Energie-EffizienzWie eine neue Technologie Fabriken ohne Schornsteine ermöglichen kann
Zusammenfassung
Der Beitrag beschreibt die Arbeit von Professor Hussam Jouhara am Heat Pipe Condensing Economiser (HPCE), einer Technologie, die im Rahmen des vom EU-Programm Horizont 2020 finanzierten Projekts iWAYS entwickelt wurde. Der HPCE soll den Energieverbrauch und die Emissionen in der Industrie senken, indem er Abwärme und Wasser aus den Abgasen von Fabriken zurückgewinnt und so die Effizienz und Umweltfreundlichkeit verbessert. Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung war die Variabilität der Abgaszusammensetzung, die durch genaue chemische Messungen und die Entwicklung eines Systems zur Behandlung korrosiver saurer Kondensate gelöst wurde. Das HPCE-System ist in der Lage, bis zu 80 % mehr Wärme zurückzugewinnen als Anlagen ohne diese Technologie und fängt außerdem verdampftes Wasser auf, was zu einer Verringerung des Kohlenstoffausstoßes und der Wasserverschwendung beiträgt. Dieses System wurde in der Alufluor-Demonstrationsanlage in Schweden erfolgreich in einer rauen Industrieumgebung eingesetzt und soll mindestens 40 % der insgesamt verbrauchten Energie zurückgewinnen. Die HPCE bietet einen kontrollierteren Emissionsprozess, der insbesondere für die regulierte chemische Industrie aufgrund seiner zusätzlichen Energieeffizienz und seines Potenzials zur Materialrückgewinnung von Vorteil ist. Jouhara strebt eine breite Einführung dieser Technologie an und stellt sich Fabriken ohne Schornsteine vor, die nur unbedenkliche Gase ausstoßen und damit die Umwelt erheblich verbessern.
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Wie eine neue Technologie Fabriken ohne Schornsteine ermöglichen kann
Dieses Interview mit Professor Hussam Jouhara, dem wissenschaftlich-technischen Leiter des iWAYS-Projekts, befasst sich mit der Entwicklung des Heat Pipe Condensing Economiser (HPCE). Jouhara erörtert die Herausforderungen und Erfolge bei der Entwicklung dieser Technologie, die den Energieverbrauch und die Emissionen der Industrie durch die Rückgewinnung von Abwärme und Wasser erheblich reduziert. Mit Unterstützung des EU-Programms Horizont 2020 hat der HPCE das Potenzial, die industrielle Praxis zu verändern und Fabriken effizienter und umweltfreundlicher zu machen.
Was hat Sie dazu inspiriert, den Heatpipe Condensing Economiser zu entwickeln?
"In der Industrie ist jede Verbesserung der Effizienz willkommen, vor allem angesichts der heutigen Energiekosten. Das iWAYS-Projekt entstand im Anschluss an ein früheres Projekt mit dem Namen ETEKINA, bei dem wir den Wert der Wärmerohrtechnologie zur Rückgewinnung und Nutzung von Abwärme in der Fabrik demonstriert haben, was zu direkten Einsparungen beim Brennstoffverbrauch führte. iWAYS baut auf diesem Erfolg auf und erweitert ihn erheblich. Dies ist die größte Motivation, als ich die Idee für den Heat Pipe Condensing Economiser (HPCE) hatte."
"Bei dem iWAYS-Projekt werde ich von vielen Partnern unterstützt. Jeder Partner hat eine Rolle zu spielen. Ein so kompliziertes Projekt kann nicht ohne die Unterstützung durch das EU-Programm Horizont 2020 durchgeführt werden."
Vor welchen Herausforderungen standen Sie bei der Entwicklung des HPCE?
"Die Herausforderungen liegen darin, wie zuverlässig die Daten aus den Anlagen sind. Die Abgasströme der einzelnen Anlagen haben nie die gleiche Zusammensetzung."
"Unsere Projektpartner halfen bei der Bewältigung dieser Herausforderung, indem sie sehr genaue Messungen der chemischen Zusammensetzung der Abgase vornahmen. So konnte ich den Heat Pipe Condensing Economiser richtig auslegen. Es ist auch wichtig, die zurückgewonnene Wärme in der Fabrik effizient zu nutzen. Wir haben also mit den Anlagenbetreibern zusammengearbeitet, um Verwendungsmöglichkeiten für die Wärme zu finden, bei denen wir Brennstoff sparen können, weil die Wärme bereits vorhanden ist."
"Im Kondensations-Economiser der Heatpipe kondensieren wir unreines Wasser aus dem Abgasstrom. Es enthält auch korrosive saure Kondensate und andere Verunreinigungen, die normalerweise in den Schornstein gelangen. Jetzt fangen wir sie in flüssiger Form auf. Die Herausforderung bestand darin, diesen Strom zu neutralisieren und das Wasser wieder nutzbar zu machen. Auch hier haben die Partner des Konsortiums Systeme entwickelt, mit denen dieses Wasser aufbereitet und wieder nutzbar gemacht werden kann."
Wie kann die HPCE die in einer Industrieanlage benötigten Ressourcen reduzieren?
"Die HPCE gewinnt bis zu 80 % mehr Abwärme zurück als eine Anlage ohne HPCE. Die größte Errungenschaft ist die Verringerung des CO2-Fußabdrucks durch die Rückgewinnung von Wärme, die sonst durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird. Die zweite große Errungenschaft des Kondensations-Economisers ist die Rückgewinnung des Wassers, das sonst als Dampf den Schornstein hinaufgeleitet worden wäre.
"Wenn wir diesen Dampf kondensieren, haben wir eine Lösung, die hauptsächlich aus Wasser besteht, aber auch aus den Vermögenswerten, die während des Prozesses kondensiert sind. Man kann sie viel effizienter behandeln und versuchen, diese Materialien aus der flüssigen Lösung zurück zu recyceln, anstatt aus der Gaslösung."
Die HPCE ist in der Demoanlage von Alufluor, einem Aluminiumfluoridhersteller in Helsingborg, Schweden, installiert. Was geschieht dort?
"Es ist der beste Demo-Fall, den wir uns für den Kondensations-Economiser vorstellen können, weil der Kondensations-Economiser in einer sehr schwierigen Umgebung arbeitet. Wir haben es hier mit sehr aggressiven Chemikalien im Abgasstrom zu tun, die eine sehr sorgfältige Auswahl der Materialien erfordern. Unser Ziel ist es, mindestens 40 % der insgesamt verbrauchten Energie zurückzugewinnen.
"Wir haben nach einem kosteneffizienten Design für diese Anlage gesucht und gezeigt, dass wir für eine so raue Umgebung ein modulares und flexibles Design für den Kondensations-Economiser realisieren können."
"Seit dem ersten August 2024 ist der HPCE validiert. Seitdem ist sie in Betrieb und liefert die gesamte Wärme für das Heißwassersystem, das die Fabrik für ihre Produktion benötigt."
Worin sehen Sie den Hauptnutzen von KWK-Anlagen für die energieintensive Industrieproduktion?
"Bislang gab es keine brauchbaren Kondensations-Economiser für Abgasströme. Wir haben heute gezeigt, dass dies mit den vorhandenen Materialien und Kenntnissen machbar ist. Die Wärmerohre ermöglichen außerdem einen sichereren Betrieb, mehrere Eventualitäten, einen modularen Aufbau und eine flexible Geometrie. Wir können der Industrie jetzt zeigen, dass es hier eine Lösung gibt. Was die Unternehmen durch ihre Schornsteine in die Atmosphäre entweichen sehen, kann aufgehalten werden, und wir können es stattdessen kondensieren und behandeln. Das ist eine Win-Win-Situation für alle."
"Es gibt der Industrie mehr Kontrolle über die Emissionen. Ich glaube, dass vor allem die chemische Industrie den Kondensations-Economiser sehr gut gebrauchen kann, weil er eine Ergänzung zur Energieeffizienz, zum Wasserrecycling und zur Materialrückgewinnung darstellt. Das Gleiche kann man auf jede andere Branche anwenden, aber die stark regulierte chemische Industrie wird meiner Meinung nach am meisten davon profitieren."
Welchen Unterschied wird es machen, wenn mehr und mehr Branchen die Technologie einsetzen?
"Der Heat Pipe Condensing Economiser wurde mit Blick auf Fabriken ohne Schornsteine entwickelt. Ein Konzept, an dem ich seit 2013 gearbeitet habe. Mein Traum für die Zukunft ist eine Fabrik, in der wir die Abgase, die aus ihr kommen, tatsächlich einatmen können. Es wird keine Dämpfe geben, sondern nur sichere Gase. Nach dem Erfolg unserer ersten Anlage in Alufluor glaube ich, dass wir kurz davor sind, diesen Traum zu verwirklichen."
