Industriële restwarmte als bron voor een warmtenet?

Veel industriële productieprocessen vergen hoge temperatuur warmte in de vorm van stoom of industriële branders. Het gaat dan om bedrijven in bijvoorbeeld de keramische industrie, staalindustrie, chemische industrie en voedings- en genotmiddelenindustrie. Het gros van de warmte komt op lage temperatuur aan het einde van de productieprocessen weer vrij. Deze warmte is niet meer nuttig in te zetten vanwege de lage temperatuur en noemen we daarom  restwarmte. De inzet van industriële restwarmte lijkt heel aantrekkelijk. Warmte die op dit moment zinloos wordt geloosd naar de omgeving in de vorm van rookgassen, warme lucht of warm water, wordt dan immers nuttig gebruikt. Toch is een gedegen nadere analyse nodig om te voorkomen dat industriële bedrijven hun eigen verduurzamingsmogelijkheden gaan beperken.

De huidige productieprocessen

Alle productieprocessen die warmte nodig hebben ontvangen die van een warmtebron.
Dat kunnen aardgasbranders zijn, elektrische verwarming of stoom die in een ketelhuis uit aardgas wordt gemaakt.
Deze interne energievoorziening noemen we “utilities”. Omdat warmte niet verloren gaat (de wet van behoud van energie), endotherme processen uitgezonderd,
komt alle warmte in principe op een lagere temperatuur weer vrij.  Als die elders in de productieprocessen nog bruikbaar is qua temperatuur kan deze worden hergebruikt. De vraag of de restwarmte intern kan worden hergebruikt is van technische en economische aard. Een bepalende factor hierbij is de prijs van de energie.
Restwarmte die economische niet kan worden hergebruikt wordt afgevoerd als restwarmte. De productieprocessen zijn ontwikkeld in het verleden, een tijd van goedkope fossiele energie en die tijd is voorbij.

SL-aid: bepaling toekomstbestendig potentieel restwarmte

Innoforte neemt graag kennis van een bedrijf met potentiële restwarmte. Wat is het onderscheidend vermogen, wat zijn de belangrijkste productieprocessen en wat zijn de kritieke succesfactoren? Ook de voorgenomen investeringen, eventueel desinvesteringen en het beleid ten aanzien van energie en duurzaamheid zijn voor ons inzicht belangrijk.

Wij werken van grof naar fijn. Alleen op basis van gebleken perspectief gaan wij de diepte in. We starten bij de productieprocessen en werken dan naar buiten. We gaan na wat de perspectieven zijn van warmteterugwinning, warmtepompen, de opwekking van warmte, koude en elektriciteit en tenslotte de inzet van restwarmte in binnen het bedrijf of bij derden.

Innoforte beschikt over in eigen huis ontwikkelde software voor het uitvoeren van gespecialiseerde analyses op basis van pinch-technologie (“SL-aid”).  Hiermee verkrijgen wij een compleet beeld van alle mogelijkheden in uw bedrijf.

Nevenstaand een t-Q diagram waarmee het potentieel aan warmteterugwinning, de inzet van
warmtepompen en het omzetten van restwarmte in koude of elektriciteit kan worden onderzocht. Het diagram
is opgesteld met het programma SL-aid.

Een blijk op de toekomstige productieprocessen

Veel industriële bedrijven gebruiken momenteel aardgas voor hun productieprocessen. Deze bedrijven staan voor de belangrijke opgave om hun energiehuishouding te verbeteren: energie besparen en aardgas vervangen door een duurzaam alternatief zoals elektriciteit of waterstof.  

Levering van restwarmte aan een warmtenet vergt een lange termijn blik. Een warmtenet wordt immers aangelegd voor langjarig gebruik. Het is belangrijk voor een industrieel bedrijf aan te bevelen om eerst te bepalen hoeveel restwarmte langdurig beschikbaar zal zijn in een duurzame toekomst. Bij hogere energieprijzen is het namelijk lonend om meer warmte intern te hergebruiken. Dat hergebruiken kan op verschillende manieren plaatsvinden: via warmtewisselaars en via de inzet van een warmtepomp. 

Nevenstaand schema geeft een voorbeeld van een duurzame toekomst van een industrieel bedrijf.De energietoevoer van buitenaf bestaat uit een duurzame brandstof (bijvoorbeeld waterstof) en duurzaam opgewekte elektriciteit. De omzetting van brandstof naar warmte gaat efficiënt via een WKK (warmte-kracht-koppeling, bijvoorbeeld een brandstofcel). Met restwarmte en met de temperatuur wordt intern zuinig omgesprongen. Een deel kan via een warmtewisselaar wordt teruggewonnen voor gebruik in de processen. Een ander deel kan via een warmtepomp in temperatuur worden verhoogd voor intern hergebruik. De restwarmte die nu overblijft is toekomstbestendig.

Naast het bepalen van het duurzame potentieel aan restwarmte spelen zaken als de kwaliteit en beheersbaarheid van de productieprocessen een belangrijke rol. Deze vormen immers het bestaansrecht van het bedrijf. Een belangrijk aspect hierbij is de factor tijd. Niet alle productieprocessen zijn continu en gelijktijdig in bedrijf. Opslag van warmte kan dan nodig zijn.