Ölfreier Kolbenkompressor, Verbundsteuerung und Wärmerückgewinnung – diese drei Faktoren sorgen bei der Brauerei Staatliches Hofbräuhaus für eine äußerst wirtschaftliche Drucklufterzeugung. Die druckluftbezogenen Kosten sind in der Leitwarte der Traditionsbrauerei in Euro und Cent genau ablesbar. Das schafft eine zuverlässige Basis für weitere Optimierungsmaßnahmen.

Die Brauerei Staatliches Hofbräuhaus wurde 1587 gegründet. Damals ärgerte sich der bayerische Herzog Wilhelm V. darüber, dass seinem Hofstaat das heimische Bier nicht gut genug war und er viel Geld für Bierimporte aus Niedersachsen aufwenden musste. Er forderte seine Ratsherren auf, diesen Zustand zu verbessern. Sie regten den Bau einer eigenen Brauerei an. Der Herzog gab sein Plazet und rekrutierte noch am selben Tag einen Braumeister.

Das war ohne Zweifel eine weitsichtige Entscheidung, denn heute produziert die Brauerei Staatliches Hofbräuhaus als Regiebetrieb des Freistaates Bayern rund 270 000 hl Bier pro Jahr. Die hohe Exportquote belegt zum einen den hohen Bekanntheitsgrad des Müncher Hofbräuhauses am Platzl und dokumentiert zum anderen die Strahlkraft der Marke Hofbräu. Allein in die USA werden rund 40 000 hl der Jahresproduktion geliefert, nach Italien sogar 50 000 hl.

Die Hofbräu-Biere zeichnen sich durch hohe Qualität aus. „Wir brauen keine Mainstream-Biere", sagt Braumeister Rolf Dummert, der zugleich auch für die Technik der Brauerei verantwortlich ist. „Wir leisten uns den Luxus, keine forcierten Verfahren einzusetzen. Unser Bier braucht und bekommt eine lange Reifezeit. Außerdem verwenden wir ausschließlich Grundstoffe, die in der Region erzeugt werden."

Natürliche Ressourcen schonen

Die Brauerei Staatliches Hofbräuhaus ist nach EMAS (Eco-Management and Audit Scheme) zertifiziert. Vor diesem Hintergrund hat sie sich verpflichtet, die natürlichen Ressourcen zu schonen und kontinuierlich den Energieverbrauch zu senken. Deshalb hatten die Verantwortlichen vor rund zweieinhalb Jahren eine Studie in Auftrag gegeben, die die Machbarkeit der Wärmerückgewinnung aus Druckluftkompressoren untersuchen sollte. Das Ergebnis: Die Abwärmenutzung ist dann besonders sinnvoll, wenn energieeffiziente Kompressoren zum Einsatz kommen und die Wärme zur Erhitzung des Betriebswassers auf rund 60 °C eingesetzt wird.

Aufgrund dieser Konstellation war ein Verdichter mit hohem Temperaturniveau durchaus wünschenswert. Diese Eigenschaft sprach ebenso für ölfreie Kolbenkompressoren wie deren Wirtschaftlichkeit, die häufig unterschätzt wird. Der Grund dafür ist, dass das Grundkonzept des Kolbenkompressors fast 100 Jahre alt ist und das Maschineninnenleben durch die beiden mächtigen Zylinderköpfe an verflossene Zeiten des Maschinenbaus erinnert. Doch das ist eine Fehleinschätzung, denn in Sachen Effizienz sind diese Anlagen nach wie vor unschlagbar.

In Kreuzköpfen sauber geführt

Die ölfreien Kolbenkompressoren der R-Baureihe von CompAir bieten noch weitere Vorteile – zum Beispiel die Kreuzkopftechnik: Die Kolben werden in Kreuzköpfen sauber geführt. Das schafft in Verbindung mit neuen Werkstoffen für Kolbenringe und Ventile die Voraussetzung für eine lange Lebensdauer bei geringem Verschleiß. Dazu trägt auch die zweistufige Arbeitsweise bei: In der ersten Stufe wird ein Druck von etwa 2,5 bar erzeugt. Dann durchströmt die Luft einen Zwischenkühler und wird in der zweiten Verdichtungsstufe auf 7 bar komprimiert.

Zudem können die Verdichter im Voll- und Halblastbetrieb arbeiten: Bei Halblast verdichten die Kolben nur nach oben, bei Volllast nach oben und unten. Charakteristisch dabei ist der hohe Wirkungsgrad auch bei Halblast: In diesem Betriebszustand beträgt die Energieaufnahme 53 % im Vergleich zur Volllast. Durch diese Betriebsweise kann ein enges Druckband erzielt werden, wie es sonst nur mit teuren drehzahlgeregelten Kompressoren möglich ist. Außerdem entfallen die Wirkungsgradverluste und die Wartungskosten, die ein frequenzgeregelter Antrieb mit sich bringt.

Somit gab es viele Gründe dafür, dass sich die Brauerei Hofbräu für die Anschaffung eines ölfreien Kompressors der R-Baureihe entschied – einen R 180 T/Z mit einer Antriebsleistung von 90 kW und einem maximalen Volumenstrom von 17,8 m3/min im Volllastbetrieb bei 6 bar. Theoretisch hätte man natürlich auch den vorhandenen ungeregelten Schraubenkompressor umrüsten und in eine Wärmerückgewinnung integrieren können. Aber Dummert gibt zu bedenken: „Bei einem solchen Projekt lohnt es sich auf jeden Fall, neue Verdichter zu installieren, weil sie deutlich wirtschaftlicher arbeiten. Hinzu kommt, dass die Kosten für eine Nachrüstung des alten Schraubenkompressors etwa 60 % des Preises für einen neuen Verdichter ausgemacht hätten, wobei wir nicht alle Energiesparpotenziale hätten ausschöpfen können."

Der von der Münchner Brauerei angeschaffte neue Kolbenkompressor R 180 T/Z arbeitet deutlich wirtschaftlicher als die alte „Schraube". Bei einer Antriebsleistung von 90 kW erzeugt er exakt genauso viel Druckluft wie die alte Maschine mit 110 kW Antriebsleistung. Außerdem entfallen die Leerlaufkosten, die zuvor bei rund 40 % lagen.

Erhitzung des Betriebswassers

Die Abwärme des Kolbenkompressors wird über eine Doppelpumpenstation mit dreistufiger Drehzahlregelung einem Wärmetauscher zugeführt. Er erhitzt das Betriebswasser auf 60 bis 70 °C. Die Solltemperatur des Betriebswassers liegt bei 80 °C. Das heiße Betriebswasser kommt u. a. im Bereich der Keg-Abfüllung sowie bei der Filterreinigung zum Einsatz. Die Nutzung der Kompressorabwärme ist für die Brauerei Hofbräu auch deshalb so wichtig, weil im Sudhaus kein Heißwasser anfällt.

Nach der Installation des neuen Kompressors konnte das Druckband von ursprünglich 1,5 bar auf 0,4 bar gesenkt werden. Auch diese Verbesserung spart Energie. Den nötigen Druckluftbedarf ermittelt die von CompAir installierte Master-Steuerung, deren Bedien- und Anzeigeeinheit in der zentralen Leitwarte der Brauerei installiert wurde. Hier kann man nicht nur die aktuellen Betriebszustände des Kompressors und zwei kleinerer Standby-Maschinen ablesen, sondern auch die Verbrauchsprofile der Vergangenheit. Da CompAir in der Steuerung den Strombezugspreis der Brauerei hinterlegt hat, sind für die Verantwortlichen die druckluftbezogenen Energiekosten in Euro und Cent zugänglich.

Die neue Kompressorstation beschert den Betreibern einen erfreulichen Nebeneffekt: Zuvor benötigte man eine aufwendige Rückkühlanlage, um die Kompressorabwärme abzuführen. Allein für die Zuführung des Kühlwassers waren zwei 15-kW-Pumpen erforderlich, deren Energieverbrauch nun ebenfalls entfällt.

Online-Info www.dei.de

Markus Dressler