La trasformazione delle industrie ad alta intensità energetica

21 March 2022 da Corinna Barnstedt
La trasformazione delle industrie ad alta intensità energetica

Il progetto ETEKINA mira a recuperare il 57-70% del flusso di calore di scarto nelle industrie ad alta intensità energetica che fino ad ora esce solo dal camino. I nuovi scambiatori di calore a tubi di calore sono uno strumento efficiente per recuperare il calore dai processi industriali. Sono sigillati e riempiti con un liquido volatile che trasferisce il calore rapidamente e passivamente dal basso verso l'alto. E in effetti, abbiamo già alcune idee per ottimizzare l'efficienza del sistema. Questo può essere replicato anche in industrie simili, dice la dottoressa Nerea Nieto. Dice che la transizione verso processi a zero emissioni di carbonio è reale e il recupero del calore residuo sarà sicuramente parte della soluzione. Ma aggiunge che altre industrie dovranno raggiungere gli obiettivi nella transizione per ripulire e ridurre la perdita di calore residuo e ridurre l'uso di energia.


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Gli ultimi record sono strabilianti: fino al 50% di risparmio energetico e forse anche di più. Negli ultimi 4,5 anni i nuovi scambiatori di calore a tubi di calore sono stati implementati in tre siti dimostrativi industriali: un impianto di produzione di alluminio fuso in Spagna(Fagor Ederlan), un'acciaieria in Slovenia(SIJ Metal Ravne) e un produttore di ceramica in Italia(Atlas Concorde). Tutti coordinati dal consorzio ETEKINA - un progetto di ricerca europeo guidato dal centro di ricerca tecnologica Ikerlan in Spagna e dalla Brunel University di Londra. L'ingegnere chimico ed esperto di gestione dell'energia elettrica e termica Dr. Nerea Nieto ha fatto parte del team di coordinamento e ha svelato all'ESCI alcuni retroscena del complesso processo di trasformazione.

Caro Dr. Nieto oltre il 30% della domanda globale di energia primaria è legata al settore industriale, tra cui ferro, acciaio, cemento, prodotti chimici e petrolchimici (fonte: iea). Uno spostamento verso l'efficienza energetica e opportunità di produzione più sostenibili è quindi inevitabile. Qui il progetto ETEKINA ha ripreso - puntando a recuperare il 57-70% del flusso di calore di scarto nelle industrie ad alta intensità energetica che fino ad ora esce solo dal camino.

Nieto: Sì. L'efficienza energetica non è mai stata così importante per l'industria ad alta intensità energetica. I tre partner industriali coinvolti in ETEKINA stanno ottenendo risparmi significativi grazie al progetto e questo è un traguardo molto importante. Gli energy manager spesso trovano difficile giustificare un investimento per il recupero del calore residuo a causa dell'alto ritorno dell'investimento previsto. Tuttavia, il progetto ETEKINA ha dimostrato che è possibile.

Infatti, i calcoli confermano che l'investimento per installare i nuovi scambiatori di calore a tubi di calore si recupera nel giro di pochi anni. Comunque, è stato difficile convincere i vostri partner industriali a correre il rischio di implementare una tecnica completamente nuova?

Nieto: Non è stato facile perché preferiscono implementare cose che funzionano in modo affidabile per un paio d'anni. Un'altra sfida era che quasi tutti i siti di produzione dovevano interrompere la produzione per poter installare la nuova attrezzatura e renderla pronta a funzionare. Questo ha influenzato la tempistica e inoltre abbiamo dovuto garantire che tutti i prodotti dei partner industriali saranno ancora fatti con la stessa qualità di prima. Una volta che si cambia qualcosa, bisogna essere sicuri che si otterrà lo stesso profilo di temperatura. E questa è una cosa che non si sa finché non si fa l'installazione e non si fa qualche tipo di convalida o dimostrazione. Non è che i nostri partner non fossero fiduciosi, ma questo era un punto davvero importante nella procedura di messa in servizio.

I nuovi scambiatori di calore a tubi di calore sono uno strumento efficiente per recuperare il calore dai processi industriali, permettendo di utilizzare il calore recuperato in un altro processo. La nuova invenzione nei tubi di calore che state implementando nel progetto ETEKINA è che sono sigillati e riempiti con un liquido volatile che trasferisce il calore rapidamente e passivamente dal basso verso l'alto. Lo sviluppo e l'implementazione di questi è stata la principale sfida tecnica del progetto?

Nieto: Riassumendo, i problemi più grandi non sono stati legati allo scambiatore di calore a tubi di calore in sé, ma a tutta l'ingegneria intorno allo scambiatore di calore a tubi di calore o all'attrezzatura ausiliaria, il design dettagliato e il sistema di controllo. Nel sito di dimostrazione a Fagor Ederlan in Spagna, questi sono stati i problemi principali e abbiamo fatto un sacco di controlli per le valvole se si chiudono correttamente e se ci sono perdite di calore. Quindi, questo è qualcosa di cui bisogna davvero tener conto quando si pianifica un'installazione come questa, perché alla fine è tempo e anche denaro.

Ma alla fine in tutti e tre i siti dimostrativi, che si trattasse dell'acciaieria in Slovenia, della produzione di getti di alluminio in Spagna o del produttore di ceramica in Italia, abbiamo ottenuto ottimi risultati in termini di fattibilità, usabilità e risparmio energetico.

Nieto: Sì, per esempio, gli ultimi dati registrati nella produzione di fusione di alluminio in Spagna mostrano una riduzione del consumo del 48% nella prima zona del forno. Ora dobbiamo fare l'analisi dell'intero consumo, ma le cifre iniziali sono abbastanza ottimistiche. E in effetti, abbiamo già alcune idee per ottimizzare l'efficienza del sistema. Quindi, queste cifre potrebbero essere ancora migliori alla fine del progetto.

Dato che il progetto ETEKINA è ora nella sua fase finale, pensa che i risultati che potete fornire convinceranno anche altre industrie ad alta intensità energetica ad applicare questa nuova tecnica di scambiatori di calore a tubi di calore?

Nieto: Sì, sicuramente, questo può essere replicato anche in industrie simili. E in effetti, alcuni dei nostri partner industriali hanno già mostrato il loro interesse e impegno a installare altri scambiatori di calore a tubi di calore nei loro impianti. E durante l'ultima conferenza, anche i rappresentanti di alcune altre industrie hanno mostrato il loro interesse per questa soluzione di recupero del calore residuo. L'impegno da parte delle industrie ad alta intensità energetica per raggiungere gli obiettivi previsti per loro nella transizione verso processi neutrali al carbonio è reale e il recupero del calore residuo sarà sicuramente parte della soluzione.

Dr. Nieto, dato che lei non solo ha contribuito al progetto come esperto nello sviluppo di piattaforme di gestione dell'energia e di soluzioni di recupero del calore, ma ha anche assunto il ruolo di coordinatore dal suo collega Bakartxo Egilegor - come è stato supervisionare un consorzio di 10 partner in cinque paesi e tre siti dimostrativi?

Nieto: Direi che Bakartxo ha fatto il lavoro più duro per avere un progetto di successo alla fine. Ci sono stati molti problemi che ha dovuto superare, come ritardi, Covid-19, diversi problemi nei casi dimostrativi, ecc. Quando ho preso il coordinamento del progetto, tutti e 3 gli HPHE erano commissionati e funzionanti. In ogni caso, è sempre una sfida coordinare un consorzio così grande e penso che la sfida più grande che dovremo affrontare ora è l'ultimo periodo di reporting e l'incontro finale di revisione con la CE. Fortunatamente, possiamo dire di avere un progetto di successo alla fine, il che è davvero fantastico!