Wärmeaustausch in Großküchen: Energieeffizienz und Kosteneinsparungen

Nach Angaben der schwedischen Energieagentur könnten die schwedischen Gemeinden täglich fast 60 000 Euro einsparen, wenn sie die Effizienz ihrer Großküchen verbessern würden. Die Belüftung macht einen großen Teil des Energieverbrauchs einer Großküche aus. Zwar kann dieser durch Wärmerückgewinnung aus der Abluft reduziert werden, aber die Implementierung eines Wärmetauschersystems in einer rauen Umgebung, in der große Mengen an Fett, Ruß und Rauch anfallen, auf kosteneffiziente Weise zu realisieren, hat sich als Herausforderung erwiesen - bis jetzt: Das schwedische Greentech-Unternehmen Enjay hat einen Hochleistungs-Wärmetauscher entwickelt, der den härtesten Umgebungsbedingungen standhält, die Energie aus der Abluft der Küchenlüftungsanlage zurückgewinnt und die Energie zur mehrfachen Nutzung und mit erheblichen Kosteneinsparungen an das Gebäude zurückgibt. Oder, wie Enjay-CEO Jesper Wirén sagt:

"Unsere Technologie verwandelt diese Abfälle in eine neue, erneuerbare Wärmequelle für Ihr Gebäude und spart so bis zu 90 % der Heizkosten für die Lüftung Ihres Restaurants.

Wirén fährt fort: "Stark beanspruchte Umgebungen erfordern stark beanspruchte Lösungen. Ein Standard-Wärmeaustauschsystem reicht in einer rauen Großküche oder Wäscherei nicht aus - Sie brauchen etwas, das so robust ist wie Ihre Umgebung."

In den 1990er Jahren gründeten die Enjay-Mitbegründer Jesper Wirén und Nils Lekeberg die Firma UVtech, die ein Lüftungsreinigungssystem speziell für Großküchen mit UV-Filtern entwickelte. Diese Lösung ist heute mehr oder weniger Standard in den meisten gewerblichen Küchenhauben. Im Jahr 2006 hatten die beiden Männer das Unternehmen verkauft und sich anderen Unternehmungen zugewandt. Trotzdem wandten sich immer wieder Kunden an Wirén und Lekeberg und fragten, ob der von ihnen entwickelte Filter auch zum Schutz herkömmlicher Wärmetauscher eingesetzt werden könne.

"Alle, die wir trafen, sagten dasselbe: Wir wissen, dass wir all diese Energie an die Umgebungsluft verschwenden, weil Fett die technischen Anlagen verstopft - können wir Ihren Filter zum Schutz der herkömmlichen Wärmetauscher verwenden?", erklärt Jesper Wirén, Mitbegründer und CEO von Enjay. "Wir mussten all diesen Kunden 'Nein' sagen, da unsere Tests gezeigt hatten, dass UV-Filter - oder überhaupt alle Filter - nicht genug Fett entfernen, um die Wärmetauscher sauber zu halten und eine robuste und profitable Energierückgewinnung zu ermöglichen."

"Nils und ich beschäftigen uns seit 30 Jahren mit der Belüftung von Restaurants, also beschlossen wir, dass es an der Zeit war, dieses Problem zu lösen", sagt Wirén. "Um eine lange Geschichte kurz zu machen, in der wir viele Tage vor einem Grill in einem Teststand verbrachten; eines Tages hatten wir einen Heureka-Moment.

"Wir haben festgestellt, dass alle auf dem Markt befindlichen Standard-Wärmetauscher ein großes Problem mit verschmutzter Luft haben: Um die Energierückgewinnung in der allgemeinen Lüftung zu optimieren, nutzen alle Standard-Wärmetauscher den Coanda-Effekt, um sicherzustellen, dass der Luftstrom zu den energieübertragenden Oberflächen strömt. Leider bedeutet dies, dass alle Schadstoffe ebenfalls zu diesen Oberflächen strömen. Dies stellt ein massives Problem dar, da die Schadstoffe im Gegensatz zur Luft dazu neigen, sich an der Oberfläche festzusetzen, und wenn es etwas gibt, das für einen Wärmetauscher katastrophal ist, dann ist es die Bildung eines Belags auf den energieübertragenden Oberflächen. Unser Heureka-Moment war, dass wir erkannten, dass Standard-Wärmetauscher gegen die natürlichen Kräfte arbeiten, und während der Testphase hatten wir herausgefunden, wie man das vermeiden kann."

Das Lepido-Wärmeaustauschsystem arbeitet mit den natürlichen Kräften, dank seiner einzigartigen internen partikelabweisenden Geometrie (PRG). Lepido basiert auf mehreren Patentfamilien, die es der Hochleistungs-Rückgewinnungsbatterie ermöglichen, Energie in schwierigen Umgebungen zu recyceln. Die patentierten Lösungen halten die Spulen der Rückgewinnungsbatterie betriebsbereit und minimieren den Wartungsbedarf.

"Uns wurde klar, dass es sich nicht nur um eine Nachhaltigkeitslösung handelt, sondern auch um eine Lösung, die Geld spart", sagt Wirén. "Die meisten Unternehmen machen ihre Umweltarbeit gut und stehen ihr positiv gegenüber, aber der springende Punkt ist das Geld. Und für die Nachhaltigkeitsmanager ist das Lepido-System eine Waffe, mit der sie ihren Managern sagen können, dass sie damit Geld sparen können und wir gleichzeitig sehr gute Zahlen darüber vorlegen können, was wir für den Umweltschutz tun.

Konzeptnachweis

Enjay baute seinen ersten Prototyp in einer alten Schule in Südschweden. Nachdem sie das Konzept in dieser Umgebung unter Beweis gestellt hatten, wussten sie, dass sie es unter "echten" Bedingungen testen mussten.

"Wir sagten uns, wenn wir das machen wollen, müssen wir sicherstellen, dass wir es mit allen Restaurants aufnehmen können", sagt Wirén. "Der schlimmstmögliche Fall ist ein Burger King, denn da gibt es viel Hitze, viel Fett und viel Ruß. Durch die Kombination dieser drei Faktoren entsteht etwas, das wie Asphalt aussieht und innerhalb von sechs Wochen alles zerstört, was ihm im Weg steht. Also haben wir uns gesagt, dass wir uns das vornehmen sollten, denn wenn wir bei Burger King erfolgreich sind, können wir jedes Restaurant beliefern."

Das Problem war, einen Burger King zu finden, der sie in seinem Restaurant testen ließ. 99 % aller Burger Kings sind Franchiseunternehmen, und die Gebäude, in denen sie untergebracht sind, gehören der Muttergesellschaft RBI, so dass nicht viele Franchisenehmer bereit sind, ihr eigenes Geld in eine noch nicht erprobte Technologie zu stecken.

"Wir haben schließlich einen Franchisenehmer in Malmö gefunden und ihn so lange genervt, bis er zugestimmt hat, dass wir es ausprobieren dürfen. Wir haben ihm gesagt, dass wir euch nicht stören werden - wir wollen es nur ausprobieren. Wenn es nicht funktioniert, stellen wir alles wieder so her, wie wir es vorgefunden haben - und wenn es funktioniert, dürfen Sie es kostenlos behalten. Wir haben ihm ein Angebot gemacht, das er nicht ablehnen konnte, und schließlich hat er ja gesagt", lacht Wirén.

"Damit konnten wir nicht nur die Technologie, sondern auch die Wirtschaftlichkeit des Konzepts unter Beweis stellen, denn der Kunde sparte tatsächlich mehr Geld als erwartet", sagt Wirén. "Wir hatten etwas zu niedrig kalkuliert, um nicht zu viel zu versprechen, und sie waren mit den Ergebnissen so zufrieden, dass sie drei weitere Geräte bestellten. Daraufhin wurde der Franchisenehmer aufmerksam, denn ein Franchisenehmer gibt selten Geld aus, wenn er nicht dazu gezwungen wird, und so war der Franchisenehmer sehr neugierig, was da vor sich ging."

Nachdem der Franchisegeber verstanden hatte, was vor sich ging, nahm die Muttergesellschaft von Burger King das System genauer unter die Lupe und führte zunächst eine technische und dann eine visuelle Prüfung durch. Sie überwachte es über mehrere Jahre hinweg und beschloss schließlich, das Lepido-System in alle neu gebauten Burger King-Restaurants in Skandinavien einzubauen.

"In Schweden haben wir wirklich grüne Energie, also wird die eingesparte Energiemenge mit dem entsprechenden Wert verglichen, aber das ist in jedem Land anders. In Schweden sind es 0,05, während es in Polen, wo viel Kohle verfeuert wird, 0,5 ist. In realen Zahlen bedeutet dies, dass ein Restaurant in Schweden etwa 4 Tonnen C02 aus fossilen Brennstoffen pro Jahr einspart. Das gleiche Restaurant in Polen würde 40 Tonnen einsparen", sagt Wirén.

Wie sich das IoT einfügt

Durch die Verbindung des Lepido-Systems mit IoT-Geräten kann Enjay seinen Kunden nicht nur Einsparungen versprechen, sondern diese auch zeigen. Mit den generierten Daten kann Enjay harte Zahlen darüber vorlegen, wie viel an einem Tag, im letzten Monat oder im Vergleich zum Januar letzten Jahres gespart wurde.

"Theoretisch kann man die Energie auch speichern", sagt Wirén. "Eine unserer Lösungen ist eine Wärmepumpe - man kann die Energie in einem Tank speichern. Auch hier ist das Internet der Dinge wichtig, denn wir wollen ein KI-System darauf aufbauen. Wir stehen vor einer Zeit, in der wir nach dem maximalen Stromverbrauch in einem bestimmten Zeitraum abgerechnet werden. Die KI kann erkennen, wann die Spitzenwerte am Tag erreicht werden, so dass wir den Kunden helfen können, die Spitzenwerte zu 'kürzen' und dadurch ihre Energiekosten noch weiter zu senken."

Enjay geht auch von Produkten zu Dienstleistungen über. Während Burger King das Lepido-System in allen neu gebauten Burger Kings in Skandinavien installiert, prüft das Unternehmen auch die Nachrüstung bestehender Restaurants, wobei Enjay die Geräte besitzt und den Service in Rechnung stellt.

Wirén: "Burger King Skandinavien sagt: 'Bei Neubauten ist es ein Kinderspiel', denn die alternativen Kosten für den Einbau von Lepido bei Neubauten liegen in der Regel unter 15.000 Dollar, was eine sehr schnelle Amortisation der Investition bedeutet. Als wir uns jedoch mit der Nachrüstung bestehender Burger King-Restaurants befassten, stellten wir fest, dass die Kosten für die Installation oft doppelt so hoch sind wie bei Neubauten. Außerdem sind bei einem Neubau für den Franchisenehmer alle Kosten in der Miete enthalten. Bei einer Nachrüstung müssen sie dieses Geld selbst aufbringen, so dass sie unter Umständen 30-40 Tausend Dollar für die Installation aufbringen müssen."

Enjay begann zu überlegen, wie man die Nachrüstung für die Restaurants, die dies wünschten und benötigten, finanzieren könnte. Heute bietet Enjay einen Zwölfjahresvertrag ohne Anfangsinvestition an, sodass der Franchisenehmer keinen großen Geldbetrag aufbringen muss, um die Vorteile der Lepido-Lösung zu nutzen. Die Einheiten sind mit IoT-fähigen Geräten verbunden, so dass Enjay das System überwachen kann. Wenn etwas schief läuft, wird eine Frühwarnung gesendet, und man ist in der Lage, etwaige Probleme schnell zu beheben.

Enjay misst Dinge wie den Druckabfall und die Energie für den Kunden und ermöglicht darüber hinaus mehr als 50 weitere Datenpunkte, um dem Kunden in Zukunft zusätzliche Produkte anbieten zu können, ähnlich wie Tesla es tut.

"Die Technologie entwickelt sich weiter, und auch die Kundenbedürfnisse entwickeln sich weiter, also bereiten wir uns auf das vor, was morgen gebraucht wird, nicht nur heute", sagt Wirén. "Während wir uns also auf die Zukunft vorbereiten, behalten wir auch die aktuellen Bedürfnisse der Kunden im Auge.

"Es gibt viele Möglichkeiten, was wir mit einer IoT-Lösung tun können und wie schön das sein kann. Das IoT eröffnet uns neue Geschäftsmöglichkeiten, aber es schafft auch Vorteile für den Kunden in vielerlei Hinsicht, z. B. Seelenfrieden, weil er die Energieeinsparungen in kWh quantifizieren und anschließend in andere Einsparungen umrechnen kann, z. B. in fossile_{CO2-Äquivalente}- eine perfekte Funktionalität, um z. B. die neuen EU-Taxonomie-Vorschriften zur Nachhaltigkeit zu erfüllen. Wir können über das Konnektivitätsmanagementsystem 2CONTROL von Tele2 IoT Berichte erstellen, mit denen sie die Einhaltung der Vorschriften nachweisen können. Das ist von großer Bedeutung, da sie mit Geldstrafen rechnen müssen, wenn sie bestimmte Anforderungen nicht erfüllen."

Die Zukunft

Das Lepido-System wird für Großküchen - Fast Food, Hotels, Einkaufszentren, Krankenhäuser, Schulen und sogar für maritime Einrichtungen wie Schiffe - eingeführt, in denen Energie benötigt wird und in denen bereits eine Menge Energie vorhanden ist, die genutzt werden kann. Aber es gibt immer noch viele Hochleistungsbereiche, in denen die Wärmerückgewinnung eine Herausforderung darstellt und in denen ein System benötigt wird.

"Wir schauen uns neue Segmente an und fügen sie hinzu. Wir beginnen mit Wäschereien, wo Flusen ein großes Problem bei der Belüftung darstellen", sagt Wirén. "Wir befinden uns in der F&E-Phase mit einem französischen Unternehmen - wir sehen, was passiert, wenn Flusen eindringen, und verstehen, wie wir die Dinge anpassen müssen, um mit diesen neuen Bedingungen umzugehen - und es wird mindestens 18 Monate dauern, bis es auf den Markt kommt. Im Grunde arbeiten wir Segment für Segment und perfektionieren die Technologie für jedes einzelne, bevor wir zum nächsten übergehen."

Obwohl Wäschereien das nächste Segment für Enjay sein könnten, wird jeder Stein umgedreht, um zu sehen, wo die Lösung von Enjay von Nutzen sein kann und wo es einen großen Wert gibt, Energie zu sparen, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und auch Geld zu sparen.

"Die Energiepreise steigen überall, daher suchen die Menschen nach neuen und innovativen Möglichkeiten, nicht nur Energie zu sparen, sondern sie auch wiederzuverwenden und Geld zu sparen", sagt Jesper Wirén. "Unternehmen aus vielen verschiedenen Branchen wenden sich an uns, nicht nur in den nordischen Ländern, sondern auch in Europa und darüber hinaus. Das Problem ist global, und die Lösung hängt nicht davon ab, in welchem Land man sich befindet - sie funktioniert überall, ganz gleich, wo."

Enjay arbeitet auch mit verschiedenen Akteuren des Energiesektors zusammen, die wissen, wo die Probleme liegen.

"Wir arbeiten in sehr spezialisierten Bereichen, so dass wir durch Partnerschaften und die Bildung von Ökosystemen Probleme und Herausforderungen erfolgreich angehen können, weil wir alle unterschiedliches Wissen einbringen. Wenn es um den IoT-Teil der Dinge geht, können wir Daten austauschen und tiefer in die Dinge eindringen, was viel effizienter ist und allen hilft, wenn wir mit Lösungen vorankommen.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie IoT Ihr Unternehmen unterstützen kann, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.