Fallbeispiel I: Prozessintegration in der Praxis

Transkript

1 Fallbeispiel I: Prozessintegration in der Praxis WORKSHOP BFE & SCCER EFFICIENCY OF INDUSTRIAL PROCESSES Beat Wellig, Hochschule Luzern

2 Gliederung Energetische Prozessintegration Von der Forschung in die Praxis Einige Fallbeispiele 2

3 Energieeinsatz in der Schweizer Industrie Rund 20% des gesamten schweizerischen Energiebedarfs, mehr als die Hälfte davon ist «Prozesswärme» Quelle: Bundesamt für Energie BFE 3

4 Was ist energetische Prozessintegration? Eine andere Perspektive auf Produktionsund Infrastrukturanlagen Systemorientierte Methode zur Bestimmung des optimalen Energieeinsatzes und Anlagendesigns unter der Randbedingung von minimalen Kosten (Investition und Betrieb) «Energie-Optimimierung mit System statt Trial-and-Error» Pinch-Analyse = Wichtigstes Werkzeug der energetischen Prozessintegration

5 Warum energetische Prozessintegration? «Verbesserungen auf Stufe Prozesse und Wärmeübertrager sind aus ökonomischer und energetischer Sicht den Eingriffen auf Stufe Energieversorgung und Infrastruktur überlegen.» (Zitat BFE) Kernprozess (z.b. Reaktoren) Weitere Prozesse (z.b. Trennsysteme) Priorität der Optimierung Wärmeübertrager-Netzwerk Thermische Energiespeicher Infrastruktur/Energieversorgung (Wärme, Kälte, ECUs) Quelle: «Zwiebelschalenmodell», adaptiert von I.C. Kemp (2007)

6 Was ist der Nutzen von Pinch-Analysen? Ganzheitliche Optimierung von Energieeffizienz Anlagendesign, Energieversorgung Investitions- und Betriebskosten Massnahmenkatalog mit Kosten/Nutzen- Betrachtung Strategische Planung der Umsetzung ( Man verbaut sich nichts! )

7 Gliederung Energetische Prozessintegration Von der Forschung in die Praxis Einige Fallbeispiele 7

8 Von der Forschung in die Praxis am Beispiel der Prozessintegration SCCER EIP BFE Industrielle Prozesse Industrieunternehmen Ingenieurbüros Forschung Umsetzung Pilot und Demonstration Praxis Methoden- Entwicklung Feedback für Forschung z.b. Leitfaden Abwärmenutzung z.b. Software- Entwicklung PinCH 3.0 z.b. Betrieb Stützpunkt PI/PinCH z.b. Grossspeicher für Abwärmenutzung in Fernwärme Durchführung Pinch- & AWN-Analysen Aus- und Weiterbildung

9 Prozessintegration im SCCER-EIP: Methoden-Entwicklung z.b. Optimierung von Batch-Prozessen (Gruppe B. Wellig, HSLU) Quelle: HSLU 9

10 Prozessintegration im SCCER-EIP: Methoden-Entwicklung z.b. Site Scale Integration (Gruppe F. Maréchal, EPFL) Quelle: EPFL 10

11 Wie schaffen wir den Schritt in die Praxis? Ausbildung des Nachwuchs (Bsc, Msc, PhD) Weiterbildung von Fachkräften aus Ingenieurbüros (z.b. EnAW-Moderatoren) Industrieunternehmen Anreize und Förderung, z.b. PuD-Projekte Förderung Pinch-Analysen

12 Weiterbildung von Fachkräften: Kurs «Energie-Optimierung mit Pinch-Analyse» Kurs am BFE-Stützpunkt PI/PinCH an der HSLU. Umfang: 4 Module à 2 Tage Bis heute 106 Absolventen und Absolventinnen (CH 84, D 16, A 6) Kurse & Coaching 12

13 Pinch-Analysen in der Schweizer Industrie Status in der Schweiz: > 100 Pinch-Analysen durchgeführt Erzielte Energieeinsparungen ca % Verbleibendes Potenzial: Unternehmen > 2.5 GWh/a Mögliche Energieeinsparung (konservativ geschätzt) rund GWh/a Quelle: Bundesamt für Energie BFE

14 Beispiele von Pinch-Analysen (animierte Folie, hier als Tabelle für Handout) Alcan Packaging Rorschach AG Forbo-Giubiasco SA Lindt & Sprüngli (Schweiz) AG Schweizer Getränke AG Amcor Flexibles Burgdorf GmbH Frutarom Switzerland Ltd. Lonza AG Sefar AG Amrein Futtermühle AG Galvaswiss AG Mapei Suisse SA Serge Ferrari AG B.Brown Medical AG Givaudan Schweiz SA Metal Paint AG Sika AG Bell AG Grand Resort Bad Ragaz AG Metsä Tissue GmbH SIG Combibloc GmbH Blattmann Schweiz AG Haco AG Model Verpackungen AG Stahl Gerlafingen AG Cellpack AG Heineken Switzerland AG Monosuisse AG STIHL Kettenwerk GmbH Chocolat Frey AG Hochdorf-Nutritec AG Nestlé S.A. SwissFlock AG CSL Behring AG Hero AG Papierfabrik Utzenstorf AG TE Connectivity Solutions GmbH DGS Druckguss Systeme AG Hefe Schweiz AG Pavatex SA TIMCAL SA e. Luterbach AG Ilford Imaging Switzerland GmbH Peka System AG Trocknungsanlage Zell Emmi Emmen Impreglon Coatings AG Perlen Papier AG UCB Farchim SA Emmi Ostermundigen IVI Mittelhäusern Pilatus Flugzeugwerke AG voestalpine Schweiz GmbH Emmi Langnau i.e. Kentaur GmbH Ramseier AG vonroll casting AG Erbo Spraytec AG Klinik St. Anna AG Rapelli SA V-ZUG AG Estavayer Lait SA Kronospan Schweiz AG Ricola AG WEPA Papierfabrik Eternit (Schweiz) AG KVA Turgi+Niederurnen Rivella AG Zeochem AG F. Hunziker + Co AG Landi Sursee Genossenschaft Rheinmetall Air Defence AG Ziegler Papier AG Flumroc AG Lati SA Saline de Bex SA Zweifel Pomy-Chips AG Success Stories 14

15 Gliederung Energetische Prozessintegration Von der Forschung in die Praxis Einige Fallbeispiele 15

16 Pinch-Analyse: z.b. von Roll casting AG Kondensatorleistung Verdichterleistung Verdampferleistung CU Markante Erhöhung des WRG-Potenzials durch Integration einer Wärmepumpe WP: Heizleistung 384 kw, COP 4.3 für W28/W60, Amortisationszeit ca. 4-5 Jahre Pinch-Analyse: Grüniger PLUS GmbH/HSLU, 2013 hk gebäudetechnik, 9/

17 Pinch- und Abwärmenutzungs-Analyse z.b. Stahl Gerlafingen AG 1. Reduktion Prozessenergiebedarf Abwärme 2. Abwärmenutzung 5.5 MW th Nutzung für Gebäudeheizung mittels Speicherung Eigenstromproduktion mittels Dampfturbine / ORC-Anlage WRG-Potenzial = 3.3 MW th Nutzung des restlichen Wärmeangebots für andere Zwecke Pinch-Analyse: Helbling Beratung + Bauplanung AG,

18 Oft matchentscheidend: Eine geeignete Wärmeauskopplung Stahlherstellung: Abluft Holztrocknung: Hohe Staubbeladung oder Feuchtigkeit Feststoffe oder Kondensat BFE-Projekt: Thermosiphon-Wärmeübertrager (schmutzresistenter Wärmeübertrager) 18

19 Pinch-Analyse: z.b. Sefar AG (Textilveredelung) Sommer Winter WRG- Potenzial Heizbedarf WRG- Potenzial Heizbedarf Kühlbedarf & Abwärme Kühlbedarf & Abwärme Pinch-Analyse mit 55 Energieströmen (typischer Umfang in CH Industrie) WRG-Potenzial: Sommer kw, Winter kw; in der Umsetzung Pinch-Analyse: HSLU, 2015/16 hk gebäudetechnik, 3/

20 Pinch-Analyse: z.b. Beschichtungsanlage Heizbedarf Heizbedarf Kühlkreis BHKW WRG-Potenzial Abwärme WRG-Potenzial Abwärme Integration BHKW (90 kw el, Reduktion Erdgasbedarf ca. 150 kw) Steigerung Gesamtenergieeffizienz um 35% Pinch-Analyse: e.luterbach AG, 2014 hk gebäudetechnik, 11/

21 SCCER EIP / BFE Chancen und Nutzen für die Industrie Stärkung der F&E und Umsetzung im Bereich «Energieeffizienz in der Industrie» Koordination der Energieforschung zum Nutzen der Schweizer Industrie Lancierung von F&E-, PuD- und Umsetzungs- Projekten Nutzen Sie die Chancen und kommen Sie auf uns zu! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.