Ciepło z odzysku zasila piece do procesów ciągłych
Jak twierdzi Guilhem Dejean, przedstawiciel specjalistycznego zespołu Eco-Tech Ceram zajmującego się energią, blisko trzecia część energii zużywanej przez przemysł ciężki, pochodzącej ze spalania paliw kopalnych, jest tracona w postaci ciepła odpadowego. W praktyce przekłada się to na emisje aż 2 450 megaton dwutlenku węgla rocznie w skali całego świata. Ze względu na wysoki koszt oraz czasochłonność montażu wielu rozwiązań mających na celu ograniczenie tego zjawiska i zwiększenie efektywności energetycznej, producenci niechętnie decydują się na ich wykorzystanie. Najpowszechniej wykorzystywane wymienniki ciepła są co prawda skuteczne, jednak działają wyłącznie w zakresie temperatur poniżej 600 °C, a w przypadku instalacji bez materiałów zmiennofazowych odzyskane ciepło musi być wykorzystane natychmiast. Największą przeszkodą na drodze do popularyzacji tego rodzaju rozwiązań nie są jednak problemy techniczne, lecz przede wszystkim finanse. „Producentom zależy przede wszystkim na zyskach w perspektywie krótkoterminowej, w związku z czym szybkie i często prowizoryczne rozwiązania w zakresie efektywności energetycznej są dla nich niezwykle kuszące”, wyjaśnia Dejean, koordynator finansowanego przez UE projektu EcoStock. Spółka Eco-Tech Ceram pełniąca rolę gospodarza projektu, opracowała rozwiązanie z myślą o piecach przemysłowych pracujących w cyklach przerywanych, które pozwala nie tylko na odzyskiwanie ciepła odpadowego, ale także wykorzystuje energię elektryczną w celu zwiększenia temperatury. Projekt EcoStock umożliwił zespołowi sprawdzenie, czy nowatorskie rozwiązanie sprawdzi się także w piecu przemysłowym do procesów ciągłych, zainstalowanym w fabryce luksusowej ceramiki Villeroy & Boch w Valence d'Agen we Francji. „Ilość odzyskanego ciepła odpadowego przekroczyła nasze najśmielsze oczekiwania, dzięki czemu wyniki w zakresie sprawności i wydajności spalania także okazały się lepsze od wstępnych założeń”, dodaje Dejean. „Nasze rozwiązanie pozwalające na podnoszenie temperatury odzyskiwanego ciepła odpadowego est pierwszym tego typu rozwiązaniem opracowanym z myślą o piecach przemysłowych”.
Odzyskiwanie ciepła
Rozwiązanie opracowane przez zespół opiera się na dwóch innowacjach – wykorzystaniu przemysłowych odpadów ceramicznych w celu magazynowania ciepła odpadowego, a także zastosowaniu tego rozwiązania w magazynie energii cieplnej o nazwie EcoStock. Rozwiązanie zostało opracowane we współpracy z producentem luksusowej ceramiki Villeroy and Boch. Konfiguracja zastosowana w zakładzie przemysłowym obejmowała magazyn EcoStock, elektryczną instalację grzewczą, wentylatory, 150-metrowy tunel pieca oraz komin. Rozwiązanie pozwala na odzyskiwanie ciepła odpadowego o temperaturze 450 °C z pieca tunelowego. Następnie temperatura jest podnoszona dzięki instalacji grzewczej do 600 °C za pomocą elektrycznych elementów oporowych, po czym ciepło trafia do urządzenia magazynującego EcoStock. „Poza samym ciepłem odpadowym z procesów przemysłowych, jesteśmy także w stanie wykorzystywać tanią energię elektryczną z sieci poza godzinami największego zapotrzebowania lub pochodzącą ze źródeł odnawialnych. Z kolei w okresie największego popytu, gdy energia elektryczna jest najdroższa, wykorzystujemy ciepło zakumulowane w magazynie EcoStock”, wyjaśnia Dejean. „W ramach przeprowadzonych testów odzyskiwaliśmy ciepło odpadowe bez zakłócania procesu przemysłowego, pomimo pracy na najważniejszym elemencie zakładu – 150-metrowym piecu wyposażonym w przeszło 50 palników”.
Na drodze do dekarbonizacji Europy
Innowacyjne rozwiązanie opracowane w ramach projektu EcoStock może w znaczący sposób przyczynić się do realizacji europejskich ambicji w zakresie dekarbonizacji przemysłu. Jednocześnie pokazuje, że europejskie przedsiębiorstwa są w stanie sprostać wyzwaniu, jakim jest zielona rewolucja przemysłowa. „Skutecznie wykazaliśmy, że nasze innowacyjne rozwiązanie przemysłowe może zmniejszyć zużycie gazu ziemnego w zakładzie w zrównoważony sposób, zarazem zwiększając rentowność”, zauważa Dejean. Zespół Eco-Tech Ceram ma świadomość, że początkowy koszt inwestycji może stanowić problem dla wielu przedsiębiorstw, dlatego nawiązał współpracę ze spółką ETC Invest oferującą możliwości finansowania, dzięki którym inwestycje stają się bardziej atrakcyjne dla producentów. Zespół pracuje obecnie nad zwiększeniem rozmiaru swojego urządzenia, by mogło zasilać wszystkie palniki pieca – obecnie pozwala jedynie na dostarczanie ciepła do wybranych jednostek. Badacze zamierzają także dostosować swój proces do innych gałęzi przemysłu ceramicznego, metalurgicznego i szklarskiego.
Słowa kluczowe
EcoStock, energia, ciepło, piec, ceramika, energia elektryczna, przemysł, odpadowe, produkcja
