Solarwärme für die Industrie - solare Prozesswärme Messergebnisse und Betriebserfahrungen

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1 Solarwärme für die Industrie - solare Prozesswärme Messergebnisse und Betriebserfahrungen Samuel Knabl, Christian Fink, Roman Stelzer AEE Institut für Nachhaltige Technologien Bereich Thermische Energietechnologien und hybride Systeme 8200 Gleisdorf, Feldgasse 19, Österreich Bernd Windholz AIT Austrian Institut of Technology Sustainable Thermal Energy Systems 1210 Wien, Giefinggasse 2, Österreich Solare Prozessintegration im Förderprogramm Solare Großanlagen Insgesamt 10 Projekten aus der Kategorie Integration in industrielle Prozesse Integration in Industriebetriebe (Großunternehmen) 7 Projekte Bisher 3 Projekte abgeschlossen Integration in kleine produzierende Betriebe 3 Projekte Bisher 1 Projekt abgeschlossen 1

2 Solare Prozessintegration im Förderprogramm Solare Großanlagen Insgesamt 10 Projekten aus der Kategorie Integration in industrielle Prozesse Integration in Industriebetriebe (Großunternehmen) 7 Projekte Bisher 3 Projekte abgeschlossen Integration in kleine produzierende Betriebe 3 Projekte Bisher 1 Projekt abgeschlossen Anwendung: Beschlägefabrik Blum, Gaißau, Vrlbg. Prozessintegration und Raumkonditionierung Integration in die Wärmeversorgung der Prozesse (insbesondere drei Reinigungsbecken für eine Pulverbeschichtung) als auch der Raumheizung und WW-Bereitung Eckdaten: Wärmebedarf von rund 3,1 GWh/a (gemessen) 460 m² Kollektorfläche (Vakuumröhre) 16 m³ Speicher (8 und 8 m³) ca. 6% SD, 442 kwh/m² Apertur a (gemessen) Status: Monitoring abgeschlossen im Oktober 2012 Versorgung über zwei Verteiler (60/35 und 80/55) Integration der Abwärme aus zwei Druckluftanlagen (insgesamt 580 kw) Nachheizung über 4 Gaskessel (6,5 MW) Bildquelle: Ritter XL Bildquelle: Ritter XL 2

3 Hydraulikkonzept Beschlägefabrik Blum T Koll1 Q Global T Koll2 p Sol T P1o T P2o T Verbr.1 VL T Sol1 VL M T Sol2 VL T P1m Pufferspeicher 1 T P2m Pufferspeicher 2 T Verbr.2 VL 8000 Liter T Sol2 RL T Sol3 VL 8000 Liter M T Sol3 RL 80/55 [ C] T P1u T P2u Q Solar T Sol1 RL 60/35 [ C] T Verbr.2 RL T Verbr.1 RL Q Verbr.2 Q Verbr.1 T Kessel RL T Kompr. RL Q Q Kessel T Kompr. Kessel VL T Kompr. VL 4 x Gaskessel 3 x 1750 kw kw 2 x Kompressor 330 kw kw Hydraulikkonzept Beschlägefabrik Blum T Koll1 Q Global T Koll2 p Sol T P1o T P2o T Sol1 VL T Sol2 VL T P1m Pufferspeicher 1 T P2m Pufferspeicher 2 T Verbr.2 VL 8000 Liter T Sol2 RL T Sol3 VL 8000 Liter M T Sol3 RL T P1u T P2u Q Solar T Sol1 RL T Kessel RL T Kompr. RL Q Q Kessel T Kompr. Kessel VL T Kompr. VL 4 x Gaskessel 3 x 1750 kw kw 2 x Kompressor 330 kw kw 3

4 Prozessintegration Beschlägefabrik Blum Heißwasserkreislauf (80 C) über Wärmetauscher auf Reinigungsmedium (Becken mit 70 C) Reinigung von Metallteilen durch Besprühung aus Vorhaltebecken Bildquelle: Julius Blum GmbH Bildquelle: Julius Blum GmbH Messergebnisse Beschlägefabrik Blum Wärmeverbrauch Okt.11 bis Sept.12: 3,1 GWh Spez. Solarertrag Okt.11 bis Sept.12: 442 kwh/m²a (Apertur) Solarer Deckungsgrad Okt.11 bis Sept.12: 6,3% 4

5 Fixkraft Kraftfutter, Enns, OÖ Prozessintegration Anwendung: Integration in die Kesselspeisewasservorwärmung einer Tierfuttererzeugung mit hohem Frischwasseranteil (max. Produktionskapazität von 10 t/h Futterpellets) Eckdaten: Vorwärmung von rund 15 m³ Frischwasser je Tag (7 Tage die Woche, 24 h pro Tag) 324 m² Kollektorfläche (Flachkollektor), 6m³ 348 kwh/m² Apertur a (gemessen) Einbindung zweier Rückgewinnungsstufen (Rauchgas, Brüdendampf) Nachheizung über 1 Gasdampfkessel (2,6 MW, bei insgesamt MWh/a) Status: Monitoring wurde im Dezember 2013 abgeschlossen Hydraulikkonzept und Prozessintegration Fixkraft Kraftfutter Einbringen von Wasserdampf in die Futtermischung Verpressen bei 60 C Max. Produktionskapazität von 10 to/h 7 Tage die Woche, 24 h pro Tag 5

6 Messergebnisse Fixkraft Kraftfutter Wärmeverbrauch Jan. 13 bis Dez. 13: 264 MWh Spez. Solarertrag Jan. 13 bis Dez. 13: 343 kwh/m²a (Apertur) Messergebnisse Fixkraft Kraftfutter Spezifischer Solarertrag: Prognose: 478 kwh/m² Apertur a Messwert: 348 kwh/m² Apertur a Hintergründe: Niedriger Verbrauch im Vergleich zum Prognosewert Erhöhung der mittleren Kollektortemperatur Erhöhung des Speichervolumens hätte positiven Einfluss auf den Solarertrag 6

7 Fleischwaren Berger, Sieghartskirchen, NÖ Prozessintegration Anwendung: Integration in die Reinigungsprozesse und Kesselspeisewasservorwärmung eines fleischverarbeitenden Betriebes (100 Tonnen Fleisch pro Tag) Eckdaten: Vorwärmung von ca. 7m³ Frischwasser (40/60) je Stunde bzw. 2,7m³/h Kesselspeisewasser (28/93) m² zweifach abgedeckter Flachkollektor 60 m³ Speicher ca. 5% SD, 453 kwh/m² Apertur a (prognostiziert) Status: Monitoring wurde im Februar 2015 abgeschlossen Bildquelle: S.O.L.I.D. Integration von Abwärme aus Kältemaschinen Nachheizung über 2 Öldampfkessel mit 1,1 Mio. Liter jährlichem Ölverbrauch Bildquelle: Fleischwaren Berger Fleischwaren Berger, Sieghartskirchen, NÖ Prozessintegration Anwendung: Integration in die Reinigungsprozesse und Kesselspeisewasservorwärmung eines fleischverarbeitenden Betriebes (100 Tonnen Fleisch pro Tag) Eckdaten: Vorwärmung von ca. 7m³ Frischwasser (40/60) je Stunde bzw. 2,7m³/h Kesselspeisewasser (28/93) m² zweifach abgedeckter Flachkollektor 60 m³ Speicher ca. 5% SD, 453 kwh/m² Apertur a (prognostiziert) Status: Monitoring wurde im Februar 2015 abgeschlossen Integration von Abwärme aus Kältemaschinen Nachheizung über 2 Öldampfkessel mit 1,1 Mio. Liter jährlichem Ölverbrauch Bildquelle: Fleischwaren Berger Bildquelle: ÖKOTECH. Quelle: terrafix 7

8 Hydraulikkonzept Fleischwaren Berger Bildquelle: Ritter XL Solar.. Bildquelle: Berger Messergebnisse Fleischwaren Berger Spez. Solarertrag Feb.15 bis Jan.14: 487 kwh/m²a (Apertur) Solarer Deckungsgrad Feb.15 bis Jan.14: 34% (WW-Bereitung), 1% (Dampferzeugung) 8

9 Messergebnisse Fleischwaren Berger Kesselspeisewasservorwärmung: VL-Temp.: 72 C RL-Temp.: 60 C WW-Bereitung: VL-Temp.: 58 C RL-Temp.: 46 C Obstsaftproduktion Krispel, Stmk Prozessintegration und Raumkonditionierung Anwendung: Einbindung in die Saftproduktion bzw. Raumklimatisierung in einem Obstsaftproduktionsbetrieb Wärme: Pasteur (80 C), Flaschenwaschmaschine (80 C), Raumheizung und Warmwasser Kühlung: Raumkonditionierung des Obst- bzw. Saft-Lagerraums (10 C), Tankkühlung (12 C) Eckdaten: 112 m² zweifach abgedeckter Flachkollektor 20 m³ Speicher ca. 15% SD, 339 kwh/m²a (prognostiziert) Status: Monitoring läuft seit Juni 2013 Absorptionskältemaschine 19 kw Nachheizung über Hackgutkessel 100 kw Jahresproduktion von 250 m³ Apfelsaft, 100 m³ Cider, div. Säfte 9

10 Hydraulikkonzept Krispel Bildquellen: Krispel Zusammenfassung und Ausblick Positive Rückmeldungen hinsichtlich der Betriebserfahrung solarer Prozessintegration in der Lebensmittel- und metallverarbeitenden Industrie Es werden durchwegs Unternehmen angesprochen, die spezielle Nachhaltigkeits- und Marketingzielsetzungen verfolgen Aus wirtschaftlicher und energetischer Sicht ist eine Kombination von Maßnahmen bestehend aus Systemoptimierung (Wärmerückgewinnung, energieeffiziente Prozesstechnologien, etc.) und der Integration von Solarthermie zielführend Der Einsatz von Mitteltemperaturkollektoren (Vakuumröhre, zweifach abgedeckte Flachkollektoren) hat sich bei den jeweiligen Anlagen bewährt Statik der Dächer und Flächenverfügbarkeit stellt Herausforderung dar Deckungsgrade liegen im Bereich von 3% bis 7% Verbrauchsabschätzungen meist über tatsächlichen Messwert Bisher untersuchte solare Prozessintegrationen zeigten durchwegs einen unproblematischen Betrieb 10

11 -Beauftragt vom Klima- und Energiefonds -Abgewickelt von der KPC Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 11