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Der Energieverbrauch ist bei der Wahl Espressomaschinen bislang kein wichtiges Kriterium. Aber es ändert sich seit einiger Zeit die öffentliche Wahrnehmung zum Thema ‚Energie‘ durch die Klimadiskussion, so dass es uns in der 2. Jahreshälfte von 2019 durchaus sinnvoll erschien, sich in dieser Richtung Gedanken zu machen. Dazu kommt, dass wir über die Jahre eine stabile Produktion der Xenia aufgebaut haben, die es uns erlaubt, über die Realisierung von interessanten und zukunftsfähigen Ideen nachzudenken. Wir wollen uns daran machen, mit all den Möglichkeiten und dem erworbenen Wissen über die Produktion von Espressomaschinen, eine Maschine mit zwei Boilern und einer freiliegender Brühgruppe zu bauen, die in jeder Hinsicht sehr energieeffizient arbeitet.

Energie-Einsparung alleine wäre aber vermutlich zu wenig, um eine Maschine aussichtsreich in die Produktion und den Markt zu bringen, weil die Kosten nicht unerheblich sein werden. Und so ist es geplant, dass diese Maschine eine Reihe von Features haben wird, die man heutzutage mit Highend-Maschinen in Verbindung bringt. Dazu wird unter anderem der Zugriff per WLAN gehören und der Einfluss auf die Bezugsparameter (Druck, Temperatur,…).
Und es gibt zusätzlich einige praktische Lösungen, die sich bei einer völligen Neukonstruktion leichter umsetzen lassen.

Der aktuelle Stand der Entwicklung ist hier verfolgbar:Kaffeenetz-Thread 303

 

Energieeinsparung

Man kann davon ausgehen, dass bei einer Espressomaschine sehr viel Energie über die Brühgruppe verloren geht. Freiliegende Brühgruppen stehen in der Käufergunst weit vorne, werden aber noch mehr Energie verlieren, als die Gruppen von sogenannten Balkonmaschinen – die aber aus Designgründen wenig Akzeptanz im Heimbereich finden.

Aus diesem Grund haben wir uns für diese Maschine für eine freiliegende Gruppe entschieden. Wir sind uns aber auch sicher, dass man auch bei freiliegenden Brühgruppen die Abgabe von Wärme an die Umgebung sehr wirkungsvoll eindämmen kann. Der Aufbau ist deswegen ganz anders, als üblich. Üblicherweise sind Brühgruppen nämlich ein massives Bauteil aus (meistens) Messing. Die neue Brühgruppe der 303 ist dem gegenüber mehrteilig aufgebaut: aussen hat sie eine Hülle, darunter ist eine isolierende Schicht und innen ist ein Kern: das ist dann die eigentliche Gruppe und soll aus Kupfer gefertigt werden. Edelstahl wäre möglich, haben wir aber verworfen, weil die vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl für Espressomaschinen eher kontraproduktiv ist.

Das was man als Brühgruppe sieht, ist also eine Art Haube, die von der eigentlichen Gruppe (dem Kern) getrennt installiert wird und die zum Kern hin eine isolierende Schicht hat.

 

Der Kern wird über 4 Schrauben in der horizontalen Bedieneinheit verschraubt und über Abstandshalter in die richtige Lage gebracht.

Positiver Nebeneffekt dieser Lösung: Die Hülle wird nicht so warm, wie eine herkömmliche freiliegende Gruppe und ist ausserdem ein guter Berührungsschutz für Kinder und neugierige Besucher.

Beheizt wird die Gruppe durch 2 Heizpatronen, die über fast die ganze Länge gehen und diese Heizpatronen sollen durch die Steuereinheit genau geregelt werden (in der Art eines PID-Controllers mit einem Leistungsregler).

Die zweite große Quelle für den Verlust von Energie sind die Kessel.

So werden für diese Maschine für die beiden Kessel vollständige Umhüllungen vorgesehen (seitlich oben und unten), die wirkungsvoll den Verlust von Wärme verhindert. Die Isolierung wird nur an einigen wenigen Stellen für Zuleitungen und Ableitungen durchbrochen. Ansatzweise kann man den Aufbau auf dem Bild rechts erkennen.

Aktuell planen wir einen großen Kessel für Dampf und einen kleineren Kessel für den Bezug. Der Kessel für den Bezug ist mit einer speziellen Heizung ausgestattet, die es ermöglicht das einströmende kalte Wasser im Innern der Heizung zu erwärmen, bevor es in den Boiler eintritt. So erhöhen wir die Temperaturkonstanz.

 

Jeder Kessel wird auf einer Halterung installiert, die ebenfalls zum Kessel hin isoliert wird, um Wärmebrücken weitestgehend zu vermeiden.

Ideal wäre es sich hier an dem Prinzip Thermoskannen zu orientieren, aber das wird für den Anwendungsfall zu kompliziert. Wir haben als sehr gute Alternative ein sogenanntes Aerogel im Gespräch.

Damit ist beschrieben, wie die Kernidee ‚Energieeinsparung‘ im Wesentlichen umgesetzt wird – abgesehen von Details (wie zum Beispiel die Isolierung von Rohren, die warmes Wasser führen).

Eine Anmerkung zu den 2 Kesseln: Wir sehen ‚Dualboiler‘ für den Heimgebrauch als überqualifiziert an, jedoch erscheint der Einsatz von 2 Boilern(mit unterschieldicher Größe) unter der Überschrift ‚Energieeinsparung‘ als sinnvoller. Das wird im Folgenden genauer ausgeführt.

Aufheizzeit

Die Aufheizzeit ist immer ein wichtiges Thema. Da Kessel und Brühgruppe getrennt sind und separat gesteuert werden, sollte nochmals eine Reduktion der Aufheizzeit gegenüber der Xenia möglich sein. Auf jeden Fall muss diese relativ große Maschine (ca. 38 cm breit, 37 cm tief und 31 cm hoch) merklich unter 10 Minuten einsatzbereit sein.

Neben dem Hauptschalter sind zwei separate An- und Ausschalter für die Kessel vorgesehen. Wenn man keinen Dampf benötigt, dann kann man auf die Aufheizung des Dampfkessels verzichten.

Über den 2. Schalter kann man auch den Brühkessel ausgeschaltet lassen. Die (noch auszuprobierende) Idee dazu ist: Die Steuereinheit bemerkt das und leitet das kalte Wasser nicht über den Brühkessel, sondern über ein von außen beheiztes Kupferrohr, das die Vorerwärmung übernimmt. Die Steuereinheit sorgt dann dafür, dass die Gruppe entsprechend vorbereitet wird, um im schnellsten Modus gleichwohl einen ordentlichen Espresso zu brühen.

Abtropfschale

Für das Abwasser wurde die Idee verfolgt, den freien Raum unter der Maschine zu nutzen und dort eine größere Wanne zum Auffangen des Wassers unterzubringen. Damit bleibt der Platz vor der Maschine weitestgehend frei.

Da das Abwasser jedoch direkt unter der Brühgruppe entsteht, wird an der Front eine kleinere Sammelschale installiert, die das Wasser in die große Wanne unter der Maschine ableitet. Diese Sammelschale ist steckbar, so dass man den Abstand zur Brühgruppe je nach Tassenhöhe ganz praktisch variieren kann.

Die Ableitung ist dann in die mittlere Frontplatte integriert und das Abwasser wird durch ein Loch im Boden in die Wanne geleitet. Das Bild rechts, zeigt die Ableitung innen in der Maschine.

Der Wasserstand in der Wanne unter der Maschine wird durch einen Sensor überwacht, so dass vor einem Überlaufen der verborgenen Wanne sowohl optisch im Display als auch akustisch gewarnt wird.

Dampf- und Wasserlanze

Ein Vorteil der 2-teiligen Abwasserlösung ist, dass rechts und links viel Raum für den Bezug von Wasser und Dampf frei bleibt. Da die Bedienung der Ventil nach aussen verlegt ist, können die Dampf- und Wasserrohre weit oben an der Maschine installiert werden und haben eine entsprechende Länge.

So können auch große Milchkännchen zum Einsatz kommen.

Die Ventile selber sind dementsprechend nach innen verlegt und werden — wie zuvor schon erklärt — von aussen über einen Hebel (mit einem Exzenter innen) bedient.

Diese Lösung ist aufwändiger als die fertigen Ventile auf der Front zu installieren. Dafür wird sie aber bei der Bedienung einige Vorteile haben.

Wasserversorgung

Wie oben beschrieben wird das Abtropfwasser in eine Wanne unter der Maschine abgeleitet.

Wenn das Wasser jedoch direkt in den Wasserabfluss abgeleitet werden soll, kann man die Wanne entfernen und installiert in den Ablauf des Frontteils innen eine einfache Tülle, die es erlaubt das Abwasser über einen Schlauch abzuleiten.

Die Maschine kann man an den Wasserkreis anschließen, um Frischwasser zu beziehen — auch wenn man die Wanne weiter für das Abtropfwasser nutzen wollte (falls der Abfluss zu weit weg ist). Dafür gibt es eine Aussparung im hinteren Bereich der Maschine mit einem 1/8-Anschluss.

Zusätzlich verfügt die Maschine einen zu beiden Seiten herausnehmbaren Tankschlitten, der sich bei der Xenia sehr bewährt hat. Möglicherweise wird das auch wieder eine Option, so dass reine Festwassermaschinen möglich sind.

Elektronik/Steuerung

Da das Gehäuse viel Raum bietet, lässt sich dort einiges unterbringen.

Die Steuereinheit ist leicht zugänglich vorn links untergebracht und dahinter ist ein L-förmiges Blech montiert, das mehrere Relais oder Leistungsregler aufnehmen kann.

Die Steuereinheit ist die der Xenia mit einem Leistungsregler für Heizungen und Pumpe und WLAN-Chip. Damit steht es uns offen, viele Features in die Maschine einzubauen — auch nachträglich in Form von Updates.

 

Pumpe

Da das Gehäuse rechts auch noch viel freien Platz hat, kann hier eine Rotationspumpe installiert werden.

Unserer Meinung nach ist eine Vibrationspumpe aus verschiedenen Gründen für den Gebrauch im Haushalt geeigneter. Da wir viel Platz für die Vibrationspumpe gelassen haben, nutzen wir den Raum zur Geräuschdämpfung.

Ein leiser Betrieb ist sehr wichtig und so haben wir eine Pumpe gewählt, die leiser als die üblichen Modelle arbeitet und eine reduzierte Leistungsaufnahme (35 Watt statt 48 Watt) hat. Die Pumpe wird eingekapselt verbaut und dieses Gehäuse steht auf schwingungsreduzierenden Dämpfern.

Material

Das Bedienpanel, das mittlere Frontteil mit der Ableitung des Abwassers in die Wanne unter der Maschine und die Seitenteile werden aus Aluminium gefräst und sollen eloxiert werden. Das gilt auch für die äußere Hülle der Brühgruppe, während der Kern — wie oben schon beschrieben — aus reinem Kupfer gefertigt wird.

Die Deckplatte und die beiden Bleche links und rechts des Mittelteils werden aus (spiegelndem) Edelstahl gefertigt. Die Bodenplatte, der große Bügel im hinteren Bereich der Maschine und der eigentliche Tankschlitten werden aus Edelstahl hergestellt.

Es gibt noch einige wenige Messingteile. Ansonsten werden wir auf bewährte Materialien der Xenia (wie PFA) zurückgreifen.

Wir denken, dass die Klimadiskussion klar zeigt, dass es schon weit nach 12 ist und das Problem wohl sicher nicht mehr richtig aufzuhalten ist. Es ist nicht nur zu spät, es gibt auch zu viele Interessen im bisherigen Stil weiterzumachen: Das ist so auf höchster politischer Ebene und geht ‚runter‘ bis zur eigenen Bequemlichkeit.

Trotzdem kann man versuchen der Herausforderung Rechnung zu tragen und seinen Teil zu leisten. Wir alle verschließen sicher nicht die Augen vor der Tatsache, dass eine Espressomaschine eher ein Energievernichter ist. Deswegen starten wir dieses Projekt — quasi auch zur Erkundung von Möglichkeiten. Es ist gut denkbar, dass dieses Projekt Hinweise gibt, was man auch bei der Xenia in dieser Richtung unternehmen kann und was sinnlos ist. Denn die Xenia wird wohl unser zentrales Produkt bleiben. Ein Entwurf, der sich an nichts Vorhandenes halten muss, ist für so eine Ermittlung gut geeignet, weil man nichts ausschließen muss.

Es ist aber auch gut denkbar, dass diese Maschine die Zukunft vorwegnimmt und nach und nach ein relevanteres Produkt wird, als wir uns heute vorstellen können.

In jedem Fall ist es eine sehr interessante Entwicklungsaufgabe, denn es erscheint uns wenig erstrebenswert sich irgendeine weitere Stellschraube für die Espressozubereitung auszudenken oder bereits Bekanntes einfach nur nachzuvollziehen und dann zu erwarten, dass sich neue Geschmacksdimensionen auftun werden. Dafür lohnt Geld und Zeit in unseren Augen nicht und dafür gibt es auch schon genug Maschinen. Es lohnt jedoch an der Stelle anzusetzen, die bislang als ‚das ist halt so‘ angesehen wurde: Energieverbrauch.

Trotz dieses speziellen Schwerpunktes wird die Maschine technisch interessant sein und wird — so wie die Xenia — durch eine gute Fertigungsqualität überzeugen. Das Design ist sicher gänzlich anders, aber auch nicht so anders, dass es unvorstellbar wird, die Maschine in eine Küche zu stellen.

Die Maschine ist konstruiert und Mitte Juni 2022 wird der finale Prototyp gebaut. Die erste Modelle werden in näherer Zukunft hergestellt werden.

Im 2. Schritt wird man dann versuchen, die Produktion der Maschine und deren Betrieb klimaneutral zu gestalten. Dazu werden wir ermitteln, was bei der Erstellung von Teilen an Klimaschäden entstehen und könnte das zum Beispiel über Baumanpflanzungen kompensieren. Da gibt es mittlerweile einige Möglichkeiten und es werden sicher mehr werden.

Mit zu diesem Thema gehört sicher auch die Produktion der Teile in der räumlichen Nähe und die Vermeidung von Lieferungen aus China oder Indien mit den klimaschädlich langen Transportwegen und den meist für uns Europäer unakzeptablen Arbeitsbedingungen. Das wird nicht ganz einfach, denn zum Teil ist es nicht mehr erkennbar, woher was kommt und einige Teile werden scheinbar vorwiegend nur noch in China hergestellt.

 

 

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