Bilfinger: Energieeffizienz durch Pinch-Analyse zur Optimierung der industriellen Wärmenutzung

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Die Bilfinger Bohr- und Rohrtechnik GmbH hat in Kooperation mit der Technischen Universität Wien ein besonders effizientes Pinch-Analyseverfahren entwickelt, um die Energieeffizienz in der Industrie zu verbessern. Mit solchen Verfahren werden Energieströme in Industrieanlagen ausgewertet und der Wärmefluss optimiert. Ziel der Pinch-Analyse sei die optimale Wärmeverschaltung zwischen Prozessströmen und in weiterer Folge die Reduktion von externem Wärme- oder Kältebedarf, berichtet Bilfinger SE. Die damit verbundene Einsparung fossiler Brennstoffe führe zusätzlich zur Reduktion der CO2-Emissionen.

Im Rahmen der Pinch-Analyse werden Anlagen und deren verfahrenstechnische Prozesse thermisch analysiert. Im Ergebnis stehe ein vollständiger Überblick, der zur internen Wärmeintegration der Einzel- und Gesamtprozesse einer Anlage benötigt werde. Nach der Bestandsaufnahme werde im Zuge einer Detailanalyse der ideale Anlagenzustand, also die optimale Wärmeverschaltung zwischen Prozessströmen, systematisch dargestellt. Von diesem Optimalzustand ausgehend habe Bilfinger anschließend ein sinnvolles Umsetzungskonzept entwickelt. Dort werden neben den verfahrenstechnischen Rahmenbedingungen auch die zu erwartenden Investitions- und Betriebskosten sowie sicherheitstechnische und betriebliche Einschränkungen der jeweiligen Anlage berücksichtigt, heißt es.

Das Konzept beschreibt außerdem Bedingungen, durch die Optimierungen im Energiehaushalt der Anlage ermöglicht und eine optimale Verknüpfung der unterschiedlichen vorhandenen Wärmequellen und senken erreicht werden soll. Die praktische Umsetzung der Energieeinsparungen erfolge oftmals durch einfache Sofortmaßnahmen, durch Umschaltungen der bestehenden Wärmetauscher oder den Einsatz neuer Modelle. Aber auch neuere Technologien wie Hochtemperaturwärmepumpen, Wärmespeicher oder Rauchgaskondensatoren könnten damit optimal in die Anlage integriert werden.

Potenzial für alle Anlagengrößen

Die Pinch-Analyse ist Bilfinger zufolge sowohl für kleinere Einzelanlagen als auch für große Produktionsstandorte geeignet. Die höchsten Energieeinsparpotenziale würden in Anlagen mit zahlreichen Wärmequellen und -senken erzielt. Je nach Anlagengröße und -alter dauere die Analyse zwischen wenigen Tagen bei kleinen Industriebetrieben und mehreren Monaten bei großen, komplexen Anlagen. Zu Einschränkungen oder Störungen des Betriebs- und Produktionsablaufs komme es dabei nicht. Ein Großteil der erforderlichen Informationen lasse sich aus Betriebsaufzeichnungen gewinnen. Die fehlenden Daten zur Wärmenutzung würden im Lauf der Analyse durch Messungen vor Ort und mit thermodynamischen Berechnungen ermittelt. „Insbesondere bei Altanlagen ohne Energiemanagementsystem zeigt eine Pinch-Analyse die ungenutzten Einsparpotenziale auf. Darauf basierend können nach Umsetzung effizienzsteigender Maßnahmen die Betriebskosten reduziert werden”, so der Geschäftsführer der Bilfinger Bohr- und Rohrtechnik GmbH, Christian Strondl. Ein weiterer Mehrwert zeige sich in Bezug auf die Planung von Neuanlagen an vorhandenen Betriebsstandorten. Diese ließen sich mithilfe der Analyse thermisch gesehen besser in bestehende Gesamtanlagenkonzepte integrieren.

Software erlaubt Erstellung von Composite-Kurven für heiße und kalte Stoffströme

Um die Analyse optimal abzubilden, haben Bilfinger und die TU Wien auch eine Pinch-Analyse-Software entwickelt: Das Programm erlaube die Erstellung von Composite-Kurven für heiße und kalte Stoffströme und nutze für die mathematischen Berechnungen ein nichtlineares Optimierungsmodell. Die Auswirkungen geplanter Veränderungen auf die Energiebilanz einer Industrieanlage ließen sich somit schnell und einfach vorausplanen.

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