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Der Wandel der energieintensiven Industrien

21. März 2022 von Corinna Barnstedt
Der Wandel der energieintensiven Industrien

Die jüngsten Rekorde sind atemberaubend: bis zu 50 % Energieeinsparung und möglicherweise noch mehr. In den letzten 4,5 Jahren wurden neue Wärmerohr-Wärmetauscher an drei industriellen Demonstrationsstandorten eingesetzt: in einer Aluminiumgießerei in Spanien(Fagor Ederlan), einem Stahlwerk in Slowenien(SIJ Metal Ravne) und einem Keramikhersteller in Italien(Atlas Concorde). Alle Projekte wurden vom ETEKINA-Konsortium koordiniert, einem europäischen Forschungsprojekt unter der Leitung des Technologieforschungszentrums Ikerlan in Spanien und der Brunel University London. Chemieingenieurin und Expertin für elektrisches und thermisches Energiemanagement Dr. Nerea Nieto war Teil des Koordinationsteams und hat ESCI einige Einblicke in den komplexen Umwandlungsprozess gewährt.

Frau Dr. Nieto, über 30% des weltweiten Primärenergiebedarfs entfallen auf den Industriesektor, einschließlich Eisen, Stahl, Zement, Chemie und Petrochemie (Quelle: iea). Eine Verlagerung hin zu mehr Energieeffizienz und nachhaltigeren Produktionsmöglichkeiten ist daher unumgänglich. Hier setzt das ETEKINA-Projekt an, das darauf abzielt, 57-70 % des Abwärmestroms in energieintensiven Industrien zurückzugewinnen, der bisher nur über den Schornstein abgeführt wird.

Nieto: Ja. Nie zuvor war die Energieeffizienz für die energieintensive Industrie so wichtig. Die drei an ETEKINA beteiligten Industriepartner erzielen dank des Projekts erhebliche Einsparungen, und das ist ein sehr wichtiger Meilenstein. Für Energiemanager ist es oft schwierig, eine Investition in die Abwärmenutzung zu rechtfertigen, da sie eine hohe Rendite erwarten. Das ETEKINA-Projekt hat jedoch gezeigt, dass dies möglich ist.

Die Berechnungen bestätigen, dass sich die Investition für die Installation der neuen Wärmerohr-Wärmetauscher innerhalb weniger Jahre amortisiert. War es trotzdem schwierig, Ihre Industriepartner davon zu überzeugen, das Risiko einzugehen, eine völlig neue Technik einzuführen?

Nieto: Das war nicht einfach, da sie es vorziehen, Dinge zu implementieren, die schon seit einigen Jahren zuverlässig funktionieren. Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass fast alle Produktionsstätten die Produktion einstellen mussten, damit wir die neue Ausrüstung installieren und betriebsbereit machen konnten. Das wirkte sich auf den Zeitplan aus, und außerdem mussten wir gewährleisten, dass alle Produkte der Industriepartner weiterhin in der gleichen Qualität hergestellt werden wie zuvor. Wenn man etwas ändert, muss man sicher sein, dass man das gleiche Temperaturprofil erhält. Und das weiß man erst, wenn man die Installation vornimmt und eine Art Validierung oder Demonstration vornimmt. Es ist nicht so, dass unsere Partner nicht zuversichtlich gewesen wären, aber dies war ein wirklich wichtiger Punkt bei der Inbetriebnahme.

Die neuen Wärmerohr-Wärmetauscher sind ein effizientes Instrument zur Rückgewinnung von Wärme aus industriellen Prozessen, so dass die zurückgewonnene Wärme in einem anderen Prozess genutzt werden kann. Die neue Erfindung bei den Wärmerohren, die Sie im Rahmen des ETEKINA-Projekts einsetzen, besteht darin, dass sie versiegelt und mit einer flüchtigen Flüssigkeit gefüllt sind, die die Wärme schnell und passiv von unten nach oben überträgt. War die Entwicklung und Umsetzung dieser Erfindung die größte technische Herausforderung des Projekts?

Nieto: Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die größten Probleme nicht mit dem Wärmerohr-Wärmetauscher selbst zusammenhingen, sondern mit der gesamten Technik rund um den Wärmerohr-Wärmetauscher oder die Zusatzgeräte, der detaillierten Konstruktion und dem Kontrollsystem. Am Demonstrationsstandort bei Fagor Ederlan in Spanien waren dies die Hauptprobleme, und wir haben sehr oft überprüft, ob die Ventile richtig schließen und ob es Wärmeverluste gibt. Das ist also etwas, was man wirklich berücksichtigen muss, wenn man eine solche Anlage plant, denn das kostet letztendlich Zeit und auch Geld.

Aber letztendlich haben alle drei Demonstrationsstandorte, ob es sich um das Stahlwerk in Slowenien, die Aluminiumgussproduktion in Spanien oder den Keramikhersteller in Italien handelt, hervorragende Ergebnisse in Bezug auf Machbarkeit, Nutzbarkeit und Energieeinsparung gezeigt.

Nieto: Ja, zum Beispiel zeigen die jüngsten Daten der Aluminiumgießerei in Spanien eine Reduzierung des Verbrauchs um 48 % in der ersten Zone des Ofens. Wir müssen jetzt eine Analyse des gesamten Verbrauchs durchführen, aber die ersten Zahlen sind recht optimistisch. Und in der Tat haben wir bereits einige Ideen, um die Effizienz des Systems zu optimieren. Am Ende des Projekts könnten diese Zahlen also noch besser ausfallen.

Da sich das ETEKINA-Projekt nun in der Endphase befindet, glauben Sie, dass die Ergebnisse, die Sie vorlegen können, auch andere energieintensive Industrien davon überzeugen werden, diese neue Wärmerohr-Wärmetauschertechnik anzuwenden?

Nieto: Ja, auf jeden Fall, das kann auch in ähnlichen Industrien angewandt werden. Und in der Tat haben einige unserer Industriepartner bereits ihr Interesse und ihr Engagement bekundet, weitere Wärmerohr-Wärmetauscher in ihren Anlagen zu installieren. Und während der letzten Konferenz zeigten auch Vertreter einiger anderer Industrien ihr Interesse an dieser Lösung zur Abwärmerückgewinnung. Die energieintensiven Industrien sind entschlossen, die von ihnen erwarteten Ziele beim Übergang zu kohlenstoffneutralen Prozessen zu erreichen, und die Abwärmerückgewinnung wird mit Sicherheit ein Teil der Lösung sein.

Herr Dr. Nieto, Sie haben nicht nur als Experte für die Entwicklung von Energiemanagementplattformen und Wärmerückgewinnungslösungen zu dem Projekt beigetragen, sondern auch die Koordinierungsfunktion von Ihrem Kollegen Bakartxo Egilegor übernommen - wie war es, ein Konsortium von 10 Partnern in fünf Ländern und drei Demonstrationsstandorten zu leiten?

Nieto: Ich würde sagen, dass Bakartxo die härteste Arbeit geleistet hat, um das Projekt am Ende zum Erfolg zu führen. Es gab viele Probleme zu bewältigen, wie z. B. Verzögerungen, Covid-19, verschiedene Probleme bei den Demonstrationsprojekten usw. Als ich die Projektkoordination übernahm, waren alle 3 HPHEs in Betrieb. Auf jeden Fall ist es immer eine Herausforderung, ein so großes Konsortium zu koordinieren, und ich denke, die größte Herausforderung, der wir uns jetzt stellen müssen, ist der letzte Berichtszeitraum und die abschließende Prüfungssitzung mit der Europäischen Kommission. Glücklicherweise können wir am Ende sagen, dass wir ein erfolgreiches Projekt haben, was wirklich großartig ist!


Über Corinna Barnstedt

Barnstedt

Corinna Barnstedt arbeitet als Projektmanagerin und Wissenschaftskommunikatorin beim European Science Communication Institute (ESCI). Sie hat ein Diplom in Geographie und absolvierte ein journalistisches Volontariat beim Jahreszeiten Verlag Hamburg. Sie hat für die Wissenschaftsteile verschiedener Zeitungen geschrieben und arbeitet seit 2009 im Bereich EU-Projektkommunikation und -management.


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