Energie-efficiëntieHoe nieuwe technologie fabrieken zonder schoorstenen mogelijk kan maken
Samenvatting
Het artikel beschrijft het werk van professor Hussam Jouhara aan de Heat Pipe Condensing Economiser (HPCE), een technologie die is ontwikkeld in het kader van het iWAYS-project dat wordt gefinancierd door het Horizon 2020-programma van de EU. De HPCE is ontworpen om het industriële energieverbruik en de uitstoot te verminderen door afvalwarmte en water terug te winnen uit fabrieksuitlaten, waardoor de efficiëntie en milieuvriendelijkheid worden verbeterd. Een belangrijke uitdaging bij de ontwikkeling was de variabiliteit van de samenstelling van de uitlaatgassen, die werd aangepakt door nauwkeurige chemische metingen en door het ontwerpen van een systeem om corrosieve zure condensaten te behandelen. De HPCE kan tot 80% meer warmte terugwinnen dan centrales zonder deze technologie en wint ook verdampt water terug, wat bijdraagt aan een lagere koolstofvoetafdruk en minder waterverspilling. Dit systeem is met succes geïmplementeerd in een zware industriële omgeving op de Alufluor-demosite in Zweden, met als doel om minstens 40% van de totaal verbruikte energie terug te winnen. De HPCE biedt een meer gecontroleerd emissieproces, dat vooral gunstig is voor de gereguleerde chemische industrie vanwege de extra energie-efficiëntie en het potentieel voor materiaalterugwinning. Jouhara streeft naar een wijdverspreide toepassing van deze technologie en ziet fabrieken zonder schoorstenen voor zich die alleen veilige gassen uitstoten, waardoor het milieu aanzienlijk wordt verbeterd.
Open volledig artikel
Hoe nieuwe technologie fabrieken zonder schoorstenen mogelijk kan maken
Dit interview met professor Hussam Jouhara, wetenschappelijk technisch directeur van het iWAYS-project, gaat in op de ontwikkeling van de Heat Pipe Condensing Economiser (HPCE). Jouhara bespreekt de uitdagingen en successen bij het creëren van deze technologie, die het industriële energieverbruik en de uitstoot aanzienlijk vermindert door restwarmte en water terug te winnen. De HPCE wordt ondersteund door het Horizon 2020-programma van de EU en heeft het potentieel om de industriële praktijken te veranderen, waardoor fabrieken efficiënter en milieuvriendelijker worden.
Wat heeft u geïnspireerd om de heat pipe condensing economiser te ontwikkelen?
"In de industrie is elke verbetering van de efficiëntie welkom, vooral gezien de huidige energiekosten. Het iWAYS-project is een vervolg op een eerder project, ETEKINA, waarbij we de waarde van de heatpipe-technologie hebben aangetoond om afvalwarmte terug te winnen naar de fabriek en bruikbaar te maken, wat leidde tot een directe besparing op het brandstofverbruik. iWAYS is meer bedoeld om voort te bouwen op dat succes en het aanzienlijk uit te breiden. Dit is de grootste motivatie toen ik op het idee kwam voor de Heat Pipe Condensing Economiser (HPCE)."
"Met het iWAYS-project heb ik de steun van veel partners. Voor elke partner is een rol weggelegd. Bij zo'n ingewikkeld project kan het niet zonder de steun van het Horizon 2020-programma van de EU."
Met welke uitdagingen werd u geconfronteerd bij het ontwerpen van het HPCE?
"De uitdagingen komen voort uit hoe betrouwbaar de gegevens van de fabrieken zijn. In elke fabriek zouden de uitlaatgassen nooit dezelfde samenstelling hebben."
"Onze projectpartners hebben geholpen deze uitdaging te overwinnen door zeer nauwkeurige metingen te doen van de chemische samenstelling van deze uitlaatgassen. Daardoor kon ik de Heat Pipe Condensing Economiser goed ontwerpen. Het is ook belangrijk om een efficiënt gebruik te vinden voor de teruggewonnen warmte in de fabriek. Daarom hebben we samen met de fabrieksoperators gezocht naar toepassingen voor de warmte waarbij we brandstof kunnen besparen omdat de warmte al beschikbaar is."
"In de heat pipe condensing economiser condenseren we onzuiver water uit de uitlaatgasstroom. Het bevat ook corrosieve zure condensaten en andere verontreinigingen die normaal gesproken in de schoorsteen terechtkomen. Nu vangen we ze op in vloeibare vorm. De uitdaging was hoe die stroom te neutraliseren en dat water weer bruikbaar te maken. Ook hier hebben partners in het consortium systemen ontwikkeld die dat water kunnen behandelen en weer bruikbaar maken."
Hoe kan de HPCE de benodigde middelen in een industriële fabriek verminderen?
"De HPCE wint afvalwarmte terug tot 80% meer warmte dan een fabriek zonder HPCE. De grootste prestatie is het verminderen van de koolstofvoetafdruk door het terugwinnen van warmte die anders gegenereerd zou worden door het verbranden van fossiele brandstof. De tweede grote prestatie van de condensatie-economie is het terugwinnen van het water dat in de damp zou hebben gezeten die via de schoorsteen omhoog gaat.
"Wanneer we deze damp condenseren, hebben we een oplossing van voornamelijk water, maar ook de stoffen die in het proces zijn gecondenseerd. Je kunt ze eigenlijk op een veel efficiëntere manier behandelen en proberen die materialen terug te recyclen vanuit die vloeibare oplossing in plaats van de gasoplossing."
De HPCE is geïnstalleerd in de democase van Alufluor, een aluminiumfluorideproducent in Helsingborg, Zweden. Wat gebeurt daar?
"Het is de beste demosituatie die we ons kunnen voorstellen voor de condensatiebezuiniger, vanwege de zeer uitdagende omgeving waarin de condensatiebezuiniger zal werken. We hebben te maken met zeer agressieve chemicaliën in de uitlaatgasstroom die een zeer zorgvuldige selectie van materialen vereisen. We streven ernaar om ten minste 40% van de totaal verbruikte energie terug te winnen."
"We hebben gekeken naar een kosteneffectief ontwerp hiervoor en aangetoond dat we voor zo'n ruwe omgeving eigenlijk een modulair en flexibel ontwerp voor de condenserende economiser kunnen maken."
"Sinds 1 augustus 2024 is de HPCE gevalideerd. Hij draait sindsdien en levert alle benodigde warmte voor het warmwatersysteem dat de fabriek nodig heeft voor hun productie."
Wat ziet u als het belangrijkste voordeel van HCPE's voor energie-intensieve industriële productie?
"Tot nu toe waren er geen levensvatbare condenserende economisers van uitlaatgasstromen beschikbaar. Wat we vandaag hebben laten zien is dat dit mogelijk is met bestaande materialen en kennis. De heat pipes maken ook een veiligere werking, meerdere onvoorziene omstandigheden, modulair ontwerp en flexibele geometrie mogelijk. We kunnen de industrie nu laten zien dat er een oplossing is. Wat bedrijven via hun schoorstenen de atmosfeer in zien gaan, kan worden tegengehouden en wij kunnen het in plaats daarvan condenseren en behandelen. Het is een win-winsituatie voor iedereen."
"Het geeft de industrie meer controle over de uitstoot. Ik denk dat met name de chemische industrie de condensatiebezuiniger heel goed zal kunnen gebruiken, omdat het een aanvulling is op energie-efficiëntie, waterrecycling en materiaalterugwinning. Je kunt hetzelfde toepassen op elke andere industrie, maar ik denk dat vooral de sterk gereguleerde chemische industrie er het meest van zal profiteren."
Wat voor verschil zal het maken als steeds meer industrieën de technologie implementeren?
"De Heat Pipe Condensing Economiser is ontwikkeld voor fabrieken zonder schoorstenen. Een concept waar ik al sinds 2013 aan werk. Mijn droom voor de toekomst is een fabriek waar we de uitlaatgassen kunnen inademen. Er zullen geen dampen zijn, alleen veilige gassen. Met het succes van onze eerste installatie in Alufluor denk ik dat we er bijna zijn om deze droom werkelijkheid te laten worden."
