Solare Prozesswärme (Projekt zum IEA- Solar Heating and Cooling Programm, Task 33)

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Das zentrale Ziel dieser internationalen Forschungskooperation ist die Erschließung industrieller Prozesswärme für solarthermische Anlagen. Dazu werden sowohl theoretische Grundlagen erarbeitet wie auch Komponenten und systemtechnische Konzepte entwickelt. Weiters ist es das Ziel des Task 33/IV, einen genauen Stand der Technik im Bereich solarer Prozess¬wärme zu erheben, die eine Gültigkeit für Europa hat.

Die Arbeiten von JOANNEUM RESEARCH - Institut für Nachhaltige Techniken und Systeme konzentrieren sich hauptsächlich auf die Inhalte in Subtask B. Den Rahmen für die Arbeiten in dem Subtask B bilden die gemeinsamen Task-Treffen, die regelmäßig zwei Mal im Jahr stattfanden. In Verbindung mit den Task-Meetings in Madrid und Kassel wurden Industrie-Workshops im jeweiligen Gastgeberland abgehalten, zu denen Solaranbieter und die Zielgruppe der Produktionsbetriebe eingeladen wurden.

Im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit wurde an der Gestaltung des Task 33/IV Folders und zweier Industrie Newsletters mitgearbeitet (Folder und Newsletter im Anhang). Zur externen und internen Kommunikation wurde eine Homepage eingerichtet.

Vor den Überlegungen zum Einsatz von Solarenergie sollen alle anderen energetisch, finanziell und organisatorisch sinnvollen Möglichkeiten zur internen Energierückgewinnung genutzt werden. Aus diesem Grund ist die Erfassung aller relevanten Energie und Massenströme in einem System notwendig. Um in einem Betrieb die notwenigen Daten für die Energiebilanzen der Anlage und der einzelnen Prozesse erheben zu können, wurde ein Template angefertigt, um das Sammeln aller notwendigen Parameter zu erleichtern und die Ausgangslage übersichtlich darstellt.

Bei einer Analyse des industriellen Energieeinsatzes im Niedertemperaturbereich stößt man auf immer wiederkehrende verfahrenstechnische Grundoperationen die in vielen Industriesparten wiederkehren und daher für den Einsatz von Solarenergie in Frage kommen (Lebensmittelindustrie, Chemische Industrie, Kunststoffindustrie, Textilindustrie, Baustoffindustrie, Betriebe mit Oberflächenbehandlungsprozesse, Gewerbe Betriebe).

Die Integration von thermischer Solarenergie in industrielle Prozesse hat über dem Pinch zu erfolgen. Die Pinch Methode gibt Auskunft darüber, bei welchen Temperaturniveaus die Integration am sinnvollsten ist.

Die Möglichkeit der Wärmeintegration wurde im Rahmen des Projekts durch das Beispiel einer Großbrauerei und einer kleinen Haus-Brauerei dargestellt. Die zwei untersuchten Produktionsprozesse haben komplett unterschiedliche Produktionssysteme.

Für die Groß Brauerei zeigt sich, dass für die Kurzzeit-Vorwärmer (70-73°C) und für das Aufheizen des Wassers für das Flaschen-Reinigungs-System, eine große Menge an Energie benötigt wird. Für diesen Energiebedarf steht keine Energieversorgung zur Verfügung. Daraus folgt, dass diese Prozesse in der Flaschen-Reinigung sehr geeignet sind, Solartechnologie zu implementieren.

In kleinen Brauereien können Wärmetauscher nicht so ohne weiteres angewendet werden, da pro Tag meist nicht mehr als eine Charge gefahren wird. Der Einbau von Solar-Anwendungen kann daher wärmstens empfohlen werden. Natürlich wird die Energie für die Produktion nur an bestimmten Tagen benötigt, aber das Warmwasser kann in der restlichen Zeit auch fürs Waschen oder für die Beheizung des Hauses verwendet werden.

Die Matrix of Indicators wurde als Planungstool für Solarexperten und Berater entwickelt. In der Matrix ist sämtliche Information zu für die solare Prozesswärme relevanten Industriebranchen und Prozessen (Unit operations) zu finden. Auf der x Achse der Matrix sind die relevanten Industriesektoren aufgelistet; auf der y-Achse findet man die relevanten Prozesse. Jedem Prozess sind weitere detaillierte Informationen hinterlegt. Hinter jeder Industriebranche ist eine Submatrix mit genaueren Informationen zur Branche zu finden.

Die Zusammenarbeit im internationalen Team der IEA Task 33/IV hat auf Grund von Experten aus verschiedenen Themenschwerpunkten (Solarexperten, Energieberater, Solarfirmen, Prozessingenieure) zu einem gegenseitigen breiten Wissensaustausch beigetragen. Die dadurch entstanden Synergien konnten optimal genutzt werden und führten zu einem positiven Ergebnis. Weiters sind bereits im Task 33/IV teilweise die relevanten Zielgruppen wie Solarfirmen, Kollektorerzeuger und Energieberater eingebunden.

Projektleiter

Univ. Prof. DI Dr. Hans Schnitzer
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
Institut für Nachhaltige Techniken und Systeme - JOINTS
Elisabethstraße 16/1, A-8010 Graz
Tel: +43 (316) 876-2413
Fax: +43 (316) 876-2430
E-Mail: hans.schnitzer@joanneum.at
Internet: www.joanneum.at/nts