Innovative Wärmerückgewinnung treibt industrielle Öfen an
Laut Guilhem Dejean vom Energiespezialisten Eco-Tech Ceram geht mehr als ein Drittel der von der mit fossilen Brennstoffen betriebenen Schwerindustrie verbrauchten Energie als Wärme verloren. Das entspricht weltweit 2 450 Megatonnen CO2 jährlich. Da viele Energieeffizienzlösungen, die diesen Effekt durch die Rückgewinnung verlorener Wärme vermeiden sollen, teuer und zeitaufwändig in der Installation sind, zögern die Fertigungsunternehmen oft, sie einzusetzen. Die gebräuchlichste Methode, der Wärmetauscher, ist zwar wirkungsvoll, aber auf Temperaturen unterhalb von 600 °C beschränkt, und da es keine Phasenwechselspeicher gibt, muss die zurückgewonnene Wärme sofort genutzt werden. Aber das Hindernis, das der Einführung im Wege steht, ist eher wirtschaftlicher als technischer Natur. „Die Hersteller sind auf kurzfristige Rentabilität angewiesen und lassen sich daher von schnell umsetzbaren Energieeffizienzlösungen verleiten“, erklärt Dejean, Projektkoordinator des EU-finanzierten Projekts EcoStock. Das Unternehmen Eco-Tech Ceram, an dem das Projekt angesiedelt ist, hatte zuvor eine Lösung für intermittierende Industrieöfen entwickelt, bei der nicht nur Wärme zurückgewonnen, sondern auch Strom zur Temperaturerhöhung genutzt wird. Mit dem Projekt EcoStock konnte das Team nun die Leistung seiner Lösung in einem industriellen Durchlaufofen validieren, der in der Luxuskeramikfabrik von Villeroy & Boch in Valence d’Agen, Frankreich, installiert wurde. „Wir haben dem Ofen mehr Abwärme entzogen, als wir berechnet hatten, und dadurch einen höheren Verbrennungswirkungsgrad als ursprünglich erwartet erzielt“, fügt Dejean hinzu. „Die auf diese Weise angehobene Temperatur der rückgewonnenen Wärme stellt bei den Industrieöfen eine Premiere dar.“
Wärmerückgewinnung
Die Projektlösung beruht auf zwei Innovationen: der Verwendung von Industrieabfallkeramik zur Wärmespeicherung und deren Einbau in ein thermisches Speichersystem, den sogenannten EcoStock. Das System wurde gemeinsam mit dem Luxuskeramikhersteller Villeroy & Boch entwickelt und gebaut. Der Aufbau umfasste die EcoStock-Einheit, eine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage, Ventilatoren, einen 150 Meter langen Ofentunnel und einen Schornstein. Die Abwärme des Tunnelofens wird bei 450 °C zurückgewonnen und dann mithilfe der Kraft-Wärme-Kopplung (die Strom über elektrischen Widerstand in Wärme umwandelt) auf 600 °C erhöht. Diese Wärme wird dann in der EcoStock-Anlage gespeichert. „Anstatt nur industrielle Abwärme zu nutzen, können wir gleichzeitig kostengünstigen Netzstrom oder sogar Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwenden. In den teureren Spitzenzeiten können wir dann die zuvor im EcoStock gespeicherte Wärme nutzen“, erläutert Dejean. „In unseren Tests konnten wir ungeachtet der Arbeit mit dem Herzstück einer Anlage, einem 150 Meter langen Ofen mit über 50 Brennern, Abwärme zurückgewinnen, ohne den industriellen Prozess zu stören.“
Die europäische Dekarbonisierungsagenda unterstützen
Die EcoStock-Innovation könnte einen wichtigen Beitrag zu den europäischen Ambitionen in Bezug auf die Dekarbonisierung der Industrie leisten und gleichzeitig die Fähigkeit der europäischen Unternehmen unter Beweis stellen, die grüne industrielle Revolution anzuführen. „Wir haben gezeigt, dass eine innovative industrielle Lösung den Erdgasverbrauch eines Industriestandorts auf nachhaltige und rentable Weise senken kann“, sagt Dejean. Um Unternehmen bei den erforderlichen Anfangsinvestitionen zu unterstützen, bietet Eco-Tech Ceram zudem die Drittfinanzierungslösung ETC Invest an, die die Investition für die Fertigungsunternehmen noch attraktiver werden lässt. Das Team arbeitet nun daran, seine Einheit weiter zu vergrößern, sodass es alle Brenner eines Durchlaufofens versorgen kann, und nicht nur einige, wie es gegenwärtig der Fall ist. Das Verfahren wird gleichermaßen für andere keramische, metallurgische und glasverarbeitende Industriesektoren geeignet sein.
Schlüsselbegriffe
EcoStock, Energie, Wärme, Ofen, Keramik, Strom, Industrie, Abfall, Fertigung
