Große Mengen Abwärme werden kontinuierlich aus der Industrie abgeführt. Der Großteil dieser Abfallenergie ist jedoch von geringer Qualität und es ist nicht praktikabel oder wirtschaftlich, sie mit den derzeitigen Technologien zurückzugewinnen. Das Projekt Indus3Es wird zu diesem Zweck einen innovativen Absorptionswärmetransformator (AHT) entwickeln, der sich auf die Niedertemperatur-Abwärmerückgewinnung (unter 130 °C) konzentriert. Das Indus3Es-System wird etwa 50% der Niedertemperatur-Abwärme effektiv zurückgewinnen und aufwerten, wodurch die Qualität der Abfallquelle auf die erforderliche Temperatur erhöht und im industriellen Prozess wiederverwendet wird

Steckbrief

Wesentliche Forschungsschwerpunkte

Das Hauptziel besteht darin, eine wirtschaftlich tragfähige Lösung für die Industrie zu entwickeln, die für neue aber auch für bestehende Anlagen geeignet und an verschiedene industrielle Prozesse anpassbar ist. Das entwickelte System wird in einer realen Umgebung in Tupras, der petrochemischen Industrie in der Türkei, demonstriert, um neben Integrationsaspekten auch betriebliche und geschäftliche Aspekte des Indus3Es-Systems zu analysieren. Das Indus3Es-System wird für verschiedene Besonderheiten in verschiedenen Sektoren und Industrieprozessen definiert und optimiert, für die eine Hochskalierung der demonstrierten Technologie und Replikationsstudien durchgeführt werden. Marktpotenzialbewertungen und Geschäftsanalysen werden von Industriepartnern durchgeführt, um eine erfolgreiche Nutzung des Systems in Kürze zu gewährleisten. Das Indus3Es-System wird relevante Auswirkungen haben und eine Steigerung der Energieeffizienz und des Primärenergieverbrauchs der meisten energieintensiven Industrien in Europa ermöglichen. Die graue Energie, der ökologische Fußabdruck der Produkte und die Herstellungskosten der energieintensiven Industrien werden reduziert, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Produkte erhöht wird. Darüber hinaus wird es lokalen „Hilfsunternehmen“, in der Regel KMU, eine nachhaltige Wirtschaftstätigkeit bei Dienstleistungen mit hohem Mehrwert im Zusammenhang mit Energieeffizienzmaßnahmen für die Industrie ermöglichen.

Koopertionspartner

FUNDACION TECNALIA RESEARCH & INNOVATION, Spanien

TECHNISCHE UNIVERSITAT BERLIN, Deutschland

TECHNION - ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY, Israel

BS NOVA APPARATEBAU GMBH, Deutschland

SISTEMES AVANCATS D ENERGIA SOLAR TERMICA SCCL, Spanien

Turkiye Petrol Rafinerileri Anonim Sirketi, Türkei

REPSOL SA, Spanien

FERTINAGRO BIOTECH SL, Spanien

FUNDACION CIRCE CENTRO DE INVESTIGACION DE RECURSOS Y CONSUMOS ENERGETICOS, Spanien

PNO INNOVATION, Belgien

Ergebnisse

Das EU-finanzierte Projekt Indus3Es hat ein kostengünstiges System entwickelt, das diesen Herausforderungen gewachsen ist. Absorptionswärmetransformatoren (AHT) maximieren die Wärmerückgewinnung bei Temperaturen unter 150 °C. Das System wurde in einer realen Industrieumgebung im türkischen Petrochemieunternehmen Tüpraş installiert und vorgeführt. Dies ist einer der ersten AHT-Einsätze in Europa in den letzten Jahren.

Abwärmenutzung jetzt auch für niedrige Temperaturen praktikabel

Der Schlüssel zur technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit der Abwärmenutzung liegt im Verständnis der Art der eingesetzten Energie. Die Temperaturverteilung der Abwärme hängt von der Art der Industrie ab. Insgesamt hat ein Großteil der Abwärme in den meisten Industrien eine Temperatur unter 200 °C. Wirtschaftlich sinnvolle Technologien zur Wärmerückgewinnung und -aufwertung sind jedoch in erster Linie auf Abwärmequellen mit mittlerer bis hoher Temperatur beschränkt. „Der innerhalb von Indus3Es entwickelte AHT gewinnt und wertet Niedertemperatur-Abwärme effektiv zu wettbewerbsfähigen Kosten auf. Mit einem Abdampf von etwa 100 °C erzeugt es einen Strom mit höherer Temperatur, der im Raffineriebetrieb wiederverwendet werden kann. Insgesamt nutzt es etwa 50 % der Niedertemperaturwärme, die sonst an die Atmosphäre abgegeben würde“, bemerkt Projektforscher Asier Martinez-Urrutia.

Allgemeine Arbeitsprinzipien

AHT haben entgegengesetzte Betriebszyklen wie Absorptionskältemaschinen, die Wärme verwenden, um Kälte zu erzeugen. Beide bestehen aus einem Kondensator, einem Verdampfer, einem Absorber und einem Generator. Der Unterschied besteht darin, dass jetzt Absorber und Verdampfer mit hohem Druck und Kondensator und Generator mit niedrigem Druck arbeiten. Das Indus3Es-System kann eine wiederverwendbare Hochtemperatur-Wärmequelle erzeugen, deren Temperatur höher ist als die der minderwertigen Abwärme, wodurch die Temperatur des Prozessstroms von 65 °C auf 135 °C angehoben wird. Basierend auf dem Wissen über den Betrieb von Absorptionskältemaschinen demonstrierten die Projektforscher mehrere Innovationen des entwickelten Systems. Dazu gehören die Implementierung von zwei adiabatischen Absorptionsbetriebsarten, ein motorloses Spülsystem für unerwünschte, nicht kondensierbare Gase und eine neuartige automatische Steuerung basierend auf einer Kennliniengleichung.

Die Technologie zur kommerziellen Bühne bringen

„Die Nutzung industrieller Abwärme könnte den Bedarf an fossilen Brennstoffen reduzieren und die Effizienz unzähliger Prozesse verbessern“, bemerkt Martinez-Urrutia. „Unser AHT ermöglicht große Energieeffizienzsteigerungen in energieintensiven Industrien – insbesondere in den Branchen Chemie und Pharma, Zellstoff und Papier, Lebensmittel und Getränke sowie Raffinerien.“ Die erste Überwachung des Anlagenbetriebs zeigt neben der Primärenergieeinsparung und der Reduzierung der CO2-Emissionen auch Ergebnisse. „Die Amortisationszeit des 200-kW-Systems betrug konkret weniger als 10 Jahre, was für einen ersten Prototypen mit 200-kW-Kapazität ein sehr positiver Wert ist. Nach unseren Schätzungen würde sich eine marktreife Ausrüstungsinvestition in etwa 6 Jahren amortisieren“, fügt Martinez-Urrutia hinzu. Forscher haben nun das Ziel, Systeme zu entwickeln, die in noch größeren Maßstäben funktionieren. Martinez-Urrutia kommt zu dem Schluss, dass „die Amortisationszeit bei einer AHT von 1 MW auf 2 Jahre verkürzt würde“. Die Erzielung höherer Kapazitäten würde den Einsatz eines solchen AHT in energieintensiven Industrien enorm ansteigen lassen.

Weblinks

https://cordis.europa.eu/project/id/680738

zuletzt bearbeitet Juli 2021, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de