Schlussbericht Verbundvorhaben Food Pinch - Weiterentwicklung der Pinch-Analyse für einen effizienten Anlagenbetrieb & optimale Investitionsfahrpläne zur Steigerung der Energieeffizienz in der Ernährungsindustrie

Abstract

Das Forschungsprojekt Food Pinch fokussiert sich auf die Optimierung der Energieeffizienz in der Lebensmittelindustrie durch innovative Methoden und Softwaredemonstratoren. Zentrale Entwicklungen umfassen die Dynamische Pinch-Methode und -Regelung sowie eine erweiterte Kennzahlmethodik zur systematischen Optimierung quasistationärer Systeme und neue Methoden zur Aufstellung von statistischen Anlagen-Modellen. In der praktischen Anwendung zeigte der Demonstrator der dynamischen Pinch-Regelung beachtliche Einsparpotenziale. Bei einem Industriepartner wurde eine direkte Steuerung implementiert, die sich im Dauerbetrieb als stabil erwies. Die dynamische Pinch-Methode adressiert Betriebs- und Investitionsentscheidungen zur systematischen Effizienzsteigerung. Fortschrittliche Optimierungsmethoden für wärmeintegrierte Batch-Prozesse und Energieversorgungssysteme wurden entwickelt, einschließlich der Optimierung von Investitionsfahrplänen für die Transition industrieller Energiesysteme. Zur Bewertung von Investitionsfahrplänen unter langfristigen Unsicherheiten wurde die Rapid Monte Carlo Analysis (RMCA) konzipiert. Für die spezifischen Anforderungen der Batch-Prozesse in der Lebensmittelindustrie wurden die Methoden HENDling und Dyn2Heat entwickelt. HENDling integriert das Design von Wärmeübertragernetzen mit der Produktionsplanung, während Dyn2Heat die detaillierte Auslegung von Wärmeübertragernetzen für dynamische Batch-Prozesse ermöglicht. Diese Methodenentwicklungen bieten einen umfassenden Ansatz zur Verbesserung der Energieeffizienz in der Lebensmittelindustrie und tragen zur Dekarbonisierung des industriellen Sektors bei. Sie ermöglichen eine präzise Analyse von Investitionsentscheidungen zur Wärmeintegration unter Berücksichtigung dynamischer Temperaturprofile und Produktionsfreiheitsgrade, was für die spezifischen Herausforderungen der Lebensmittelindustrie