Vortrag beim BAFA Energietag zum Thema erfolgreiche Beispiele für Effizienzmaßnahmen in der Industrie

Ziel der Pilotprojekte des von der BAFA ins Leben gerufenen Förderprogramms ist es, den Trend zur Digitalisierung auch für eine höhere Energieeffizienz nutzbar zu machen. Daher sollen innerhalb der einzelnen Förderprojekte Energieverbrauchsdaten erfasst und auf Basis dieser Daten Energieeinsparpotenziale IT-gestützt und individualisiert ermittelt werden (Vgl. zu diesem Abschnitt BAFA Webseite „Einsparzähler (Pilotprogramm)“)

Die mycon GmbH hat sich in diesem Rahmen zum Ziel gesetzt, herauszufinden wie viel Energie durch Verschmutzungen an luftgekühlten Kondensatoren verloren geht und auf Basis von Algorithmen zu berechnen, wann der wirtschaftlich beste Zeitpunkt für eine Reinigung ist.

Versuchsaufbau und aktueller Stand des mycon Pilotprojekts im Rahmen des Förderprojekts „Einsparzähler“

Für das Pilotprojekt Einsparzähler werden die Daten zu einem luftgekühlten Kondensator (kurz: LuKo) einer Müllverbrennungsanlage genutzt. Dieser dient dazu, in der Energieproduktion entstehende Abwärme abzuführen. Der betrachtete LuKo, folgend auch Wärmetauscher genannt, besteht aus zwei Spitzdächern (jeweils mit einer Fläche von 9x30m pro Seite) über die in der Spitze die Dampfzufuhr verläuft. Durch dieses Rohr wird dem LuKo der Abdampf der Turbine zugeführt. Dieser läuft dann weiter durch die Wärmetauscherflächen. Dabei wird er abgekühlt und kondensiert.

Für die Kühlleistung des Wärmetauschers, der insgesamt vier Felder aufweist, sorgen insgesamt 6 Ventilatoren mit je 8,5 Metern Rotordurchmesser. Diese drücken jede Sekunde bis zu 2,5 t Luft durch die Lamellen der Wärmetauscherflächen. Dabei werden in der Luft befindliche Schwebstoffe, wie u.a. Staub und Pollen, mit durch die Lamellen gedrückt. Ein Teil dieser Schwebstoffe setzt sich an den Wärmetauscherflächen ab, dies hat für die Effizienz der Anlage erhebliche Nachteile:

• Verringerter Luftdurchsatz durch Rückstände auf den Lamellen,
• Verringerte Kühlung durch verschmutzungsbedingte Isolierschicht auf den Lamellen,
• dadurch steigende Kondensattemperatur sobald die maximale Ventilatorleistung erreicht ist (bereits bei ca. 15°C Umgebungstemperatur),
• Reduzierung Dampfmassenstrom sobald bestimmter Temperaturwert (Turbinenspezifisch) erreicht ist, da es sonst zu Beschädigungen der Turbine kommen kann,
• Reduzierung Brennleistung und Turbinenleistung durch Reduzierung des Dampfmassenstroms.

Für das Projekt Einsparzähler erhält mycon Zugriff auf umfangreiche Daten des LuKos. Die Daten des Kunden werden ergänzt durch eigene Messungen und Untersuchungen. Hierfür werden u.a. der Verlauf der Kondensattemperatur und die Turbinenleistung betrachtet und wie diese beiden Parameter sich im Zuge von Reinigungen des Wärmetauschers verhalten.

Für die Reinigung der Wärmetauscher wurde an allen vier Flächen das automatisierte Reinigungssystem JetMaster AS der mycon GmbH installiert. JetMaster AS reinigt gründlich und schonend bei extrem geringem Wasserverbrauch. Um dies zu erreichen, wird Wasser in Hochleistungsdüsen auf Überschallgeschwindigkeit gebracht. Dadurch entsteht ein Kavitationseffekt, der Rückstände zuverlässig entfernt ohne Oberflächen zu beschädigen. Selbst empfindliche Oberflächen wie die Lamellen eines Wärmetauschers werden dadurch nicht beschädigt.

Aus den zur Verfügung stehenden Messwerten kann die Generatorleistung errechnet werden. Die Messwerte der Tauscher im sauberen Zustand, nach durchgeführten Reinigungen, dienen als Vergleichswerte für die in der Messzeit real ermittelten Werte. Eine Gegenüberstellung der Messwerte nach der Reinigung und der realen Messwerte im Zeitverlauf, ergibt die Einsparpotenziale durch regelmäßige Reinigungen.

Es wurden bedingt durch die Reduzierung der Kühlleistung zumeist zwei bis drei Reinigungen im Jahr durchgeführt. Die Differenz der verglichenen Werte wurde zwischen den Reinigungen immer größer. Ohne Berücksichtigung eventuell notwendiger Reduzierungen des Dampfmassenstroms, wird davon ausgegangen, dass bei dauerhaft sauberen Wärmetauschern in dem betrachteten Zeitraum ca. 3% mehr Energie hätte erzeugt werden können. Bei einem zweiwöchigen Reinigungsrhythmus hätten rund 90% des Energieverlustes eingespart und so ca. 2,7% mehr Energie erzeugt werden können. Zudem kommen bei temperaturgesteuerten Rotoren noch Energieeinsparungen durch reduzierte Rotordrehzahlen hinzu.

Weiterer Verlauf des Projektes Einsparzähler

mycon GmbH arbeitet daran, einen Algorithmus zur Bestimmung des wirtschaftlich optimalen Reinigungszeitpunktes zu entwickeln. Hierfür wurden bereits weitere benötigte Messwerte definiert. Es sollen hierfür weitere Messungen installiert werden um ein flexibleres Messkonzept zu gewährleisten. Zudem soll langfristig das Projekt auf weitere Anlagen ausgeweitet werden um ein möglichst hohes Energieeinsparpotenzial zu nutzen.

Bildquellen: mycon GmbH | Twitter-Account BAFA Bund

Pressekontakt: Maike Küppershaus, mycon GmbH – m.kueppershaus@mycon.info