Energieeffizienz als Beitrag zur Verbesserung der Marktposition Hans Schnitzer Michaela Titz Technische Universität Graz Institut für Prozess- und Partikeltechnik 1
Die Bedeutung des Sektors Produktion beim Energieverbrauch in Österreich 1.200.000 Energiebedarf Österreich Energiebedarf Produktion ohne Strom 1.000.000 Energiebedarf Produktion mit Strom TJ 800.000 600.000 29% des österreichischen Energiebedarfs (Produktion) 400.000 32% des Energiebedarfs der Produktion (Strom) 200.000 0 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 3
Struktur des Energieverbrauches Produktion in Österreich nach Sektoren CO 2 Emissionen 2006 in 1.000 t CO 2 Äquiv alenten * Energiebereitstellung; 15.426 Prozessbedingte Emissionen; 9.000 Emissionen der Produktion * * Papier und Druck; 2.183 Chemie; 2.031 Nicht Eisenmetalle; 228 Sonst. Produzierender Bereich; 8.831 Eisen und Stahl; 11.539-2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 1.000 t CO 2 e Produktion; 15.835 Haushalte und andere Sektoren; 14.236 * CO 2 Emissionen excl. anderer THG-Gase sowie THG-Senken **Emissionen des Sektors inkl. prozessbedingte Emissionen Transport; 22.808 CO 2 Emissionen * Österreich gesamt 77.283.00 t CO 2 e 4
Warum sollte ein Unternehmen Energie sparen? Verbesserung der Marktposition Konkurrenzfähigere Produkte Neue Kundensegmente Geringere Produktionskosten Verminderte Investitionen Verminderte Betriebskosten Verminderte Fixkosten Versorgungssicherheit Brennstoffe Elektrizität Umweltschutz und Emissionsminderungen? 7
Innovation und Marktanteil Marktanteil ohne Entwicklung mit kontinuierlicher Verbesserung Zeit 8
Emissionsvermeidung kann betriebswirtschaftlich gesehen sinnvoll sein sein 9
Sind Energiekosten eigentlich bedeutend? 10
Struktur der Emissionsreduktionen für den Bereich PRODUKTION Emissionsreduktion Verminderung des Energieeinsatzes für Energiedienstleistungen Auswahl von Energieträgern mit geringerer Treibhauswirkung Bereitstellung und Umwandlung Endverbrauchstechnologien Umstellung innerhalb der fossilen Energieträger Umstellung auf erneuerbare Energieträger Abwärmeverkauf Energetische Nutzung von Abfällen Solarenergie PV und Prozesswärme Biomasse Kohle Öl - Gas Prozessintensivierung Passivhausstandard für Hallen Prozessintegration Effizienz der Stromanwendung (Antriebe, ) Wärme- Kraft- Kopplung 11
Effizienzsteigerungen bei innerbetrieblichen Umwandlungsprozessen Erneuerung von Kesseln (Brennwertkessel) und der Regeltechnik Wartung, Erneuerung und Steuerung der Druckluftanlagen Kälte und Klima Wärme-Kraft Kopplungen Klassisch Notstromaggregate als Regellasttechnologie Gasturbinen bei Direktbeheizungen (Trockner, ) 12
Effizienzsteigerungen bei Energiedienstleistungen Isolierungen und Vermeiden von Verlusten Energierückgewinnung und Wärmeintegration Neue Technologien Trocknung Pasteurisierung, Sterilisation Oberflächenreinigung Wichtig ist eine systematische Vorgangsweise Istzustand BAT, Sollzustand Gemeinsame Betrachtung mit anderen Betriebsmitteln (Wasser, ) 13
Effizienz beim Stromeinsatz Antriebe Beleuchtung Klima, Kälte Druckluft Innerbetrieblicher Transport 14
Berglandmilch: Flussdiagramm 15
Sankey Diagramm Lagerraum Magermilch 1 167.20 Vorwärmung Magermilch 36 898.70 2 Milchthermisierung 631.29 3 Käseformen Reinigung 12 98.31 Käsefertiger 10 891.50 18 Käsepresse 0.00 Salzbad 0.00 0.00 Eiswasseranlage 0.00 ZWRG 1753.77 41 Dampf 34 811 573.02 38 35 4 condensate Ziel: 25 C 153.82 9 37 7 Bruchwaschwasser 6 Bruchwaschwasservorwärmung 74.00 40 40.13 Aufteilung zu 9 29 447.24 28 39 zu ZWRG 32 373.24 Vakuum Eindampfung Abkühlung auf RO Temp RO Anlage 707.40 26 Entstaubung Entrahmung 27 Molke Ziel: 8 C 25 21 665.60 24 Aufteilung zu 10 30 873.60 19 873.60 20 1417.00 31 59.81 34 249.89 Retentat zu ZWRG 250.80 33 Staubkäse Molkerahm 190.08 0.00 0.00 16
Pinch Analysis T (K) 399.98 379.98 359.98 339.98 319.98 299.98 279.98 259.98 239.98 219.98 199.98 0. 5.e+0051.e+0061.5e+0062.e+0062.5e+0063.e+0063.5e+0064.e+006 H (kw) T (K) 399.98 379.98 359.98 339.98 319.98 299.98 279.98 259.98 239.98 219.98 199.98 0. 5.e+005 1.e+006 1.5e+006 2.e+006 2.5e+006 3.e+006 H (kw) Composite Curves Grand Composite Curve Pinchtemperatur: 292,5 K Minimaler Wärmebedarf: 623,86 kw Minimaler Kühlbedarf: 95,28 kw 17
Berglandmilch: Flussdiagramm 18
Optimierter Zustand 19
Energetische Nutzung betrieblicher Abfälle Energiequelle Abwasser Biogene Abfälle zu Biogas Brennbare Abfälle 20
Grüne Brauerei: Energieversorgung jetzt und zukünftig 21
Energetische Sanierung und Passivhaus für Produktionshallen, Lager und Bürogebäude 22
Erneuerbare Energie für Produktions- und Gewerbebetriebe Solarwärme Prozesswärme Raum- und Hallenheizung Biomassefeuerungen Hackschnitzelkessel zur Bereitstellung von Prozesswärme über Dampf oder Heißwassernetze Kraft-Wärme Kopplung mit ORC, Stirling oder Dampfturbine Biogas Biotechnologische Umwandlung organischer Abfälle in Methan Biotreibstoffe Biodiesel in LKW, PKW und Staplern Biogas in LKW, PKW und Staplern Ökostrom Reaktivierung betrieblicher Kleinwasserkaftwerke Wechsel des Stromversorgers für alle Anwendungen 23
Temperaturniveaus der wichtigsten Verarbeitungsschritte der milchverarbeitenden Industrie 24
Absolutbedarf an Energie der österreichischen Milchindustrie 25
26
Typische energieintensive Niedertemperaturprozesse Trocknung und Entwässerung Eindampfung, Destillation Pasteurisierung, Sterilisation Einsatzstoff- und Materialvorwärmung Waschen und Reinigen Chemische Reaktionen Speisewasservorwärmung Heizung von Industriehallen Kühlprozesse 27
Integration in Heizungssystem Kessel Solarkollektor T H T S Heißwasser Prozess T P Brennstoff Direkte Prozessbeheizung Brennstoff Kessel Prozess T P T T S H Heißwasser oder Dampf Solarkollektor Solarkreislauf 28
Solarintegration erst nach Optimierung Solar 29
Industriebranchen mit Potential Lebensmittel Chemie Kunststofftechnik Textilindustrie Baustoffindustrie Gewerbebetriebe Metallverarbeitung und Oberflächentechnik 30
Biogene stoffliche Resourcen 31
Innovation und Marktanteil Marktanteil ohne Entwicklung mit Innovation mit kontinuierlicher Verbesserung Zeit 32
Prozessintensivierung ist ändern Ziel der Prozessintensivierung ist es, die Raum-Zeit-Ausbeuten zu erhöhen, die Selektivitäten zu verbessern und insgesamt die Produktionskosten zu senken. Einerseits ist ein Trend von Multipurpose-Anlagen hin zu kleinen Dedicated-Anlagen zu beobachten, von denen man dann bei Bedarf nach höheren Kapazitäten einfach mehrere nebeneinander stellt (Numbering-up). Andererseits wird der Begriff der Prozessintensivierung auch für völlig neue Reaktortypen oder Verfahren angewandt, bei denen wesentlich höhere Raum-Zeit-Ausbeuten möglich sind und ein erheblich reduzierter Aufwand für Reaktoren und Rohrleitungen erforderlich ist. Vermeiden überflüssiger Verfahrensschritte 33
Low Carbon Industries 34
Energieeffizienz aus anderen Bereichen kann auf die Produktionssektoren wirken Steine Erden Zementersatzprodukte Kollektoren statt Dachziegel Passivhaus mit Holzriegelbauweise Eisen Stahl Polymere statt Stahl in Fahrzeugen Mehr Kunststoffe in Gebrauchswaren Lightweight Design Miniaturisierung 35
Kontinuierliche Verbesserungen Startpunkt der Aktivitäten Gesetz des abnehmenden Grenznutzens derzeitiger Zustand Innovation Gesetz des abnehmenden Grenznutzens neuer Startzustand 36
Umkehrung des Denkens: Definition des idealen Endresultates Startpunkt der Aktivitäten derzeitiger Zustand ideales Endresultat Zwischenlösungen Zwischenlösungen Zwischenlösungen Nutzen ohne Kosten und Schäden 37
Auf dem Weg zur Null-Emissions Grüne Brauerei Null CO2 Emission in der Brauindustrie - Entwicklung einer methodischen Vorgangsweise für die Umsetzung innovativer Energiekonzepte in österreichischen Brauereien Erstellung eines Leitfadens zur Nutzung in anderen Brauereien 38
Produktionssektor historische Entwicklung 30.000 25.000 Eisen und Stahl Chemie Sonst. Produzierender Bereich Nicht Eisenmetalle Papier und Druck Zuwachs 1990 bis 2006 Bezugsjahr 1990 absolut [1.000t CO 2 e] +18% 20.000 1% 3.049 1.000 t CO 2 e 15.000-1% 38% -30 564 10.000 73% 96 5.000 36% 108 0 1990 1995 2000 2006 39
Österreichs Ziele bei der Reduktion von Treibhausgasen Soll- Ist der Reduktionen GHG in Austria 100,00 10 90,00-13% Red-Soll Red-Ist 8 Emissions mio t CO2-äqui / a 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 2032-80% Sollkurve Istwerte Targets 6 4 2 0-2 -4-6 Reductions mio t CO2 - äqui / a 10,00-8 0,00 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100-10 40
Das Wichtigste: Produkte, die dem Klimaschutz dienen Isoliermaterialien Neue Oberflächen Energiespeicher Effiziente Energietechnologien 41
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 42