Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Energisanvändning i mejeriverksamhet: En fallstudie vid Wermlands Mejeri AB med fokus på ånganvändning och energieffektivisering
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
2016 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 300 HE creditsStudent thesisAlternative title
A case study investigating the energy consumption at the Wermlands Mejeri dairy plant in Värmlands Nysäter, Sweden (English)
Abstract [sv]

Mjölkindustrin tillhör en av världens största industrier, och är den snabbaste växande sektorn inom jordbruksnäring. Varje år produceras cirka 800 miljoner ton mjölk världen över, varav svenskar årligen konsumerar cirka 150 kg mejeriprodukter per person. Framställningen av mejeriprodukter innefattar ett flertal processer som kräver stora mängder energi, främst i form av ånga till upphettning av mjölk och vatten samt elektricitet till kylning. Anledningen till att mjölken genomgår diverse behandlingar är framförallt för att döda skadliga bakterier och sporer men också ur kvalitetssynpunkt. För att möta de miljömässiga utmaningar vi står inför krävs att nya hållbara lösningar utvecklas och implementeras. Enligt miljöbalken ska verksamheter använda förnybara energikällor i den utsträckning det är möjligt, återvinning av värme skall nyttiggöras och det ska hushållas med såväl energi som andra resurser.

Wermlands Mejeri, beläget i Värmlands Nysäter, startade sin verksamhet i september 2015. Mejeriet framställer dagligen 18 400 liter lättmjölk, mellanmjölk, standardmjölk och grädde, med målet att till augusti 2016 dubbla produktionen med samma sortiment. Syftet med del I av denna studie är att utföra en energikartläggning för att bestämma mejeriets totala energibehov samt hur behovet är fördelat på diverse processer. Energiinventeringens syfte utöver att skapa insikt i hur energianvändningen är fördelad är att ligga som grund för jämförelser med liknande anläggningar. På så vis kan en uppfattning om förbättringspotential erhållas. Vid jämförelser mellan olika anläggningar har nyckelvärdet specifik energikonsumtion, SEC, använts.  SEC definieras som använd energi dividerat med den totala produktionsvolymen och kan appliceras på en delprocess eller en hel produktionsanläggning. Analyser av energianvändning och effektiviseringspotential har utförts genom termodynamiska beräkningar, fysiska mätningar, simuleringar och ingenjörsmässiga uppskattningar.

Enligt den kartläggning som gjorts förbrukar Wermlands mejerier idag 1141 MWh per år, vilket motsvarar ett SEC-värde på 0,19 kWh/liter mjölkprodukt. Vid en fördubbling av produktionen skulle energianvändningen öka till 1570 MWh per år och SEC-värdet reduceras till 0,13 kWh/l varav värmebehovet representerar 0,09 kWh/l. Två svenska referensanläggningar som använts vid jämförelser har ett totalt SEC-värde på 0,11 respektive 0,12 kWh/liter mjölkprodukt där värmebehovets SEC-värde är 0,05 respektive 0,06 kWh/l.

Syftet med del två av studien är således att belysa förbättringspotential genom reducerat värmebehov och ånganvändande. Målet är att presentera åtgärder som sänker och tillgodoser energibehovet utan förbränning av fossila bränslen. Resultatet visar att bränslebehovet kan reduceras från 105 till 782 MWh/år med olika åtgärder. Bränslekostnaden utan åtgärder antas vid dubblad produktion uppgå till drygt 750 000 SEK per år. Vid utbyte till pelletspanna och med samtliga åtgärder genomförda är bränslekostnaden 250 000 SEK/år och koldioxidutsläppen reducerades med över 1000 ton/år. Totala SEC-värdet på värmesidan reduceras då från 0,09 kWh/l till 0,06 kWh/l vilket är jämförbart med de svenska referensanläggningarna.  

Abstract [en]

The dairy industry is one of the world’s largest industries, and the most rapidly expanding sector of agriculture. Every year more than 800 million tons of milk is produced globally, of which the Swedish population annually consumes more than 150 kg per capita. Refinement of milk includes several processes that require large amounts of energy, mainly in the form of steam for heating of milk and electricity for cooling. The main reasons the milk has to go through these heating and cooling process is to reduce the bacterial count, rendering the product safe to drink and of a consistent quality. To meet the environmental challenges that lie ahead, it is important that sustainable solutions for the dairy industry are developed and implemented. According to the environmental code, all industries shall use renewable energy sources to the highest possible degree, recycling of heat shall be used and housekeeping of energy and other resources is of uttermost importance.

Wermlands Mejeri, a dairy plant in Värmlands Nysäter, started their operations in September 2015. Today they produce about 18 400 liters of dairy product, with a product portfolio consisting of three different types of milk (0.5, 1.8, and 3 percent fat) and cream. Their goal is to expand the operation, so that the production volume will be doubled by august 2016. The commencing chapter of this report is based on a survey with the goal of defining the total energy consumption at the plant, and also to investigate how the need of energy is divided between the different processes. This survey is purposed to be compared to the energy consumption at other similar dairy plants, in order to point out if (and where) there is any potential to increase the energy efficiency. When comparing different facilities, the key indicator Specific Energy Consumption (SEC) is used. SEC is defined as the total used energy divided by the amount of product, and can be applied on specific processes as well as an entire operation.

According to the analysis, Wermlands mejerier consumes 1141 MWh yearly, which corresponds to a SEC index of 0.19kWh/liter milk product. A doubling of the milk production would lead to an increase in energy use to 1570 MWh/year, and a reduction in SEC to 0.13 kWh/l of which the heating system stands for 0.09 kWh/l. The two Swedish reference factories which were used as comparison have an SEC index of 0.11 and 0.12 kWh/l milk product, of which the heating system stands for 0.05 and 0.06 kWh/l, respectively.

The aim of the second part of the study is to highlight the potential for improvement by reducing the heating demand and steam usage. The goal is to suggest practice changes that reduce and meet the need for energy without burning fossil fuels. The study shows that the fuel usage can be reduced from 1050 to 782 kWh/year by different interventions. Without these interventions, the fuel cost is expected to reach over 750,000 SEK/year when doubling the production. If all interventions, including changing to pellet boiler, are implemented, the fuel cost will be 150,000 SEK/year and the carbon dioxide emissions reduced by over 1,000 tons yearly. The total SEC index of the heating system will then be reduced from 0.09 to 0.06 kWh/l, which is comparable to the Swedish reference factories.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 57 p.
Keyword [en]
energy survey, energy efficiency, specific energy consumption, dairy, milk, CIP
Keyword [sv]
energikartläggning, energieffektivitet, energiintensitet, mejeri, mjölk, CIP
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-43641OAI: oai:DiVA.org:kau-43641DiVA: diva2:943091
External cooperation
Wermlands mejeri AB
Educational program
Engineering: Energy and Environmental Engineering (300 ECTS credits)
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-06-30 Created: 2016-06-27 Last updated: 2016-06-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2055 kB)108 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2055 kBChecksum SHA-512
6105f19c3a36b001279de785a7ae252b1af0222947a5f8caac2a522f5a3e9e01f6817493d930f8378a13ace7cc649491fe7113c39ac795a761878503fe4d0e11
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 108 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 145 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf