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Integriertes und optimiertes Energiemanagementsystem

Erstellung eines integrierten, industriellen Energiemanagementsystems unter Berücksichtigung der Datenerfassung, der entscheidungsorientierten Datenverdichtung zur energetischen Optimierung aller eingesetzten Medien, unter Eingliederung in das übergeordnete und innerbetriebliche Medienversorgungsnetz. Eingliederung der neuen Walzstraße in die bestehende Infrastruktur mit dem Ziel, die gesamten Prozesse zu optimieren und somit die Primärenergie und CO2-Emissionen zu reduzieren.

Ausgangssituation

Die Versorgung des Standorts mit Medien erfolgt über den Medienhauptkanal zwischen dem Energiepark der voestalpine Stahl Donawitz GmbH und voestalpine Austria Draht GmbH. Dieser beinhaltet Erdgasleitungen, Kühlwasserleitungen, Druckluftleitungen und Heißwasserleitungen.

Für die Erfassung der Daten sind derzeit rund 4.000 Messstellen installiert. Die Daten werden in der Betriebsdatenerfassung aufgezeichnet und teilweise als Trendverlauf visualisiert.

Durch die historische Entwicklung des Firmenstandorts ist eine komplexe Struktur der betrieblichen Energieverteilung entstanden.

Es ist notwendig, in Anlehnung an die bewährte automatische Betriebsüberwachung und Datenerfassung, ein systematisches Verfahren zur Entflechtung und Auswertung dieser Energieflüsse zu entwickeln. Dabei ist es erforderlich, in Hinblick auf den Neubau der Walzstraße, die neue Anlage mit der bestehenden Infrastruktur zu verflechten.

Für die Betrachtung der Energieverteilung sind wesentliche energierelevante Medien, wie Erdgas, Strom, Gase, Wasser (Kühl- und Heißwasser) und Druckluft, erforderlich.

Die voestalpine Austria Draht GmbH beschäftigt sich seit vielen Jahren systematisch mit der Energieoptimierung. Zunächst wurde eine Übersicht über die betrieblichen Energieflüsse erarbeitet. In den Bereichen Wärmerückgewinnung, Vermeidung von Wärmeverlusten, effiziente Beleuchtung und Optimierung der hydraulischen Systeme der Kühlwasserversorgung wurden Potentiale zur Reduktion des Energieeinsatzes erkannt und schrittweise bis 2011 in Projekten umgesetzt.

Projektverlauf

Abbilden der Ist-Situation in Bezug auf die bestehende Energiedatenerfassung
Systemanalyse (Elemente, Zusammenhänge, Stärke der Zusammenhänge), daraus Identifikation prioritärer Prozessgrößen für den Energieverbrauch
Soll-Ist Vergleich zwischen dem zur Realisierung vorgeschlagenen Datenmodell und der vorhandenen Datenhaltung und Interpretation
Stärken/Schwächenanalyse verschiedener Systeme, Komponenten
Zusammenfassung der Ergebnisse der Workshops
Identifikation von weiterem Forschungsbedarf

Ergebnisse

Weiterführende Forschungsaktivitäten sind basierend auf den Projektergebnissen in den Bereichen der Entwicklung von Prozessmodellen zur Abschätzung von zukünftigem Energiebedarf basierend auf aktuellen Produktionsdaten zu sehen.

Folgende weiterführende Forschungsthemen wurden identifiziert:

– Schaltschrankkühlung mit Absorptionswärmepumpen

– Modellierung des Nutzwasserverbrauchs mit Rechenmodellen

– Visualisierung des Energieverbrauchs zeitnah

Bezüglich Schaltschrankkühlung mit Absorptionswärmepumpen wären als nächster Schritt folgende Möglichkeiten zu betrachten:

– Installation einer großen Absorptionswärmepumpe oder mehrerer kleiner Anlagen

– Wie kann die kaskadische Nutzung des Heißwassers (Eintritt in die AWP bei ca. 100 °C und Austritt bei 85 °C) aussehen? Welche Verbraucher können sinnvollerweise mit diesem Temperaturniveau versorgt werden und zwar ganzjährig?

– Risikoanalyse der Installation und Bewertung der Risiken sowie eine Ausarbeitung von Strategien zur Bewältigung der Risiken

– Betrachtung der Wirtschaftlichkeit im Vergleich zur Installation von Kompressionskälteanlagen

Im Zusammenhang mit der Modellerstellung für das Nutzwasser wurde deutlich, dass in Hinblick auf die Modellierung eine Prozessgröße (Verdampfung bei der Kühlung der Umformwerkzeuge bzw. Walzdrahtkühlung) entscheidend ist. Diese Prozessgröße wurde in einem Modell berücksichtigt, in der zweiten Betrachtung jedoch nicht. Die Abweichung von den ermittelten Messwerten bei nicht Berücksichtigung der Verdunstungswärme ist in diesem Fall größer als 1 °C. Die angegebene Verdunstungsmenge stützt sich auf eine ältere Studie, welche sich ebenfalls mit der Optimierung des Nutzwassers befasst.