Biomasse betriebene Doppeleffekt Absorptionskältemaschine

Transkript

1 Biomasse betriebene Doppeleffekt Absorptionskältemaschine

2 Themen Ausgangslage, Kriterien Projektdaten Anlagekomponenten Installierte Doppeleffekt Absorptionskältemaschinen Energiedaten Betriebs- und Unterhaltskosten

3 Pfizer Pharma Freiburg i/br 1963 wurde das Werk Gödecke AG in Freiburg erstellt. Seit 1973 konzentrierte sich das Geschäft völlig auf das Pharmageschäft Übernahm die Fa. Pfizer den Warner-Lambert Konzern zu der die Gödeke AG gehörte

4 Pfizer Pharma Freiburg Pfizer Pharma hat eine Produktionsfläche von m2 und ist mit modernsten Produktionseinrichtungen ausgerüstet Jahr für Jahr fertigt das Unternehmen rund 3.5 Milliarden Tabletten, Kapseln sowie 240Millionen Packungen Energiebedarf pro Jahr Elektrisch 18.0GWh/J 100% aus erneuerbaren Energien Wärme 26.5GWh/J inkl. Klimakälteerzeugung 88% aus Erneuerbaren Energien

5 Pfizer Pharma Freiburg Die Produktion, Abpackung, Qualitätssicherung im Pfizer Werk Freiburg gelten als 5 - S-Best in Class ein durch das Kaizen Institut verliehenes Gütesiegel

6 Ausgangslage Pfizer Freiburg hat sich in Sachen Nachhaltigkeit und CO2 Einsparungen hohe Ziele gesetzt. In Bezug auf die Kälteerzeugung waren 2 Ammoniakkältemaschinen installiert. Risikoanalysen hatten jedoch ergeben, dass der Betrieb der Maschinen mit Ammoniak zu grosse Auswirkungen auf die umliegenden, fremden Industrien hat. Dies zusammen mit einer CO2 neutralen Kälteerzeugung war ein Teil der Entscheidungsgrundlagen für den Ersatz der Kältemaschinen.

7 Projektdaten Kälteerzeugung Folgende Kälteleistungen sind installiert 1 Doppeleffekt Absorptionskältemaschinen 2.30MW 2 Turbokältemaschinen Quantum Wasser 2.40MW Freecooling Trocken 0.35MW 1 Turbokältemaschine Quantum Luft 0.85MW

8 Wärmeerzeugung Wie vorhin schon erwähnt hat sich der Pfizer Konzern sehr hohe Klimaschutzziele gesetzt. Bis 2012 ist vorgesehen 35% der benötigten Energie aus erneuerbaren Energien zu beziehen. Das Werk in Freiburg hat dieses Ziel bei Weitem übertroffen. Während 2007 erst 8% aus erneuerbaren Energien stammten waren es %.

9 Wärmeerzeugung Das Herzstück ist zum Zeitpukt seiner Erstellung, Europas grösster Pellet Heizkessel zur Dampferzeugung. Der Pellet Heizkessel hat folgende energetische Eckwerte - Wärmelieferung MWh th / Jahr - Co2 Einsparung 5 500Tonnen / Jahr - Brennstoff Pellets - 5t/h Dampf mit 7Bar - Pellet Silo 300m3

10 Absorptionskältemaschine Unter diesen Voraussetzungen war es naheliegend für die Kälteerzeugung eine Absorptionskältemaschine einzusetzen. Die Absorptionskältemaschine weist folgend e Leistungsdaten auf - Kälteleistung 2.3MW - Kaltwasser 12/6 C - Kühlwasser 23/32 C - Dampf 7Bar, 2.45 Tonnen / Stunde - Wirkungsgrad (COP) 1.36

11 Aufbau der Wärmeerzeugung Pellet Kessel

12 Dampferzeugung und Verteilung

13 Die Absorptionskältemaschine Hier soll kurz auf die grundlegende Funktion der Absorptionskältemaschine eingegangen werden, die mit den Stoffpaaren Lithiumbromid und Wasser betrieben wird. Im der Absorptionskältemaschine sind vier Wärmetauscher, sowie Absorber, Verdampfer, Generator oder Austreiber und Kondensator eingebaut Quelle, Carrier Was passiert nun in der Absorptionskältemaschine? Wie wir wissen, verdampft Wasser bei abnehmendem Druck immer tiefer. Bei einem sehr tiefen Vakuum von 6.6mmHg, sogar bei 5 C. Nehmen wir nun an, dass Lithiumbromid eine Art Salzlösung sei. Eine konzentrierte Salzlösung hat die Eigenschaft Wasser zu absorbieren. Durch die ständige Absorption von Wasser aus dem Verdampfer, wird der Druck tief gehalten und das Wasser verdampft kontinuierlich bei +5 C, was auf die Verdampferrohre übertragen wird. Somit wird z.b. Kaltwasser für das Kältenetz erzeugt.

14 Animation des Absorptionsprozesses Das verdampfte Wasser wird durch die starke Sole aufgenommen. Die nun mit Wasser gesättigte schwache Sole wird über einen Wärmeaustauscher in den Generator gepumpt. Im Generator wird das Wasser aus der Sole ausgetrieben (Austreiber). Der reine Wasserdampf wird im Kondensator kondensiert und dem Verdampfer zurückgeführt. Die starke Sole gelangt wieder in den Absorber, um Wasser zu absorbieren.

15 Bei tieferen Austreibertemperaturen spricht man von Singeleffect oder einstufigen Maschinen. Bei hohen Austreibertemperaturen, mit zusätzlichen Wärmetauschern, spricht man von Doppeleffekt Maschinen. Der Wirkungsgrad einer Singleeffect Maschine liegt bei ca. 0.72, der einer Doppeleffekt Maschine bei ca Nach diesem kurzen Exkurs zu mit Biomasse betriebenen Absorptionskältemaschine und den entsprechenden Betriebsdaten.

16 Bilder vom Maschinenraum Absorptionskältemaschine

17 Totaler Wärmebedarf pro Jahr Erzeugung durch Holz 88% Erzeugung durch Gas 12% Von der durch Holz erzeugten Energie werden rund 7.7GWh für die Kälteerzeugung verwendet. Der Rest wird für Heizung, Brauchwarmwasser und Prozesswärme verwendet

18 Unterhaltskosten Absorptionskältemaschinen haben ausser zwei Pumpen keine beweglichen Teile. Deshalb sind die Unterhaltskosten äusserst gering. Sie rechnen sich lediglich aus den Betriebskontrollen sowie den regelmässigen Überprüfungen der Inhibitoren im Lithiumbromid. Die gewöhnlichen Unterhaltskosten betragen pro Jahr Euro Dazu kommen wiederkehrende Aufwendungen wie, Druckgeräteprüfung, Entkalkungen usw., die je nach Anlage stark variieren können. Bei Absorptionskältemaschinen gilt eine dichte, mit stabiler Sole betriebene Maschine als sehr günstig im Unterhalt. Hingegen kann eine undichte Maschine mit schlechter Sole und interner Korrosion zu sehr hohen Betriebs, Unterhalt- und Reparaturkosten führen.

19 Typen von Lithium Bromid Absorptionskältemaschinen Ich möchte noch kurz einen Überblick über die verschiedenen Absorptionskältemaschinen und deren Wirkungsgrade geben. Singleeffect 1-Stufig Dampf oder Heisswasserbetrieben, die klassische Maschine mit einem Wirkungsgrad von 0.72 Singleeffect 2-Stufig Heisswasserbetrieben mit sehr hoher Temperaturdifferenz auf dem Generator z.b. 120 C auf 68 C mit einem Wirkungsgrad von 0.75 Doppeleffekt Dampf oder Heisswasserbetrieben mit einem Wirkungsgrad von 1.35 Doppeleffekt Abgas Direktbefeuert z.b. Mikrogasturbine mit einem Wirkungsgrad von 1.28 Absorptionswärmepumpe wo eine hohe Quellentemperatur vorhanden ist mit einem COP von 1.7

20 Weitere Anwendungen mit Biomasse betriebene Absorptionskältemaschinen Das nachfolgende Schema zeigt den Einsatz einer Absorptionskältemaschine mit 120kW Kälteleistung Dabei sind folgende Hauptpunkte zu erwähnen - Wärmebezug von einem mit Holzverbrennung betriebenen Fernwärmenetz - Rückkühlung mit Trockenkühler und adiabatischer Kühlung - Durch die grossen Trockenkühler steht eine grosse Fläche für ein Freecooling bereit - Das gesamte Kältenetz ist auf eine Kaltwassertemperatur - von 16 / 19 ausgelegt - Die Rückkühlung wird zuerst für die Brauchwarmwasservorwärmung eines Hotels verwendet

21 Prinzip Schema

22 Weitere Anwendungen mit Biomasse betriebene Absorptionswärmepumpe Das nachfolgende Schema zeigt den Einsatz einer Absorptionswärmepumpe mit 930kW Heizleistung Dabei sind folgende Hauptpunkte zu erwähnen - Wärmebezug von Fernwärmenetz KVA (in der CH 50% Erneuerbar) - Fernwärmeeinspeisung 160 C - Wärmequelle Grundlast Datacenter 11/16 C - Abgabe an Heizung 30 /70 C - Die Heizleistung wird zu Heizzwecken sowie für die Brauchwarmwassererwärmung (Uni Gelände) verwendet

23 Absorptionswärmepumpe

24 Schlusswort Ich möchte mich recht herzlich für Ihr Interesse an meinen Ausführungen bedanken. Ich hoffe, dass wir aufzeigen konnten, warum der Einsatz von Absorptionskältemaschinen im Zusammenhang mit Überschusswärme oder Wärme aus Biomasse, wie Fernwärme, sinnvoll ist