Glasfabrieken kunnen opgevangen warmte uit hogetemperatuurprocessen gebruiken om energie op te wekken. Dit blijkt uit onderzoek van engineersbureau Vecon in opdracht van RVO. De gebruikte technologie kan mogelijk toegepast worden in andere fabrieken en is daarom ook interessant voor andere sectoren.

Door de warmte uit ovens en van afkoelende producten terug te winnen en daar vervolgens elektriciteit van te maken, kan de glasindustrie efficiënter omgaan met haar benodigde energie. Dit is een mooie stap in het verder verduurzamen van de glasindustrie. Deze industrie valt onder de 10 sectoren van Cluster 6.  

De werking 

De technologie die gebruikt wordt om uit restwarmte elektriciteit op te wekken is gebaseerd op de zogeheten Rankine cyclus. Het lijkt op het principe bij klassieke stoommachines. De machines van nu zijn echter moderner qua opzet, waardoor de efficiëntie hoger is. De adviseurs van Vecon evalueerden voor het onderzoek 2 warmtebronnen. Het gaat om rookgas dat de oven verlaat (ongeveer 450 graden Celsius) en hete lucht (ongeveer 700 graden Celsius) afkomstig van het afkoelende hete glasproduct. De hete lucht wordt ook mogelijk afgevangen uit werkovens.

Mix van elektriciteit opwekken en restwarmte

De Rankine-cyclus maakt het mogelijk om elektriciteit op te wekken uit warmte uit bijvoorbeeld rookgas of hete lucht. Maar er zal bij dit proces altijd een groot percentage restwarmte overblijven. Deze restwarmte kan worden gebruikt in bijvoorbeeld eigen centrale verwarming of voor warmtenetten in gemeenten.

Afhankelijk van de grootte en de specifieke bouw van een installatie varieert het percentage opgewekte elektriciteit tussen de 20% en 45%. Van de primaire gebruikte energie is maximaal in totaal de helft terug te winnen. Daarvan is 80% warmte en 20% elektriciteit als gebruik wordt gemaakt van een warmtekrachtkoppelingssysteem (WKK). Dat betekent dat van de primaire, gebruikte energie 10% weer wordt omgezet in elektriciteit en 40% in restwarmte. Per situatie moet blijken hoeveel in de praktijk haalbaar is, maar dit onderzoek vormt de basis  om dit verder in meer detail uit te zoeken.

Alleen elektriciteit

Als er volledig wordt ingezet op het opwekken van elektriciteit (dus geen WKK), dan stijgt het percentage opgewekte elektriciteit ten hoogste naar 45%. In dat geval wordt uit maximaal 22,5% van de primaire gebruikte energie uiteindelijk weer elektriciteit opgewekt.Praktisch potentieel restwarmte en CO2-reductie

Praktisch potentieel restwarmte en CO2-reductie

De getallen in de afbeelding gaan uit van haalbare resultaten vanuit de theorie. In de praktijk blijkt dat sommige restwarmtestromen moeilijk terug te winnen zijn. Bijvoorbeeld door de bereikbaarheid van de installatie door het personeel dat onderhoud moet verrichten of omdat het aandeel rookgassen afneemt bij verdergaande elektrificatie. Het praktisch potentieel bij glas ligt daarom eerder tussen de 10% en 50%. Bij een terugwinbaarheid van 25% van de primaire gebruikte energie (we gaan hier even uit van fossiele energie) betekent dit voor het jaarlijks gasverbruik van 40 miljoen m3 een reductie van 10 miljoen m3 en bij 2kg CO2/m3 gas, 20 kiloton CO2.

Vervolgonderzoek

Deze studie is een eerste haalbaarheidsstudie geweest om de beste concepten voor energieterugwinning te bepalen. Vecon richtte zich voor dit onderzoek op lagere stoom- en werkmediumtemperaturen die beschikbaar zijn op kleine schaal. Dat betekent onder andere dat werkmediumtemperaturen gebaseerd zijn op verzadigde stoomtemperaturen bij ongeveer 200 graden Celsius stoom. Daarnaast ligt de temperatuur van warme lucht uit het proces tussen de 400 en 600 graden Celsius, waardoor er een hogere efficiëntie mogelijk is in het ontwerp. Verder onderzoek en optimalisatie op temperatuurontwerp is nodig om deze scenario’s te concretiseren en optimaliseren.

Verder lezen

Geïnteresseerd naar het rapport? Lees in het rapport waar de engineers van Vecon onderzoek naar hebben gedaan.

Bron: Nationaal Programma Verduurzaming Industrie