Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Komplette Porzessanalyse, Anwendung des Pinchdesign-Methode, Aufzeigen des korrekten Vorhehens bei solchen Fragestellungen
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Im Jahr 1995 hat Helbling bereits eine Energiestudie für die Ziegler Papier AG durchgeführt. In der Zwischenzeit hat sich hat sich die Produktion um 50 % auf deutlich über 70‘000 Tonnen pro Jahr vergrössert. Entsprechend stiegen der Gesamtstromverbrauch im Jahr 2006 auf 36 GWh pro Jahr und der Nutzwärmeverbrauch auf 92 GWh pro Jahr. Da der benötigte Strom primär mit der betriebseigenen Gasturbine selbst erzeugt wird, wird hauptsächlich Erdgas im Umfang von ca. 150 GWh pro Jahr eingekauft. Die Energiekosten erreichten knapp 9 Mio CHF pro Jahr (kalkulatorisch) und weisen einen bedeutenden Anteil an den Produktionskosten auf. Einsparungen wirken sich direkt auf den den kosten- und CO2-relevanten Erdgasverbrauch aus. Die Studie wurde wie vor 10 Jahren mit der systematischen Methode der Pinch-Analyse durchgeführt. Sie zeigte, dass mit den heutigen Energiepreisen der Gesamtoptimierungsgrad bei 65 % liegt. Diverse Massnahmen konnten identifiziert werden, die die Gesamteffizienz verbessern. Haupttreiber für die Massnahmen bilden die gesteigerten Massenströme, ausgelöst durch die Produktionssteigerung sowie die bessere Wirtschaftlichkeit von energieeinsparenden Massnahmen durch die stark gestiegenen Erdgaspreise. Grösster Einzelverbraucher ist die Papiermaschine mit ca. 76 % des Wärme- und 50 % des Strombedarfes sowie stromseitig die Papiermahlung und –aufbereitung mit ca. 36 %. Die Gebäude benötigen mit ca. 2 % einen relativ tiefen Primärenergiebedarf. Es konnten in 2 Varianten je 10 bis 11 Einzelmassnahmen identifiziert werden. Diese reichen von der direkten Gasturbinenabgasnutzung für die Papiermaschine, Prozessoptimierung und Wärmerückgewinnung im Papierprozess, Maschinenzuluft-Abluft-Wärmerückgewinnung, Warmwasservorwärmung aus Abluft des Vakuumgebläses und Nutzung eines Druckgefälles für eine Dampfturbine, bis hin zu klassischen Stromsparmassnahmen. Sie ermöglichen eine Einsparung (Verringerung des thermischen Energiebedarfs) von bis 19 %, was Einsparungen von über 1.0 Mio. CHF pro Jahr entspricht. Zusätzlich werden etwa 2 % Strom weniger verbraucht. Total müssten ca. 1.7 Mio. CHF investiert werden. Die Massnahmen haben einen gesamthaften Payback von 1.5 bis 2.0 Jahren. Zusätzlich werden weitergehende Massnahmen wie Organic Rankine Cycle (ORC) könnten Niedertemperaturabwärme in der feuchten Abluft (ca. 5 MW thermischer Leistung) noch mit einstelligen Wirkungsgraden in Strom umwandeln. Wir empfehlen eine erste Variantenwahl zu treffen, nachdem die konkrete Machbarkeit der Direktein- speisung des Gasturbinenabgases (Variante 1) von den Beteiligten verneint wird v.a. aus arbeitsicherheitstechnischen Gründen. Variante 2 weist ähnliche Einsparungsresultate auf und hat zudem den Vorteil, einer flexibleren und von der Produktion unabhängigeren Realisierungsmöglichkeit (kürzere Abstellzeiten der Produktion). Insofern empfehlen wir, Variante 2 weiter zu verfolgen mit den beiden Prioritäten 1 und 2 mit u.a. „Spritzwasservorwärmung mit Gasturbinenabluft“, „Vergrösserung der Wärmerückgewinnung Maschinenzuluft“, Warmwassererwärmung mit Turbairabluft“, etc. Ebenfalls sollte abgeklärt werden, ob ein Forschungsprojekt im Bereich „Organic Rankine Cycle“ (ORC) Aussicht auf Erfolg haben und vom Bundesamt für Energie (BFE) unterstützt werden könnte, da hohe Niedertemperaturabwärmemengen in der feuchten Abluft (ca. 5 MW thermische Leistung) sonst nicht mehr genutzt werden können. Die Gasturbine ist bei heutigen Preisverhältnissen (Strom/Gas ca. 2.2) an der Wirtschaftlichkeitsgrenze. Ein Weiterbetrieb der bestehenden Anlage ist heute aus Grenzkostenüberlegungen wirtschaftlich sinnvoll, bei allfälligen Neuinvestitionen müsste diese Frage aber neu gestellt werden.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Helbling Beratung + Bauplanung AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Morand,Raymond
Zugehörige Dokumente
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