Untersuchung der Einspeisung von solarunterstützter Prozesswärme in einen Industrieprozess

Abstract

In dieser Bachelorarbeit wird die Einspeisung von Solarwärme in eine energiebedürfti-gen Anlage zur maschinellen Trocknung von Web- und Maschenwaren bezüglich der benötigten Systemkomponenten untersucht, wie auch energetisch bilanziert. Die Anwendung vorgefertigter Excel - Programme, wie auch selbst hergestellter und Matlab - Module ermöglicht die iterative Bestimmung der für die vorgegebenen Pro-zessrandbedingungen am besten geeigneten Solarfeldgrößen, Speicherdimensionen und thermischen Parameter. Variiert werden diese Ergebnisse bezüglich der von zwei ver-schiedenen Standorten in Spanien und in Indien abhängigen, unterschiedlich starken Solarstrahlung. Die Auswahl der Anlagenkomponenten für das Gesamtsystem richtet sich nach den durch den Industrieprozess vorgegebenen Randbedingungen. Zunächst wird die Entwicklung eines theoretischen Hybrid-Modells beschrieben, wel-ches sich aus der Wärmekopplung von Prozesswärme, der so weit wie möglich zu erset-zenden fossilen Heizenergie und der über Parabolrinnenkollektoren eingespeisten So-larwärme zusammensetzt. Dieses System führt zu Einsparmöglichkeiten an fossiler Energie im Bereich von 21%. Um darüber hinaus auch im Sinne der Energieeffizienz solare Überkapazitäten auszuschöpfen und die Möglichkeit für einen längeren Solarbe-trieb zur Nachtzeit zu schaffen, wird die Integration verschiedener Ausführungen von thermischen Energiespeichern in die Studie geprüft. Hieraus resultieren unter Verwen-dung von 2-Tank-Salzspeichern oder Betonspeichern zwei weitere Modelle, welche eine deutliche Reduktion der fossilen Zufeuerung um ca. 48% beziehungsweise 54% begünstigen. Im Fokus dieser Arbeit steht somit die Ausarbeitung der Konzeptionierung der thermischen Speicher, welche die kontinuierliche Prozesswärmebereitstellung mit Solarenergie sicherstellen. Die aus dieser Arbeit hervorgehenden geometrischen und thermischen Größen für die Speicher- und Kollektorfeldauslegung stellen dabei eine Basis für die Bewertung der Machbarkeit der Solarwärmeeinspeisung in den Prozess dar, die kostentechnische Be-trachtung wird nur qualitativ, jedoch nicht quantitativ verfolgt.