Prozessintegration in der Praxis

Fallbeispiel I:
Prozessintegration in der Praxis
WORKSHOP
BFE & SCCER EFFICIENCY OF INDUSTRIAL PROCESSES
Beat Wellig, Hochschule Luzern
Gliederung

Energetische Prozessintegration

Von der Forschung in die Praxis

Einige Fallbeispiele
2
Energieeinsatz in der Schweizer Industrie
Rund 20% des gesamten schweizerischen Energiebedarfs,
mehr als die Hälfte davon ist «Prozesswärme»
Quelle: Bundesamt für Energie BFE
3
Was ist energetische Prozessintegration?

Eine andere Perspektive auf Produktionsund Infrastrukturanlagen

Systemorientierte Methode zur Bestimmung
des optimalen Energieeinsatzes und Anlagendesigns unter der Randbedingung von
minimalen Kosten (Investition und Betrieb)

«Energie-Optimimierung mit System statt
Trial-and-Error»
Pinch-Analyse = Wichtigstes Werkzeug der
energetischen Prozessintegration
Warum energetische Prozessintegration?
«Verbesserungen auf Stufe Prozesse und Wärmeübertrager sind
aus ökonomischer und energetischer Sicht den Eingriffen auf
Stufe Energieversorgung und Infrastruktur überlegen. » (Zitat BFE)
Kernprozess
(z.B. Reaktoren)
Pr
Weitere Prozesse
(z.B. Trennsysteme)
ior
itä
t
Wärmeübertrager-Netzwerk
de
r
Op
tim
ier
un
g
Thermische
Energiespeicher
Infrastruktur/Energieversorgung
(Wärme, Kälte, ECUs)
Quelle: «Zwiebelschalenmodell», adaptiert von I.C. Kemp (2007)
Was ist der Nutzen von Pinch-Analysen?

Ganzheitliche Optimierung von
Energieeffizienz
 Anlagendesign, Energieversorgung
 Investitions- und Betriebskosten


Massnahmenkatalog mit Kosten/NutzenBetrachtung

Strategische Planung der Umsetzung
(„Man verbaut sich nichts!“)
www.pinch-analyse.ch
Gliederung

Energetische Prozessintegration

Von der Forschung in die Praxis

Einige Fallbeispiele
7
Von der Forschung in die Praxis
am Beispiel der Prozessintegration
SCCER EIP
BFE – Industrielle Prozesse
Forschung
MethodenEntwicklung
z.B. Leitfaden
Abwärmenutzung
Umsetzung
z.B. SoftwareEntwicklung
PinCH 3.0
z.B. Betrieb
Stützpunkt
PI/PinCH
Feedback für
Forschung
Industrieunternehmen
Ingenieurbüros
Pilot und
Demonstration
Praxis
z.B. Grossspeicher für
Abwärmenutzung in
Fernwärme
Durchführung Pinch& AWN-Analysen
Aus- und
Weiterbildung
Prozessintegration im SCCER-EIP:
Methoden-Entwicklung
z.B. Optimierung von Batch-Prozessen (Gruppe B. Wellig, HSLU)
Quelle: HSLU
9
Prozessintegration im SCCER-EIP:
Methoden-Entwicklung
z.B. Site Scale Integration (Gruppe F. Maréchal, EPFL)
Quelle: EPFL
10
Wie schaffen wir den Schritt in die Praxis?

Ausbildung des Nachwuchs (Bsc, Msc, PhD)

Weiterbildung von Fachkräften aus


Ingenieurbüros (z.B. EnAW-Moderatoren)

Industrieunternehmen
Anreize und Förderung, z.B.

PuD-Projekte

Förderung Pinch-Analysen
Weiterbildung von Fachkräften: Kurs
«Energie-Optimierung mit Pinch-Analyse»
Kurs am BFE-Stützpunkt PI/PinCH an der HSLU. Umfang: 4 Module à 2 Tage
 Bis heute 106 Absolventen und Absolventinnen (CH 84, D 16, A 6)

www.pinch-analyse.ch  Kurse & Coaching
12
Pinch-Analysen in der Schweizer Industrie
Status in der Schweiz:

> 100 Pinch-Analysen durchgeführt

Erzielte Energieeinsparungen ca. 10-40%
Verbleibendes Potenzial:

600-800 Unternehmen > 2.5 GWh/a

Mögliche Energieeinsparung (konservativ
geschätzt) rund 2’000 GWh/a
Quelle: Bundesamt für Energie BFE
Beispiele von Pinch-Analysen
(animierte Folie, hier als Tabelle für Handout)
Alcan Packaging Rorschach AG
Forbo-Giubiasco SA
Lindt & Sprüngli (Schweiz) AG
Schweizer Getränke AG
Amcor Flexibles Burgdorf GmbH
Frutarom Switzerland Ltd.
Lonza AG
Sefar AG
Amrein Futtermühle AG
Galvaswiss AG
Mapei Suisse SA
Serge Ferrari AG
B.Brown Medical AG
Givaudan Schweiz SA
Metal Paint AG
Sika AG
Bell AG
Grand Resort Bad Ragaz AG
Metsä Tissue GmbH
SIG Combibloc GmbH
Blattmann Schweiz AG
Haco AG
Model Verpackungen AG
Stahl Gerlafingen AG
Cellpack AG
Heineken Switzerland AG
Monosuisse AG
STIHL Kettenwerk GmbH
Chocolat Frey AG
Hochdorf-Nutritec AG
Nestlé S.A.
SwissFlock AG
CSL Behring AG
Hero AG
Papierfabrik Utzenstorf AG
TE Connectivity Solutions GmbH
DGS Druckguss Systeme AG
Hefe Schweiz AG
Pavatex SA
TIMCAL SA
e. Luterbach AG
Ilford Imaging Switzerland GmbH
Peka System AG
Trocknungsanlage Zell
Emmi Emmen
Impreglon Coatings AG
Perlen Papier AG
UCB Farchim SA
Emmi Ostermundigen
IVI Mittelhäusern
Pilatus Flugzeugwerke AG
voestalpine Schweiz GmbH
Emmi Langnau i.E.
Kentaur GmbH
Ramseier AG
vonRoll casting AG
Erbo Spraytec AG
Klinik St. Anna AG
Rapelli SA
V-ZUG AG
Estavayer Lait SA
Kronospan Schweiz AG
Ricola AG
WEPA Papierfabrik
Eternit (Schweiz) AG
KVA Turgi+Niederurnen
Rivella AG
Zeochem AG
F. Hunziker + Co AG
Landi Sursee Genossenschaft
Rheinmetall Air Defence AG
Ziegler Papier AG
Flumroc AG
Lati SA
Saline de Bex SA
Zweifel Pomy-Chips AG
www.pinch-analyse.ch  Success Stories
14
Gliederung

Energetische Prozessintegration

Von der Forschung in die Praxis

Einige Fallbeispiele
15
Pinch-Analyse:
z.B. von Roll casting AG
Kondensatorleistung
Verdichterleistung
Verdampferleistung
CU
Markante Erhöhung des WRG-Potenzials durch Integration einer Wärmepumpe
 WP: Heizleistung 384 kW, COP 4.3 für W28/W60, Amortisationszeit ca. 4-5 Jahre

Pinch-Analyse: Grüniger PLUS GmbH/HSLU, 2013
hk gebäudetechnik, 9/2015
16
Pinch- und Abwärmenutzungs-Analyse
z.B. Stahl Gerlafingen AG
1. Reduktion Prozessenergiebedarf
Abwärme
5.5 MWth
WRG-Potenzial = 3.3 MWth
Pinch-Analyse: Helbling Beratung + Bauplanung AG, 2014
2. Abwärmenutzung
Nutzung für Gebäudeheizung mittels
Speicherung
Eigenstromproduktion
mittels Dampfturbine /
ORC-Anlage
Nutzung des restlichen Wärmeangebots für andere Zwecke
17
Oft matchentscheidend:
Eine geeignete Wärmeauskopplung
Stahlherstellung:
Abluft
Holztrocknung:
Hohe Staubbeladung oder
Feuchtigkeit
Feststoffe oder
Kondensat
BFE-Projekt: Thermosiphon-Wärmeübertrager
(schmutzresistenter Wärmeübertrager)
18
Pinch-Analyse:
z.B. Sefar AG (Textilveredelung)
Sommer
WRGPotenzial
Heizbedarf
Kühlbedarf & Abwärme
Winter
WRGPotenzial
Heizbedarf
Kühlbedarf & Abwärme
Pinch-Analyse mit 55 Energieströmen (typischer Umfang in CH Industrie)
 WRG-Potenzial: Sommer 1‘300 kW, Winter 1‘800 kW; in der Umsetzung

Pinch-Analyse: HSLU, 2015/16
hk gebäudetechnik, 3/2016
19
Pinch-Analyse:
z.B. Beschichtungsanlage
Heizbedarf
Heizbedarf
Kühlkreis
BHKW
WRG-Potenzial
Abwärme
WRG-Potenzial
Abwärme
Integration BHKW (90 kWel , Reduktion Erdgasbedarf ca. 150 kW)
 Steigerung Gesamtenergieeffizienz um 35%

Pinch-Analyse: e.luterbach AG, 2014
hk gebäudetechnik, 11/2015
20
SCCER EIP / BFE
Chancen und Nutzen für die Industrie

Stärkung der F&E und Umsetzung im Bereich
«Energieeffizienz in der Industrie»

Koordination der Energieforschung zum Nutzen
der Schweizer Industrie

Lancierung von F&E-, PuD- und UmsetzungsProjekten
Nutzen Sie die Chancen und
kommen Sie auf uns zu!
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

Download Report