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Hohe Backleistungen - niedrige Energiekosten

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Der Energieverbrauch eines Ofens hängt maßgeblich von Konstruktion und Isolierung, Art der Wärmeübertragung und Steuerung ab.

Von Werner Kräling

Die variablen Kosten beim Backen resultieren maßgeblich aus der verbrauchten Energie und der Ofenarbeit. Die Arbeitszeiten lassen sich durch unterschiedliche Beschickungshilfen und Ladersysteme deutlich reduzieren, die in fast jeder Bäckerei zum Einsatz kommen. Bei Maßnahmen zum Energiesparen sieht das bis heute noch anders aus:

Ältere Ofenmodelle werden nur selten mit neuen Steuerungen nachgerüstet und nur etwa 10 Prozent der Handwerksbäckereien hat bis dato eine Wärmerückgewinnungsanlage installiert. Doch der enorme Kostendruck scheint den Markt in Bewegung zu bringen: „Bäcker fragen in Beratungsgesprächen immer häufiger, wie viel Kilowatt oder Liter Öl pro Stunde ein Ofen verbraucht“, resümiert Uwe Keßelhut, Geschäftsführer von Wachtel, das deutlich gestiegene Interesse an energiesparend arbeitenden Backöfen. Der Vergleich unterschiedlicher Ofensysteme hinsichtlich ihres Energieverbrauchs ist aber kein leichtes Unterfangen: Will man Äpfel mit Äpfeln vergleichen, müssen zahlreiche Bedingungen gegeben sein, die sich eigentlich nur im Versuchslabor gewährleisten lassen: Gleiches Backgut, gleiche Menge, gleiche Umgebungstemperatur, gleicher Betrachtungszeitraum und viele weitere Parameter müssen definiert werden: Werte ermitteln die Hersteller, lassen sich aber nicht in die Karten schauen. Dennoch lassen sich über die Ofensysteme generell und die Besonderheiten einiger Hersteller hinsichtlich des Energieverbrauchs eine ganze Reihe von Fakten auf den nächsten sechs Seiten vorstellen:

Das Backergebnis steht bei der Auswahl eines neuen Ofens auf der Prioritätenliste der Kaufkriterien natürlich neben den Energiekosten ganz weit oben, soll aber nur kurz betrachtet werden. Systembedingt erzielen die Ofentypen unterschiedliche Backergebnisse und eigenen sich für bestimmte Produktgruppen mehr oder weniger gut: Der klassische Etagenofen gilt als unumstrittener Allrounder, ob für Brot, Brötchen oder Plundergebäcke. Der Wagenofen steht ihm in den Backeigenschaften kaum nach und selbst den Stikkenofen preisen einige Hersteller wie einen Universalofen an. Der befahrbare Backschrank stößt aber spätestens bei Broten mit Teigeinwaagen über 1000 g an seine Leistungsgrenzen: Die im Vergleich zum Etagen- und Wagenofen geringere Unterhitze führt zu Beginn des Backprozesses zu einem schwächeren Ofentrieb.

In der Regel wird seit Anfang der 80er Jahre im Handwerksbetrieb mit der Kombination von Etagen- und Stikkenofen gearbeitet. Alternativ kommen Wagenöfen zum Einsatz, die sich dank ihrer Backeigenschaften ebenfalls als Alleinofen eignen. Welcher Ofen denn nun das beste Backergebnis erzielt, wird kontrovers diskutiert. Dem Stikkenofen wird auf Grund seiner starken Luftumwälzung der Effekt des Trocken-Backens nachgesagt, wie stark er sich tatsächlich bemerkbar macht, entscheiden die Kunden durch ihr Kaufverhalten. Backt der Wettbewerb im Stikken, kann man sich mit einem Herdbrötchen leicht absetzen, also ein anderes Brötchen verkaufen, das man fachlich auch als besser bezeichnen sollte. „Traditionell auf Stein gebacken“ könnte ein treffender Werbeslogan lauten. Bei Etagenöfen weisen die Heizgasumwälzer ein flexibleres, aber auch aggressiveres Backverhalten im Vergleich zur trägen, aber sehr sanften Strahlungswärme eines Ringrohrofens auf. Auch Thermoölöfen zählen zu den gutmütigen Öfen, können aber durch optional einschaltbare Konvektionswärme zu Beginn des Backprozesses unterstützt werden. Das unterschiedliche Backverhalten der Etagenofensysteme macht sich je nach Gebäckart und Produktionsablauf mehr oder weniger stark am Endprodukt bemerkbar.

Backversuche im Institut für Getreideverarbeitung gaben gezeigt, dass mit einer konstanten Temperatur von 230 °C bei Roggenmischbrot sehr ähnliche Backergebnisse erzielt werden, wie mit höheren Anback-Temperaturen von 250 °C. Vorausgesetzt, die Gare wird optimal eingehalten. Nach 25 Minuten Backzeit ist die Verkleisterung der Krume vollständig abgeschlossen, die Kruste bildet sich erst im letzten Drittel des Backprozesses aus, weshalb ausreichend lange Backzeiten in dieser Hinsicht wichtiger als hohe Anback-Temperaturen sind. Es gab keine Unterschiede in Krumenelastizität, Krustenstärke, Aromabildung oder Frischhaltung. Diese Erkenntnis gibt zu denken, denn natürlich wird zum Erreichen einer höheren Anfangsbacktemperatur auch deutlich mehr Energie benötigt. Außerdem: Je höher die Backtemperatur, desto größer fallen auch die Abstrahlverluste des Ofens auf der Oberfläche aus. Die Faustregel für optimale Qualität „heiß anbacken und bei fallenden Temperaturen lang und trocken ausbacken“ kostet Energie. Hinzu kommt noch: Je größer die Schere zwischen Einschuss- und Ausbacktemperatur auseinander geht, desto mehr Energie muss auch zum Erreichen der nächsten Einschuss-Temperatur aufgewendet werden.

Kluge Bäcker organisieren die Arbeitsabläufe natürlich so, dass im Etagenofen zuerst das Brotsortiment mit hohen Temperaturen, dann die Kleingebäcke und letztlich die Feinen Backwaren backen, so dass der Ofen nicht immer wieder von niedrigen Temperaturen aufgeheizt werden muss. Das gelingt aber nur bedingt, denn die Produktionsabläufe werden von zahlreichen Anforderungen und Bedingungen gesteuert, wie weiterer Maschinenkapazitäten, der vorhandenen Kältefläche oder der pünktlichen Auslieferung des gesamten Sortiments in die Filialen. Ringrohröfen, wie sie Hein baut und auch Scheurer anbietet, backen nach dem Aufheizen das gesamte Backwarensortiment nahezu bei einer konstanten Temperatur (plus/minus 20°C) und leisten so einen Beitrag, das Problem des Aufheizens gering zu halten. Apropos Aufheizen:

Wenn Ofensysteme in Punkto Energieverbrauch verglichen werden, dann muss der Betrachtungszeitraum der Messungen das morgendliche erste Aufheizen und auch die Leerstandszeiten des Ofens berücksichtigen. Hier scheiden sich die Geister der Ofenbauer.

Physikalische Tatsachen lassen sich natürlich nicht außer Kraft setzen, der Vorteil der Ringrohr- und Thermoölöfen hinsichtlich ihrer enormen Wärmespeicherkapazität liegt auf der Hand. Stets ist eine enorme Wärmemenge vorhanden, die bei heißer Luft nicht gegeben sein kann. Die Wärme, die durch den Teigling beim Backen abgenommen wird, steht praktisch sofort wieder bereit. Ein Indiz für Qualitätsbacken mit kleinem Delta t. Aber auch hier lohnt ein differenzierter Blick: Wird nur der Dauerbetrieb bei hoher Auslastung der Backfläche z. B. mit Brot betrachtet oder sind die Aufheizphasen bei Produktwechseln, etwa Feinen Backwaren zu Brötchen oder gar zu Brot berücksichtigt? Die reine Backzeit isoliert betrachtet, kann zu extrem verfälschten Werten führen, betont Bernd Dannenhauer, Leiter der Projektierung und Konstruktion von Backöfen bei W&P. Ein krasses Beispiel: Der Holzbackofen verbraucht während des Backprozesses überhaupt keine Energie, was allerdings bei keinem indirekt gefeuerten Öfen der Fall ist. Außerdem führt die Fraktion der Elektro- und Umwälzöfen ins Feld, dass beispielsweise das Thermoöl ständig auf Temperatur gehalten werden muss, dafür wird Energie verbraucht. Seine Ringrohröfen baut Hein mit einer gewaltigen Speichermasse, etwa 7 Tonnen bringt ein vierherdiger Etagenofen auf die Waage, ein Umwälzofen wiegt nicht einmal die Hälfte: Die Masse wirkt sich positiv bei vielen Betriebsstunden aus, aber je kürzer die Betriebszeit ist, desto weniger gut können die Speicherwunder ihre Stärke in die Waagschale werfen und geraten gegenüber den Umwälzern bei Laufzeiten bis zu 6 Stunden ins Hintertreffen. Öfen ohne sonderliche Wärmespeicherfähigkeit, also Heizgasumwälzer und Stikkenöfen steigen und fallen sehr schnell in der Temperatur, Programmwechsel sind schneller möglich; der Energieaufwand geringer. Vertreter der Ringrohr- oder Thermoölöfen werden gegen dieses Argument kontern, dass es ja gerade ein Vorteil der sanften Wärmeübertragung ist, alle Produkte bei fast der gleichen Temperatur backen zu können, so dass Produktwechsel sogar zu jeder Zeit beliebig möglich sind: Selbst das Nachschießen eines Blech Butterkuchens in einen teilbelegten Wagenofen oder die Etage eines Ringrohrofens stellt ja kein Problem dar. Fest steht, dass sich die Vor- und Nachteile der einzelnen Arten der Wärmeübertragung bei unterschiedlichen Produkten und Arbeitsabläufen auch unterschiedlich auswirken. Bei jeder Art der Wärmeübertragung können die Ofenbauer den Wirkungsgrad außerdem optimieren:

Beim Zyklotherm-Heizsystem werden die Heizgase auf kürzestem Weg durch die Kanäle an der Front des Ofens geführt, um an der empfindlichsten Stelle des Ofens die auftretenden Wärmeverluste sofort effektiv auszugleichen. Über die gesamte Ofentiefe werden sie dann zurück in den Brennraum geführt; mit dieser Luftführung / Umwälzung wird ein möglichst gleichmäßiges Backergebnis und erzielt und gleichzeitig Energie gespart. W&P setzt das Zyklotherm-Prinzip schon seit Jahrzehnten im Matador ein und perfektioniert kontinuierlich seinen Wirkungsgrad. Welker führt die Heizgase im ersten Drittel des Ofens mit einem Doppelkanal und großen Radiatoren sehr langsam und erzielt nach eigenen Angaben einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent.

Der Thermoölofenbauer Heuft reklamiert für das einzige flüssige Wärmespeichermedium die sparsamste Arbeitsweise bei der Primärenergie. Das Thermoölsystem habe einen wesentlich höheren feuerungstechnischen Wirkungsgrad als alle anderen Systeme, ein Heizgasumwälzer liege etwa bei 80 Prozent, ein Minimum von 87 Prozent garantiert der älteste Backofenbauer Deutschlands. Die hohe Wärmespeicherkapazität des Thermoöls ermöglicht es, dass die Betriebsstunden des Brenners nur etwa 30-40 Prozent der Betriebsstunden eines Umwälzers betragen. Die Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeträger, also dem Thermoöl und der Herdtemperatur beträgt bei Heuftöfen maximal 15 bis 20 °C (geringe Abstrahlverluste), was bei anderen Trägermedien wie heißer Luft und Wasserdampf nicht möglich sei. Doch hier punktet auch Hein als Ringrohrofenbauer, trotz gasförmigen Trägermediums: Der Ringrohrofen benötigt keine Pumpen oder Ventilatoren zur Umwälzung eines Wärmeträgermediums und ist in diesem Punkt allen anderen Ofensystemen hinsichtlich der Energiekosten zunächst überlegen. Heizgasumwälzer verlieren im Stillstand, wenn der Brenner aus ist, ständig heiße Luft, der Ventilator läuft permanent weiter: Hier sind Ringrohr- und Thermoölöfen im Vorteil, letztere Verbrauchen zwar auch Energie, aber auf Grund der separaten Kesselanlage weniger. Diese systembedingten Unterschiede gilt es immer im Kontext der tatsächlichen, individuellen Anforderungen der Betriebsabläufe zu sehen, erst dann zeigen sich die konkreten Auswirkungen. Der Anschlusswert eines Ofens jedenfalls gibt isoliert betrachtet kaum Auskunft über die Energiekosten, die er in seinem Einsatz tatsächlich verursachen wird. Interessant ist er dennoch hinsichtlich der Kosten wegen der Bereitstellung des Spitzenbedarfs.

Der Blick hinter die Kulissen zeigt, dass die von uns besuchten Ofenbauer auf sehr hohem Niveau fertigen und im internationalen Vergleich sehr gut abschneiden. Die Konkurrenzintensität ist enorm, die Tradition im deutschen Backofenbau lang und die Ansprüche der Bäcker extrem hoch. Amerikanische Öfen etwa können einem Vergleich bei den Steuerungen oder der soliden Bauweise aus besten Materialien nicht standhalten. Erstaunlich ist, dass verhältnismäßig wenige Bauteile vorgefertigt zugekauft oder Arbeitsschritte ausgelagert werden. Hein beispielsweise rührt den Zement für die Ofenplatten selbst an und Wachtel baut sogar die Steuerungen im eigenen Haus. Auf Grund der meist unterschiedlichen Anforderungen der Bäckereien und zahlreicher Sonderwünsche, z. B. hinsichtlich der Außenmaße oder der Anzahl der Herde, ist eine Serienfertigung mit hohem Automatisierungsgrad nicht möglich. Beim eingesetzten Material und natürlich auch in der Fertigungstechnik unterscheiden sich die Ofenbauer: Lückenlose Schweißnähte kosten Zeit und Geld, garantieren aber gegenüber über dem Punktschweißen eine lange Lebensdauer mit geringen Schwaden- und Wärmeverlusten. Für die Isolierung reizen einige Hersteller wie Miwe und W&P das Optimum bereits aus. W&P setzt eine 25 cm starke High-Tech-Isolierung ein, die den Ofen effektiv vor Wärmeverlusten schützt, den K-Wert also auf ein Minimum reduziert.

Wichtige Details der Bauweise stehen leider zu selten im Blickpunkt des auch heute noch emotional geprägten Ofenkaufs: So beispielsweise die zuverlässige Dichtung der Wasserabläufe an der Schwadenanlage bei Stikken- oder Etagenöfen von W&P. Ist der Wasserablauf während des Backprozesses nicht dicht zur Abwasserableitung verschlossen, erfolgt über diese Öffnung ein ständiger Energieverlust, der beim Stikkenofen schnell eine Größenordnung von 3 Prozent erreicht. Bei Bäckern bekannter dürfte der Ersatz der konventionellen Glühbirne durch die Glasfaserbeleuchtung bei den Öfen von Hein sein.

Die Luxemburger Ringrohrexperten statten ihre Stikkenöfen außerdem mit zusätzlichen Steinplatten aus, um den Verlust von Wärme beim Öffnen der Türe zu dezimieren. Die Modellreihe der Stikkenöfen umfasst außerdem Doppel, Dreifach und sogar einen Vierfachstikken (Mammut), die allein durch die enorme Backfläche auf geringer Stellfläche den Energieverbrauch und die Installations- und Wartungskosten enorm reduzieren. Ein Vorteil des Wagenofens: Er verliert beim Öffnen der Türe auf Grund der gespeicherten Energie in den Heizplatten wesentlich weniger Wärme als ein Stikkenofen, der schnell bis zu 60 °C verliert: Geringerer Ofentrieb und höherer Energieverbrauch sind die Folge. Auch durch den Einsatz von Beschickungshilfen am Etagenofen wird Energie gespart: Je kürzer das Einschießen und Ausziehen dauert, desto weniger Wärme geht verloren. Über den Ofenbau im Werk hinaus ist das Können der Experten aber auch vor Ort gefragt, etwa wenn es um das Verlegen von Leitungen und die Planung für die Installation von Wärmerückgewinnungsanlagen geht. Auch die Höhe des Kamins nimmt bereits Einfluss auf den Energieverbrauch: Je höher er gebaut werden muss, desto mehr Energie wird aus dem Umluftkreislauf eines Etagenofens herausgezogen.

Will man nun die Ofensysteme nach ihrem Energieverbrauch bewerten, fällt die Quintessenz schwer. Die Energiebilanz ist von vielen Faktoren wie z. B. der Häufigkeit der Produktwechsel, der Betriebsdauer und auch den Leerstandszeiten abhängig.

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