De transformatie van energie-intensieve industrieën

De transformatie van energie-intensieve industrieën

De laatste records zijn verbluffend: tot 50% energiebesparing en mogelijk zelfs meer. De afgelopen 4,5 jaar werden nieuwe heat pipe-warmtewisselaars geïmplementeerd in drie industriële demo-sites: een aluminiumgieterij in Spanje(Fagor Ederlan), een staalfabriek in Slovenië(SIJ Metal Ravne) en een keramiekproducent in Italië(Atlas Concorde). Alle gecoördineerd door het ETEKINA-consortium - een Europees onderzoeksproject onder leiding van het technologisch onderzoekscentrum Ikerlan in Spanje en de Brunel University London. Chemisch ingenieur en expert voor elektrisch en thermisch energiebeheer Dr. Nerea Nieto maakte deel uit van het coördinatieteam en ontrafelde voor ESCI enkele insides van het complexe transformatieproces.

Dr. Nieto meer dan 30% van de totale wereldwijde vraag naar primaire energie is gerelateerd aan de industriesector, waaronder ijzer, staal, cement, chemicaliën en petrochemie (bron: iea). Een verschuiving naar energie-efficiëntie en duurzamere productiemogelijkheden is dan ook onvermijdelijk. Hier is het ETEKINA-project van start gegaan - met als doel 57-70% van de afvalwarmtestroom in energie-intensieve industrieën, die tot nu toe gewoon de schoorsteen uitgaat, terug te winnen.

Nieto: Ja. Nooit eerder was energie-efficiëntie zo belangrijk voor de energie-intensieve industrie. De drie industriële partners die bij ETEKINA betrokken zijn, kunnen dankzij het project aanzienlijke besparingen realiseren en dat is een zeer belangrijke mijlpaal. Energiebeheerders vinden het vaak moeilijk om een investering voor de terugwinning van afvalwarmte te rechtvaardigen, gezien het hoge rendement dat ervan wordt verwacht. Het ETEKINA-project heeft echter aangetoond dat het mogelijk is.

De berekeningen bevestigen immers dat de investering voor de installatie van de nieuwe heat pipe-warmtewisselaars in enkele jaren is terugverdiend. Hoe dan ook, was het moeilijk om uw industriële partners te overtuigen om het risico te nemen een volledig nieuwe techniek te implementeren?

Nieto: Het was niet gemakkelijk omdat zij de voorkeur geven aan de implementatie van dingen die al een paar jaar betrouwbaar werken. Een andere uitdaging was dat bijna alle productielocaties hun productie moesten stopzetten zodat wij de nieuwe apparatuur konden installeren en bedrijfsklaar konden maken. Dat had gevolgen voor de timing en bovendien moesten we garanderen dat alle producten van de industriële partners nog steeds van dezelfde kwaliteit zijn als voorheen. Zodra je iets verandert, moet je er zeker van zijn dat je hetzelfde temperatuurprofiel krijgt. En dit is iets wat je niet weet totdat je de installatie hebt gedaan en een soort van validaties of demonstratie hebt gemaakt. Het is niet zo dat onze partners geen vertrouwen hadden, maar dit was een heel belangrijk punt in de inbedrijfstellingsprocedure.

De nieuwe heat pipe warmtewisselaars zijn een efficiënt instrument om warmte terug te winnen uit industriële processen, waardoor de teruggewonnen warmte kan worden gebruikt in een ander proces. De nieuwe uitvinding in de heat pipes die u in het ETEKINA-project implementeert, is dat ze zijn afgedicht en gevuld met een vluchtige vloeistof die de warmte snel en passief van beneden naar boven transporteert. Was de ontwikkeling en implementatie daarvan de belangrijkste technische uitdaging van het project?

Nieto: Alles samenvattend hebben de grootste problemen niet te maken gehad met de heat pipe warmtewisselaar zelf, maar met alle engineering rond de heat pipe warmtewisselaar of de hulpapparatuur, het gedetailleerde ontwerp en het regelsysteem. Op de demonstratieplaats bij Fagor Ederlan in Spanje zijn dat de grootste problemen geweest en we hebben veel controles gedaan voor de kleppen of ze goed sluiten en of er warmteverliezen zijn. Dit is dus iets waar je echt rekening mee moet houden als je een dergelijke installatie plant, want dit kost uiteindelijk tijd en ook geld.

Maar uiteindelijk zijn op alle drie de demonstratiesites, of het nu de staalfabriek in Slovenië, de aluminiumgieterij in Spanje of de keramiekproducent in Italië was, uitstekende resultaten geboekt op het vlak van levensvatbaarheid, bruikbaarheid en energiebesparing.

Nieto: Ja, de laatste gegevens die zijn geregistreerd bij de aluminiumgietproduktie in Spanje laten bijvoorbeeld een vermindering van het verbruik met 48% zien in de eerste zone van de oven. Wij moeten nu een analyse maken van het totale verbruik, maar de eerste cijfers zijn vrij optimistisch. En in feite hebben wij al enkele ideeën om de efficiëntie van het systeem te optimaliseren. Deze cijfers kunnen dus nog beter zijn aan het einde van het project.

Aangezien het ETEKINA-project zich nu in de eindfase bevindt, denkt u dat de resultaten die u kunt voorleggen ook andere energie-intensieve industrieën zullen overtuigen om deze nieuwe heat pipe-warmtewisselaartechniek toe te passen?

Nieto: Ja, zeker, dit kan ook in soortgelijke industrieën worden toegepast. En in feite hebben sommige van onze industriële partners al belangstelling getoond en toegezegd om nog meer heatpipe-warmtewisselaars in hun fabrieken te installeren. En tijdens de laatste conferentie toonden vertegenwoordigers van enkele andere industrieën ook hun belangstelling voor deze oplossing voor restwarmteterugwinning. De toezegging van energie-intensieve industrieën om te voldoen aan de doelstellingen die van hen worden verwacht bij de overgang naar koolstofneutrale processen is reëel en de terugwinning van afvalwarmte zal zeker deel uitmaken van de oplossing.

Dr. Nieto, aangezien u niet alleen bijdroeg aan het project als expert in de ontwikkeling van energiebeheerplatforms en oplossingen voor warmteterugwinning, maar ook de coördinerende rol overnam van uw collega Bakartxo Egilegor - hoe was het om toezicht te houden op een consortium van 10 partners in vijf landen en drie demonstratiesites?

Nieto: Ik zou zeggen dat Bakartxo het moeilijkste werk heeft gedaan om aan het eind een succesvol project te hebben. Er waren heel wat problemen die zij moest overwinnen, zoals vertragingen, Covid-19, verschillende problemen in de demonstratieprojecten, enz. Toen ik de coördinatie van het project op me nam, waren alle 3 HPHE's in bedrijf gesteld en draaiden ze. Hoe dan ook, het is altijd een uitdaging om zo'n groot consortium te coördineren en ik denk dat de grootste uitdaging nu de laatste rapportageperiode en de laatste evaluatievergadering met de EC is. Gelukkig kunnen we zeggen dat we uiteindelijk een geslaagd project hebben en dat is echt geweldig!