Solare Dampferzeugung bei JTI
Pionierarbeit bei der solaren Dampferzeugung in der Tabakindustrie
2017 haben wir der Fabrik von Japan Tobacco International (JTI) in Jordanien geholfen, die erste Tabakfabrik zu werden, die solare Dampferzeugung einsetzt. Im April 2016 unterzeichneten JTI und Industrial Solar eine Vereinbarung, um die noch nie dagewesene Aufgabe voranzutreiben, einen kommerziell nutzbaren solaren Dampferzeuger für Prozesswärme und -kühlung zu bauen, um den Energiebedarf des JTI-Werks in Jordanien zu decken.
JTI und der Weg zur solaren Dampferzeugung
JTI, das seit 1999 in Jordanien tätig ist, beschloss, durch die Nutzung der solaren Dampferzeugung zur Deckung seines Wärmeenergiebedarfs seinen CO2-Fußabdruck erheblich zu verringern und einen Teil der Sonnenwärme in Kälte umzuwandeln. Das Solarsystem auf dem Fabrikdach deckt 85 % des jährlichen Dampfverbrauchs der Fabrik. Dadurch werden die Kosten gesenkt und die Abhängigkeit von Flüssiggas (LPG), das für die Dampferzeugung verwendet wird, deutlich verringert.
Die Hauptkomponenten des Systems sind das Solarkollektorfeld, eine Dampftrommel und eine Absorptionskältemaschine, die den von der Produktionsanlage nicht genutzten Solardampf in Kälte umwandelt.
Zusammenfassung des Systems:
- Aperturfläche (Spiegelfläche): 1,254 m²
- Leistung: 705 kWth
- Jährlicher Ertrag: 1.350 MWh
- CO2-Einsparung: 300 Tonnen/Jahr
Funktionsprinzip
Der Fresnel-Kollektor ist eine linear konzentrierende Solartechnologie. Die einachsig nachgeführten Primärspiegel und der Sekundärreflektor fokussieren die Strahlung auf ein Absorberrohr. Die strömende Flüssigkeit nimmt die Wärme auf und gibt sie an die industriellen Produktionsprozesse ab.
Wasser wird durch das Kollektorfeld gepumpt und verdampft teilweise durch die konzentrierte Sonneneinstrahlung. Anschließend gelangt die Flüssigkeit in die Dampftrommel, in der sich oben Dampf und unten Wasser ansammelt. Der erzeugte Dampf wird in das Dampfnetz von JTI geleitet, wo ein Teil zur Versorgung der Absorptionskältemaschine zur Erzeugung von Raumkühlung verwendet wird. Das Wasser wird kontinuierlich durch das Kollektorfeld rezirkuliert. Die Dampftrommel verfügt außerdem über eine einstündige Speicherfunktion, mit der kurze wolkenbedingte Schwankungen der Sonneneinstrahlung ausgeglichen werden können. Wenn der Dampf in die Fabrik geleitet wird, wird Speisewasser in die Dampftrommel gepumpt, um den Massenausgleich zu gewährleisten. Der vorhandene Kessel produziert automatisch Dampf, wenn die Sonneneinstrahlung unzureichend ist.
Komponenten des solaren Dampferzeugungssystems von JTI
Fresnel-Kollektoren
Die 11 Reihen von Primärspiegeln des Fresnel-Kollektors haben ein hohes Reflexionsvermögen, sind leicht gekrümmt und werden einzeln der Sonne nachgeführt, um die Strahlung auf das Absorberrohr zu konzentrieren. Diese Röhre besteht aus einem Metallrohr, das von einer Vakuumröhre aus Glas umschlossen ist, was den thermischen Wirkungsgrad des Systems erhöht. Die Hauptvorteile von Industrial Solar Linear Fresnel-Kollektoren für die Bereitstellung industrieller Prozesswärme sind:
- modularer Systemaufbau
- industrielle Standardkomponenten
- individuelle Spiegelnachführung für hohe Genauigkeit
- leichte Installation ermöglicht die Nutzung von Dächern
- hohe Bodenflächeneffizienz
- einfache Wartung durch individuellen Zugang zu den Kollektorreihen und selbstreinigende Position an Regentagen
Dampftrommel
Die Dampftrommel ist ein isolierter Behälter, der das von den Fresnel-Kollektoren erzeugte Gemisch aus Dampf und überhitztem Wasser aufnimmt. Dieses Gemisch wird in der Dampftrommel getrennt, wobei der im oberen Teil des Behälters angesammelte Dampf über ein Regelventil in das Dampfnetz von JTI abgeleitet wird. Das heiße Wasser am Boden wird zu den Fresnel-Kollektoren zurückgeführt. Dieser Speicher wird mit höherem Druck und höherer Temperatur betrieben und bietet eine Speicherzeit von bis zu einer Stunde, wodurch Bedarfsschwankungen oder eventuelle Abschattungen im Kollektorfeld ausgeglichen werden können.
Absorptionskältemaschine
Die Absorptionskältemaschine besteht aus 4 Hauptkomponenten: Verdampfer, Absorber, Generator und Verflüssiger. In jeder Stufe wechselt das Kältemittel die Phase und wird zur nächsten Stufe geleitet. Der von den Fresnel-Kollektoren erzeugte Dampf liefert die Wärme, die zur Regeneration des Kältemittels im Generator benötigt wird. Der Verdampfer dient der Kälteerzeugung, bei der das Kältemittel unter niedrigem Druck Wärme aus der zu kühlenden Umgebung aufnimmt. Das Prinzip ist wie bei einem herkömmlichen Kühlsystem, nur dass anstelle eines Kompressors der Generator/Absorber zum Antrieb des Kältekreislaufs verwendet wird.
Systemintegration
Das bei JTI installierte System zur direkten solaren Dampferzeugung liefert Wärme mit dem vorgegebenen Druck und der vorgegebenen Temperatur, die direkt in der Fabrik genutzt werden kann. Die Dampftrommel ist nahtlos in das Netz von JTI integriert und speichert und regelt die thermische Leistung und den Durchfluss des Kollektors. Der Reservekessel bleibt parallel zur Dampftrommel und liefert bei Bedarf zusätzlichen Dampf.
Seit 2017 setzt JTI unser solares Dampferzeugungssystem mit großer Zufriedenheit ein. Sehen Sie sich das Video-Interview an, das wir mit den JTI-Ingenieuren fünf Jahre nach Inbetriebnahme der Anlage geführt haben!
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