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Mikael Le Guern erklärt die Vorteile für Glashersteller mit einer Installation von Eurotherm Power Skids in der Nähe der Ofenelektroden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Stromversorgungssystemen bietet dieses Design eine verbesserte Energieeffzienz und geringere Kosten für das Schmelzen.
Der Weg zur Dekarbonisierung der Glasindustrie mit dem Ziel, bis 2050 kohlenstoffneutral zu werden, ist vorbestimmt. Es ist ein Trend, den wir schon vor einigen Jahren kommen sahen und wir haben uns intensiv auf diesen Wandel vorbereitet. Dies wird im Moment zusätzlich durch die europäische Umweltpolitik und -vorschriften vorangetrieben. In den USA sind die Gaskosten wesentlich geringer, da das Thema nicht so im Mittelpunkt steht und es weniger gesellschaftlichen Druck gibt. Viele unserer Kunden bei Schneider Electric haben jedoch anspruchsvolle globale unternehmerische Nachhaltigkeitsziele, um ihre CO2-Emissionen in einem Zeitrahmen von 2030 bis 2050 zu reduzieren. Infolgedessen sehen wir mehr und mehr die Notwendigkeit, das elektrische Boosting von Anlagen auf der ganzen Welt deutlich zu erhöhen. Bei großen Glasherstellern entsprechen die gesamten CO2-Emissionen den Gesamtemissionen aller ihrer Werke und Anlagen weltweit. Da allein eine Ofenkampagne bis zu 10-18 Jahre vor dem nächsten Umbau/der nächsten Kaltreparatur dauern kann und nur wenige Greenfield-Projekte geplant sind, sind die Möglichkeiten für diese Unternehmen, kohlenstoffreduzierende Lösungen bis 2050 umzusetzen, begrenzt. Wenn also jetzt eine Reparatur ansteht, denken viele Glasunternehmen bereits über ihre Möglichkeiten zur Verringerung der Treibhausgasemissionen nach, insbesondere durch verstärktes elektrisches Boosting.
Ein weiterer Trend, den wir auf dem Markt beobachten können ist, dass sich alle Arten von Glasherstellern mit diesen Fragen befassen. Vor einigen Jahren begannen wir mit der Implementierung von Boosting-Systemen an Behälterglas- und Pharmaglasöfen. Die Größe dieser Wannen und die Art des Glases machten es möglich, kleine bis mittelgroße elektrische Boosting-Systeme (2-5 MW) einzusetzen. Jetzt steigt nicht nur die erforderliche Größe elektrischer Boosting-Systeme von einigen wenigen MW auf über 10 MW und mehr, sondern dieser Trend setzt sich bei den meisten Arten der Glasproduktion durch, einschließlich Flachglassproduktion. Ich muss sagen, dass es ziemlich beeindruckend ist, die Projektgrößen dieser elektrischen Boosting-Systeme heute im Vergleich zu vor ein paar Jahren zu sehen.
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.
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.
Über den Author
Mikael Le Guern ist Global Glass Business Development Manager bei Eurotherm by
Schneider Electric
Die volle Version dieses Artikels finden Sie in der Juli/August Ausgabe der Zeitschrift Glass Worldwide neben einem breiten redaktionellen Querschnitt aus allen Bereichen der Produktion und Verarbeitung.
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