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„SolProBat“ - Entwicklung einer Optimierungsmethode zur Integration von Solarthermie in Produktionsprozesse im Batch-Betrieb

Aus dem Fabrik der Zukunft Projekt „PROMISE“ zeigten sich die Produktionsbereiche Nahrungsmittel, Textil und Chemie als jene mit dem größten Umsetzungspotenzial für solarthermische Prozesswärmeerzeugung. In vielen Fällen laufen die Produktionsprozesse im sogenannten Chargen- bzw. Batchbetrieb ab. Eine thermische Solaranlage liefert aber immer dann Energie, wenn die Einstrahlung entsprechend hoch ist und nimmt keine Rücksicht auf das Produktionsprogramm.

Es war daher das Ziel dieses Projektes eine Methodik zu entwickeln, die zu einer optimalen Integration von thermischen Solaranlagen in der Prozesswärmeversorgung eines Produktionsbetriebs führt und gleichzeitig die möglichen Energieeinsparpotenziale durch internen Wärmeaustausch berücksichtigt.

Als eines der wesentlichen Hilfsmittel dafür wird die sogenannte Pinch – Analyse verwendet, die allerdings für kontinuierliche Produktionsprozesse entwickelt wurde. Eine Erweiterung bzw. Anwendung für Batch-Prozesse sollte daher entwickelt werden.

Im Projekt sollte geklärt werden, inwieweit vorhandene Softwarelösungen für die Pinch-Analyse einerseits und die solartechnische Simulation andererseits miteinander kombiniert werden können. Es zeigte sich im Laufe der Arbeiten, dass gewisse Programme geeignet sind, Daten miteinander auszutauschen. Eine kombinierte Berechnung mit Umsetzung dieses Datenaustausches wurde nicht durchgeführt.

Als eine mögliche und erfolgreich umgesetzte Methode wurde die vorhergehende Analyse des Wärmerückgewinnungspotenzials vor der eigentlichen solarthermischen Simulation erarbeitet. Dabei wird die Pinch – Analyse zur Bestimmung des möglichen internen Wärmeaustauschs eingesetzt und anschließend für den verbleibenden Heizenergiebedarf bei einem geeigneten Temperaturniveau die Bereitstellung von solarer Wärme berechnet.

Die Methodik wurde mit realistischen Prozessdaten für die Firmen Berglandmilch, Wolford AG und Beerenfrost berechnet. Dabei wurden jeweils die Energieeffizienzsteigerungsmaßnahmen und die solarthermische Anlage für die Prozesswärmegenerierung berechnet und Wirtschaftlichkeitsberechnungen für unterschiedliche Varianten erarbeitet.


Auftraggeber

BMVIT Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, Energiesysteme der Zukunft

Projektpartner

JOINTS – Joanneum Research – Institut für Nachhaltige Techniken und Systeme

TU Graz RNS, Institut für Ressourcenschonende und Nachhaltige Systeme