Bewertung der Optionen für die Elektrifizierung von Industrieheizungen

Der industrielle Wärmebedarf macht mehr als 20 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs aus. Das bedeutet, dass die Dekarbonisierung der industriellen Wärmeversorgung von entscheidender Bedeutung ist, um die Netto-Null-Ziele zu erreichen. Die Elektrifizierung einer breiten Palette von Prozessen und Anlagen, von der Raumheizung bis zu den Öfen, ist eine der offensichtlichsten Möglichkeiten, dies zu erreichen. Die Elektrifizierung industrieller Heizprozesse kann auch andere Vorteile mit sich bringen, darunter eine höhere Energieeffizienz und niedrigere Energiekosten.

Es gibt jedoch zahlreiche Hindernisse, die den Wechsel zur Elektrizität erschweren, wie z.B. wirtschaftliche Aspekte, technische Fähigkeiten, mangelndes Wissen und Infrastrukturprobleme. Betrachtet man die industrielle Wärmenutzung im Detail, wird das Ausmaß der Elektrifizierungsherausforderung deutlicher. 37 Prozent des weltweiten Gesamtenergieverbrauchs entfallen auf die Industrie. Zwei Drittel davon werden für die Wärmeerzeugung genutzt, wobei etwa 80 Prozent dieses Wärmebedarfs durch fossile Brennstoffe erzeugt wird.

Technologien für die Elektrifizierung von Wärme

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die die optimale Technologie zur Bereitstellung elektrischer Wärme für verschiedene industrielle Prozesse bestimmen. Dazu gehören die erforderliche Temperatur, die Haltezeit und die Prozesskapazität. Ausgereifte und gut etablierte Technologien wie die mechanische Brüdenkompression (MVR) und Wärmepumpen eignen sich für Temperaturen von 50 bis >200 °C, während E-Boiler und Turboheizer immer mehr an Bedeutung gewinnen und Temperaturen von bis zu 500 °C bzw. 1.000 °C erzeugen können. Dank der rasanten Fortschritte bei der Induktionserwärmung eignet sich diese Methode auch immer besser für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Hochtemperaturszenarien. Die Geschwindigkeit der Wärmeaufnahme ist ein weiterer wichtiger Aspekt, bei dem E-Boiler beispielsweise gegenüber Wärmepumpen bevorzugt werden sollten.

Ohmsche Heizung

Das HRS Ohmic System leitet Strom zwischen zwei Elektroden im Produkt in einer 1 m langen Keramikröhre. Das Ergebnis ist, dass der Saft innerhalb einer Sekunde auf 105 °C erhitzt wird. Er wird dann vier Sekunden lang auf dieser Temperatur gehalten, bevor er abgekühlt wird. Die Ohmic-Technologie an sich ist nicht neu, aber das HRS?-System verwendet die neueste Elektronik, um sicherzustellen, dass die Temperaturkurve sehr gleichmäßig verläuft, was dazu beiträgt, die Produktqualität zu erhalten und die Prozesseffizienz zu verbessern.

Mechanische Brüdenkompression (MVR)

HRS Heat Exchangers hat auch ein zunehmendes Interesse an der Verwendung von MVR für die Verdampfung festgestellt. Angesichts des turbulenten Auf und Ab auf den Energiemärkten seit 2020 ist dies verständlich, da die bei der MVR eingesetzte elektrische Energie in der Regel erheblich billiger ist als die für die herkömmliche Verdampfung benötigte Wärmeenergie.

Bei herkömmlichen Verdampfungstechniken wird eine Hochtemperaturflüssigkeit (z. B. unter Druck stehender Dampf) verwendet, um die Temperatur des Produkts über seinen Siedepunkt zu erhöhen, so dass Wasser (und andere flüchtige Verbindungen) ausgetrieben werden und eine konzentriertere Lösung zurückbleibt. Die Hauptenergiequelle für diesen Prozess ist daher der Brennstoff, der zur Erhitzung des Wassers (Dampf) im Kessel verwendet wird, z.B. Gas oder Öl.

Bei der MVR wird der Dampf, der aus dem Produkt im Verdampfer austritt, in einen Kompressor geleitet, der den Druck (und damit die Temperatur) erhöht. Dieser Dampf, der nun oberhalb des Siedepunkts des Produkts liegt, wird dann als Betriebsflüssigkeit für den Verdampfer verwendet. Da der Kompressor einen Elektromotor verwendet, wird der Prozess durch Elektrizität und nicht durch Wärmeenergie angetrieben. Da der Kompressor verdampften Dampf wiederverwendet/recycelt, wird viel latente Wärme zurückgewonnen. Dies macht die MVR zu einer der billigsten Methoden zur Verdampfung von Wasser, was die Betriebskosten angeht, obwohl sie je nach Art des zu verdampfenden Produkts oder Abfallstroms nicht immer die geeignetste oder kostengünstigste Lösung ist.

Bei HRS testen wir stets jedes Material, mit dem ein Kunde arbeiten wird, um nicht nur die beste Wärmetauscherlösung für den Verdampfungsprozess zu bestimmen, sondern auch, welche Vorbehandlung möglicherweise erforderlich ist. Auf diese Weise können wir die beste MVR- oder traditionelle thermische Verdampfungslösung für jedes einzelne Projekt bestimmen.