DEEP
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Dekarbonisierte und energieeffiziente Papierproduktion
Die Papierindustrie ist nach wie vor in hohem Maße auf fossile Brennstoffe, speziell Erdgas, angewiesen, um Dampf zu erzeugen, der in verschiedenen Prozessen, vor allem bei der Papiertrocknung, benötigt wird. Um die Papierproduktion zu dekarbonisieren, sind mehrere alternative Energiequellen und Technologien entweder bereits verfügbar, oder werden aktuell entwickelt. Im Hinblick auf eine energie- und kosteneffiziente Dekarbonisierung erscheinen speziell Hochtemperatur-Wärmepumpen als besonders vielversprechend.
Industrielle Wärmepumpen, die Temperaturen deutlich über 100 °C liefern können, sind noch neu und die bisher in der Branche realisierten Heizkapazitäten liegen unter denen, die am Papierproduktionsstandort der Heinzel Gruppe benötigt werden. Höhere Heizleistungen erfordern zudem die Entwicklung maßgeschneiderter Wärmepumpen-Integrationskonzepte.
Ziel des Projektes DEEP ist es, ein effizientes und flexibles Dampfversorgungskonzept für eine Papiermaschine zu entwickeln, im Rahmen dessen die Wärme der feuchten Abluft zurückgewonnen und über ein Hochtemperaturwärmepumpensystem in Dampf umgewandelt wird, um damit die Trockenzylinder zu beheizen. Darüber hinaus werden im Projekt Effizienzsteigerungspotenziale und Maßnahmen zur Verbesserung der Flexibilität in Dampfversorgung und Abwärmenutzung untersucht.
„Die Nutzbarmachung von Abwärme für den Produktionsprozess hat großes Potential die Papierherstellung auf ein neues Effizienz- und Nachhaltigkeitsniveau heben.“
Projektverlauf
In der ersten Phase werden zentrale Parameter, Randbedingungen und Potenziale zur verbesserten Nutzung von Abwärme identifiziert. Es wird eine umfassende Datenbasis erstellt, die den Dampfbedarf sowie das Abwärmeangebot für verschiedene Papiersorten dokumentiert.
Im Anschluss erfolgt eine systematische Analyse mehrerer technischer Integrationsoptionen eines Hochtemperatur-Wärmepumpensystem in die bestehende Infrastruktur der Papierproduktion. Dabei liegt der Fokus auf unterschiedlichen Strategien zur Abwärmerückgewinnung, auf den Flexibilitätsanforderungen der Trocknungsanlage, sowie auf den spezifischen betrieblichen Anforderungen verschiedener Papiersorten. Die Integrationsoptionen werden hinsichtlich Umweltwirkung und Wirtschaftlichkeit bewertet.
Zur Analyse werden Modelle von Papiertrocknung und Wärmepumpensystem entwickelt, validiert und eingesetzt. Auf Basis dieser Modelle werden eine optimierte Betriebsstrategie erarbeitet und das Konzept für eine großtechnische Umsetzung erstellt.
Meilensteine
- Datenbasis zur vertieften Analyse des Abwärmerückgewinnungs- und Trocknungssystems entwickelt
- Hochtemperatur-Wärmepumpensystem zur Abwärmerückgewinnung in einer Papierfabrik konzipiert und bewertet
- Digitales Modell einer Pilotanlage erstellt und evaluiert
- Konzept zur großtechnischen Umsetzung finalisiert und techno-ökonomisch validiert
(erwartete) Ergebnisse
Das DEEP-Projekt soll zu folgenden Ergebnissen führen:
- Umfassendes Wissen über nutzbare Abwärme- sowie Effizienzsteigerungspotenziale bei der Produktion verschiedener Papiersorten
- Techno-ökonomisches Konzept für die Implementierung eines dampferzeugenden Hochtemperaturwärmepumpensystems, das mittelfristig zu einer CO2 Reduktion von mehr als 50.000 Tonnen pro Jahr führt
- Verbreitung der durchgeführten Arbeiten und erzielten Ergebnisse unter wissenschaftlichen und industriellen Stakeholdern
