Smart Energy im Blick

Der Autor: Günter Eckhardt Chefredakteur, cav chemie anlagen verfahren

Emerson konzentriert sich mit der Smart Energy Initiative auf einen potenziellen Markt mit einem geschätzten Volumen von 1,45 Mrd. Euro, der rasant wächst, da Raffinerien, Herstellungsunternehmen und andere Betreiber industrieller Anlagen zunehmend unter Druck stehen, Brennstoffe mit niedrigeren Kosten zu verwenden. Da Energiekosten 30 % oder mehr der Gesamtbetriebskosten einer Anlage ausmachen – in Kombination mit höheren Preisen für fossile Brennstoffe sowie neuen weltweiten Emissionsvorschriften – nutzen viele Betreiber industrieller Anlagen zunehmend Abfallbrennstoffe, Biomasse und andere erneuerbare Energieträger als eine Lösung für diese Herausforderungen. Die neue Industrial Energy Group von Emerson wird sich insbesondere auf die Modernisierung und Verbesserung der Leistung von Kraftwerken konzentrieren – den örtlichen Versorgungseinrichtungen, die den Dampf und die Elektrizität für industrielle Anlagen liefern – und gleichzeitig die Nutzung von Energie in Fertigungsverfahren verbessern. „Industrielle Herstellungsunternehmen verbrauchen geschätzte 50 % der weltweit erzeugten Energie. Aufgrund dieser Tatsache sowie den steigenden Preisen für fossile Brennstoffe und den weltweiten Vorschriften für reduzierte Emissionen benötigen unsere Kunden mehr als nur schrittweise Effizienzsteigerungen beim Energiemanagement“, erläuterte Bob T. Sharp, Präsident von Emerson Process Management in Europa, anlässlich der Vorstellung der neuen Initiative in Brüssel. „Mit der Smart Energy Initiative stellt Emerson eine grundlegend neue Plattform vor, die über das Potenzial verfügt, die Energiewirtschaft auf weltweiter Basis zu verändern.“

Im Mittelpunkt der integrierten Technologieplattform von Emerson steht die „True Energy“-Technologie, eine zum Patent angemeldete Innovation für die Berechnung der tatsächlichen Brennwerte von Energieträgern. Diese Technologie dient dem Ziel, eine zuverlässige Energieerzeugung vorhersagbar und wiederholbar zu machen.

„Unsere True Energy-Plattform für die Verbrennungsregelung bietet eine neue Definition des derzeitigen Modells des Verbrennungsmanagements, das aus den Zwanzigerjahren des vergangenen Jahrhunderts stammt und noch heute genutzt wird“, betonte Chip Rennie, Direktor der Global Industrial Energy Group von Emerson.

Die Kombination einer speziellen Software-Suite von Emerson mit Regelungstechnologien auf Feldebene wird es Kraftwerken ermöglichen, die verfügbarsten und kostengünstigsten erneuerbaren oder Abfallbrennstoffe – Holzabfälle, Nebenprodukte der Nahrungsmittelherstellung oder Nebenprodukte von Fertigungsverfahren wie Petrolkoks oder Abgase – zu verwenden, um eine kontinuierliche Dampferzeugung für den Prozessbetrieb zu gewährleisten. Die Plattform bietet außerdem Verbrennungslösungen, die bei der Nutzung von Abfällen und anderen erneuerbaren Brennstoffen, die bei der Verbrennung und Versorgung einen variablen und unberechenbaren Energiegehalt aufweisen, eine höhere Effizienz und Zuverlässigkeit ermöglichen.

Die Modernisierung industrieller Kraftwerke zur Verbesserung der Nachhaltigkeit senkt nicht nur die Energiekosten, sondern unterstützt Unternehmen auch bei der Reduzierung von Emissionen und der Einhaltung weltweiter gesetzlicher Emissionsvorschriften. Die EU-Richtlinie 20/20/20 für erneuerbare Energie beispielsweise verfolgt das Ziel, bis zum Jahr 2020 Treibhausgasemissionen um 20 % zu vermindern und den Anteil von erneuerbaren Brennstoffen am Energieträgermix der Europäischen Union um 20 % zu steigern.

Am Standort Port Talbot von Tata Steel in Wales beispielsweise wurde ein Upgrade der Regelung des größten Dampfkessels durchgeführt, bei dem Technologien und Dienstleistungen von Emerson Process Management für das Energiemanagement zum Einsatz kamen. Die neuen Regelungskomponenten ermöglichen es Tata, die Energieeffizienz zu erhöhen und die Nutzung von Abfallbrennstoffen zu maximieren. Dies reduziert Schadstoffemissionen sowie die Abhängigkeit von zugekauften Brennstoffen.

Die Port Talbot-Anlage ist das größte integrierte Hüttenwerk Großbritanniens, das jährlich mehr als 4,5 Mio. Tonnen hochwertiges Stahlblech für die Automobil-, Bau- und Haushaltsgeräteindustrie herstellt. Emerson hat bisher die Regelungen von drei der sieben Dampfkessel des Hüttenwerks modernisiert. „Die Upgrades der Kessel tragen dazu bei, dass wir lokale Abfallbrennstoffe wie Gichtgas, aus dem Sauerstoffaufblasverfahren gewonnenes Gas und Koksofengas, die Nebenprodukte unseres Fertigungsverfahrens sind, besser nutzen können“, sagt Andrew Rees, Leiter des Upgrade-Projektes von Tata Steel. „Die verbesserten Regelungen sind Teil eines umfassenden Energiemanagementprojektes, das den Energieverbrauch des Kraftwerks voraussichtlich um 3 bis 5 % senken wird und Tata Steel somit dabei unterstützt, sein Ziel der eigenständigen Deckung des Energiebedarfs zu erfüllen.“

Obwohl die Dampferzeugung für Produktionsanlagen einen erheblichen Betriebsaufwand darstellt, gehen ca. 20 % des von einem Kessel erzeugten Dampfes gewöhnlich durch ausgefallene Kondensatabscheider verloren. Rosemount-708-Wireless-Akustikmessumformer ermöglichen die genaue Messung und den kontinuierlichen Einblick in Kondensatabscheider – ohne den Aufwand manueller Prüfungen. Dies ermöglicht eine deutliche Verringerung der Ausfallrate von Kondensatabscheidern und die Reduzierung von Brennstoffkosten um 10 bis 20 % pro Jahr.

Druckentlastungsventile sind ein weiterer kritischer Bestandteil einer Anlage. Die manuelle Überwachung von Druckentlastungsventilen auf Auslösen oder Undichtigkeiten erfolgt periodisch und gibt keinen Aufschluss darüber, wann oder warum ein Ventil ausgelöst wurde. Dies erhöht das Risiko eines sicherheits-, aufsichts- oder umweltrelevanten Vorfalls. Der Rosemount-708-Wireless-Akustikmessumformer bietet Einblick in Druckentlastungsventile, indem Bediener schon in einer Sekunde benachrichtigt werden können, wenn ein Ventil geöffnet wurde. Die mit einem Zeitstempel versehenen Warnmeldungen lassen sich mit Prozessbedingungen oder Umweltberichten vergleichen, um die Hauptursache eines Auslösevorganges zu identifizieren. Dies ermöglicht die Implementierung vorbeugender Maßnahmen, um zukünftige Emissionen zu reduzieren. Das System ermöglicht die Überwachung der gesamten Anlage, selbst an abgelegenen und schwer zugänglichen Orten, mit einer Datenzuverlässigkeit von mehr als 99 %.

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Die neue Industrial Energy Group von Emerson wird von Chip Rennie geleitet, einem Spezialisten für den Kraftwerksbetrieb. Zu den Technologien von Emerson, die den Energieerzeugungsprozessen in Echtzeit verfügbare intelligente Fähigkeiten verleihen, gehören die SmartProcess-Kessel- und die SmartProcess-Energiemanagement-Software.

Die SmartProcess-Kesseltechnologie ist eine Lösung für die Echtzeit-Verbrennungsregelung, um die uneinheitlichen Eigenschaften von erneuerbaren Energieträgern und Abfallbrennstoffen besser unter Kontrolle zu bekommen. Erreicht wird dies durch ein automatisiertes und vereinfachtes Management von abrupten Änderungen der Brennwerte bzw. der Verfügbarkeit dieser Brennstoffe.

SmartProcess-Energiemanagement ist eine Softwareanwendung, die in Echtzeit und als geschlossener Regelkreis ausgeführt wird, um den Bilanzausgleich von Dampferzeugungsanlagen zu ermöglichen, auf Schwankungen oder Störungen der Energieversorgung zu reagieren, Gelegenheiten zum Kauf und Verkauf von Energie zu identifizieren, den Wirkungsgrad zu verbessern und eine gesamte industrielle Versorgungsanlage automatisch zu den niedrigsten Kosten zu betreiben.