Calore industriale: Una fonte di energia senza emissioni

18 July 2016 da John Lerch
Calore industriale: Una fonte di energia senza emissioni

Il 20-50% dell'energia consumata dall'industria statunitense viene alla fine persa come calore. Molte strutture in tutto il mondo possono aumentare la loro efficienza complessiva e i loro profitti installando tecnologie di recupero del calore residuo. Il recupero del calore residuo può aumentare la redditività nel settore industriale e migliorare la competitività. Uno dei primi passi per iniziare un progetto di recupero di calore è capire la qualità e la quantità di calore disponibile. HeatCalc, stiamo facendo per il calore disperso quello che l'industria solare ha fatto per il calcolo della produzione solare domestica: automatizzando le stime, massimizzando la condivisione delle conoscenze e semplificando i collegamenti con i fornitori di soluzioni più rilevanti.

Il nostro obiettivo è quello di consentire più progetti di utilizzo del calore di scarto, che sfruttano al massimo l'energia che stiamo già consumando. Ci sono progetti CHP (combined heat and power) che forniscono elettricità e calore a ospedali, campus e strutture industriali che utilizzano il calore di scarto per alimentare progetti che sfruttano l'energia che già consumiamo. Speriamo che si possa risparmiare tempo e denaro nel processo.


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Il calore è una forma di energia che ci circonda. C'è il calore del sole (solare termico), e quello della terra (geotermico), ma per questo post voglio parlare del calore industriale - il calore che è un sottoprodotto della produzione, della raffinazione, della fusione, della generazione di elettricità, ecc. - e dei suoi molti usi benefici.

C'è molto calore industriale

Il 20-50% dell'energia consumata dall'industria statunitense si perde alla fine come calore, il che equivale a 5-13 quadrilioni di BTU all'anno di energia inutilizzata (US DOE). Per la prospettiva, questo è da qualche parte tra l'intero consumo di energia della Turchia e della Germania (EIA). Vorrei notare che questa non è un'indicazione di sprechi insoliti nelle strutture, ma più un'indicazione delle grandi dimensioni dell'industria statunitense. Altri paesi avrebbero probabilmente rapporti simili di calore disponibile. Mentre alcune perdite di calore di scarto sono inevitabili, molte strutture in tutto il mondo possono aumentare la loro efficienza complessiva e i loro profitti installando tecnologie di recupero del calore di scarto.

Opzioni di utilizzo del calore

Il calore di scarto si presenta in molte forme, tra cui calore di scarico, aria calda, acqua e vapore. Una volta che il calore viene recuperato o catturato, in genere con uno scambiatore di calore, ci sono 3 opzioni principali per utilizzarlo in modo più efficiente:

  • Per il riscaldamento (per esempio preriscaldamento del combustibile, riscaldamento degli spazi, riscaldamento dell'acqua, ecc.)
  • Per il raffreddamento (per esempio aria condizionata o refrigerazione con refrigeratori ad assorbimento)
  • Per generare elettricità (per esempio ciclo rankine, termoelettrico, ecc.)

 

Benefici economici e ambientali

Tutte le opzioni di cui sopra rappresentano dei sostituti senza emissioni dei costosi combustibili acquistati o dell'elettricità. Di conseguenza, l'utilizzo del calore può ridurre i costi operativi, potenzialmente i costi di capitale (sostituendo caldaie o refrigeratori), e l'impronta di carbonio di un'azienda contemporaneamente. La Banca Mondiale ha commissionato uno studio sul recupero del calore residuo nell'industria del cemento e ha scoperto che l'implementazione del recupero del calore residuo ha dei vantaggi ambientali ed economici significativi per i cementifici: "Il recupero del calore residuo può ridurre i costi operativi e migliorare i margini EBITDA dei cementifici di circa il 10-15%". - International Finance Corporation (IFC) Lo studio nota anche che il recupero del calore residuo "migliora la posizione competitiva degli impianti sul mercato"(IFC). Ho anche visto i benefici in prima persona in segherie, acciaierie, impianti di generazione di energia, fabbriche di petrolio e altri impianti industriali. Il recupero del calore residuo può aumentare la redditività nel settore industriale e migliorare la competitività. Aiuta i governi a soddisfare gli standard di efficienza e/o di energia pulita. Crea posti di lavoro locali con l'installazione e il funzionamento dell'attrezzatura. E, poiché l'energia è prodotta e consumata sul posto o nelle vicinanze, è una risorsa energetica distribuita che può ridurre i picchi di carico energetico e la tensione sulla rete.

Progetti

Allora perché non ci sono più progetti di utilizzo del calore? Molti lo sono. Ci sono progetti CHP (combined heat and power) che forniscono elettricità e calore a ospedali, campus e impianti industriali. I refrigeratori ad assorbimento usano il calore residuo per fornire raffreddamento a magazzini, centri commerciali e strutture per la conservazione degli alimenti. I progetti di termovalorizzazione generano elettricità nei cementifici e le piccole stufe a legna ricaricano i telefoni cellulari nei villaggi remoti. Ma con tutta questa energia termica disponibile, potrebbe essercene di più. Una delle barriere per abilitare i progetti è l'accesso alle informazioni e il feedback immediato sulle singole fonti di calore. Il calore industriale proviene da una serie di fonti (motori, caldaie, forni, fornaci, turbine, are, inceneritori, forni, ecc.) e ogni fonte ha una diversa composizione del calore, che influenza ciò che si può fare con esso.

Superare le barriere del progetto

Uno dei primi passi per iniziare un progetto di recupero del calore è capire la qualità e la quantità di calore disponibile. Stimare la quantità di calore nella vostra fonte di calore era un po' come stimare la produzione solare sul tetto di una casa: era necessario contattare un produttore di pannelli solari o un ingegnere del settore per calcolare i numeri. Oggi, potete inserire il vostro indirizzo in un sito come NREL e ottenere una stima istantanea della potenza solare(NREL). A HeatCalc, stiamo facendo per il calore disperso ciò che l'industria solare ha fatto per il calcolo della produzione solare domestica: automatizzando le stime, massimizzando la condivisione delle conoscenze e semplificando le connessioni ai fornitori di soluzioni più rilevanti. Chiunque abbia una fonte di calore - dai compressori d'aria ai grandi forni e alle ciminiere di scarico - può ottenere gratuitamente un feedback sulla sua fonte di calore e scoprire modi in cui può utilizzare il suo calore per risparmiare tempo e denaro. Soprattutto, in base alla vostra fonte di calore unica, possiamo collegarvi ai fornitori di soluzioni più rilevanti, facendovi risparmiare tempo e denaro nel processo. Il nostro obiettivo è quello di consentire più progetti di utilizzo del calore di scarto, che sfruttino al meglio l'energia che stiamo già consumando.