Energieoptimierung in elektrischen Boosting- und Schmelzanlagen

Eine bewährte Technologie

Gegenwärtig wird festgestellt, dass elektrisches Schmelzen und Boosten nicht die einzigen verfügbaren Technologien zur Verringerung der Treibhausgasemissionen sind. Die beiden anderen wichtigen Energieoptionen, die von der Industrie geprüft werden, sind Wasserstoff und Biokraftstoff. Es gibt bereits zahlreiche Forschungsarbeiten zu diesen Technologien und es gibt einige vielversprechende erfolgreiche Tests und praktische Umsetzungen in Glaswannen. Dennoch sind Wasserstoff und Biokraftstoffe im Hinblick auf die technologische Verfügbarkeit, die Infrastruktur, die Produktionskapazitäten und den Produktionsanlauf wahrscheinlich weder kurz- noch mittelfristig eine geeignete Lösung für die Energie- und CO2-Herausforderungen der Glasindustrie. Daher bin ich der festen Überzeugung, dass die zukünftigen Systeme auf einem hybriden Mix von Lösungen basieren werden, die je nach Region und Branche unterschiedlich sind. Der Vorteil des elektrischen Schmelzens besteht darin, dass es sich nicht nur um eine
bewährte Technologie handelt, sondern dass sie bereits heute in vielen Regionen der Welt für große Glasöfen zur Verfügung steht. Wir gehen davon aus, dass bis 2030-2040 bei den meisten neuen und kaltreparierten Glaswannen, auch bei Flachglas, mehr als 50 % der gesamten Schmelzenergie auf das elektrische Aufheizen oder Schmelzen, entfallen wird. Bei Behälterglas wird der Anteil der Elektrizität in einigen Fällen sogar noch viel höher sein und zwischen 80 % und 100 % liegen. Zweifellos wird die Einführung in den einzelnen Unternehmen, Regionen und Ländern unterschiedlich ausfallen: zuerst in Europa, dann im asiatisch-pazifischen Raum.

Energieeinsparungen

Bei einem variablen Transformator besteht in der Regel ein erheblicher Unterschied zwischen den zum Schmelzen des Glases benötigten kW und der kVA-Nennleistung des Transformators. Das bedeutet, dass diese Art von System überdimensioniert werden muss,
Internal in der Regel um bis zu 50 % – was wiederum die Kosten erhöht. Ein Beispiel: Für ein 2-MW-System mit 200 V und drei einzelnen Boostingzonen wird das System in der Regel auf 3 MVA ausgelegt (drei 1-MVA-Zonen). Für eine Leistung von nur 2000 kW, die zum Schmelzen des Glases benötigt wird, muss ein solches System stattdessen mit mindestens 3000 kVA ausgelegt werden, also mit drei 5000 A / 200 V Stromschienensystemen zu den Elektroden. Das bedeutet viel Strom und eine Menge Kupfer. Mit der Eurotherm Powerskid-Lösung ist ein alternatives Design mit einem standardmäßigeren Mittelspannungstransformator mit einer Sekundärspannung zwischen 400 und 480 V möglich. Power Skids können so nah wie möglich an den Elektroden platziert werden, um die Spannung auf den gewünschten Betriebsbereich zu regeln und abzustufen. Aufgrund der höheren Spannung und eines effizienteren Systems würde in diesem Beispiel der Leitungsstrom vom Mittelspannungstransformator zu den drei Power Skids weniger als 2000 A betragen, also 2,5 mal weniger als bei der herkömmlichen Konstruktion. Die hohe Stromstärke wird erst nach den Power Skids und damit auf viel kürzeren Kabelstrecken zu den Elektroden erreicht. Die Power Skids enthalten Leistungsregler, die mit automatischer Laststufenumschaltung arbeiten (digitale Technologie ohne mechanisch bewegte Teile). Damit ist eine Leistungsregelung über den gesamten Betriebsspannungsbereich bei sehr hohem Leistungsfaktor und ohne den üblichen
mechanischen Verschleiß möglich.

Weitere Bedenken, die bei der Erweiterung von elektrischen Boosting-Systemen zu berücksichtigen sind, betreffen die Gefahren und Kosten herkömmlicher ölgefüllter Boosting-Transformatoren. Diese können die Installation von teuren Sprinkleranlagen und
den Bau von verstärkten Brandwänden sowie die damit verbundenen kostspieligen Versicherungen voraussetzen. Mit der Eurotherm Power Skids-Lösung können wir in den meisten Fällen stattdessen eine Kombination aus luft- und wassergekühlten Optionen
anbieten, um diese Problematik zu reduzieren.

Wir sind nicht nur davon überzeugt, dass das elektrische Boosten und Schmelzen eine große Rolle bei der Dekarbonisierung der Glasindustrie spielen wird, sondern auch, dass unser Power-Skid-Design- nahe an den Elektroden – der beste Weg ist.