums aufgebaut und enthält viele Hinweise und Maß-
nahmen zu Energieeinsparung.
5. Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for Breweries
(USA)
33
:
Gefördert durch die U.S. Umweltschutzbehörde fertigte Ernest Orlando Law-
rence Berkeley, National Laboratory der University of California, einen Leitfa-
den zur Umsetzung unterschiedlicher Energie- und Materialeffizienzmaßnah-
men in Brauereien an.
29
UNI Kassel, 2012
30
WINenergy!, 2000
31
BLUE GLOBE REPORT, 2009
32
NATURAL RESOURCES CANADA, 2011
33
ENERGY STAR, 2003

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der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
23 | 76
Methodische Elemente der Studie
6. Energy Usage, GHG Reduction, Efficiency and Load Management Manual
(USA)
34
:
Die U.S. Brewers Association fertigte 2013 ein Handbuch zum Thema Energie-
verbrauch und Effizienz, THG-Reduktion, und Lastmanagement. Es enthält eine
Sammlung von Anweisungen und Vorschlägen bewährter Methoden zu
Effizienzverbesserungen in Brauereien.
7. Energieeffizienz-Berichte zu umgesetzten Maßnahmen in Brauereien der Deut-
schen Energie-Agentur (dena) sowie Sächsischen Energieagentur (saena)
34
BREWERS ASSOCIATION, 2013

 
24 | 76
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
Methodische Elemente der Studie
3.2
Mathematisches Modell zur Potenzialanalyse
Im Zuge der Analyse der untersuchten Studien sowie der verfügbaren Literatur wurde
die Problematik unterschiedlicher Maßeinheiten für die Einsparungen ersichtlich. Die
verschiedenen Einheiten erschwerten den Vergleich und somit auch die Potenzialschät-
zung. Für die vorliegende Studie war es essentiell, eine einheitliche Größe zur Beurtei-
lung des Energieverbrauchs bzw. der -einsparung auszuwählen. Tab. 7 zeigt die ver-
schiedenen Bewertungsgrößen auf.
Bewertungs-
größe
Beschreibung
% GE
Die prozentuale Angabe über den eingesparten Anteil am Gesamte-
nergieverbrauch scheint auf den ersten Blick sinnvoll. Damit ist eine
Lokalisierung und Bewertung der Maßnahmen über mehrere Gewer-
ke einer Brauerei möglich. Diese Einheit ist vorzuziehen, wenn eine
Untersuchung nur anhand einer speziellen Brauerei durchgeführt
wird.
% PE
Ähnlich wie die vorhergehende Einheit ist die prozentuale Angabe
des eingesparten, prozessbezogenen Verbrauchs am besten geeig-
net, um Potenziale innerhalb eines Prozesses und Unternehmens
aufzudecken.
kWh/a
Die absolute Angabe eines Verbrauchs bzw. einer Einsparung pro
Jahr ist für eine interne Einschätzung im Unternehmen vorteilhaft.
Mit dieser Einheit kann auch eine Kalkulation aus betriebswirtschaft-
licher Sicht direkt erfolgen. Diese Größe ist für die Untersuchung
eines speziellen Unternehmens geeignet.
kWh/hl
Der Verbrauch pro Hektoliter Verkaufsbier ist eine Einheit, die in der
Industrie als Kennzahl für den spezifischen Verbrauch weit verbreitet
ist (z.B. in Umwelterklärungen der Unternehmen). Diese Einheit lie-
fert eine sehr gute Vergleichbarkeit und kann als „normierte
Be-
zugsgröße“ angesehen werden. Dadurch ist sie für diese Analyse
sehr gut geeignet.
€/a
Eine weitere mögliche Einheit ist die Darstellung der Kostenersparnis
in
„Euro“. Sie ist einfach zu interpretieren, aber dennoch für die
Potenzialangabe ungeeignet, da der Einfluss der betriebsspezifischen
Faktoren zu hoch ist, um eine Vergleichbarkeit über Unternehmens-
grenzen hinweg sowie Ableitungen von Gesetzmäßigkeiten zu er-
möglichen.
Eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse lässt sich mit der Bewertungsgröße „Verbrauch in
kWh pro Hektoliter Bier [kWh/hl]“
am besten erzielen. Auch bei den
meisten statisti-
schen Angaben zur Brauereiindustrie, die sich auf die Produktion beziehen, wird die
Größe
„Hektoliter Bier“
verwendet.
Hier ist die Umrechnung aus fast allen anderen
Einheiten möglich. Dementsprechend wurde zur Ausweisung der Potenziale die Bewer-
tungsgröße
kWh/hl
ausgewählt.
Beim Vergleich der lokalisierten Einspareffekte sind die Rahmenbedingungen nicht
außer Acht zu lassen. Eine direkte Übernahme der Maßnahmen in die Produktion ist
nur bedingt möglich, da die Produktionsstrukturen und Rahmenbedingungen zwischen
den Unternehmen verschieden sind und diese einen Einfluss auf die Höhe der Einspar-
effekte haben. Die aufgezeigten Potenziale stellen eine allgemeine Tendenz dar, was
bei stabilen Produktions- und Umweltbedingungen erreicht werden kann.
Tab. 7:
Auswahl der
Bewertungsgröße

image
image
image
image
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
25 | 76
Methodische Elemente der Studie
E(M
1
)
E(M
2
)
E(M
1
)
E(M
2
)
Um eine Abschätzung der Energieeffizienzpotenziale in der Planung sinnvoll und nach-
vollziehbar treffen zu können, wird im Folgenden die Vorgehensweise zur Ermittlung
dieser erläutert, wobei die Beschreibung durch ein -mittels mathematischer Notation
erzeugtes Modell- repräsentiert wird.
Auf der Grundlage der Analyse spezieller Studien sowie diverser F&E-Berichte konnte im
ersten Schritt eine Liste mit Maßnahmen erstellt werden, welche eine Steigerung der
Energieeffizienz in der Brauereiindustrie zur Folge haben. Die zugehörigen Einsparpoten-
ziale sind von verschiedenen Einflüssen abhängig, welche nicht ohne weiteres mathema-
tisch beschrieben werden können. Daher ist lediglich eine Abschätzung der Potenziale
möglich und keine konkrete Wertzuweisung. Für die Liste von Maßnahmen gelten aller-
dings zwei Restriktionen. Einerseits können nicht alle ermittelten Maßnahmen bereits in
der Planung berücksichtigt werden, d.h. eine Kategorisierung sowie Selektion wird erfor-
derlich. Andererseits ist festzuhalten, dass das durch die eruierten Maßnahmen maximal
erreichbare Einsparpotenzial nicht der Summe aller Einzelpotenziale entspricht. Um letzte-
res zu verdeutlichen, sollen die folgenden Erläuterungen dienen:
Sei
1
,…,
∈ ℕ
die Gesamtheit aller gesammelten Maßnahmen und
(
)
∈ ℕ
das Einsparpotenzial der Maßnahme
. Zur Veranschaulichung wer-
den die möglichen Einsparungen als Mengen dargestellt.
Fall1:
(
1
)∩ (
2
)=∅
Die Einspareffekte beider Maßnahmen zielen nicht auf dieselbe Effizienzsteigerung ab.
Da es keine Überschneidung der Mengen gibt, liegt auch keine teilweise oder vollstän-
dige Substitution bzw. Beeinflussung vor. Somit können beide Maßnahmen sowie die
zugehörigen Effekte für die Ermittlung der Einsparpotenziale vorläufig (d.h. sofern eine
mögliche Berücksichtigung in der Planung zutrifft) herangezogen werden.
Fall 2:
(
1
)∩ (
2
)≠∅
(
1
)∩ (
2
)⊂ (
2
)
Die Einspareffekte beider Maßnahmen weisen eine Überschneidung auf und die
Schnittmenge ist eine echte Teilmenge von
(
2
),
d.h. die Schnittmenge ist eine Teil-
menge von
(
2
),
aber nicht identisch mit
(
2
).
Wie bereits oben erwähnt, existie-
ren für die gesammelten Maßnahmen nur Abschätzungen hinsichtlich möglicher Ein-
sparpotenziale. Somit kann nicht bestimmt werden, wie groß der Anteil der Schnitt-
menge am Gesamteffekt beider Maßnahmen ist. Eine Summation beider Potenziale
würde demnach zu einer Überschätzung des Gesamtpotenzials führen.

image
image
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
Methodische Elemente der Studie
E(M
1
)
E(M
2
)
Fall 3:
(
1
)∩ (
2
)≠∅
(
1
)∩ (
2
)= (
2
)
Die Einspareffekte beider Maßnahmen weisen eine Überschneidung auf und die
Schnittmenge entspricht
(
2
),
d.h. die Schnittmenge ist komplett in
(
1
)
enthal-
ten. Wie groß der Anteil der Schnittmenge am Gesamteffekt beider Maßnahmen ist, ist
für diesen Fall irrelevant. Dennoch würde auch hier eine Summation beider Potenziale
zu einer Überschätzung des Gesamtpotenzials führen.
Für die Berechnung der maximal erreichbaren Einsparpotenziale wurden daher folgen-
de Festlegungen getroffen.
Fall 1: Es liegt keine Überschneidung vor. Die Effekte beider Maßnahmen finden
Beachtung.
Fall 2: Es liegt eine Überschneidung vor. Lediglich die Maßnahme, welche den
Größeren Einspareffekt aufweist, wird berücksichtigt.
Fall 3: Es liegt eine Überschneidung vor. Lediglich die Maßnahme, welche den
Größeren Einspareffekt aufweist, wird berücksichtigt.
Diese Annahmen stellen sicher, dass keine Überbewertung der Maßnahmen erfolgt.
Obgleich ist es insbesondere im Fall 2 möglich, dass Einspareffekte nicht in die Berech-
nung einbezogen werden. Um eine nachvollziehbare Ermittlung der Energieeffizienzpo-
tenziale gewährleisten zu können und mögliche Unsicherheiten in den Resultaten zu
reduzieren, ist diese Prämisse zwingend erforderlich.
Bevor eine Einteilung der Maßnahmen stattfinden kann, werden die eruierten Maß-
nahmen sowie die zugehörigen Effizienzpotenziale wie zuvor beschrieben, hinsichtlich
offensichtlicher Überschneidungen geprüft. Maßnahmen, welche dem Fall 2 und 3
zuzuordnen sind und einen geringeren Einspareffekt aufweisen, werden für weitere
Betrachtungen nicht berücksichtigt und gehen somit nicht in das maximal erreichbare
Einsparpotenzial ein.
Ausgehend von der nun bereinigten Maßnahmenliste kann die Klassifizierung erfolgen.
Dabei wird in die folgenden drei Kategorien unterschieden.
( )
ü
= 1… ; ∈ ℕ
bezeichnet die Gesamtheit aller Effizienzmaßnahmen, welche
eine technische Planung und Genehmigung sowie ggf. eine Anlagenstilllegung erfor-
dern und hohe Investitionskosten aufweisen.
( )
ü
= 1… ;
∈ ℕ
bezeichnet die Gesamtheit aller Effizienzmaßnahmen, wel-
che keine Genehmigung sowie Kurze bzw. keine Anlagenstilllegung erfordern und
geringe Investitionskosten aufweisen.
( )
ü
= 1… ; ∈ ℕ
bezeichnet die Gesamtheit aller Effizienzmaßnahmen, welche
im laufenden Betrieb umgesetzt werden können und keine Investitionskosten erfor-
dern.

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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
27 | 76
Methodische Elemente der Studie
In der folgenden Tabelle sind die Unterscheidungsmerkmale aller drei Maßnahmenklas-
sen zusammenfassend dargestellt.
Klasse
Unterscheidungsmerkmale
P
-
Erfordert technische Planung und Genehmigung
-
Stilllegung der Anlage bei Umbau erforderlich
-
Hohe Investitionskosten
Q
-
Erfordert keine Genehmigung
-
Kurze bzw. keine Stilllegung der Anlage notwendig
-
Geringe Investitionskosten
R
-
Erfordert keine Genehmigung
-
Umsetzung im laufenden Betrieb
-
Keine Investitionskosten
Bezugnehmend auf den Aufwand
( ),
welcher mit der Umsetzung der Maßnahmen
einhergeht, kann die folgende Verallgemeinerung getroffen werden:
(
( )
)< (
( )
)< (
( )
) ; ∀ , , ∈ℕ
Diese Abfolge kann allerdings nicht auf die Einsparpotenziale der Maßnahmen übertra-
gen werden, da kein direkter Zusammenhang zwischen Aufwand und Effekt vorliegt.
Die Gesamtheit aller eruierten Maßnahmen darf nicht mit dem tatsächlichen Potenzial
von Brauereien gleichgesetzt werden, da bereits diverse Maßnahmen umgesetzt wur-
den bzw. sich in der Umsetzung befinden und somit keine zusätzlichen Effekte daraus
generiert werden.
Um das Einsparpotenzial planungsrelevanter Maßnahmen für die Brauereien dennoch
abschätzen zu können, ist es erforderlich eine Modell-Brauerei zu definieren, die wider-
spiegelt, auf welchem Stand sich die Brauereien hinsichtlich der Energieeffizienz durch-
schnittlich befinden. Zu diesem Zweck wird eine Befragung mit ausgewählten Brauerei-
en durchgeführt, in der ermittelt wird, welchen Umsetzungsgrad die Maßnahmen in
der jeweiligen Brauerei aufweisen.
Die vier Umsetzungsgrade (UG) definieren sich dabei wie folgt:
UG1:
Die Maßnahme wurde bis dato nicht betrachtet bzw. war bisher unbekannt.
UG2:
Die Maßnahme wurde als möglicher Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz
identifiziert. Derzeit ist eine Umsetzung allerdings nicht geplant.
UG3:
Die Umsetzung der Maßnahme wurde entschieden, d.h. eine Realisierung ist
mittelfristig geplant.
UG4:
Die Maßnahme befindet sich momentan in der Umsetzung bzw. wurde bereits
umgesetzt.
Um einen hohen Rücklauf der Umfrage erreichen zu können, ist es wichtig, dass der
Fragebogen nur wenig Zeit in Anspruch nimmt und die Darstellung kompakt ist. Daher
wurde für die Befragung eine Matrix festgelegt, welche mehrere Fragen mit einem
identischen Satz von Möglichkeiten beantwortet. In einer solchen Matrix können die
Antworten sowohl eine skalare Wertung wie auch zuordnende absolute Eigenschaften
umfassen. Die einzelnen Fragen werden untereinander aufgeführt und bilden mit den
Antwortmöglichkeiten, die in der Kopfzeile stehen, eine Matrix.
Tab. 8:
Maßnahmenklassen

28 | 76
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
Methodische Elemente der Studie
Für den hier betrachteten Kontext enthält die erste Spalte der Matrix alle Maßnahmen
(inkl. Kurzbeschreibung) der bereinigten Liste. In der ersten Zeile werden von links nach
rechts die Umsetzungsgrade aufgelistet. Die Teilnehmer haben dann die Möglichkeit in
jeder Zeile ein Kreuz zu setzen und die Maßnahme hinsichtlich des Umsetzungsgrades
in ihrer Brauerei zu beurteilen.
In der folgenden Tabelle sind
(= 3)
beispielhafte Antwortmatrizen dargestellt:
Brauerei 1 (B
1
)
Maßnahme
UG1
UG2
UG3
UG4
M1
X
M2
X
M3
X
M4
X
Brauerei 2 (B
2
)
Maßnahme
UG1
UG2
UG3
UG4
M1
X
M2
X
M3
X
M4
X
Brauerei 3 (B
3
)
Maßnahme
UG1
UG2
UG3
UG4
M1
X
M2
X
M3
X
M4
X
Werden jetzt jedem Umsetzungsgrad entsprechend seiner Ordnungszahl Punkte zuge-
wiesen, kann für jede Maßnahme der durchschnittliche Umsetzungsgrad ermittelt wer-
den. Das Ergebnis für eine Maßnahme
( )
auf Basis der
(= 3)
Antwortmatrizen
der Brauereien
1
,…,
wird dementsprechend wie folgt berechnet:
( )=
1
∗∑
(
)
=1
Dabei ist unter
(
)
dem Umsetzungsgrad der Maßnahme
in der Brauerei
zu
verstehen.
Tab. 9:
Beispielhafte Antwortmatrizen

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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
29 | 76
Methodische Elemente der Studie
Auf der Grundlage dieser Berechnungsvorschrift resultieren folgenden Ergebnisse für
die Beispielantworten:
Maßnahme
UG(M
i
)
UG
M1
1,66
UG2
M2
2
UG2
M3
2
UG2
M4
3,66
UG4
Beispielsweise würde dies für Maßnahme 1 bedeuten, dass eine durchschnittliche
Brauerei die Maßnahme bereits geplant, aber noch nicht umgesetzt hat. Sie bietet so-
mit noch Einsparpotenzial. Dahingegen können aus der Maßnahme 4 keine Effekte
durch eine Betrachtung in der Planung resultieren, da diese bereits umgesetzt wurde.
Ziel der Befragung ist es, unter anderem eine Modell-Brauerei zu definieren, d.h. es ist
zu bestimmen, welche Maßnahmen in einer durchschnittlichen Brauerei welchen Um-
setzungsgrad aufweisen und durch welche Maßnahmen noch Einspareffekte erzielt
werden können. Wird allerdings wie im Beispiel beschrieben außer Acht gelassen, dass
gewisse Brauereien bis dato weitaus mehr Potenziale gehoben haben als andere, dann
kommt es zu einer Verzerrung der Ergebnisse und somit zu einer falschen Charakteri-
sierung der Modell-Brauerei.
Daher ist es notwendig eine Gewichtung in die Berechnung einzubeziehen. Für diesen
Zweck wird der spezifische Strombedarf
in kWh/hl sowie der spezifische
Wärmebedarf
in kWh/hl herangezogen. In den jährlichen Umwelterklärungen
werden diese Angaben durch jede Brauerei ausgewiesen. Um einen Bezug herzustellen
werden zudem die übliche Branchenwerte
von 9.8 kWh/hl für den spezifischen
Strombedarf sowie
von 24 kWh/hl für den spezifischen Wärmebedarf verwendet.
Für die Ermittlung der Gewichtungsfaktoren
( )
ü
= 1,…, ; ∈ ℕ
wird festge-
legt, dass der Gewichtungsfaktor 1 beträgt, wenn die betreffende Brauerei den glei-
chen spezifischen Strom- und Wärmebedarf aufweist wie der Branchenübliche Wert.
Brauereien, die bisher wenig Effizienzpotenziale gehoben haben, sollen zudem einen
höheren Gewichtungsfaktor als 1 erhalten und Brauereien, die bezüglich der Energieef-
fizienz überdurchschnittlich sind einen kleineren Gewichtungsfaktor als 1.
Der Gewichtungsfaktor
( )
der Brauerei berechnet sich dann nach folgender Vor-
schrift:
( )=1+
( )−∅
+
( )−∅
Tab. 10:
Beispielantworten nach der
Berechnungsvorschrift

30 | 76
Fraunhofer IWU
Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
Methodische Elemente der Studie
In der folgenden Tabelle wurden für die Beispielbrauereien exemplarische Werte für
den spezifischen Energiebedarf angenommen und die zugehörigen Gewichtungsfakto-
ren berechnet.
Brauerei
ELT
[kWh/hl]
W
[kWh/hl
]
spezELT (B
i
)
[kWh/hl]
spezW(B
i
)
[kWh/hl]
g(B
i
)
B
1
9,8
24
11,9
27
1,34
B
2
9,8
24
10
24,1
1,02
B
3
9,8
24
7,9
22
0,72
Werden diese Gewichtungen in die Auswertung der Befragung einbezogen, ergibt sich
ein gewichteter durchschnittlicher Umsetzungsgrad
(
),
der sich wie folgt für
die Maßnahme berechnen lässt:
( )=
1
∗∑(
(
)∗ ( ) )
=1
Für die Beispielantworten ergeben sich demnach folgende Resultate für
( )
und
( ):
Maßnahme
UG(M
i
)
UG
g
UG(M
i
)
g
UG
M1
1,66
UG2
2,02
UG2
M2
2
UG2
2,5
UG3
M3
2
UG2
2,38
UG2
M4
3,66
UG4
3,97
UG4
Da im Zuge dieser Studie nur ausgewählte Brauereien befragt werden und somit auch
kein ausreichend großer Stichprobenumfang erreicht wird, um eine signifikante Aussa-
ge bezüglich einer Modell-Brauerei treffen zu können, wurde der Einbezug von Ge-
wichtungsfaktoren als sinnvoll erachtet.
Nachdem die Umfrage erstellt und durch die Brauereien ausgefüllt wurde, erfolgt im
vorletzten Schritt die Auswertung auf Basis der zuvor beschriebenen Vorgehensweise
unter Berücksichtigung spezifischer Energiebedarfe und Gewichtungsfaktoren.
Anhand der Ergebnisse kann ermittelt werden, mit welchen Maßnahmen ein wirkliches
Effizienzpotenzial
gehoben
werden
kann
<
4
und
durch
welche
nicht
=
4.
(
( )
) =
ß ℎ
( )
(
( )
) =
ß ℎ
( )
(
( )
) =
ß ℎ
( )
Tab. 11:
exemplarische Werte für
Beispielbrauereien
Tab. 12:
Resultate für die Zuordnung
von Maßnahmen zu den
Umsetzungsgraden

 
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
31 | 76
Methodische Elemente der Studie
(
( )
)+∑
(
( )
)
=1
=1
=
ß ℎ
(
(
)
)=∑
(
( )
)+∑
(
( )
)
=1
=1
+∑
(
( )
)
=1
=
ß ℎ
,
Für den Fokus der Studie sind allerdings nur Maßnahmen relevant, welche der Planung
zugeordnet (1) bzw. bereits in der Planung berücksichtigt werden können (1)+(2).
Demnach wird das Energieeffizienzpotenzial (in %)
(
%
)
bzw.
(
%
)
wie folgt aus
dem Einsparpotenzial und dem maximal erreichbaren Potenzial aller Maßnahmen er-
mittelt:
(
%
)
=
(
( )
)
(
(
)
)
∗100%
∈ℕ
(
%
)
=
(
( )
)+ (
( )
)
(
(
)
)
∗100%
,
∈ℕ
Für die Berechnung gilt, dass die Betrachtung von Maßnahmen, die sich in ihren Effek-
ten gegenseitig substituieren bzw. beeinflussen, keine Beachtung finden. Offensichtli-
che Überschneidungen werden herausgerechnet.
3.3
Industrieumfrage
Um die theoretischen Erkenntnisse mit Erfahrungen aus der Praxis zu untermauern und
die für die Potenzialberechnung erforderliche Modell-Brauerei zu definieren, wurde
eine Umfrage mit sächsischen Brauereien und mit Unterstützung der Sächsischen Ener-
gieagentur (SAENA GmbH) und IHK Chemnitz konzeptioniert, und durch den Sächsi-
schen Brauerbund durchgeführt. Die Ergebnisse spiegeln den aktuellen Status der
Maßnahmen wieder, welche in der Praxis bereits angegangen wurden und geben einen
Überblick über aktuell bestehende Energieeffizienzpotenziale.
Die Umfrage wurde so ausgelegt, dass die Beantwortung der Fragen eine Dauer von
15 Minuten nicht übersteigt. Sie bestand aus zwei Teilen:
Teil I: Allgemeine Kenndatenermittlung:
Nutzung der Daten zur Kategorisierung der Unternehmen, nach jährlicher Pro-
duktionskapazität und Gewichtung der Einschätzung bzgl. Umsetzungsreife
der Energieeffizienzmaßnahmen
Teil II: Spezifische Potenzialermittlung:
Abfrage der Maßnahmen in den Unternehmen mittels einer Vorlage bzgl. der
Umsetzungsreife (siehe Anlage A: Fragebogen). Dabei entschieden die Befrag-
ten ob die abgefragten Maßnahmen: unbekannt, bekannt, geplant oder in
Umsetzung bzw. umgesetzt sind. Die Ergebnisse gehen direkt in die Berech-
nung der Potenziale, nach dem, im vorherigen Abschnitt vorgestellten mathe-
matischen Modell, ein.

32 | 76
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Methodische Elemente der Studie
Bei der Durchführung wurde großer Wert auf eine möglichst einfache Handhabung
und Anonymität gelegt. Zur Beantwortung des Fragebogens konnte zwischen zwei
Möglichkeiten gewählt werden:
Variante I: Schriftliche Beantwortung:
Teilnahme durch Ausdruck und handschriftliches Ausfüllen der anliegenden
Druckversion und Weiterleitung per Post, Fax oder Email an das beauftragte
Fraunhofer Institut IWU oder den sächsischen Brauerbund
Variante II: Online:
Zur Teilnahme erhielten die Unternehmen über den sächsischen Brauerbund
einen Link zur Durchführung der Befragung. Eine Beantwortung der Fragen
wurde dadurch zügig möglich. Die Datenübertragung erfolgte verschlüsselt
und anonymisiert an das Fraunhofer IWU.
Um zusätzlich mögliche Entwicklungen in der Branche genauer bewerten zu können,
wurden Interviews mit einigen Brauereien durchgeführt. Besonderer Wert lag auf ei-
nem offenen und konstruktiven Gespräch mit den Entscheidern der befragten Unter-
nehmen. Aspekte wie Erfahrungen mit Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizi-
enz und Kenntnis über die im Unternehmen vorhandenen Einsparmöglichkeiten wur-
den im Besonderen angesprochen. Dadurch war es möglich, einen guten Einblick in die
themenbezogene Sichtweise der jeweiligen Brauerei zu erhalten.

 
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
33 | 76
Ergebnisse
4
Ergebnisse
4.1
Musterbrauerei
Die Auswertung der Ergebnisse beinhaltet die Analyse der eruierten Energieeffizienz-
maßnahmen bezüglich ihrer Zugehörigkeit zur Planungsphase sowie der praktischen
Umsetzungsreife. Die Resultate fließen in die Schätzung des in der Planung adressierba-
ren Energieeffizienzpotenzials industrieller Anlagen
im Vergleich zu dem,
der Betriebs-
phase ein.
Um das Einsparpotenzial planungsrelevanter Maßnahmen für die Brauereien abschät-
zen zu können, ist es erforderlich eine Modell-Brauerei zu definieren, die widerspiegelt
auf welchem Stand sich die Brauereien hinsichtlich der Energieeffizienz durchschnittlich
befinden. Zu diesem Zweck wurde eine Umfrage, siehe Anlage: „Fragebogen“, mit
dem
Sächsische Brauerbund
e.V. gemeinsam ausgewählten Brauereien durchgeführt, in
der eruiert wird, welchen Umsetzungsgrad die Maßnahmen in der jeweiligen Brauerei
aufweisen. Zusätzlich zu dem spezifischen Teil wurden allgemeine Kenndaten ermittelt,
welche es erlauben, Unternehmen nach jährlicher Produktionskapazität zu kategorisie-
ren und anhand deren Energieverbrauchs eine Gewichtung für die Einschätzung bzgl.
der Umsetzungsreife der Energieeffizienzmaßnahmen zu vergeben.
Bei den Brauereien, die die Umfrage ausgefühlt haben, handelt sich allesamt um Braue-
reien mit einer Produktionskapazität von über 500.000 hl. Demzufolge ist die im Weite-
ren dargestellte Musterbrauerei eine Großbrauerei, deren Ausstoß an Verkaufsbier
prozentual wie folgt abgefüllt wird:
Abfüllung in Flaschen
[83,6%]
Abfüllung in Dosen
[
0
7,5%]
Abfüllung in KEG
[
0
8,9%]
Die spezifischen Medienverbräuche je Hektoliter Verkaufsbier ergeben sich aus dem
Mittelwert der befragten Brauereien:
Branchenwert
Musterbrauerei
spezifischer Wärmebedarf [kWh/hl]
24
25,44
spezifischer Strombedarf [kWh/hl]
9,8
9,52
spezifischer Wasserbedarf [hl/hl]
4,09
3,83
Bezogen auf die verschiedenen Produktionsbereiche verteilt sich der Strom- und Wär-
meverbrauch in dem Musterunternehmen prozentual, wie folgt:
Sudhaus
Gärung/
Lagerung
Abfüllung
Sonstige
Bereiche
Spez.
Wärmeverbrauch
23%
7%
21%
49%
Spez.
Stromverbrauch
13%
13%
16%
65%
Diese festgelegte Aufteilung der Verbräuche basiert auf den durchschnittlichen Umfra-
gewerten. Die tatsächlichen bereichsbezogenen Verbräuche weisen zum Teil deutliche
Unterschiede auf, wie der nachfolgende beispielhafte Auszug zeigt:
Tab. 13:
Spezifische Medienverbräuche
Musterbrauerei in Vergleich zu
Branchenwert
Tab. 14:
Verteilung der spezifischen
Medienverbräuche nach
Bereichen

image
image
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Die Energiedatenerfassung und -überwachung erfolgt kontinuierlich mittels spezieller
Software (71 % der Befragten). In der Musterbrauerei werden Energiemanagement-
norm ISO 50001 (100 % der Befragten) und die Umweltmanagementnorm ISO 14001
(71 % der Befragten) angewendet. Somit wird der PDCA-Kreislauf zur Qualitätsverbes-
serung in diesen Unternehmen größtenteils gelebt. Ein Maßnahmenbuch mit Einschät-
zungen zu Energieeinsparungen und Investitionen wird fortlaufend gepflegt.
Aus 89 Maßnahmen zur Energieeffizienzverbesserung, die innerhalb der Studie heraus-
gefunden wurden, sind 43 bereits umgesetzt bzw. befinden sich in der Umsetzung
(UG4). Die Auflistung dieser
Maßnahmen kann in der Anlage B: „Auswertung der
Um-
frage zu Umsetzungsgraden der eruierten Maßnahmen“ nachgeschlagen werden.
Die
Maßnahmen teilen sich in folgende Klassen (siehe Kap.3.2) auf:
P:
-
Erfordert technische Planung und Genehmigung
-
Stilllegung der Anlage bei Umbau erforderlich
-
Hohe Investitionskosten
Q:
-
Erfordert keine Genehmigung
-
Kurze bzw. keine Stilllegung der Anlage notwendig
-
Geringe Investitionskosten
R:
-
Erfordert keine Genehmigung
-
Umsetzung im laufenden Betrieb
-
Keine Investitionskosten
Eine Quantitative Verteilung der umgesetzten Maßnahmen hinsichtlich Maßnahmen-
klasse, adressierten Energieart sowie Anwendungsbereich kann folgender Abbildung
entnommen werden.
Abb. 12:
Stoffflüsse im Brauereiprozess

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35 | 76
Ergebnisse
Im Weiteren erfolgt die allgemeine Analyse zu den, in den einzelnen Bereichen umgesetzten
Maßnahmen.
Im Sudhaus wurden vornehmlich Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung durchge-
führt, da die anfallende Abwärme aus den Kochprozessen für die Vorwärmung des
Nutzwassers verwendet werden kann. Zur Speicherung der zurückgewonnenen Wär-
meenergie werden isolierte Heißwassertanks eingesetzt. Zudem wird in der Muster-
brauerei das Niederdruckkochverfahren verwendet, welches einen Einsparungswert von
bis zu 10 kWh Wärme pro Hektoliter aufweist.
Bei der Gärung und Lagerung ist die Isolierung der Lagertanks bereits umgesetzt und
für die Kurzzeiterhitzung werden Plattenwärmer verwendet, welche auch einen hohen
Einsparungswert von bis zu 3,6 kWh/hl im Vergleich zu konventionellen Technologien
aufweisen.
In der Abfüllung wurde das gesamte Lüftungssystem in der Verladehalle optimiert und
eine Wärmerückgewinnung aus dem Waschprozess installiert.
Im Bereich Infrastruktur sind die meisten Maßnahmen vorzufinden. Der Zusammen-
hang zwischen der hohen Anzahl der Maßnahmen und diesem Bereich kann aus dem
Sachverhalt hergeleitet werden, dass die Erzeugung und Verteilung der Medien außer-
halb des eigentlichen Brauprozesses stattfindet und große Wirkungsgradverluste in der
ersten Umwandlungsstufe zu verzeichnen sind. Hier wurden die Aggregate zur Erzeu-
gung von Dampf, Kälte und Druckluft modernisiert, optimiert und Verteilnetze durch
Reparatur, Überwachung und Steuerung sowie Isolierung ertüchtigt. Erwartungsgemäß
sind bei der Dampferzeugung die größten Einsparungen zu verzeichnen. Beispielsweise
kann die Modernisierung der Feuerungsanlage bis zu 11 kWh/hl und die Verbesserung
der Isolierung der Dampfverteilsysteme bis zu 7 kWh/hl Wärmeenergieeinsparungen
realisieren. Der Umstieg auf drehzahlgeregelte Antriebe mit Frequenzumformern kann
für
Unternehmen
überdies
eine
Elektroenergieeinsparung
von
bis
zu
6 kWh/hl bedeuten. Durch Druckluft und Kühlsystemverbesserungen können auch
erhebliche Einsparungen der elektrischen Energie erreicht werden. Sonstige übergrei-
fende Maßnahmen, wie die Modernisierung und Optimierung der Beleuchtungsquellen
bzw. -konzepte führt zu Verringerung des spezifischen Elektroenergiebedarfes um bis
zu 1,4 kWh/hl.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Maßnahmenklasse
Energieart
Bereich
P
Q
R
elektrisch
thermisch
kombiniert
Sudhaus
Gärung/Lagerung
Abfüllung
Infrastruktur
Abb. 13:
Quantitative Verteilung der
umgesetzten Maßnahmen

 
36 | 76
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Ergebnisse
4.2
Energieeinsparpotenziale
Aus dem ermittelten durchschnittlichen Stand, auf dem sich die Brauerei (Musterbraue-
rei) hinsichtlich der Energieeffizienz befindet, werden die Einsparpotenziale planungsre-
levanter Maßnahmen für die Brauereien im folgenden Abschnitt abgeschätzt.
Aus 89 Maßnahmen zur Energieeffizienzverbesserung, die innerhalb der Studie ermit-
telt wurden, stellen noch 46 ein Verbesserungspotenzial dar (UG1-UG3). Die Gesamt-
übersicht kann in
Anlage B: „Auswertung der Umfrage zu Umsetzungsgraden der
eru-
ierten Maßnahmen“ nachgeschlagen werden. Die durchgeführten Maßnahmen
teilen
sich in folgende Klassen auf:
Maßnahmen aus den Klassen (vgl. Seite 34) P (22 Maßnahmen) und Q (20 Maßnah-
men) sind ungefähr gleich häufig vertreten. Die Klasse R beinhaltet hierbei nur noch
4 Maßnahmen aus ursprünglichen 11. Dies deutet darauf hin, dass Potenziale, die ge-
ringer Investitionen bedürfen, schon sehr weit ausgeschöpft sind. Während die in der
Musterbrauerei durchgeführten thermischen und elektrischen Einsparungen annähernd
gleichverteilt waren, beziehen sich nun ca. 70 % der ausgewählten Verbesserungen
auf die Reduktion von rein thermischer Energie. Die Bereiche Sudhaus und Infrastruktur
weisen die meisten Potenziale auf.
Im Weiteren erfolgt die allgemeine Auswertung zu den, in den einzelnen Bereichen
möglichen Maßnahmen. Die Auswertungstabellen sind wie folgt aufgebaut:
Die laufende Nummer in den folgenden Tabellen gibt die Maßnahme im jeweiligen
Bereich und die Art der Energie an, wie beispielsweise:
I Therm1=
| ℎ
ß
|
Benennung der Maßnahme
Die Zugehörigkeit einer Maßnahme zu einer Klasse (P,Q,R) wird durch die Tabellen-
spalte festgelegt in die das Einsparpotenzial in kWh/hl eingetragen wird
Die in der Tabelle hervorgehobenen Maßnahmen (fett formatiert) sind gemäß den
Berechnungsvorschriften (vgl. Abschnitt 3.2) in die Berechnung eingegangen; die
restlichen werden nicht einbezogen, beispielsweise aufgrund der Teilmengenprob-
lematik und einer möglichen Potenzialüberschätzung.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Maßnahmenklasse
Energieart
Bereich
P
Q
R
elektrisch
thermisch
kombiniert
Sudhaus
Gärung/Lagerung
Abfüllung
Infrastruktur
Abb. 14:
Quantitative Verteilung der
potenzialbildenden Maßnah-
men

 
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37 | 76
Ergebnisse
4.2.1
Sudhaus
Das Sudhaus ist der zentrale Bereich einer Brauerei, in dem aus Wasser, Malz und Hop-
fen unter Zugabe von thermischer Energie die Würze hergestellt wird. In diesem laufen
die Prozessschritte Maischen, Läutern, Kochen und Ausschlagen ab.
Das Sudhaus ist der größte thermische Verbraucher einer Brauerei. Die Maßnahmen,
welche in diesem Bereich zur Reduktion des thermischen Energieverbrauches imple-
mentiert werden können, sind mit der Wärmerückgewinnung und Energiereintegration
im Brauprozess verbunden. Die größten Potenziale ergeben sich durch den Einsatz von
unkonventioneller Verfahrenstechnik, welche jedoch große Investitionen und Umbau-
ten erfordern. Nur wenige Maßnahmen können hiervon genutzt werden, um das be-
stehende System zu verbessern. Neben der Würze fällt ein sehr wichtiger Produktions-
reststoff an (Nebenprodukt), der Treber. Dieser bietet größeren Brauereien die Mög-
lichkeit der energetischen Verwertung durch Treberverbrennung oder Biogaserzeu-
gung. Der im Sudhaus anfallende elektrische Stromverbrauch, ergibt sich aus dem Ein-
satz von Pumpen und Antrieben zwischen und in den einzelnen Prozessschritten. Die
Maßnahmen, welche den Verbrauch an elektrischer Energie reduzieren, beziehen sich
auf die Energieeffizienzsteigerung der genannten Aggregate. Da Pumpen und Antriebe
in der gesamten Brauerei Verwendung finden, werden die Maßnahmen dem Bereich
Infrastruktur zugeordnet.
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
S Therm1
Wärmerückgewinnung aus dem heißem
Abwasser der Sudhaus CIP-Anlage
2,5*
S Therm2
Umstieg von Plattenfilter auf Kompressionsfilter
4,75
S Therm3
Vorheizen von Reinigungsmitteln der CIP-
Anlage mittels Würzekühlung
n/a
S Therm4
mechanische Brüdenverdichtung für das Wür-
zekochen
5,75
S Therm5
thermische Brüdenverdichtung für das
Würzekochen
4,5
S Therm6
Einsatz des Würzekoch- und Strippingsystems
"Merlin"
7,75
S Therm7
Einsatz des High-Gravity-Brewing-Systems
5,5
S Therm8
Vakuumkochverfahren
1,13
S Therm9
Rektifikationswürzekochung
7,5
S Therm10
Einsatz des Würzestrippsystems "Boreas"
3
S Therm11
Einsatz des Würzestrippsystems "Stromboli"
4,5
S Therm12
Rückgewinnung der Abwärme aus der
Whirlpoolpfanne
0,87
S Therm13
Wärmerückgewinnung aus der heißen Koch-
würze zur Beheizung der Maischepfanne
1,54
Summe
7,5
2,5
0
Tab. 15:
Maßnahmen zur thermischen
Energieeinsparung im Bereich
Sudhaus

 
38 | 76
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Ergebnisse
Aus den 13 gelisteten Maßnahmen wurden nur jene Maßnahmen für die Berechnung
ausgewählt, welche nach der Berechnungsvorschrift in Kapitel 3.2 (Mathematisches
Modell) keine Überschneidungen aufweisen. So handelt es sich bei vielen Maßnahmen
um Systeme, die in sich geschlossene Einheiten sind oder um neue Verfahrensarten.
Ohne Experten und Erfahrungswissen ist es nur bedingt möglich herauszustellen, inwie-
fern die Maßnahmen zu einem bestimmbaren Teil komplementär sind. Folglich wurde
nur die Maßnahme mit der größten Einsparung ausgewählt.
In dieser und auch in den folgenden Tabellen sind die Maßnahmen aus den Quellen
ENERGY STAR, 2003 und NATURAL RESOURCES CANADA, 2011 grau markiert, weil
diese die Werte für U.S. Brauereien mit Stand vom Jahr 2000 repräsentieren und ten-
denziell höhere Einsparungswerte aufweisen als die, der vergleichbaren Maßnahmen
aus europäischen Quellen mit aktuellerem Datum. Aus diesem Grund werden die Wer-
te aus diesen Maßnahmen nur bedingt in die Rechnung einfließen.
Ausgewählt wurden die Rektifikationswürzekochung und die Wärmerückgewinnung
aus dem heißen Abwasser der Sudhaus CIP-Anlage. Das Einsparpotenzial der letzteren
Maßnahme ist verbunden mit zwei weiteren Maßnahmen im Bereich Abfüllung und ist
in der Tabelle mit * gekennzeichnet.
Zusammenfassend sind in diesem Prozessbereich die größten Einsparpotenziale zu se-
hen. Alle gewählten Maßnahmen können bereits in der Anlagenplanung berücksichtigt
werden.
4.2.2
Gärung und Lagerung
Bei der Gärung in den Gärbehältnissen wird die, im vorhergehenden Prozessbereich,
hergestellte Würze mit Hefe vermischt und in Alkohol und Kohlensäure gespalten. Hier
finden auch die Prozesse Filtration und ggf. Entalkoholisierung sowie Haltbarmachung,
statt. Der Gärprozess wird durch die Kühlung gesteuert. In diesem Prozessbereich ist
daher ein großer Stromverbrauch zur Kälteerzeugung zu verzeichnen.
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
GTherm1
Entalkoholisierung mittels Dialyse
4,75
GTherm2
Wärmerückgewinnung bei der Pasteurisation
0,25
GTherm3
Wärmerückgewinnung bei der Kühlung
0,25
Summe
0,25
Der Prozess der Entalkoholisierung bedarf thermische Energie, wovon ein großer Teil
mittels Dialyse eingespart werden kann. Im Rahmen dieser Studie konnte nicht unter-
sucht werden, welchen Anteil das alkoholfreie Bier am gesamten Produktionsvolumen
hat, was die Abschätzung des Einsparungspotenzials für eine Musterbrauerei er-
schwert. Gewählt wird folglich nur die Wärmerückgewinnung bei der Kühlung, weil die
Wärmerückgewinnung bei der Pasteurisation auch bei der Kurzzeiterhitzung mittels
Plattenwärmer in der Musterbrauerei schon enthalten ist.
Tab. 16:
Maßnahmen zur thermischen
Energieeinsparung im Bereich
Gärung und Lagerung

 
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Ergebnisse
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
Anmer-
mer-
kungen
GElektr1
Immobilisierte Hefefermentation zur
Beschleunigung des Gärvorgangs
n/a
GElektr2
Isolierung der Lagerhalle
3,84
GElektr3
Mikrofiltration für die Sterilisation
n/a
Summe
3,84
Durch die Isolierung der Lagerhalle kann ein großer Teil der elektrischen Energie einge-
spart werden, der pro Hektoliter für die Kälteerzeugung im Bereich Gärung/Lagerung
notwendig ist. Hohe Energieeinsparungen sind auch durch unkonventionelle Verfahren
wie „Immobilisierte Hefefermentation zur Beschleunigung des Gärvorgangs“ und
„Mikrofiltration für die Sterilisation“ zu erwarten, jedoch sind dazu keine genauen
Daten veröffentlicht.
Zusammenfassend kann das bei der Gärung/Lagerung aufgeführte Potenzial während
des Betriebs mit überschaubaren Investitionen erreicht werden; deren Berücksichtigung
ist auch während der Planungsphase möglich. Bei den Maßnahmen, die eine Prozess-
veränderung mit sich führen und geplant werden müssen, ist die Höhe der Einsparun-
gen nicht weiter spezifiziert.
4.2.3
Abfüllung
Bei der Abfüllung wird Bier in verschiedene Behältnisse
Flaschen, Dosen, Fässer
gefüllt, die zuvor gesäubert wurden. Flaschen werden in Flaschenwaschmaschinen
gereinigt, wo sie unterschiedliche Laugenbäder und Spritzungen durchlaufen. Danach
werden diese befüllt und bei Bedarf anschließend pasteurisiert. Die KEGs (Fässer)
durchlaufen zunächst die Außenreinigung und Restentleerung, anschließend die Innen-
reinigung mit Wasser, Lauge, Säure und Dampf. Abschließend erfolgen eine Kontrolle
der Fässer und die Befüllung. In der Abfüllhalle ist das Verhältnis von benötigter thermi-
scher und elektrischer Energie annähernd ausgeglichen.
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
ATherm1
Wärmerückgewinnung aus dem Waschprozess
mittels Rohrbündelwärmetauschern
1,4
ATherm2
Vorwärmen der Flaschen im
Rekuperationsbad
5,8
ATherm3
Modernisierung der Flaschenwaschma-
schinen durch Kaskadenvorwärmung
und Dämmung
1,27
ATherm4
Wärmerückgewinnung aus dem heißen
Abwasser der KEG Reinigungsanlage
*
ATherm5
Nutzung des Überwassers in der KEG An-
lage zur Vorwärmung
*
Summe
1,27
Tab. 17:
Maßnahmen zur elektrischen
Energieeinsparung im Bereich
Gärung und Lagerung
Tab. 18:
Maßnahmen zur thermischen
Energieeinsparung im Bereich
Abfüllung

 
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der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
Ergebnisse
Die grau hinterlegten Werte werden aus bereits beschriebenem Grund (Werte für U.S.
Brauereien, Aktualität) nicht in die Potenzialbewertung einfließen. Zudem ist der Wert
für A
Therm
2 (5,8 kWh/hl) nicht plausibel, da im Ganzen, im betrachteten Bereich in
Summe nur ca. 5,3 kWh/hl (vgl. 4.1: 21 % von 25,01 kWh/hl) benötigt werden.
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
Anmer-
mer-
kungen
AElektr1
Optimierung der Knallgasabsau-
gung
0,11
Summe
0,11
Bei der Optimierung der Knallgasabsaugung handelt es um eine betriebsoptimierende
Maßnahme, welche keine Investitionen oder Stillstände erfordert.
Zusammengefasst finden sich in diesem Bereich Maßnahmen aller Klassen wieder. Das
größte Potenzial stellen auch hier planerische Maßnahmen dar. Wie im Sudhaus liegt
der Hauptansatz zur Energieersparnis in der Wärmerückgewinnung.
4.2.4
Infrastruktur
Neben den drei vorgestellten Produktionsabschnitten gibt es den Bereich Infrastruktur,
welcher Nebeneinrichtungen enthält, die die Funktion der Ver- und Entsorgung für die
oberen Produktionsschritte übernehmen. Darunter kann neben der Medienversorgung
mit Wärme, Dampf, Kälte und Druckluft auch die Wasseraufbereitung, Reinigung so-
wie Büro und Lagerbereich verstanden werden. In diesen Bereich sind sehr viele Maß-
nahmen, ca. 65 %, bereits umgesetzt, da viele dieser Möglichkeiten eine geringe Inves-
tition innehalten. Neben der Nutzung von Abwärme und Dämmung ist die Versor-
gungssystemauslegung und -optimierung für die Energieeinsparungen in diesem Be-
reich wichtig. Ein besonderer Aspekt der Energiewiederverwertung liegt in der Biogas-
erzeugung aus Prozessabfallstoffen.
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
ITherm1
Nutzung der Kompressorenabwärme
n/a
ITherm2
Wärmerückspeisung aus Kessel-
Entschlammung
0,8
I Therm3
Automatische Überwachung des
Kondensatableiters
0,3
ITherm4
Einsatz einer Kondensat-Rückspeisenanlage
zur Energieeinsparung bei der Kesselreinigung
5,2
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
I Therm5
Wärmerückgewinnung aus Kältemaschi-
nen zur Vorwärmung des Kesselspeise-
wassers
0,55
Tab. 19:
Maßnahmen zur elektrischen
Energieeinsparung im Bereich
Abfüllung
Tab. 20:
Maßnahmen zur thermischen
Energieeinsparung im Bereich
Infrastruktur

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der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Ergebnisse
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
I Therm6
Nutzung der mit dem Kühlwasser abge-
führten Abwärme im
Heizkreislauf
0,54
I Therm7
Dämmung des Sudhausdachs
0,3
I Therm8
Ausstattung der Dachrinnenheizung, falls
vorhanden, mit Sensorsteuerung
I Therm9
Erzeugung von Biogas aus Trebern und
anderen Abfallstoffen
11,1
I Therm10
Nutzung einer Industriekläranlage mit
Energierückgewinnung (Biogas)
2,2
ITherm11
Betreiben einer Biogasverbrennungsanlage
10
ITherm12
Nutzung
der
Kondensatorenabwärme
zur
Brauchwasservorwärmung
5,5
Summe
13,3
1,39
0,3
Neben der Dämmung, Wärmerückgewinnung und operativen Optimierung bietet die
Herstellung des Biogases aus den Trebern und Klärwasser das größte Potenzial für die
Brauereien. Durch die Nutzung des eigens erzeugten Biogases kann knapp die Hälfte
des Gesamtenergieverbrauchs der Musterbrauerei gedeckt werden.
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/
hl]
I Elektr1
Druckluftsystemoptimierung (z.B. Zusam-
menführen von Netzen)
0,86
I Elektr2
Energetische Optimierung der Pumpensys-
teme
0,13
IElektr3
Bessere Abstimmung von Kühlleistung und
Kühllast
0,42
IElektr4
Abwärmenutzung mit der Absorbtionskältema-
schine
3
Summe
0,99
Bei der Senkung des Verbrauchs der elektrischen Energie sind Maßnahmen bezüglich
einer Versorgungssystemoptimierungen umsetzbar. Diese sind meist mit überschauba-
ren Aufwänden und kurzen Stillstandzeiten umsetzbar.
Zusammenfassend sind in diesem Bereich die größten Energieeinsparungen
(15,98 kWh/hl) durch genehmigungsbedürftige Anlagen zu verwirklichen. Die betriebli-
chen Maßnahmen (Klasse Q) in diesem Bereich haben nur einen Anteil von ca. 6,7%
des Einsparpotenzials.
Tab. 21:
Maßnahmen zur elektrischen
Energieeinsparung im Bereich
Infrastruktur

 
42 | 76
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der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Ergebnisse
4.2.5
Kombinierte Maßnahmen
Des Weiteren gibt es Maßnahmen, welche sowohl thermische als auch elektrische Ein-
sparungen aufweisen. Die Effekte sind in folgender Tabelle aufgeführt:
Bereich
Maßnahme
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
Anmer-
mer-
kungen
Skombi1
Sudhaus entsprechend einer Kas-
kadenform
3,2
Skombi2
Ausschieben der Füllerleitungen
mit CO2 statt Wasser
0,01
S kombi3
Verwendung von Warmwasser aus
dem Würzekühler für das Aufheizen
beim Maischen
4,25
Ikombi1
Betreiben eines BHKWs
16
Ikombi2
Betreiben eines BHKWs in Verbin-
dung mit einer Absorptionskältema-
schine
19,7
Summe
3,2
0,01
Tab. 22:
Maßnahmen zur kombinierten
Energieeinsparung

 
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der Planung am Beispiel
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Ergebnisse
4.3
Gesamtergebnis
In den vorhergehenden Abschnitten konnten Möglichkeiten, die der Energieeffizienz im
Unternehmen dienen, eruiert und verifiziert werden. Die Ergebnisse zeigen Potenziale
auf, an welcher Stelle sich Kosten durch die Senkung des Energiebedarfs einsparen
lassen.
Bereich
P
[kWh/hl]
Q
[kWh/hl]
R
[kWh/hl]
Summe
S Therm
7,5
2,5
GTherm
0,25
GElektr
3,84
ATherm
1,27
AElektr
0,11
ITherm
13,3
1,39
0,3
IElektr
0,99
S Kombi
3,2
0,01
Summe Elektrisch
4,83
0,11
∑4,94
Summe Thermisch
22,07
4,14
0,3
∑26,51
Gesamtsumme
25,27
8,97
0,42
∑34,66
Das Ergebnis gibt als einen theoretischen Wert den
Umfang
der erschließbaren Ein-
sparpotenziale an und erfüllt so den Untersuchungsauftrag einer fundierten Schätzung
des
adressierbaren Energieeffizienzpotenzials
. Unter welchen Voraussetzungen
einzelne Effekte in der Praxis erreicht werden können und welche Einsparungen sich in
Kombination mehrerer oder aller Maßnahmen unter Berücksichtigung kumulativer
Effekte erreichen lassen, war nicht Gegenstand der Untersuchung und müsste bei Be-
darf in einer weiteren Studie explizit untersetzt werden.
Ziel war die Darstellung der Einsparpotenziale, die sich bereits bei der Anlagenplanung
realisieren lassen, in Gegenüberstellung zu denen im Anlagenbetrieb. Unter der An-
nahme, dass die Maßnahmen, welche im Betrieb (Q) durchgeführt werden können,
auch bereits in der Planung (P) Berücksichtigung finden, kann in Summe (P und Q) ein
Einsparpotenzial von ca. 99 % (entspricht 34,24 kWh/hl) des Gesamtumfangs von
34,66 kWh/hl adressiert werden.
Die Maßnahmen, die ausschließlich der Planung zugeordnet werden konnten, haben
einen Anteil von ca. 73 % (entspricht 25,27 kWh/hl) am Gesamteinsparpotenzial.
Mit zusätzlichen Maßnahmen, die sich auf einen betriebsoptimierten Anlagenbetrieb
(R) zurückführen lassen (beispielsweise energieeinsparendes Handeln, Optimierung der
Prozessparameter), wird ein Einsparpotenzial von ca.1 % (entspricht 0,42 kWh/hl) des
Gesamtumfangs adressiert.
Tab. 23:
Gesamtergebnis Darstellung

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Die Maßnahmen, die ausschließlich der Einsparung der thermischen Energie zugeord-
net wurden, haben einen Anteil von 76,5 % (entspricht 26,51 kWh/hl) am Gesamtein-
sparpotenzial. Die elektrischen Einsparungen haben einen Anteil von 14,3 % (4,94
kWh/hl). Die Restlichen 9,2 % sind kombinierte Maßnahmen (therm. und elektr.) und
gehen in die Gesamtsumme ein. Die Gesamteinsparungen sind wie folgt eingeteilt:
Bis zu 38 % der Gesamteinsparung macht die Nutzung des aus Abfallstoffen
erzeugten Biogases (13,3 kWh/hl) aus.
Bis zu 22 % werden eingespart, falls durch die Nutzung der Rektifikations-
würzekochung tatsächlich 7,5 kWh/hl erreichbar sind. Dieses Verfahren wurde
Aufbauend auf einer Grundlagenforschung zum Prozess der Würzekochung an
der TU München durch die HERTEL GmbH entwickelt. Der Einsparungswert be-
zieht sich auf die erste Implementierung im industriellen Maßstab.
Bis zu 12 % sind durch die Isolierung der Lagerhalle im Bereich Gärung und
Lagerung sowie Dämmung des Sudhausdaches und Ausstattung mit einer
Dachrinnenheizung, falls vorhanden, mit Sensorsteuerung, erreichbar.
Bis zu 11 % kann durch Wärmerückgewinnung in den verschiedenen Berei-
chen erzielt werden
Bis zu 10 % sind durch den kaskadenartigen Sudhausaufbau erreichbar
Bis zu
0
4 % der Gesamteinsparung ist durch die Modernisierung der Flaschen-
abfüllung möglich.
Sonstige Maßnahmen bilden 3 % des Gesamtpotenzials ab.
Bezugnehmend auf die Muster-Brauerei werden die beiden nachfolgenden Maßnah-
men nicht in die Berechnungen der Einsparungen einbezogen.
Die Nutzung des aus Abfallstoffen erzeugten Biogases stellt keine direkte
Energieeinsparung dar, da die Abfallstoffe, aus denen die Energie gewonnen
wird, nicht zum Energiebilanzkreis der Brauereien gehören.
Die Nutzung der Rektifikationswürzekochung ist für eine bestehende Brauerei
unwirtschaftlich, da die bisher für diesen Prozessschritt eingesetzten Anlagen
eine lange Nutzungsdauer von bis zu 20 Jahren aufweisen. Darüber hinaus
handelt es sich bei der Maßnahme um eine neuartige Technologie, welche
noch nicht die Marktreife erlangt hat.
Somit führen in Relation zur Muster-Brauerei die Umsetzungen der restlichen Maß-
nahmen mit den bezifferten Maximaleinsparungen zu einer Reduktion des Energiever-
brauches um bis zu 40 % (13,86 kWh/hl).
Abb. 15:
Prozentuale Verteilung aller
Maßnahmen zum Gesamtpo-
tenzial
Maßnahmen Operativ (R)
Summe der Maßnahmen der
Planungsphase (P+Q)
Maßnahmen Planung (P)
Maßnahmen Betrieb (Q)

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Aufgrund der Bandbreite, der in der Realität erzielbarer Einspareffekte werden nur 50
% der maximalerreichbaren Effekte in die Betrachtungen einbezogen. Daraus resultie-
rend kann ein Einsparungspotenzial von 20 % angenommen werden.
Im Allgemeinen kann festgehalten werden, dass die Einsparungen aller betrachteten
Maßnahmen nur eine begrenzte Aussagekraft haben und daher als Maximalwerte zu
betrachten sind. Die Gründe dafür sind:
Beim Vergleich der lokalisierten Möglichkeiten sind die Rahmenbedingungen
nicht außer Acht zu lassen. Eine direkte Übernahme der Maßnahmen in die
Produktion ist nur bedingt möglich, da die Produktionsstrukturen und
Rahmenbedingungen zwischen den Unternehmen verschieden sind und diese
einen Einfluss auf die Höhe der Einsparpotenziale haben. Die aufgezeigten
Effekte stellen eine allgemeine Tendenz dar, was bei stabilen Produktions- und
Umweltbedingungen erreicht werden kann.
Die Effekte der einzelnen Maßnahmen geben keine Auskunft darüber ob die-
ser praktische Einsparungswert aus einem Unternehmen stammt, welches
noch keine Schritte unternommen hat um effizienter zu produzieren oder ob
dieser aus einer energiebewussten Brauerei stammt. Die angegebenen Effekte
neigen zur Übertreibung.
Wie beim spezifischen Energieverbrauch ist auch anzunehmen, dass der Aus-
stoß einen Einfluss auf den spezifischen Einsparungswert einer Maßnahme
hat. Diese Annahme wird bekräftigt, durch die starken Abweichungen in den
prozentualen Energieverteilungsmustern (Kap.2.3).
Um die Aussagekraft der bezifferten Effekte der Maßnahmen verbessern zu können,
bedarf es einer erweiterten Datengrundlage. Für jede Maßnahme wären hierfür fol-
gende Informationen notwendig:
Erzielter Einsparungseffekt der Maßnahme aus mehreren Brauereien unter-
schiedlicher Größe. Werte aus jeder Brauereiklasse sind dabei wünschenswert.
Nähere Angaben zu den Unternehmen, welche diese Maßnahme umgesetzt
haben. Dazu gehören Daten zu Ausstoßmenge und Energieverbrauch sowie
Informationen zu den spezifischen Energieverbräuchen vor und nach der Um-
setzung.
Genaue Branchenverbrauchswerte unterteilt in die Größenklassen
Aus diesen Informationen kann ein theoretischer Zusammenhang zwischen der Braue-
reigröße bzw. dem Ausstoß und dem Einsparungseffekt der Maßnahme, analytisch und
grafisch, abgeleitet werden. Mit der daraus resultierenden Beschreibung des Zusam-
menhangs ist es möglich das Einsparpotenzial einer Maßnahme in Abhängigkeit der
Brauereigröße (Ausstoß hl/a) und dem spezifischen Verbrauchswert zu ermitteln. Fol-
gendes Beispiel soll verdeutlichen, welchen Einfluss die Unternehmensgröße sowie der
mögliche Zusammenhang auf das Effizienzpotenzial einer Maßnahme haben.

image
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Betrachtet wird eine Maßnahme X mit einer thermischen Einsparung für eine Brauerei
mit einem Jahresausstoß von 300.000 hl. Je nachdem welcher Zusammenhang zwi-
schen der spezifischen Einsparung der Maßnahme und der Brauereigröße vorliegt, er-
geben sich unterschiedliche Resultate. Bezieht man dann diese Effekte auf den spezifi-
schen Wärmebedarf der Brauerei bzw. der Brauereigröße, erhält man unterschiedliche
Einsparpotenziale [%] bezogen auf den Gesamtbedarf an thermischer Energie. Das
heißt, wurde beispielsweise ein linearer Ansatz (rote Line) für den Zusammenhang er-
mittelt, dann beträgt das Einsparpotenzial 31,2 %. Für die blaue Kurve resultiert ein
Wert von 22,1 % und für die grüne Kurve ein Potenzial von 15 %. Dies verdeutlicht,
dass es von erheblicher Bedeutung ist, wie sich der Einspareffekt zur Brauereigröße
verhält.
Da die in dieser Studie ermittelten Effekte jeweils nur aus der Umsetzung in einer Brau-
erei stammen, kann ein derartiger Zusammenhang nicht beschrieben werden, was
unmittelbar zu Unsicherheiten in den Ergebnissen führt.
Abb. 16:
Grafische Ableitung von
relativen Einsparpotenzialen

 
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Fazit
5
Fazit
Das Thema Energieeffizienz ist zu einem zentralen Thema in der Gesellschaft gewor-
den. Besonders industrielle Unternehmen müssen sich hier weiterentwickeln, um inter-
national wettbewerbsfähig zu bleiben.
35
Im Laufe der letzten 20 Jahre hat sich in der
Brauereibranche viel verändert. Es wurde eine Menge für die Verbesserung des spezifi-
schen Energieverbrauches getan. Haupttreibende Kräfte für die Verbesserung der Ener-
gieeffizienz waren wirtschaftlicher Natur (kostengetrieben), z.B. der Anstieg der Löhne
um 30 % und explosionsartig in die Höhe gegangene Energiekosten. Dabei sind die
Bierpreise zur gleichen Zeit nahezu konstant geblieben. Jede Energieeinsparung (Pro-
duktionskostenanteil von 5-10 %) ist ein Vorteil gegenüber dem Wettbewerber. Das,
dass Thema Energieeffizienz einen großen Stellenwert in der Branche einnimmt ist
daran zu erkennen, dass bei Anlagenneuanschaffungen die Herstellerangaben zu den
Energieverbräuchen im laufenden Betrieb einer nochmaligen Prüfung, quasi zur Endab-
nahme, unterzogen werden.
36
Aufgrund der besonderen Energiesensitivität der Brauereibranche gibt es für Verbesse-
rungen derzeit nur einen geringen Spielraum. Der aktuelle Stand kann als sehr nah am
Optimum bewertet werden. Einsparungen durch gezielte Maßnahmen sind oft sehr
gering, für Strom und für Wärme bewegen sich viele im Zehntel-Bereich pro kWh/hl.
Eine große Anzahl an Maßnahmen, bei denen ein hohes Potenzial zu Energieeinspa-
rung und ein spürbarer monetärer Nutzen zu erwarten ist, befindet sich aktuell in der
Umsetzung, beispielsweise führt eine der interviewten Brauereien aktuell eine Maß-
nahme zur Druckluftnetzertüchtigung bzw. Neubau durch. Zur Analyse und Leckagen-
Minimierung wurde in diesem Fall ein externes Beratungsunternehmen hinzu gezogen.
In Summe werden ca. 12 % Stromeinsparung im Vergleich zu vorher erwartet. Weitere
große Potenzialquellen an denen aktuell gearbeitet wird, liegen im Dampfverteilungs-
netz und den -verbrauchern. Zukünftig werden die Messstellen an den Verbrauchern
ausgebaut um diese kontinuierlich zu überwachen und Verlusten vorzubeugen. Die
Modernisierung verschiedener Antriebe erfolgt laufend bei planmäßiger Instandhal-
tung. Die Potenziale zur Rückgewinnung der thermischen Energie werden mit bis zu 80
% sinnvoll verwertet
37
. Die Restlichen 20 % liegen in der Nutzung der Niedertempera-
turabwärme beispielsweise Heizen oder Brauchwasservorwärmung. Die Rückgewin-
nungsmöglichkeiten für elektrische Energie sind sehr begrenzt und risikobehaftet und
werden daher nicht umgesetzt.
Möglichkeiten zu erheblichen Verbesserung in diesem Industriezweig sind in neuen
Technologien und der Technologiesubstitution zu suchen. Dies wird bei den vorgestell-
ten Maßnahmen im Bereich Sudhaus besonders deutlich. Jedoch ist die Umsetzung
dieser mit hohem Aufwand, hohen Investitionskosten und Risiko verbunden. Aus der
Erfahrung der Unternehmen bringt nicht jede Maßnahme die gewünschte Einsparung.
Im schlimmsten Fall muss der ursprüngliche Stand wiederhergestellt werden.
Auf der infrastrukturellen Ebene eröffnen moderne Energieversorgungskonzepte au-
ßerordentliche Perspektiven. Einige Brauereien nutzen BHKWs für die Eigenenergieer-
zeugung, welche den Unternehmen helfen CO
2
und Kosten einzusparen und Teilautar-
35
http://www.energynet.de/2014/01/14/studien-zeigen-globale-bedeutung-der-energieeffizienz-der-
produktion/, 08.05.2015
36
Im Interview mit einer Brauerei eruiert.
37
Ebenda

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Fazit
kie zu erlangen. Die erzeugte Wärme von BHKWs wird direkt in den Prozess u. a. zur
Heißwassererzeugung an der Brüdenverdichtung eingebracht. Die stromgeführten
Anlagen werden so gefahren, dass kein Strom ins Netz zurückfließt. Zwar erfolgt hier
nur eine reine Substitution des Primärenergieträgers, jedoch kann der Einsatz einer
Absorptionskältemaschine den Wirkungsgrad steigern und zur Energieeinsparung füh-
ren. Eine entscheidende Technologie, welche eine derartige Versorgungskombination
(tatsächlich bezogene Energie einzusparen) ermöglicht, ist die Biogas-Regeneration aus
den Prozessabfällen in Form von Trebern und Klärwasser, weil sie einer Wiederverwen-
dung der eingebrachten Ressourcen entspricht. Das erzeugte Biogas kann zum Teil
oder ganz den herkömmlichen Gas-Bezug substituieren der zum Betrieb der Anlagen
notwendig ist. Aufgrund der kapazitiven Anforderungen der Technologie wird diese
meist nur von Großbrauereien benutzt.
Es gibt Bestrebungen von einigen Brauereien den Energiebedarf vollständig durch Ei-
generzeugung zu decken. Dabei erhält die Nutzung erneuerbarer Energien eine Schlüs-
selrolle. Zur elektrischen Energieerzeugung werden Windkraftanlagen und Photovolta-
ikpaneele benutzt. Thermische Energie kann durch Solar- und Geothermie in den Pro-
zess
38
und in die Heizkreisläufe eingebracht werden, wobei die Integration in die Abläu-
fe in der Industrie noch als zu unsicher und aufwendig angesehen wird und vorerst
nicht stattfindet.
Anhand der durchgeführten Untersuchungen lassen sich folgende Kernaussagen zu
den definierten Untersuchungsschwerpunkten treffen:
(H1) Veränderungen im Unternehmen auf Basis einer genehmigungsbedürftigen Pla-
nung erzielen größere Einsparungen als einzelne Maßnahmen, die ausschließlich
im Betrieb durchgeführt werden.
Diese Hypothese lässt sich mit folgenden Aussagen der Studie bestätigen:
22 der 46 verbleibenden Maßnahmen (ca. 48 %) sind der Kategorie P zuge-
ordnet und erfordern hohe Investitionen oder eine Genehmigung bei der Pla-
nung. 20 der 46 Maßnahmen (ca. 43 %) sind mit kurzen Anlagenstillegungen
im Betrieb durchzuführen, können jedoch in der Planungsphase der Anlagen
auch berücksichtigt werden. Somit können ca. 91 % aller Maßnahmen bereits
in der Planung Beachtung finden.
Unter der Annahme, dass die Maßnahmen, welche im Betrieb (Q) durchge-
führt werden, auch bereits in der Planung (P) Berücksichtigung finden, kann in
Summe (P und Q) ein Einsparpotenzial von 99 % (entspricht 34,24 kWh/hl) des
Gesamtumfangs von 34,66 kWh/hl adressiert werden. Die Maßnahmen, die
ausschließlich der Planung zugeordnet werden konnten, haben einen Anteil
von 73% (entspricht 25,27 kWh/hl) am Gesamteinsparpotenzial.
Nur 4 der 46 Maßnahmen (ca. 8,7 %) sind Verbesserungen die ohne Investiti-
onen und Stilllegungen erfolgen. Sie weisen lediglich ein Einsparpotenzial von
ca. 0,42 kWh/hl (Gesamtenergieverbrauch, thermisch und elektrisch) auf.
38
UNI Kassel, 2012

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Fazit
Der Beschaffenheit des Produktionsprozesses und des hohen Automatisierungsgrades
geschuldet, sind die meisten Verbesserungen unweigerlich mit Investitionen und Stillle-
gungen verbunden und müssen in den Betriebsablauf eingeplant werden. Die größten
Einsparungen sind verbunden mit der Integration von neuen Hauptanlagen. Die Umset-
zung geht jedoch mit hohen Investitionskosten und ggf. Genehmigungsaufwand ein-
her.
Die durch Mitarbeiter beeinflussbaren Energieeinsparungspotenziale liegen in der
Überwachung und Optimierung der Betriebsparameter der Nebenaggregate. Aufgrund
des hohen Automatisierungsgrads ist der Einfluss der Mitarbeiter auf die Prozessver-
bräuche jedoch sehr gering. Im Rahmen der Einführung von Energiemanagementsys-
temen wird ein bewusster Umgang mit den Verbrauchern der Infrastruktur (Türen,
Torre, Heizungen, etc.) geschult und ein Verbesserungssystem angeregt. Damit wird es
möglich, die fast kaum noch messbaren Effekte auszuschöpfen. Das Potenzial, welches
von den Mitarbeitern ausgeht, wird jedoch als gering eingestuft.
(H2) Durch die Nutzung von Speichern können Energieeffizienzpotenziale erschlossen
werden.
Diese Hypothese lässt sich mit folgenden Aussagen der Studie bestätigen.
Speicher ermöglichen die Nutzung der Abwärme, die nicht direkt wieder in den Prozess
zugeführt wird. Die Verwendung der zurückgewonnenen Wärmeenergie für die Nie-
dertemperaturprozesse oder Heizung spielt eine wichtige Rolle. Der Energiespeicher-
tank (Heisswasser) kann sogar zum zentralen Punkt im Unternehmen werden. Auch
Kältespeicher können ihren Einsatz finden. Eisbänke aufgrund der latenten Schmelz-
wärme eignen sich gut als Energiespeicher. Damit wird eine Verlagerung der Kältepro-
duktion in die Nachtstunden und eine Verringerung der Leistungsspitze und Energie-
menge erreicht.
(H3) Es besteht eine Korrelation zwischen Wasser- und Energieverbrauch.
Diese Hypothese lässt sich durch die, der Studie zugrunde liegenden Daten nicht ein-
deutig interpretieren. Ein schwacher Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und
Wasserverbrauch kann vermutet werden. Bei einigen Maßnahmen zur Reduktion von
thermischer Energie ist die Verringerung des Wasserverbrauchs ein willkommener Ne-
beneffekt. An dieser Stelle bedarf es detaillierteren Untersuchungen, welche sich pri-
mär mit diesem Sachverhalt auseinander setzen.
(H4)
Energieeffizienz kommt in großen und kleinen Unternehmen eine unterschied-
liche Bedeutung zu und auch die Energieverteilungsstruktur ist unterschiedlich.
Diese Hypothese lässt sich mit folgenden Aussagen der Studie nur teilweise bestätigen.
Der spezifische Energieverbrauch variiert mit der Betriebsgröße. Kleine Brauereien wei-
sen typischerweise einen höheren spezifischen Energieverbrauch auf. Je höher der Bier-
ausstoß desto geringer ist typischerweise der spezifische Energieverbrauch. Dieser Ef-
fekt lässt sich auch in der Kategorie: Großbrauereien ab 500.000 hl beobachten. Die
Struktur der Energieverteilung der Kleinbrauereien unterscheidet sich häufig von der,
der Mittleren- und Großbrauereien.
Jedoch hat das Thema Energie einen hohen Stellenwert besonders in kleinen und mitt-
leren Brauereien. Einige der innovativsten Maßnahmen wurden in dieser Größenklasse
umgesetzt. Aufgrund der hohen Investitionskosten, hoher Nutzungsdauer der Neuan-
schaffungen und Förderung durch staatliche Programme versuchen die Unternehmen
innovative technische Lösungen umzusetzen um zukunftssicher aufgestellt zu sein.

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Fazit
Zusammenfassend lässt sich folgendes Festhalten:
Brauereibranche ist eine sehr energiebewusste Branche, welche nah an ihrem
energetischen Optimum arbeitet.
Es gibt keine Maßnahme im Maßnahmenkatalog, die einen UG1 hat, also der
Allgemeinheit der Brauereien unbekannt ist.
Große Einsparungen lassen sich nur durch Technologiesubstitution erzielen.
Operatives Energieeinsparpotenzial wird als gering eingestuft.
Durch Nutzung des aus Produktionsabfällen erzeugten Biogases in Verbindung
mit BHKW mit Absorptionswärmekühler kann ein erheblicher Teil des Energie-
bedarfs erzeugt werden. Hinderlich dabei ist die sehr aufwändige und kompli-
zierte BHKW-Genehmigung. Die fehlende Planbarkeit für die Zukunft aufgrund
sich ändernder Rahmenbedingungen bei der Energiegesetzgebung bremst die
Investitionen in derartige Technologien zurzeit aus.
Die Ergebnisse dieser Studie sollen dem sächsischen Staatsministerium für Umwelt und
Landwirtschaft einen Überblick zu den möglichen Potenzialen, Energie im Brauereipro-
zess einzusparen, geben und dabei speziell untersetzen, welcher Umfang der Potenzia-
le sich bereits in der Planungsphase adressieren lässt.

 
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Energieeffizienzpotenzial in
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Literaturverzeichnis
Literaturverzeichnis
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Studie „Das
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kassel.de/maschinenbau/fileadmin/datas/fb15/Potenzial_solarer_Prozesswaerme_
in_Deutschland.pdf

52 | 76
Fraunhofer IWU
Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
Literaturverzeichnis
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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
53 | 76
Anlage A: Fragebogen
Anlage A: Fragebogen

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Anlage A: Fragebogen

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Anlage A: Fragebogen

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der Planung am Beispiel
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Anlage B: Auswertung der
Umfrage
Anlage B: Auswertung der Umfrage
Bereich
Maßnahme
UG1
UG2 UG3 UG4
SUDHAUS
Aufbau des Sudhauses entsprechend einer Kas-
kadenform
X
Wärmerückgewinnung aus dem heißem Abwas-
ser der Sudhaus CIP-Anlage
X
Ausschieben der Füllerleitungen mit CO
2
X
Umstieg von Plattenfilter auf Kompressionsfilter
X
Einsatz eines Pfannendunstkondensators zur
Energierückgewinnung
X
Einsatz eines Plattenwärmetauschers zur Küh-
lung der Würze und Erhitzung des kalten Nutz-
wassers
X
Verwendung von Warmwasser aus dem Würze-
kühler für das Aufheizen beim Maischen
X
Optimierung des Würzekühlers (Dimensionie-
rung, Wasservorwärmung)
X
Verwendung der ablaufenden Würze zur Er-
wärmung des Frischwassers
X
Vorheizen von Reinigungsmitteln der CIP-Anlage
mittels Würzekühlung
X
Thermische Brüdenverdichtung
Würzekochen
X
Mechanische Brüdenverdichtung
Würzeko-
chen
X
Einsatz des Würzekoch- und Strippingsystems
"Merlin" (Steinecker)
X
Einsatz des High-Gravity-Brewing-Systems
X
Energierückgewinnung aus dem Würzekühler
(2-stufiger Kühlkreislauf)
X
Vakuumkochverfahren
X
Niederdruckkochverfahren
X
Rektifikationswürzekochung
X
Einsatz des Würzestrippsystems "Boreas"
X
Einsatz des Würzestrippsystems "Stromboli"
X
Rückgewinnung der Abwärme aus der Whirl-
poolpfanne
X
Wärmerückgewinnung aus der heißen Koch-
würze zur Beheizung der Maischepfanne
X
Verwendung eines isolierten Heißwassertanks
zur Energiespeicherung
X
GÄRUNG/LAGERUNG
Immobilisierte Hefefermentation zur Beschleuni-
gung des Gärvorgangs
X
Wärmerückgewinnung bei der Kühlung
X
Isolierung der Lagerhalle
X
Isolierung der Lagertanks
X
Mikrofiltration für die Sterilisation
X
Entalkoholisierung mittels Dialyse
X
Wärmerückgewinnung bei der Pasteurisation
X
Kurzzeiterhitzung mittels Plattenwärmer
X

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der Planung am Beispiel
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Anlage B: Auswertung der
Umfrage
Bereich Maßnahme
UG1 UG2 UG3
UG4
ABFÜLLUNG
Wärmerückgewinnung aus dem Waschprozess
mittels Rohrbündelwärmetauschern
X
Vorwärmen der Flaschen im Rekuperationsbad
X
Modernisierung der Flaschenwaschmaschinen
durch Kaskadenvorwärmung und Dämmung
X
Wärmerückgewinnung aus dem heißen Abwas-
ser der KEG Reinigungsanlage
X
Nutzung des Überwassers in der KEG Anlage zur
Vorwärmung
X
Optimierung des gesamten Lüftungssystems in
der Verladehalle
X
Optimierung der Knallgasabsaugung
X
INFRASTRUKTUR
(Druckluftversorgung, Kessel und Dampfverteilung)
Erneuerung der Drucklufterzeugungsanlage (z.B.
Schraubenkompressor mit einer elektronischen
Drehzahlregelung)
X
Erneuerung der Druckluftaufbereitung nach den
Kompressoren ( z.B. Modernisierung des Trock-
ners, Anpassung der Filter auf den Volumen-
strom)
X
Druckniveau-Optimierung
X
Minimierung von Druckluftleckagen
X
Druckluftsystemoptimierung (z.B. Zusammen-
führen von Netzen)
X
Nutzung der Kompressorenabwärme
X
Regelmäßige Wartung des Heizkessels (Justie-
rung, chem. Reinigung)
X
Optimierung der Kesselsteuerung und Tempera-
turregelung
X
Ventilüberprüfung im Kondensatsystem und
Kesselhaus
X
Wärmerückspeisung aus Kessel-Entschlammung
X
Regelmäßige Wartung des Kondensatableiters
X
Automatische Überwachung des Kondensatab-
leiters
X
Leckagen-Reparatur (Dampfleitungen)
X
Einsatz einer Kondensat-Rückspeisenanlage zur
Energieeinsparung bei der Kesselreinigung
X
Verbesserung der Isolierung der Dampfvertei-
lungssysteme
X
Erneuerung der Dampfleitungen
X
Modernisierung und Optimierung der Feue-
rungsanlage (Kesselhaus)
X
Economiser zur Vorwärmung des Kesselspeise-
wassers
X
Einbau einer modernen O
2
-/CO-Regelung für die
Feuerungsanlage
X

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der Planung am Beispiel
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Umwelt und Landwirtschaft
Anlage B: Auswertung der
Umfrage
Bereich
Maßnahme
UG1
UG2
UG3
UG4
INFRASTRUKTUR
(Motoren und motorennutzende Systeme, Kälte- und Kühltechnik)
Drehzahlgeregelte Antriebe mit Frequenzumfor-
mern
X
Prüfung der Dimensionierung von Motoren, Pum-
pen und Kompressoren
X
Verwendung hocheffizienter Motoren, Pumpen
und Systemkomponenten
X
Energetische Optimierung der Pumpensysteme
X
Modernisierung der Motoren und Getriebe
X
Drehzahlregelung der Kältepumpen
X
Umstellung auf moderne Hochleistungsschmier-
stoffe
X
Bessere Abstimmung von Kühlleistung und Kühllast
X
Einsatz von Ammoniak als natürliches Kühlmittel
im zentralen Kühlsystem
X
Optimierung und regelmäßige Wartung der Kühl-
systeme
X
Isolierung von Kühlleitungen und Ummantelungen
X
Abwärmenutzung mit der Absorbtionskälte-
maschine
X
Wärmerückgewinnung aus Kältemaschinen zur
Vorwärmung des Kesselspeisewassers
X
Nutzung der mit dem Kühlwasser abgeführten
Abwärme im Heizkreislauf
X
Nutzung der Kondensatorenabwärme zur Brauch-
wasservorwärmung
X
SONSTIGE INFRASTRUKTUR UND
Modernisierung
ÜBERGREIFENDE
der Strahlungsquellen
MAßNAHMEN
sowie der
Beleuchtungskonzepte
X
Licht- und Temperatursteuerung
X
Nutzung der rückgewonnenen Wärme aus den
Produktionsbereichen zur Reduzierung des Gebäu-
deheizbedarfes
X
Dämmung des Sudhausdachs
X
Ausstattung der Dachrinnenheizung, falls vorhan-
den, mit Sensorsteuerung
X
Umstellung auf automatische Reinigung mit Heiß-
wasser (Sudgefäße, Hefe-, Gär-, Lager- und Druck-
tanks)
X
Optimierung der Lüftungsanlage
X
Anstreben des Volllastbetriebes bei der Produkti-
onsplanung
X
Wärmedämmung von Anlagen und Verbindungs-
stücken
X
NUTZUNG VON ENER-
GIE AUS
ABFALLSTOFFEN
Erzeugung von Biogas aus Trebern und anderen
Abfallstoffen
X
Nutzung einer Industriekläranlage mit Energierück-
gewinnung (Biogas)
X
Betreiben eines BHKWs
X
Betreiben eines BHKWs in Verbindung mit einer
Absorptionskältemaschine
X
Betreiben einer Biogasverbrennungsanlage
X

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Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
61 | 76
Anlage C: Relevante Maßnahmen
*
Quellenangabe weißt lediglich ein Gesamtpotenzial von drei verschieden Maßnahmen auf. Die beiden anderen betreffenden Maßnahmen sind in Punkt C3: Abfüllung aufgenommen.
Anlage C: Relevante Maßnahmen
C1: Sudhaus
Maßnahmen
Wert
kWh/hl
UG
P, Q, R
Wärme
Strom
Beschreibung
Sudhaus entsprechend
einer Kaskadenform auf-
bauen
3,2
2
P
W,S
Das neue Sudhaus ist kaskadenförmig aufgebaut. An oberster Stelle wurde mit dem Brauen
begonnen und damit das natürliche Gefälle ausgenutzt, um die einzelnen Schritte des Brau-
vorgangs durchzuführen.
Wärmerückgewinnung aus
dem heißen Abwasser der
Sudhaus CIP-Anlage
2,5*
2
Q
W
Wärmerückgewinnung aus dem heißen Abwasser der Sudhaus CIP-Anlage.
Ausschieben der Füllerlei-
tungen mit CO2 statt Was-
ser
0,007
3
R
W,S
Das Ausschieben der Füllerleitungen bei Sortenwechsel oder bei Abfüllende vom Druck-
tankkeller zum Flaschen- und Kegfüller ist von Wasser auf CO
2
umgestellt worden. Dadurch
kann das Bier bis in den Füller gedrückt und damit nahezu komplett abgefüllt werden.
Prozessbiereinsparung 1100 hl, indirekte Energieeinsparung.
Umstieg von Plattenfilter
auf Kompressionsfilter
4,75
2
P
W
Der Kompressionsfilter reduziert die Reinigungskosten und die Notwendigkeit den Filter mit
Wasser zu spülen (da es durch die Luft gereinigt wird). Das Verfahren kann sowohl die Aus-
beute erhöhen als auch den Wasserverbrauch verringern.
Verwendung von Warm-
wasser aus dem Würzeküh-
ler für das Aufheizen beim
Maischen
4,25
3
Q
W,S
Würzekühlung kann eine der wichtigsten Energiesparmaßnahmen in der Brauerei sein, da
die entstehende Abwärme im Wärmetauschprozess gleichzeitig zur Erwärmung der Mai-
sche nutzbar gemacht werden kann.
Vorheizen von Reinigungs-
mitteln der CIP-Anlage
mittels Würzekühlung
n/a
2
Q
W
Anfallende Abwärme aus Prozessen, wie z. B. der Würzekühlung, kann zum Vorheizen von
Reinigungsmitteln der CIP-Anlage (Cleaning in Place) integriert werden.
Mechanische Brüdenver-
dichtung für das Würzeko-
chen
5,75
2
P
W
Die Dämpfe, die sich in der Würz-Sudpfanne bilden, werden durch einen Verdichter kom-
primiert und beim Würzekochen wieder zugeführt. Dieses prozessinterne Verfahren zur
Energierückgewinnung hat den Vorteil, dass die Wärme im gleichen Prozess wiederverwen-
det wird. Die Wirtschaftlichkeit der mechanischen Brüdenverdichtung steigt, wenn Braue-
reien mehrere Sudpfannen einsetzen und diese sequentiell betreiben.
Thermische Brüdenverdich-
tung für das Würzekochen
4,5
2
P
W
Im Gegensatz zur mechanischen Brüdeverdichtung wird ein Dampfstrahlverdichter verwen-
det, um den Brüden mit Hilfe von Treibdampf aus der Würzepfanne anzusaugen und zu
verdichten.

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Anlage C: Relevante Maßnahmen
Maßnahmen
Wert
kWh/hl
UG
P, Q, R
Wärme
Strom
Beschreibung
Einsatz des Würzekoch-
und Strippingsystems "Mer-
lin" (Steinecker)
7,75
2
P
W
Ein Würzekochsystem, bei dem die Würze auf eine nach oben konische Heizfläche aufge-
bracht wird. Die Würze strömt auf diese Heizfläche in einem dünnen Dampffilm von oben
nach unten, wobei die unedlen Aromen der Würze mit den Kochbrüden ausgetrieben wer-
den. Merlin ist eingetragenes Warenzeichen der Krones AG.
Einsatz des High-Gravity-
Brewing-Systems
bis 5,5
3
Q
W
Bier kann so gebraut werden, dass es einen geringeren Wasseranteil als normal besitzt. Im
Zuge der Endfiltrierung kann dann wieder Wasser hinzugegeben werden. Dies spart Ener-
gie, z.B. beim Erwärmen, und kann die Qualität positiv beeinflussen.
Vakuumkochverfahren
1,13
2
P
W
Der eigentliche Kochprozess unterteilt sich in eine kurz andauernde Phase, der atmosphäri-
schen Kochung, bei der alle wesentlichen thermischen Abbaureaktionen (beispielsweise
Spaltung von DMS-P) stattfinden und einer nachfolgenden Phase, der Vakuumverdamp-
fung. Durch diese Aufteilung kann eine erhebliche Reduzierung der Gesamtverdampfung
mit der Folge eines deutlich verringerten Primärenergieeinsatzes erreicht werden. Durch den
hohen Wärmegewinn im Pfannendunstkondensator ergibt sich ein weiteres signifikantes
Einsparpotenzial.
Rektifikationswürzeko-
chung
7,5
2
P
W
Bei der Rektifikationswürzekochung wird die Würze einer dampfseitigen Rektifikationsko-
lonne zugeführt. Dabei wird sie im Gegenstromprinzip durch den Dampf geführt, sodass
dieser weitere Aromastoffe aufnehmen kann. Die zur Erzielung der gewünschten Abnah-
mewerte benötigte Gesamtverdampfung kann dadurch deutlich reduziert werden und da-
mit auch der Energieeinsatz. Sehr hohes Einsparpotenzial vorhanden.
Einsatz des Würzestripp-
systems "Boreas"
3
2
P
W
Mit Boreas ist es möglich, den Sudprozess energetisch zu optimieren, entweder durch zeitli-
che, beziehungsweise qualitative Reduktion der Gesamtverdampfung oder mit einer Ver-
minderung der Würzekochzeit und Entfernung der unerwünschten aromatischen Verbin-
dungen. Das Verfahren steuert die Austreibung dieser Aromastoffe, insbesondere der Leit-
substanz Dimethylsulfid (DMS), ohne dass dabei der Sudprozess verändert oder auf erhöhte
DMS-Werte mit längeren Kochzeiten reagiert werden muss. Erwünschte Aromastoffe, ins-
besondere die wichtigen Hopfenaromastoffe, werden von diesem Würzestripping-Prozess
dagegen kaum oder eher positiv beeinflusst.
Einsatz des Würzestrippsys-
tems "Stromboli"
4,5
3
P
W
Würzekochsystem mit Innenkocher, bei dem die Würze mittels einer gesteuerten Würze-
pumpe und einer nachgeschalteten Strahlpumpe optimal umgewälzt wird. Stromboli ist
eingetragenes Warenzeichen der Krones AG.

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Umwelt und Landwirtschaft
63 | 76
Anlage C: Relevante Maßnahmen
Maßnahmen
Wert
kWh/hl
UG
P, Q, R
Wärme
Strom
Beschreibung
Rückgewinnung der Ab-
wärme aus der Whirlpool-
pfanne
0,87
2
Q
W
Die Abwärme der Whirlpoolpfanne kann zurückgewonnen werden und erhöht die Energie-
effizienz des Kochprozesses.
Wärmerückgewinnung aus
der heißen Kochwürze zur
Beheizung der Mai-
schepfanne
„EquiTherm„
1,54
2
P
W
Der wesentliche Schritt ist die Aufteilung der Wärmerückgewinnung aus der heißen Koch-
würze auf zwei Temperaturstufen, womit heißes Wasser zur Beheizung der Maischepfanne
zur Verfügung steht. Um die Maischepfanne mit diesem heißen Wasser (anstelle von noch
wesentlich heißerem Kesseldampf) überhaupt beheizen zu können, wurde die Wärmeüber-
tragung in der Maischepfanne u. a. durch die Einführung einer neuartigen Heizflächenkon-
struktion ermöglicht. Weitere positive Zusatzeffekte von sind der Wegfall der Heizflächen-
verkrustungen, die Erhöhung der Enzymaktivität und die Verbesserung der Maischequalität.

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der Planung am Beispiel
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Umwelt und Landwirtschaft
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Anlage C: Relevante Maßnahmen
C2: Gärung/Lagerung
Maßnahmen
kWh/hl UG
P, Q, R
Wärme
Strom
Beschreibung
Immobilisierte Hefefermen-
tation zur Beschleunigung
des Gärvorgangs
n/a
2
P
S
Bei der herkömmlichen Batch-Fermentation, vergärt Hefe die Würze, während es in der
mobilen Suspension ist. Bei immobilisierten Hefereaktoren dagegen wird Hefe stationär
gehalten, während die Würze weiter fließt. Bier kann aus dieser Fermentation im Wesent-
lichen klar und frei von Hefe entstehen. Überdies verkürzt es den Gärprozess wesentlich.
Wärmerückgewinnung bei
der Kühlung
0,25
2
Q
S
Wärmerückgewinnung: Die an den Kondensatoren der Kälteanlagen anfallende Wärme
kann z.B. für eine Brauchwasservorwärmung eingesetzt werden. Dabei ist allerdings mit
Maß und Ziel vorzugehen, weil eine zu hohe Kondensatortemperatur zu einem Mehrver-
brauch in der teuren elektrischen Energie führt.
Isolierung der Lagerhalle
3,9
3
Q
S
Isolierung der Lagerhalle zur Erhaltung eines annähernd gleichbleibenden Mikroklimas.
Mikrofiltration für die Steri-
lisation
n/a
2
P
S
Während der Bierproduktion sind unterschiedliche Trennverfahren erforderlich. Die Pas-
teurisation ist ein traditionaler Ansatz das Bier zu sterilisieren. Alternativ dazu kann man
Filtersysteme benutzen. Die Membranfiltration kann die Menge an Abfallmaterial signifi-
kant reduzieren, wodurch die Entsorgungskosten sich ebenfalls verringern.
Entalkoholisierung mittels
Dialyse
4,75
2
P
W
Die wichtigsten Entalkoholisierungsprozesse laufen während oder nach der Gärung via
Dialyse ab. Ein anderer üblicher Ansatz ist die Fallfilmverdampfung und die Verwendung
von speziellen Membranen.
Wärmerückgewinnung bei
der Pasteurisation
0,25
3
Q
W
Da moderne Pasteurisiergeräte eine Form von interner Wärmerückgewinnung besitzen,
kann die Wärme, die in dem ausgeschiedenen Wasser enthalten ist, unter Verwendung
von Pumpen oder Tauschern weiter genutzt werden. Der Betrieb der Wärmepumpen
kann bspw. mit dem Heiz- und Kühlbedarf der Flaschenreinigungsmaschine abgestimmt
werden.

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der Planung am Beispiel
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Umwelt und Landwirtschaft
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Anlage C: Relevante Maßnahmen
*
Quellenangabe weißt lediglich ein Gesamtpotenzial von drei verschieden Maßnahmen auf. Das Potenzial ist in C1 Sudhaus ausgewiesen.
C3: Abfüllung
Maßnahmen
kWh/hl
UG
P, Q, R
Wärme
Strom
Beschreibung
Wärmerückgewinnung aus
dem Waschprozess mittels
Rohrbündelwärmetau-
schern
1,4
3
Q
W
Nutzung eines Rohrbündelwärmetauschern zur Energierückgewinnung im Waschprozess
Vorwärmen der Flaschen im
Rekuperationsbad
5,8
3
P
W
Um den Wärmebedarf in den späteren Prozessschritten der Reinigung zu reduzieren,
werden die Flaschen in einem Rekuperationsbad vorgewärmt, dazu wird die Wärme der
Flaschen, die den Reinigungsprozess verlassen verwendet. Zusätzlich sind in den Reini-
gungs- und Etikettenentfernungsprozess mit mehreren Ätzbad-Zyklen Wärmerückgewin-
nung integriert.
Modernisierung der Fla-
schenwaschmaschinen
durch Kaskadenvorwär-
mung und Dämmung
1,27
3
P
W
Die Flaschen werden mittels hohem Volumen an heißem Wasser gereinigt. Mit dem Ab-
wasser kann ein Teil der Raumheizung erfolgen. Das Problem hierbei ist allerdings, dass
es oft große Distanzen zwischen den Quellen und den einzelnen Senken gibt. Alte Fla-
schenwaschmaschinen sind oft nicht gedämmt und ohne Wärmerückgewinnung (z.B.
Kaskadenvorwärmung).
Wärmerückgewinnung aus
dem heißen Abwasser der
KEG Reinigungsanlage
*
2
Q
W
Wärmerückgewinnung aus dem heißen Abwasser der KEG Reinigungsanlage und Wie-
dereinleitung
Nutzung des Überwassers
in der KEG Anlage zur Vor-
wärmung
*
2
Q
W
Nutzung des Überwassers in der KEG Anlage zur Vorwärmung
Optimierung der Knallgas-
absaugung
0,11
3
R
S
Optimierung Knallgasabsaugung an der Flaschenwaschmaschine

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der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Umwelt und Landwirtschaft
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Anlage C: Relevante Maßnahmen
C4: Infrastruktur
Maßnahmen
kWh/hl
UG
P, Q, R
Wärme
Strom
Beschreibung
Druckluftsystemoptimie-
rung (z.B. Zusammenführen
von Netzen)
0,86
3
Q
S
Zusammenführen von zwei Druckluftnetzen zu Einem; Senkung des Druckniveaus und
der -toleranzen; Installation einer übergeordneten Steuerung für eine verbrauchsabhän-
gige; Drucklufterzeugung; Eliminierung des Leerlaufanteils; Einsatz eines Schraubenkom-
pressors mit hohem spezifischen Wirkungsgrad
Nutzung der Kompresso-
renabwärme
n/a
2
R
W
Abwärme der Kompressoren im Winter für die Hallenbeheizung
Wärmerückspeisung aus
Kessel-Entschlammung
0,8
3
Q
W
Beim Entfernen der Verunreinigungen aus dem Hochdruckkesseltank erzeugt die Druck-
reduzierung oft erhebliche Mengen an Wasserdampf. Dieser Dampf ist von niedriger
Qualität, kann aber für die Raumheizung und Speisewasservorwärmung oder andere
Anwendungen in der Brauerei verwendet werden.
Automatische Überwa-
chung des Kondensatablei-
ters
0,3
3
R
W
Die automatische Überwachung des Kondensatableiters kann schneller das Versagen des
Kondensatableiters erkennen und zeigt an, wenn eine Dampffalle nicht mit maximaler
Effizienz arbeitet.
Einsatz einer Kondensat-
Rückspeisenanlage zur
Energieeinsparung bei der
Kesselreinigung
5,2
3
Q
W
Die Wiederverwendung des heißen Kondensats im Kessel reduziert den Energie- und
Kesselspeisewasserbedarf. Anstatt Frischwasser zu verwenden, um die Ansammlungen im
Kessel zu entfernen, kann das Kondensat zurückgeführt werden.
Energetische Optimierung
der Pumpensysteme
0,13
3
Q
S
Die Analyse des Heißwasserpumpensystems ergab, dass in mehr als einem Drittel des
Jahres eine um 50 % geringere Umwälzleistung ausreichen würde. Das Ersetzen der bei-
den 600 m3/h Pumpen durch energieeffiziente Pumpen, der Einsatz von Hocheffizienz-
motoren, das Verwenden eines Frequenzumrichters für den Betrieb mit veränderlicher
Drehzahl, ein hydraulischer Abgleich des Heißwassernetzes oder ein temperaturabhängi-
ges Regulieren der Überströmstrecken zur Rohrnetztemperierung und das Umstellen
weiterer Großverbraucher auf lastabhängige Durchflussregelung sind gängige Optimie-
rungsansätze.
Bessere Abstimmung von
Kühlleistung und Kühllast
0,42
3
Q
S
Die Ermittlung der erforderlichen Grundlast und möglichen Spitzenlasten ist grundlegend
durchzuführen. Mit Einsatz eines Schraubenkompressors zur Absicherung von Grundlast
(Dauerbetrieb) und weiterer zuschaltbarer Kompressoren zur Abdeckung der Spitzenlas-
ten kann ein Einsparpotenzial gehoben werden.
Abwärmenutzung mit der
Absorbtionskältemaschine
3
2
P
S
Die Absorptionskältemaschine nutzt statt elektrischer Energie, thermische Leistung. Es
wird angenommen, dass diese aus einem Prozessabwasserstrom ohne großen Aufwand
entnommen werden kann.

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Anlage C: Relevante Maßnahmen
Maßnahmen
kWh/hl
UG
P, Q, R
Wärme
Strom
Beschreibung
Wärmerückgewinnung aus
Kältemaschinen zur Vor-
wärmung des Kesselspei-
sewassers
0,55
2
Q
W
Wärmerückgewinnung aus Kältemaschinen zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers
Nutzung der mit dem
Kühlwasser abgeführten
Abwärme im Heizkreislauf
0,57
2
Q
W
Konkret wurde die Versorgung des bestehenden Warmwassernetzes durch die Integrati-
on der Abwärme der Kältemaschinen ergänzt. Damit wird eine Substitution der Energie-
versorgung durch Erdgas erreicht. Durch die erfolgreiche Umsetzung kann von einer sehr
guten Skalierbarkeit der Maßnahme auf andere Brauereien ausgegangen werden.
Nutzung der Kondensato-
renabwärme zur Brauch-
wasservorwärmung
5,5
2
P
S
Hochwertige Wärme kann aus den Kesseldämpfen zurückgewonnen werden entweder
durch die Sprühkondensatoren oder Wärmetauscher. Die Wärme aus dem Dampf kann
für die Vorwärmung der ankommenden Würze verwendet werden, während die Wärme
aus dem Dampfkondensat verwendet werden kann heißes Wasser zur Reinigung, Raum-
heizung , Keg-Reinigungs- oder für andere Anwendungen in der Brauerei zu erzeugen.
Dämmung des Sudhausda-
ches
0,3
3
Q
W
Eine erhöhte Eisbildung ist ein Indiz dafür, dass viel Wärme über die Dächer entweicht.
Die Dächer sind besser zu dämmen
Ausstattung der Dachrin-
nenheizung, falls vorhan-
den, mit Sensorsteuerung
2
Q
W
Durch über die Dächer entweichende, warme Dämpfe wird mehr Eis (außen) gebildet als
normal. Diese Heizungen werden jedoch meist handgesteuert und laufen so Gefahr,
einfach vergessen zu werden und den ganzen Winter, eventuell sogar bis in den Sommer
hinein, zu. Durch eine Sensorsteuerung sollte dies vermieden werden.
Erzeugung von Biogas aus
Trebern und anderen Ab-
fallstoffen
11,1
2
P
W
Nutzung der anfallenden Brauereireststoffe zur Erzeugung von Biogas (112 Nm³ Biogas /
Tonne Frischtreber haben einen mittleren Methananteil von 67 %). Für eine konservative
Darstellung wurde ein Methangehalt von 60 % in die weitere Berechnung angenommen.
Nutzung einer Industrie-
kläranlage mit Energierück-
gewinnung (Biogas)
2,2
2
P
W
Anaerobe Abwasserreinigung ist ein alternatives Verfahren zur Reinigung von industriel-
len Abwässern. Die organischen Verbindungen im Abwasser werden in Biogas umge-
wandelt, das vor Ort verwendet werden kann. Diese Systeme sind möglich, wenn die
einfließende Konzentration -mindestens 1 kg BSB (biologisch abbaubare aerobe Stoffe) /
m3 beträgt.
Betreiben eines BHKWs
16-25
3
P
W,S
Für Branchen wie Brauereien, die Prozesswärme / Dampf oder Kälte und Strom benöti-
gen, kann der Einsatz von Kraft-Wärme-Systemen eine wichtige Energieeffizienzmaß-
nahme sein und sie verringert auch die Umweltverschmutzung. Ein thermisch-elektrisches
Verhältnis von 2: 1 ist üblich. Das BHKW ist wirtschaftlich rentabel, wenn es bei Volllast
mindestens 5.000 St/a läuft.

Fraunhofer IWU
Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
68 | 76
Anlage C: Relevante Maßnahmen
Maßnahmen
kWh/hl
UG
P, Q, R
Wärme
Strom
Beschreibung
Betreiben eines BHKWs in
Verbindung mit einer Ab-
sorptionskältemaschine
19,7
2
P
W,S
Die Abwärme aus KWK-Anlagen kann zum Betreiben von Kühlsystemen (Absorptionskäl-
temaschinen) verwendet werden.
Betreiben einer Biogasver-
brennungsanlage
10
2
P
W
Nutzung der anfallenden Brauereireststoffe zur Erzeugung von Biogas (112 Nm³ Biogas /
Tonne Frischtreber haben einen mittleren Methananteil von 67 %). Für eine konservative
Darstellung wurde ein Methangehalt von 60 % in die weitere Berechnung angenommen.
In einem Kessel mit 90 % Umwandlungseffizienz können damit 9.000 MWh/a erzeugt
werden bzw. bei einem Ausstoß von 900.000 hl Bier entsprechend 36 MJ/hl.

Fraunhofer IWU
Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
69 | 76
Anlage D: Quellenangaben zu
den Maßnahmen
Anlage D: Quellenangaben zu den Maßnahmen
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Maßnahmen
Quelle
SUDHAUS
Sudhaus entsprechend
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dem heißem Abwasser der
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- Null CO
2
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Ausschieben der Füllerlei-
tungen mit CO
2
statt Was-
ser
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- PIUS-Check der EFA weist den Weg Reduzierte Abfüll-
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wasser aus dem Würzeküh-
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der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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dichtung für das Würzeko-
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Bereich
Maßnahmen
Quelle

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Maßnahmen
Quelle

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Wärmerückgewinnung aus
dem Waschprozess mittels
Rohrbündelwärmetau-
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ABFÜLLUNG
Vorwärmen der Flaschen
im Rekuperationsbad
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der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
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Anlage D: Quellenangaben zu
den Maßnahmen
ABFÜLLUNG
Modernisierung der Fla-
schenwaschmaschinen
durch Kaskadenvorwär-
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Bereich
Maßnahmen
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Fraunhofer IWU
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Anlage D: Quellenangaben zu
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INFRASTRUKTUR
(Motoren und motorennutzende Systeme, Kühltechnik)
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Absorbtionskältemaschine
Peter Sattler, 2000.
„BRANCHENKONZEPT ENERGIEKENNZAHLEN UND
-SPARPOTENZIALE
FÜR BRAUEREIEN“, Eine Gemeinschaftsaktion
von O.Ö. Energiesparverband, WIFI Ökoberatung und Wirtschaftskammer OÖ
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
http://www.win.steiermark.at/cms/dokumente/11263981_52485923/5311a767/Energiekennzahlen%20und%20Sparpotenziale%20in%
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saena Sächsische Energieagentur GmbH, 2010.
„Technologien der Abwärmenutzung“
, [online] [Zugriff am: 01.03.2016].
Verfügbar unter:
http://www.saena.de/download/Broschueren/BU_Technologien_der_Abwaermenutzung.pdf
Canadian Industry Program for Energy Conservation Natural Resources Canada, 2011.
„Guide to energy efficiency opportunities in the
Canadian Brewing Industry“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
http://publications.gc.ca/collections/collection_2012/rncan-nrcan/M144-238-2012-eng.pdf
Wärmerückgewinnung
aus Kältemaschinen zur
Vorwärmung des Kessel-
speisewassers
Brau Union Österreich AG Helmut Gahbauer, Harald Raidl, Andreas Werner, 2009.
„Green Brewery
- Null CO
2
Emission in der Brauindust-
rie -
Entwicklung einer methodischen Vorgangsweise für die Umsetzung innovativer Energiekonzepte in österreichischen Brauereien“
,
[online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
https://www.klimafonds.gv.at/assets/Uploads/Blue-Globe-
Reports/Energieeffizienz/2008-2011/BGR12009KB07EZ1F44275EEFFGreen-Brewery.pdf
Nutzung der mit dem
Kühlwasser abgeführten
Abwärme im Heizkreislauf
AEE INTEC, 2013.
„Wärmerückgewinnungsanlage in der Ottakringer Brauerei“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
http://www.aee-intec.at/index.php?seitenName=projekteDetail&projekteId=179
Nutzung der Kondensato-
renabwärme zur Brauch-
wasservorwärmung
Canadian Industry Program for Energy Conservation Natural Resources Canada, 2011.
„Guide to
energy efficiency opportunities in the
Canadian Brewing Industry“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
http://publications.gc.ca/collections/collection_2012/rncan-nrcan/M144-238-2012-eng.pdf
Christina Galitsky, Nathan Martin, Ernst Worrell, Bryan Lehman, 2003.
„Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for
Breweries -
An ENERGY STAR® Guide for Energy and Plant Managers“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
https://www.energystar.gov/ia/business/industry/downloads/Pulp_and_Paper_Energy_Guide.pdf
Bereich
Maßnahmen
Quelle

Fraunhofer IWU
Energieeffizienzpotenzial in
der Planung am Beispiel
der Brauerei-Industrie
Sächsisches Staatsministerium für
Umwelt und Landwirtschaft
76 | 76
Anlage D: Quellenangaben zu
den Maßnahmen
INFRASTRUKTUR
SONSTIGE
MAßNAHMEN
Dämmung des Sudhaus-
dachs
Wirtschaftskammer OÖ, Ökologischen Betriebsberatung, 2013.
„Energiekennzahlen und
Energiesparpotenziale
in Brauereien“
, [online]
[Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
http://wko.at/ooe/energie/Branchen/brauereien/brau-ges.htm
Ausstattung der Dachrin-
nenheizung, falls vorhan-
den, mit Sensorsteuerung
Wirtschaftskammer OÖ, Ökologischen Betriebsberatung, 2013.
„Energiekennzahlen
und Energiesparpotenziale
in Brauereien“
, [online]
[Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
http://wko.at/ooe/energie/Branchen/brauereien/brau-ges.htm
NUTZUNG VON ENERGIE AUS ABFALLSTOFFE
Erzeugung von Biogas aus
Trebern und anderen
Abfallstoffen
Brau Union Österreich AG Helmut Gahbauer, Harald Raidl, Andreas Werner, 2009.
„Green Brewery
- Null CO
2
Emission in der Brauindust-
rie -
Entwicklung einer methodischen Vorgangsweise für die Umsetzung innovativer Energiekonzepte in österreichischen Brauereien“
,
[online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
https://www.klimafonds.gv.at/assets/Uploads/Blue-Globe-
Reports/Energieeffizienz/2008-2011/BGR12009KB07EZ1F44275EEFFGreen-Brewery.pdf
Nutzung einer Industrie-
kläranlage mit Energie-
rückgewinnung (Biogas)
Canadian Industry Program for Energy Conservation Natural Resources Canada, 2011.
„Guide to energy efficiency opportunities in the
Canadian Brewing Industry“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
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Christina Galitsky, Nathan Martin, Ernst Worrell, Bryan Lehman, 2003.
„Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for
Breweries -
An ENERGY STAR® Guide for Energy and Plant Managers“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
https://www.energystar.gov/ia/business/industry/downloads/Pulp_and_Paper_Energy_Guide.pdf
Betreiben eines BHKWs
Canadian Industry Program for Energy Conservation Natural Resources Canada, 2011.
„Guide to energy
efficiency opportunities in the
Canadian Brewing Industry“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
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Christina Galitsky, Nathan Martin, Ernst Worrell, Bryan Lehman, 2003.
„Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for
Breweries -
An ENERGY STAR® Guide for Energy and Plant Managers“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
https://www.energystar.gov/ia/business/industry/downloads/Pulp_and_Paper_Energy_Guide.pdf
Betreiben eines BHKWs in
Verbindung mit einer
Absorptionskältemaschine
Canadian Industry Program for Energy Conservation Natural Resources Canada, 2011.
„Guide to energy efficiency opportunities in the
Canadian Brewing Industry“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
http://publications.gc.ca/collections/collection_2012/rncan-nrcan/M144-238-2012-eng.pdf
Christina Galitsky, Nathan Martin, Ernst Worrell, Bryan Lehman, 2003.
„Energy Efficiency Improvement and Cost
Saving Opportunities for
Breweries -
An ENERGY STAR® Guide for Energy and Plant Managers“
, [online] [Zugriff am: 22.03.2016]. Verfügbar unter:
https://www.energystar.gov/ia/business/industry/downloads/Pulp_and_Paper_Energy_Guide.pdf
Betreiben einer Biogas-
verbrennungsanlage
BLUE GLOBE REPORT, 2009.
„Green Brewery
- Null CO2 Emission in der Brauindustrie - Entwicklung einer methodischen Vorgangsweise
für die Umsetzung innovativer Energie-konzepte
in österreichischen Brauereien“
, [online] [Zugriff am 06. Januar 2016]. Verfügbar unter:
https://www.klimafonds.gv.at/assets/Uploads/Blue-Globe-Reports/Energieeffizienz/2008-2011/BGR12009KB07EZ1F44275EEFFGreen-
Brewery.pdf
Bereich
Maßnahmen
Quelle