Alimentare i forni industriali continui con un’innovazione per il recupero di calore
Secondo Guilhem Dejean, responsabile del reparto R&S presso l’impresa specializzata nel settore energetico Eco-Tech Ceram, oltre un terzo dell’energia consumata dall’industria pesante alimentata da combustibili fossili viene dispersa sotto forma di calore, una quantità equivalente a 2 450 megatonnellate di CO2 all’anno, a livello globale. Dato che molte soluzioni nel campo dell’efficienza energetica progettate per evitare questo problema sono costose e richiedono tempi di installazione lunghi, i produttori sono spesso riluttanti ad adottarle. La più comune, ovvero lo scambiatore di calore, è efficace ma al contempo limitata a un’operatività con temperature inferiori a 600 °C. Inoltre, dato che non dispone di capacità di sfasamento, comporta la necessità di utilizzare il calore recuperato immediatamente. La barriera all’adozione si trova in ogni caso in un versante economico, piuttosto che tecnico. «I produttori ricercano una redditività a breve termine e sono quindi tentati da soluzioni di efficienza energetica a rapida azione», spiega Dejean, che ha rivestito il ruolo di coordinatore del progetto EcoStock, finanziato dall’UE. Eco-Tech Ceram, l’azienda che ha ospitato il progetto, aveva già progettato in passato una soluzione destinata ai forni industriali intermittenti che non solo era in grado di recuperare il calore, ma anche di utilizzare l’energia elettrica per aumentare la temperatura. Il progetto EcoStock ha consentito al team di convalidare le prestazioni della soluzione presso la fabbrica di ceramiche di lusso di Villeroy & Boch a Valence d’Agen, in Francia, dove si trova installato un forno industriale continuo. «Abbiamo estratto dal forno una quantità di calore di scarto superiore a quella calcolata, ottenendo un’efficienza di combustione superiore alle previsioni iniziali», aggiunge Dejean. «La possibilità di incrementare la temperatura del calore recuperato in questo modo costituisce una novità assoluta per i forni industriali.»
Recupero del calore
La soluzione del progetto si basa su due innovazioni, ovvero l’utilizzo di ceramiche di scarto industriale per immagazzinare il calore e la loro installazione in un’unità per lo stoccaggio dell’energia termica, chiamata EcoStock. Il sistema è stato costruito in collaborazione con l’azienda produttrice di ceramiche di lusso Villeroy e Boch. L’impianto è costituito da vari componenti, quali il dispositivo EcoStock, un sistema di alimentazione per riscaldare l’impianto, ventilatori, un tunnel del forno di una lunghezza di 150 metri e un camino. Il calore di scarto viene recuperato dal forno a tunnel a una temperatura di 450 °C per poi essere riscaldato fino a 600 °C mediante l’impianto di recupero del calore, che permette di convertire l’elettricità in calore utilizzando la resistenza elettrica. Il calore recuperato viene quindi immagazzinato nel dispositivo EcoStock. «Invece di utilizzare solo il calore di scarto industriale, possiamo impiegare contemporaneamente l’elettricità di rete a basso costo nelle ore fuori punta o anche quella proveniente da fonti rinnovabili. Nelle ore di picco più costose, invece, abbiamo la possibilità di usare il calore precedentemente accumulato nell’EcoStock», osserva Dejean. «Nei nostri test, pur lavorando con l’elemento centrale dell’impianto, ossia un forno lungo 150 metri dotato di oltre 50 bruciatori, abbiamo recuperato il calore di scarto senza interrompere il processo industriale.»
Sostenere il programma europeo per la decarbonizzazione
L’innovazione di EcoStock potrebbe contribuire in modo significativo alle ambizioni europee di decarbonizzazione dell’industria, mettendo al contempo in evidenza la capacità delle imprese europee di svolgere un ruolo da capofila nella rivoluzione industriale verde. «Abbiamo dimostrato che una soluzione industriale innovativa dispone del potenziale per ridurre il consumo di gas naturale di un sito industriale in modo sostenibile e redditizio», afferma Dejean. Per aiutare le aziende a effettuare l’investimento iniziale richiesto, Eco-Tech Ceram offre inoltre una soluzione di finanziamento di terza parte, chiamata ETC Invest, che rende l’investimento più allettante per i produttori. Il team sta ora lavorando per aumentare le dimensioni del dispositivo in modo da poter alimentare tutti i bruciatori di un forno continuo, anziché solo alcuni, come è possibile attualmente. Il processo sarà adattato anche per altre industrie ceramiche, metallurgiche e del vetro.
Parole chiave
EcoStock, energia, calore, forno, ceramica, elettricità, industriale, rifiuti, produzione
