Tijdens de productie wordt veel restwarmte opgewekt: thermische energie wat niet wordt hergebruikt en in het milieu vrijkomt. Recente technologische ontwikkelingen hebben het opvangen en hergebruiken van restwarmte echter haalbaarder gemaakt, bijvoorbeeld voor het genereren van thermische en elektrische energie. Als je in een industrie werkt waar thermische processen deel uitmaken van de kernactiviteiten, heb je waarschijnlijk wel eens gehoord van restwarmteterugwinning. Veel organisaties benutten echter nog steeds niet het volledige potentieel, vooral als het gaat om laagwaardige warmteterugwinning. In dit artikel laten we u zien hoe warmteterugwinning u kan helpen energie te besparen, de uitstoot van broeikasgassen te verlagen en de bedrijfskosten te verlagen.
Wat is industriële restwarmte?
Afvalwarmte is warmte van industriële processen die vrijkomt in het milieu zonder praktisch nut. Afhankelijk van je industrie kan deze warmte worden afgevoerd door warm water, stoom, verbrandingsproducten of in andere vormen. Geschat wordt dat 20 tot 50% van de industriële energie-input verloren gaat als restwarmte.
In Nederland bijvoorbeeld zijn industrieën die de grootste hoeveelheid restwarmte opwekken:
- Chemisch en petrochemisch
- IJzer en staal
- Voedsel en textiel
- Bouw
- Niet-metaalhoudende mineralen
Waarom u terugwinning van restwarmte zou moeten overwegen
Terugwinning van restwarmte wordt veel gebruikt in de industrie – en daar is een goede reden voor. Het idee achter restwarmteterugwinning is om warmte die in een deel van uw faciliteit is gecreëerd, op te vangen en te hergebruiken in andere toepassingen. Het is een van de gemakkelijkste en meest kosteneffectieve manieren om de algehele efficiëntie van uw industriële processen te verhogen. Dit heeft een aantal grote voordelen:
U bespaart energie en verlaagt de uitstoot van broeikasgassen
Energiebesparing en het verlagen van de uitstoot van broeikasgassen worden steeds belangrijker. Allereerst is het een bekend feit dat onze wereld beperkte middelen heeft en dat we te maken hebben met een klimaatcrisis. Daarom moet het efficiënt gebruiken van middelen een prioriteit zijn voor elk bedrijf. Al is het maar om publieke terugslag te voorkomen. Het kan u ook helpen getalenteerde werknemers aan te trekken, omdat jongere generaties zich steeds meer zorgen maken over hun impact op de wereld. Regionale regelgeving, waaraan u mogelijk moet voldoen, is een andere goede reden om van energiebesparing en het verlagen van emissies een prioriteit te maken.
U verlaagt de bedrijfskosten
Door restwarmte terug te winnen, kunt u de algehele efficiëntie van uw industriële processen verbeteren. U kunt meer produceren, met dezelfde hoeveelheid middelen. In sommige gevallen maakt de teruggewonnen warmte het mogelijk om andere warmtebronnen helemaal te vervangen. Het kan ook de noodzaak van een extra restwarmtebehandelingsinstallatie elimineren. En ten slotte kan het terugwinnen van restwarmte u helpen in aanmerking te komen voor overheidsstimulansen en subsidies. Al deze voordelen samen kunnen een grote invloed hebben op uw bedrijfsresultaten.
Hoe restwarmte wordt geclassificeerd
Restwarmtemedia worden meestal ingedeeld op basis van temperatuur
Een grote meerderheid van de restwarmtemedia is geclassificeerd als Low-Grade Waste Heat (LGWH). Het is vaak het bijproduct van processen in de chemische, petrochemische, voedsel- en textielindustrie. Vergeleken met Restwarmte van hogere temperaturen is het terugwinnen van laagwaardige warmte een veel grotere uitdaging, omdat warmteoverdracht wordt aangedreven door temperatuurverschillen tussen de bron en de ontvanger. Toch kan deze situatie snel veranderen dankzij de voortdurende ontwikkeling van state-of-the-art warmteterugwinningstechnieken.
De belangrijkste bronnen van laagwaardige restwarmte
Het identificeren van restwarmtebronnen is een cruciale stap naar een succesvolle warmteterugwinning. De volgende lijst bevat verschillende bronnen van laagwaardige afvalwarmte die in verschillende industrieën voorkomen. Als een van deze aanwezig is in uw industriële proces, kan het de moeite waard zijn om de mogelijkheden voor laagwaardige afvalwarmteterugwinning verder te onderzoeken.
Vloeibaar medium
- Afvalwater van warmtewisselaars (≈ 60°C)
- Gecondenseerd water van droogmachines (80-90 °C)
- Afgewerkte hete olie van kookprocessen (100 – 175 °C)
- Afvalwater van schoonmaakprocessen (≈ 60°C)
Gasvormig medium
- Afvoerstoom van koken met friteuses of ovens (150 – 200 °C)
- Uitlaatlucht van drogen met sproeidrogers/roterende drogers (110 – 160 °C)
- Hete lucht die vrijkomt uit klinkerkoelers tijdens cementproductie (100°C)
Hoe restwarmte kan worden teruggewonnen
De keuze voor een geschikte afvalwarmteterugwinningsaanpak hangt vooral af van twee aspecten: de restwarmtebronnen en de potentiële gebruikers. De warmte in hete, vochtige lucht, die een industriële drogermachine verlaat, kan direct worden teruggewonnen met behulp van een warmtewisselaar. Vervolgens kan de teruggewonnen warmte worden geleverd aan een absorptiekoeler om het product af te koelen na het verlaten van de droger.
Als het gaat om temperatuur kun je ervan uitgaan dat Restwarmte:
- met een hoge temperatuur is direct bruikbaar of uitwisselbaar
- met een gemiddelde temperatuur kan een warmte-upgrade nodig hebben
- met een lage heeft altijd een warmte-upgrade nodig
Niet alle warmte kan worden hergebruikt. Hoogwaardige afvalwarmte levert meestal meer energie wanneer het wordt hergebruikt dan laagwaardige afvalwarmte. Maar nieuwe technologische ontwikkelingen maken laagwaardige warmteterugwinning steeds meer mogelijk.
Hoe laagwaardige restwarmte terug te winnen
De mogelijkheden voor laagwaardige afvalwarmteterugwinning zijn vrij nieuw, echter zijn er recent enkele veelbelovende technologieën op de markt gekomen. Enkele voorbeelden:
Warmte-upgrade of opslag met behulp van adsorptietechnieken
Adsorptie verwijst naar de hechting van moleculen (meestal in gasvormige/vloeibare toestand) op een oppervlak van een adsorber. Dit proces is bijvoorbeeld te vinden in de adsorptie van watermoleculen aan silicagelbolletjes, die op grote schaal worden gebruikt voor vochtregulering in productverpakkingen. Het adsorptieproces is over het algemeen exotherm, wat betekent dat er warmte vrijkomt in de omgeving wanneer dampmoleculen het adsorptieoppervlak verzadigen. Het omgekeerde is ook waar, want de adsorber kan in zijn oorspronkelijke staat worden teruggebracht (regenereren) als hij wordt verwarmd.
Gebruikscases
- Gelijktijdige ontvochtiging en warmteopwaardering kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in een droogproces
- Droge adsorber kan worden gebruikt als warmteopslagmedium
Werkmateriaal
- Water (damp) of ammoniak + adsorptiemiddel (bijv. zeolieten, silicagel, actieve kool)
- Nieuwe adsorptiematerialen worden nog steeds actief ontwikkeld
Voordelen
- Eenvoudige installatie met een minimaal aantal bewegende onderdelen
- Adsorberbed kan worden aangepast voor energieopslag op lange termijn
- Bij toepassing in een gesloten systeem vereist het adsorptiebed minimaal onderhoud.
- Lager energieverlies door onomkeerbaarheid omdat de adsorber niet hoeft te circuleren
- Hoog schaalbaarheidspotentieel
Warmte-upgrade met behulp van absorptietechnieken
Absorptie is een proces waarbij moleculen van een verbinding worden opgelost in het volume van een andere, wat resulteert in een verandering in concentratie. Voor bepaalde absorberend – absorberende paren genereert het absorptiefenomeen ook warmte, die kan worden gebruikt voor thermische processen. De laatste tijd wordt het absorptieproces toegepast in warmtepompen, waar het de traditionele mechanische compressor vervangt.
Gebruikscases
- Absorptiewarmtepomp kan worden gebruikt voor het recyclen van afvalwarmte met een laag extra energieverbruik
- Met een absorptiewarmtetransformator kan een grote temperatuurverhoging worden bereikt.
Werkmateriaal
- Water + oplosbare verbinding (bijv. LiBr of fosfaatzout)
- Paren op basis van koolwaterstof worden nog steeds actief ontwikkeld
Voordelen
- Eenvoudige installatie met een minimaal aantal bewegende onderdelen
- Het systeem kan continu worden gebruikt
- De energie-input voor de oplosmiddelpomp is verwaarloosbaar vergeleken met het klassieke dampcompressiesysteem
- Bij gebruik van een geschikt absorber-koelmiddelpaar kan de temperatuurstijging bij de absorber aanzienlijk zijn.
- Hoog schaalbaarheidspotentieel
Warmteconversie (organische rankinecyclus)
Rankinecyclus is een thermodynamisch proces voor het opwekken van mechanische of elektrische energie. Deze cyclus is aangepast om organische verbinding als koelmiddel te gebruiken. Hierdoor kan het bij lagere temperaturen werken, waardoor het gebruik van restwarmte mogelijk is.
Gebruikscases
- Een ORC-generator (Organic Rankine Cycle) kan worden gebruikt om elektriciteit te produceren uit laagwaardige afvalwarmte.
- Het asvermogen dat door een ORC-generator wordt geproduceerd, kan worden gebruikt om de werking van de compressor van een andere warmtepomp te ondersteunen bij het opwaarderen van de warmte.
Werkmateriaal
Organische verbinding, bijvoorbeeld butaan, heptaan, enz.
Voordelen
- Compatibel met laagwaardige afvalwarmte, omdat de ORC over het algemeen geen oververhitting nodig heeft
- Organische verbinding condenseert niet in de turbine/expander
- Lage inlaattemperatuur van de turbine, wat goed is voor een lange levensduur
- ORC-generatoren zijn relatief eenvoudig compact te maken
De beste oplossing voor uw situatie
De antwoorden op de volgende vragen helpen u bij het selecteren van het beste afvalwarmteterugwinningssysteem voor uw situatie:
Met wat voor soort hitte heb je te maken?
Deze variabelen hebben invloed op de manier waarop u uw afvalwarmteterugwinningssysteem bouwt:
- De temperatuur van de afvalwarmte
- De hoeveelheid afvalwarmte
- Wanneer en waar de afvalwarmte beschikbaar is
Soms kan de combinatie van deze variabelen betekenen dat u uw afvalwarmte niet kunt terugwinnen, maar vaak is er een groot potentieel.
Hoe gaat u de teruggewonnen restwarmte gebruiken?
Voordat u de beste oplossing voor u kiest, moet u nadenken over hoe u de teruggewonnen restwarmte gaat gebruiken. Waar moet de warmte naartoe?
Hoe weet ik of het de investering waard is?
Alles wat we je in dit artikel hebben verteld klinkt misschien geweldig, maar er blijft waarschijnlijk één vraag in je hoofd hangen:
Is dit de investering waard?
Dat is een belangrijke vraag, maar helaas is het er niet een die we in dit artikel voor je kunnen beantwoorden. De terugverdientijd is afhankelijk van veel factoren, zoals:
- De levenscycluskosten van het warmteterugwinningssysteem
- De levensduur van het warmteterugwinningssysteem
- De efficiëntie van het warmteterugwinningssysteem
- De potentiële besparingen op energieverbruik en benodigde apparatuur
- De stimulansen en subsidies van de overheid waarvoor je in aanmerking komt
Elke situatie is anders en we kijken graag naar die van u. Met behulp van metingen en modellen kunnen wij de energiebalans van uw industriële processen bepalen en de (positieve) impact van energieterugwinning voorspellen. Wij zorgen ervoor dat u een duidelijk beeld heeft van de potentiële ROI, voordat u investeert in een oplossing voor het terugwinnen van restwarmte.
Hoe wij kunnen helpen
1. Site-enquête
We gebruiken metingen en onze unieke luchttechnische modelleringssoftware (in eigen huis ontwikkeld) om een duidelijk beeld te krijgen van uw huidige situatie. Zo weet u precies waar verbeteringen kunnen worden aangebracht.
2. Identificeer mogelijkheden & voorspel impact
Aan de hand van de resultaten van het site survey bepalen we de energiebalans van uw industriële processen en voorspellen we de (positieve) impact van energieterugwinning. Hoe zou de teruggewonnen energie kunnen gebruiken? En hoe zal dat uw bedrijfsresultaat beïnvloeden?
3. Integratie van een op maat gemaakte afvalwarmteterugwinningsoplossing
Wij regelen alles: het ontwerp, het gebouw en de implementatie van de oplossing.
Ontdek hoeveel energie en geld u kunt besparen met afvalwarmteterugwinning
Is afvalwarmte een belangrijk punt van zorg voor uw bedrijf? Neem contact met ons op en wij helpen u precies uit te zoeken hoe uw bedrijf kan profiteren van warmteterugwinning.
