Pompa ciepła z wymiennikiem ciepła zamiast ogrzewania elektrycznego.
Oszczędność 169 MWh energii elektrycznej rocznie

Efektywność energetyczna i ochrona klimatu to kluczowe zagadnienia w branży motoryzacyjnej. Nie dotyczy to tylko produktów, ale także ich wytwarzania. Aby wykorzystać istniejący potencjał w czyszczeniu elementów silnika, producent samochodów klasy premium wymienił w swoich austriackich zakładach elektryczny system podgrzewania wody na pompę ciepła. Dzięki temu zaoszczędzono ok. 70 procent rocznie na tym etapie procesu.

Dzięki integracji pompy ciepła z płytowym wymiennikiem ciepła oszczędność energii na poziomie 169 MWh i oszczędność 123 ton CO2 rocznie.

Optymalizacja energetyczna linii produkcyjnych i maszyn do produkcji kluczowych elementów silnika, takich jak wały korbowe i skrzynie korbowe, głowice cylindrów i obudowy najnowszej generacji napędów elektrycznych, jest przedmiotem planu zakładu BMW Group w Steyr od kilku lat. Dotyczy to również maszyn czyszczących te komponenty. „Aby zmniejszyć zużycie energii, w 2016 roku rozpoczęliśmy od Ecoclean wyposażanie pomp maszyn czyszczących w przetwornice częstotliwości” – wyjaśnia Gerhard Fuchs, osoba odpowiedzialna za procesy i specjalista ds. energii w zakładzie Steyr. W poszukiwaniu dalszych sposobów oszczędzania energii pomiary zużycia wykazały, że elektryczne systemy grzewcze maszyn czyszczących pracujących w trybie trzyzmianowym powodują wysokie zużycie energii elektrycznej. Rozważania dotyczące możliwości oszczędzania energii podczas wytwarzania ciepłej wody zaowocowały zastosowaniem pompy ciepła. „Chciałem wdrożyć projekt pilotażowy, aby określić potencjał oszczędności energii, jaki moglibyśmy osiągnąć poprzez wymianę poprzedniego elektrycznego systemu grzewczego na pompę ciepła. W związku z doskonałą współpracą, jaką mieliśmy z Ecoclean, zapytałem firmę, czy dołączy do nas jako generalny wykonawca. Po ich zgodzie wybraliśmy maszynę do czyszczenia transferowego tego producenta” – mówi Gerhard Fuchs.

Pompę ciepła podłączono do istniejących obiegów wody czterema nowymi rurami. Dwa z nich łączą zbiornik czystej wody w maszynie z płytowym wymiennikiem ciepła. Pozostałe rury transportują ciepłą wodę z obiegu chłodzenia do pompy ciepła i zwracają ją po schłodzeniu.

Analiza potencjału przeprowadzona przez neutralne biuro inżynierskie Aby obliczyć oszczędności energii możliwe do osiągnięcia poprzez integrację pompy ciepła, najpierw przeprowadzono analizę potencjału. Podstawą były dane produkcyjne, procesowe i systemowe oraz dotychczasowe dane dotyczące zużycia energii, a także koncepcja modyfikacji przygotowana przez Ecoclean. Ze względu na neutralność do analizy zleciliśmy niezależnemu biuru inżynieryjnemu. Obliczyli oszczędności na poziomie około 70 procent poprzedniego zużycia energii

W firmowym systemie monitorowania energii znajduje się licznik energii pozwalający na weryfikację zaoszczędzonej mocy grzewczej.

Roczna oszczędność energii na poziomie 169 MWh

Rozwiązanie jest dokładnie dostosowane do sytuacji w BMW Steyr: na dachu systemu przesyłowego znajduje się zbiornik mieszczący 2000 litrów czystej wody, która jest dostarczana do procesu czyszczenia o temperaturze 56°C. Wymagany elektryczny system ogrzewania miał pobór mocy 39 kW. Chłodzenie pomp próżniowych i szafy sterowniczej odbywało się za pomocą obiegu zimnej wody. Woda chłodząca jest dostarczana o temperaturze zasilania 16°C i powraca o temperaturze 22°C. Ta „ciepła woda” służy jako źródło energii. Dostarczany jest do pompy ciepła (pobór mocy 11,2 kW), gdzie jest podgrzewany do temperatury 65°C. Przekazywanie ciepła do źródła gorącej wody maszyny czyszczącej odbywa się za pomocą płytowego wymiennika ciepła. Nowa pompa obiegowa (pobór mocy 1,2 kW) dostarcza podgrzaną wodę procesową do zbiornika gorącej wody maszyny czyszczącej, podczas gdy druga nowa pompa obiegowa (również o poborze mocy 1,2 kW) odprowadza wodę schłodzoną do temperatury 16°C do obieg zimnej wody. To przemyślane rozwiązanie zmniejsza zużycie energii z 39 kW do 13,6 kW. Przy zdefiniowanym czasie produkcji wynoszącym 5760 godzin rocznie daje to ponad 146 MWh. Co więcej, kolejne 23 MWh można zaoszczędzić na wytwarzaniu zimnej wody, ponieważ wodę chłodzącą należy teraz jedynie schłodzić ze znacznie niższej temperatury powrotu do wymaganej temperatury zasilania.

Kompaktowa pompa ciepła, która wymaga powierzchni ok. dwóch europaletach, w specjalnym procesie technicznym podgrzewa wodę technologiczną do temperatury 65°C.

Szybka modyfikacja bez przerywania produkcji Ze względu na to, że projekt miał być realizowany bez przerywania działalności produkcyjnej, prace modyfikacyjne przeprowadzono podczas dwutygodniowego urlopu latem 2022 roku. Pompa ciepła, płytowy wymiennik ciepła oraz dwie nowe pompy obiegowe zostały zainstalowany na hali produkcyjnej w pobliżu maszyny, izolowany i otoczony płotem ochronnym. Wymagana do tego powierzchnia odpowiada ok. wielkości dwóch europalet. Ponadto modyfikacja wymagała czterech nowych rur. Dwa z nich łączą zbiornik czystej wody w maszynie z płytowym wymiennikiem ciepła. Dwie pozostałe rury transportują ciepłą wodę z obiegu chłodzenia do pompy ciepła i zwracają ją po schłodzeniu. Zintegrowaliśmy wyświetlacz do monitorowania temperatury i przepływu. W firmowym systemie monitorowania energii znajduje się licznik energii pozwalający na weryfikację zaoszczędzonej mocy grzewczej. Ten monitoring, a także pomiary wykonane przez niezależne biuro inżynieryjne po zakończeniu projektu pokazują, że osiągnięto 100 procent przewidywanych oszczędności.

Do monitorowania temperatury i przepływu pompa ciepła została wyposażona w wyświetlacz. Źródło zdjęcia: Ecoclean

Schemat procesu przedstawia integrację pompy ciepła z istniejącym systemem i wymagane nowe rury. Źródło zdjęcia: Ingenieurbüro Hacksteiner

Redukcja śladu węglowego i kosztów operacyjnych Dzięki zaoszczędzonemu prądowi ogółem wynoszącemu 169 MWh, roczne koszty operacyjne związane z czyszczeniem zostały obniżone o ok. 19 000 euro. Dodatkowo do środowiska emitowana jest znacznie mniejsza emisja CO2, w tym przypadku oszczędności wynoszą ok. 34 tony CO2. „Zaangażowanie Ecoclean jako głównego wykonawcy projektów energooszczędnych było dobrą decyzją. Jesteśmy bardzo zadowoleni z wyników i wsparcia, dlatego będziemy kontynuować naszą współpracę” – podsumowuje Gerhard Fuchs.

Kontakt:
Ecoclean GmbH,
Markus Maybaum,
tel. +49 2472 83-378,
Markus.Maybaum@ecoclean-group.net

www.ecoclean-group.net

 

Źródło: Ecoclean GmbH