HPHE und umweltfreundlichere Öfen: eine Kombination, die die Emissionen in der Aluminiumindustrie sinken lassen kann

HPHE und umweltfreundlichere Öfen: eine Kombination, die die Emissionen in der Aluminiumindustrie sinken lassen kann

Öfen können mehr als 70% des Energieverbrauchs in Anlagen zur Produktion von Sekundäraluminium ausmachen, wobei sie 25%-35% der erzeugten Wärme abgeben. Aus diesem Grund ist Insertec, ein führender Hersteller von Industrieöfen mit Sitz in der spanischen Provinz Biskaya, ein wichtiger Partner in einer der drei Fallstudien, in denen das von der Europäischen Union finanzierte Projekt ETEKINA eine neue Reihe von Wärmerohr-Wärmetauschern (HPHE) testet. Die Kombination aus HPHE und den Anpassungen, die Insertec an den Öfen vornimmt, um deren Energieeffizienz zu erhöhen, wird der Aluminiumindustrie helfen, ihre CO2-Bilanz weltweit zu verbessern.

Der Corporate Key Accounts Manager des Unternehmens, Ignacio Yebra, erklärt in diesem Interview die Rolle von Insertec bei ETEKINA.

Yebra: Unsere Rolle in dem Projekt besteht in der Anpassung des Systems bei Fagor Ederlan, einem unserer Partner im ETEKINA-Projekt, um HPHE in einen bestehenden Ofen zu integrieren, der vor etwa 10 Jahren von Insertec gebaut wurde. Wir sind die Konstrukteure und Hersteller, also kennen wir das System besser als jeder andere. Im Moment befinden wir uns in der Phase, in der das System, alle Rohre und Regelkreise, im Ofen der Anlage installiert wurden, und wir stellen sicher, dass alles an seinem Platz ist, bevor wir mit den eigentlichen Versuchen beginnen.

Das ETEKINA-Projekt zielt darauf ab, bis zu 70 % des Abwärmestroms in energieintensiven Industrien wie Stahl, Aluminium und Keramik zurückzugewinnen. Einige dieser Sektoren, insbesondere Aluminium, sind für Insertec nicht neu, aber was ist mit der Wärmerückgewinnungskomponente? Ist Wärmerückgewinnung etwas, mit dem Sie schon vorher gearbeitet haben?

Yebra: Wir versuchen, bei unseren Konstruktionen so ökologisch wie möglich zu sein und machen mit jedem Produkt Fortschritte, indem wir den Brenner selbst und seine Integration in unsere Öfen verbessern, um den Energieverbrauch zu senken, das ist für uns ein Muss. Wir versuchen auch, einen Teil der Abgase auf andere Prozesse umzuleiten. Was wir hier aber jetzt mit HPHE machen, ist völlig neu.

Welche Veränderungen bringt HPHE für Ihre Branche mit sich?

Yebra: Im Moment gehen die Abgase in ein Baghouse-System und in die Atmosphäre, was bedeutet, dass all diese Wärme verloren geht. Mit HPHE gewinnen wir all diese heißen Abgase zurück und verwenden sie im nächsten Prozess, der im selben Ofen stattfindet. Er hat zwei Hauptkammern, und die Temperatur kann in der ersten 500 °C erreichen, wo die Lösungsglühung stattfindet. Dann wird das Metall abgeschreckt, bevor es in die zweite Kammer kommt, wo die Alterung bei etwa 200 °C stattfindet. Beide Kammern benötigen Wärme, und mit HPHE werden wir die Wärme aus der ersten Einheit nutzen, um die zweite zu beheizen, anstatt sie mit Brennern zu erzeugen. Daher werden wir den Erdgasverbrauch in diesem zweiten Bereich des Ofens vermeiden oder zumindest erheblich reduzieren.

Was sind die Herausforderungen? Die erste ist, dass die Stücke, die wir in dieser Art von Öfen behandeln, Sicherheitsstücke sind, so dass die Temperatur sehr kontrolliert sein muss. Wir sprechen hier von plus-minus 5 °C während des gesamten Prozesses. Wir können diesen Bereich nicht verlassen, weil wir dann minderwertige Teile hätten, die nicht für Sicherheitszwecke verwendet werden können. Durch die Integration von HPHE fügen wir also einen weiteren externen Faktor hinzu, der kontrolliert werden muss.

Die Reduzierung des Kohlenstoff-Fußabdrucks ist für viele Firmen zu einer Priorität geworden. Wie hat sich Ihre Technologie bei Öfen für die Stahl- und Aluminiumindustrie entwickelt, um diesen Anforderungen gerecht zu werden, als Lieferant von industriellen Heizanlagen, die traditionell eine große Menge an Emissionen in die Atmosphäre abgeben?

Yebra: Der Bedarf, den Kohlenstoff-Fußabdruck in diesen Prozessen zu reduzieren, ist nicht auf allen Kontinenten gleich groß. Im Moment haben wir das Gefühl, dass Europa und Japan die Hauptgebiete sind, in denen die Unternehmen dies als obligatorisch empfinden. Natürlich will jeder die Abwärme verringern, aber nicht jeder ist bereit, für diese neuen Technologien zu bezahlen. Aber die Nachfrage wächst. Einige unserer Kunden haben zum Beispiel bereits damit begonnen, ihre Produkte zu bewerben, indem sie ihre Kunden über den Fußabdruck informieren, den ihre Prozesse und Produkte hinterlassen. So ist es für sie auch ein Marketingthema und ein Verkaufsargument geworden: Wenn sie sauberere Prozesse haben, werden die Kunden sie in Betracht ziehen. Und natürlich gibt es immer mehr Anforderungen von Seiten der Europäischen Union, die Industrie umweltfreundlicher zu machen. Ich kann keine Namen nennen (Vertraulichkeit ist für uns ein Muss), aber wir haben mindestens fünf große EU-Kunden mit weltweiten Aktivitäten, die nach Verbesserungen der Anlagen fragen, um sie sauberer zu machen.

Und wie können Öfen dazu beitragen, den gesamten Kohlenstoff-Fußabdruck in einer Fabrik zu reduzieren?

Yebra: In der Aluminiumfabrik, in der wir den HPHE von ETEKINA testen, sind die Öfen zum Beispiel eines der Geräte, die am meisten Erdgas verbrauchen. Wenn man also in der Lage ist, diesen Verbrauch zu reduzieren, indem man umweltfreundlichere Öfen herstellt, reduziert man einen großen Prozentsatz der von der gesamten Anlage freigesetzten Emissionen.

Welche Erfahrungen haben Sie mit der Teilnahme an einem Horizon 2020-Projekt gemacht, und an welchen anderen Forschungsprojekten arbeiten Sie derzeit?

Yebra: Dies ist unser zweites Horizon 2020-Projekt, und ich würde sagen, es war eine größere Herausforderung, weil wir im vorherigen mit einem Ofen in einer "Laborumgebung" (außerhalb der Produktionslinie) gearbeitet haben, während wir jetzt einen bestehenden Ofen verbessern, der derzeit in einer Industrieanlage aktiv ist. Wir müssen also parallel zum Betrieb der Anlage an dem Projekt arbeiten. Abgesehen von Horizon 2020 beteiligen wir uns aktiv an der Forschung mit dem spanischen Industrieministerium und dem Zentrum für die Entwicklung industrieller Technologien (CDTI) sowie an lokalen Projekten mit der Regierung des Baskenlandes und Institutionen in Biskaya, da wir in dieser Region ansässig sind. Ich würde also sagen, dass wir im Moment an 10-12 Projekten teilnehmen.

Einige von ihnen haben das Ziel, Emissionen und Energieverbrauch zu reduzieren, während andere mehr mit Sicherheit, neuen Produkten, neuen Produktionszielen und anderem zu tun haben. Zum Beispiel wenden wir Robotertechnologien auf Prozesse an, die derzeit von Menschen ausgeführt werden und bei denen ein Risikofaktor für den Mitarbeiter besteht. Wir untersuchen auch die Elektrifizierung von bestehenden Gasöfen. Historisch gesehen wurden in Europa die meisten Öfen, die ein bestimmtes Temperaturniveau erfordern, so gebaut, dass sie mit Erdgas betrieben werden, weil es im Vergleich zu Strom günstiger ist. In anderen Ländern/Kontinenten, wo Elektrizität billiger war oder wo die lokalen natürlichen Ressourcen dies ermöglichten, wurde der Schwerpunkt auf elektrische Anlagen gelegt. In Europa sind Erdgasöfen die häufigsten Modelle, die in Anlagen zu finden sind.

Glauben Sie, dass sich das in naher Zukunft ändern wird?

Yebra: Ja, ich denke schon. Eines der Forschungs- und Entwicklungsprojekte, an denen wir beteiligt sind, findet in Zusammenarbeit mit einem Elektrounternehmen statt. Wir versuchen, bestehende Erdgasöfen in Elektroöfen umzuwandeln. Das ist mit der heutigen Technik nicht immer möglich, aber auch daran arbeiten wir. Und wenn wir Strom aus natürlichen Ressourcen gewinnen würden, wäre der Fußabdruck viel geringer.

Was sind die Herausforderungen bei der Herstellung energieeffizienter Öfen?

Yebra: Wenn ein Brenner eingeschaltet ist, werden immer Emissionen freigesetzt. Die Menge kann niedriger oder höher sein, aber sie werden immer da sein. Die Brennerhersteller versuchen, das zu verbessern, und wir tun das auch, indem wir die neuesten Entwicklungen integrieren und die technische Kontrolle über den gesamten Ofen haben. Brenner neigen dazu, die ganze Zeit eingeschaltet zu sein, wenn das System Wärme benötigt. Im ETEKINA-Projekt machen wir das Beste daraus, sie abzuschalten und so den Verbrauch zu reduzieren. Wenn wir mit HPHE die von den Öfen benötigten Temperaturen mit der Wärme aus den Dämpfen der ersten Kammer erreichen könnten, bräuchten wir in der zweiten Kammer keine Brenner, so dass diese Öfen weniger Emissionen freisetzen und ihren Kohlenstoff-Fußabdruck erheblich reduzieren.

Autorin: Stefania Gozzer