Aufwertung von Abwärme mittels Solarwärme zur Erzeugung von hochwertiger Prozessenergie

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: 102351

Schlüsselwörter (Deutsch)

TP0072;F - Solarwärme u. Wärmespeicherung

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Aufwertung von Abwärme mittels Solarwärme zur Erzeugung von hochwertiger Prozessenergie

Schlussbericht (Deutsch)

Novartis Consumer Health S.A. führte mit BMG Engineering AG im Jahr 2006/2007 am Standort Nyon, VD, eine Studie zur Reduktion des Prozessenergiebedarfs in einem Produktionsgebäude durch, in dem im Batchbetrieb ein Wirkstoff produziert wird. Nebst verschiedenen Einsparmassnahmen wurden auch Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung identifiziert. Die relativ tiefen Temperaturen der vorhandenen Abwärmeströme erschwerten jedoch eine effiziente Nutzung im Prozess selbst. Dies stellt generell ein häufig beobachtetes Problem der Abwärmenutzung in Industrieprozessen dar. Aufgrund des sonnigen Standortes in Nyon entstand das Konzept, das Temperaturniveau dieser Abwärme solarthermisch so weit zu heben, bis eine sinnvolle Verwendung als Prozesswärme möglich ist. Ziel dieser Untersuchung ist die technische und ökonomische Bewertung einer solchen Anlage auch im Hinblick auf die Übertragbarkeit auf andere Standorte. Mittels Prozess-Simulation wurde durch BMG Engineering AG die zeitliche Verfügbarkeit der Abwärme aus einem Batchprozess sowie der Leistungsbedarf eines anderen, zu betreibenden Batchprozesses sowie der Gebäudebeheizung modelliert. Für verschiedene Felder von konzentrierenden Solarkollektoren (unterschiedliche Ausrichtungen und Kollektorflächen) wurden durch das SPF Institut für Solartechnik der Hochschule für Technik Rapperswil HSR die erzielbaren thermischen Leistungen im Tages- und Jahresgang für den Standort Nyon VD modelliert. Diese Ergebnisse wurden als Eingangsgrössen mit der Prozesssimulation gekoppelt. Die Effizienz des Systems wurde sowohl für die Einzelsysteme Solaranlage und Abwärmenutzung, wie auch für das Gesamtsystem für drei verschiedene Konfigurationen analysiert. Schliesslich wurde die Wirtschaftlichkeit der Anlage bewertet (NPV), was für Novartis Consumer Health S.A. als Grundlage für einen Investitionsentscheid dient.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Institut für Solartechnik SPF, Hochschule für Technik Rapperswil HSR
BMG Engineering AG

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Müller,Reto
Luzzi,A.
Marty,Heinz

Zugehörige Dokumente

• Solarthermische Abwärmenutzung | Aufwertung von Abwärme mittels Solarthermie zur Erzeugung hochwertiger Prozessenergie - Schlussbericht [PDF] 1'282 kB

Schlussbericht (Englisch)

In 2006/2007 with support of BMG Engineering AG Novartis Consumer Health S.A. has carried out a study concerning the reduction of process energy demand in a production site in Nyon (VD) where an agent is produced in batch operation. Along with different economization measures, possibilities for waste heat recovery have been identified. The relatively low temperatures of the existing waste heat flows have, however, complicated an efficient use within the process itself. This reflects a generally often observed problem with waste heat use in industrial processes. Due to the sunny location in Nyon the concept to solar-thermally increase the temperature level of this waste heat evolved. The goal was to reach a reasonable temperature level of the waste heat in order to use it as process heat. Objective of this analysis was the technical and economical assessment of such an installation, also with regard to transferability to other sites. By means of process simulation BMG Engineering AG has modelled the timely availability of the waste heat from a batch process and the energy requirement of another to be operated batch process as well as the heating of the building. For different sizes of concentrating solar collectors fields (varied alignments and collector surface area) the SPF Institute for Solar Technology of the Rapperswil technical college HSR has modelled the achievable thermal performance for the location Nyon VD in daily and yearly cycles. These results have been linked as input parameter with the process simulation. The efficiency of the system has been analyzed for the individual solar collector and waste heat recovery system as well as for the complete system in three different configurations. Furthermore, the profitability of the system has been reviewed (NPV, IRR) which constitutes the basis for an investment decision by Novartis Consumer Health S.A.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Institut für Solartechnik SPF, Hochschule für Technik Rapperswil HSR
BMG Engineering AG

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Müller,Reto
Luzzi,A.
Marty,Heinz

Schlussbericht (Französisch)

En 2006/2007, Novartis Consumer Health S.A. a réalisé en collaboration avec BMG Engineering AG, une étude sur la réduction des besoins énergétiques de ses procédés sur le site de production de Nyon (VD), où une substance active est produite par un procédé en batch. Parallèlement à plusieurs mesures d’économie, l’opportunité d’utiliser la chaleur résiduelle a été identifiée. Les températures relativement basses des flux de chaleur compliquent cependant l’utilisation efficace du procédé en tant que tel. Cela reflète un problème souvent observé avec l’utilisation de la chaleur résiduelle dans les procédés industriels. Etant donné le fort ensoleillement de Nyon, le concept d’une augmentation de la température de la chaleur résiduelle du procédé grâce à une installation solaire-thermique est né, rendant ainsi possible l’utilisation de cette chaleur résiduelle. Le but de cette étude est l’évaluation sur les plans techniques et économiques d’une telle installation, dans l’optique d’un possible transfert dans d’autres sites. Grâce à une simulation du procédé, BMG Engineering AG a modélisé la disponibilité temporelle de l’énergie résiduelle d’un procédé en batch, des besoins énergétiques d’un autre batch ainsi que du chauffage du bâtiment. L’Institut SPF pour l’énergie solaire de la Haute Ecole Technique de Rapperswil a modélisé la puissance thermique journalière et annuelle atteignable pour le site de Nyon et pour différentes surfaces de capteurs solaires à concentration (variant dans leur alignement et la surface des collecteurs). Ces résultats ont ensuite été utilisés pour la simulation du procédé. L’efficacité du système a été analysée individuellement pour le capteur solaire et le système de récupération de la chaleur résiduelle ainsi que pour le système complet dans trois configurations différentes. Finalement, une nouvelle évaluation de la rentabilité de l’installation a été faite (NPV), qui servira une base à Novartis Consumer Health S.A. pour décider de l’opportunité d’investir.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Institut für Solartechnik SPF, Hochschule für Technik Rapperswil HSR
BMG Engineering AG

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Müller,Reto
Luzzi,A.
Marty,Heinz