Druck für die Energiekosten

Effiziente Druckluft-Wärme-Kraftwerke im Industriepark Düren

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04.02.2019 Druckluft ist ein teurer Energieträger, bei dessen Erzeugung viel Wärme entsteht. Damit diese nicht mehr ungenutzt bleibt, hat der Betreiber des Industriepark Düren-Niederau moderne gasbetriebene Druckluft-Wärme-Kraftwerke (DWKW) installiert, welche die Abwärme für die Dampferzeugung verwerten.

Entscheider-Facts für Betreiber

  • Die zuverlässige Versorgung mit Druckluft ist für viele Prozesse in der Chemieindustrie unverzichtbar, ist aber auch mit hohen Kosten verbunden.
  • Der Betreiber des Industrieparks Düren nutzt moderne Druckluft-Wärme-Kraftwerke, die Druckluft mit Erdgas statt teurem Strom erzeugen und die dabei entstehende Abwärme für die Prozesswärme direkt verwerten.
  • Die Nutzung von Gas stellt darüber hinaus die Druckluftversorgung auch bei Stromausfällen sicher und vermeidet so Produktionsstopps in den chemischen Anlagen.

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Die beiden DWKW-Module nutzen Erdgas anstelle von teurerem Strom. Bild: Bosch KWK Systeme

Eine Optimierung der Energieversorgung lohnte sich in dem rund 120.000 m2 großen Industriepark besonders: Die ansässigen Chemieunternehmen stellen hier unter anderem Wasserglas, gefälltes Silica, Aluminiumsilikate, Tenside sowie Additivmischungen für die Kunststoffindustrie her. Entsprechend hoch ist der Energieverbrauch. Eigentümer des Industrieparks ist Akzo Nobel Chemicals. Die Bewirtschaftung der zentralen Einrichtungen und Netze zur Ver- und Entsorgung hat jedoch das Unternehmen Veolia Industriepark Deutschland übernommen. Der Anlagenbetreiber beliefert die ansässigen Unternehmen mit Erdgas, Betriebs- und Trinkwasser, Dampf, Strom – und eben Druckluft.

Zwei Module für die Druckluft-Grundlast

Erklärtes Ziel ist es, den Industriepark möglichst effizient zu betreiben. Um die Energiezentrale zu modernisieren, investierte der Anlagenbetreiber in zwei Druckluft-Wärme-Kraftwerke CHA CA 570 NA von Bosch, die einen aus den Jahren gekommenen konventionellen Druckluftkompressor ablösten. Die alten Anlagen einfach zu ersetzen, hätte hinsichtlich Effizienz und Umwelt keine Verbesserung gebracht, während nun die kompakten DWKW-Module den Energieverbrauch und den ökologischen Fußabdruck deutlich reduzieren.

Mit einer Druckluft-Bereitstellung von je 9,5 m³/min bei maximal 8,5 bar Betriebsüberdruck decken die beiden DWKW einen Großteil des Grundlastbedarfs des Industrieparks ab und nutzen dafür Erdgas anstelle von teurerem Strom. Der hohe Grundlastbedarf innerhalb des Parks lässt jedes DWKW auf Volllast rund 8.400 Betriebsstunden jährlich laufen. Drei konventionelle Drucklufterzeuger decken den weiteren Grundlastbedarf und die benötigten Spitzenlasten ab. Zusammen mit der Druckluft der anderen Kompressoren wird die Druckluft der DWKW zentral aufbereitet und an die Verbraucher verteilt. Im Falle eines geringeren Druckluftbedarfes ist eine stufenlose Regulierung eines jeden DWKW bis hinunter auf 60 % der Motorleistung möglich.

Wärmenutzung reduziert Gasverbrauch

Prinzipbedingt entsteht bei der Drucklufterzeugung Wärme – und diese nutzen die DWKW. Die Wärme aus der Drucklufterzeugung sowie aus dem Motor und Abgas wird im Prozess ausgekoppelt und liegt bei 135 kW pro Modul. Das entspricht einem thermischen Wirkungsgrad von 82 %. Im Industriepark Düren wird die Gesamtwärmeleistung von 270 kW über Wärmeübertrager an das Kesselspeisewasser abgegeben. Dies führt zu einem entsprechend geringeren Gaseinsatz, da sich die zusätzlich benötigte Erwärmung des Kesselspeisewassers verringert. Durch diesen effizienten Einsatz der Abwärme reduzieren die DWKW den Gesamtwärmebedarf der Kraftwerksanlage.

Beide DWKW-Module sind zur Schalldämmung mit einer Schallschutzkabine und Zuluftkulisse für geringste Maschinengeräusche ausgestattet, und die Abluft wird über Dach kanalisiert abgeführt. Somit verursachen die Anlagen keine nennenswerten zusätzlichen Lärm- und Temperaturbelastungen in der Energiezentrale.

Veolia Industrie, Industriepark, Industrieservice

Die Druckluft-Wärme-Kraftwerke sind in der Energiezentrale des Industrieparks Düren-Niederau installiert. Bild: Veolia

Druckluftversorgung auch bei Stromausfall

Die chemischen Prozesse im Industriepark Düren-Niederau machen es notwendig, die Stromversorgung in ausgewählten Bereichen durch Notstromaggregate sicherzustellen. Bei einem Stromausfall am Standort entlasten nun die DWKW das vorhandene Notstromsystem deutlich, da sich die benötigte Druckluft mittels Erdgas bereitstellen lässt. Nach nur einigen Sekunden laufen die DWKW wieder nahezu auf voller Leistung und stellen so sicher, dass es zu keinen Produktionsstopps durch fehlende Druckluft kommt.

Um ungeplanten Ausfallzeiten der DWKW vorzubeugen, sind die Betriebsdaten der DWKW über den Fernzugriff MEC Remote für den Anlagenbetreiber jederzeit einsehbar. Von jedem internetfähigen Endgerät kann der zuständige Energiemanager auf die Daten zugreifen und einige Einstellungen selbst vornehmen. Dabei sorgt die VPN-Verschlüsselung für ein hohes Sicherheitsniveau. Darüber hinaus haben die Serviceexperten von Bosch ebenfalls Zugriff auf die DWKW-Daten der Anlage und informieren im Störfall aktiv den Anlagenbetreiber. Ist ein Vor-Ort-Termin nötig, kann der Servicetechniker oft vorab schon eine Einschätzung abgeben und die entsprechenden Teile direkt mitbringen.

Software überwacht Ressourcenströme

Um den Verbrauch der einzelnen Unternehmen im Industriepark korrekt abrechnen zu können, ist eine exakte Messung der Druckluftströme und -abgabe entscheidend. Deshalb kommt in Düren-Niederau die Energieeffizienz-Software Eneffco von Ökotec zum Einsatz, die als Controlling-Tool dient und punktgenau die Energie- und Ressourcenströme der Anlage überwacht. Die Messdaten lassen sich so den einzelnen Anlagen und Erzeugern zuordnen und erlauben ein umfangreiches Reporting. Der Betreiber erhält somit ein genaues Bild über die Abgabe an die einzelnen Verbraucher.

Auch sonst zeigt sich Volker Duven, Leiter Technisches Anlagenmanagement Industrie beim Anlagenbetreiber zufrieden mit der neuen Anlage: „Die Genehmigung, Aufstellung und Inbetriebnahme verlief absolut problemlos. Nach nur jeweils zwei Inbetriebnahmetagen konnte der Regelbetrieb sicher aufgenommen werden. Die Abnahmemessungen lagen alle in den zugesicherten Bereichen. Die Verfügbarkeit ist bisher sehr hoch und wird nur durch die regelmäßigen Wartungsarbeiten unterbrochen.“

CT-Produktfokus Druckluftversorgung

Heftausgabe: Februar/2019

Über den Autor

Kristin Heininger, Marketing, Bosch KWK Systeme
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