„Początkowo zawsze musimy włożyć sporo wysiłku w przekonanie klientów” – przyznaje Selçuk Aslan, kierownik projektu Energify w CFT. „Choć nasz system jest zaawansowany technologicznie, to sama idea i konstrukcja pozostają niezwykle proste. To właśnie ta prostota budzi czasem sceptycyzm. Jednak gdy klienci poznają Energify z bliska, szybko doceniają trwałość i niezawodność tej technologii, rozumiejąc, że prostota jest tu ogromnym atutem”.

W wyniku rozprężania się pary lub gazu w rozprężaczu z tłokiem obrotowym (1) wytwarzana jest energia mechaniczna, która za pomocą generatora asynchronicznego (2) jest następnie przetwarzana na energię elektryczną. Zawór żaluzyjny (3) steruje mocą rozprężacza

 

Dzięki Energify firma CFT odpowiada na wyzwania, przed którymi stoi dziś niemal każde przedsiębiorstwo przemysłowe: konieczność redukcji emisji CO₂ przy jednoczesnej poprawie efektywności energetycznej i kosztowej. Ten innowacyjny system wykorzystuje nawet minimalne różnice ciśnień do produkcji energii elektrycznej, która trafia bezpośrednio do zakładowej sieci. Takie różnice ciśnień występują w niemal każdym zakładzie – w stacjach redukcyjnych, wylotach pary, układach kondensacyjnych czy układach przeciwprężnych – i zazwyczaj zawarta w nich energia po prostu przepada.

W zależności od czasu pracy, instalacja wytwarza do 175 MWh/rok na bardzo małej przestrzeni. Okres amortyzacji instalacji wynosi wówczas mniej niż trzy lata. Uwzględniając łączne koszty konserwacji, w ciągu 10 lat można zaoszczędzić ponad 270 000 euro

 

Optymalne wykorzystanie dostępnego potencjału

„Energify pozwala odzyskać i zoptymalizować energię, która i tak jest już w systemie” – wyjaśnia Maximilian Igelbüscher, inżynier projektu w CFT. Aby zagwarantować pełną ciągłość procesów, system montowany jest zawsze w układzie obejściowym (bypass). Zasada działania jest przejrzysta: para lub dowolny inny gaz ulega rozprężeniu w expanderze z tłokiem obrotowym. Powstająca w ten sposób energia mechaniczna jest przekazywana przez wał do generatora asynchronicznego, który oddaje gotowy prąd do sieci niskiego napięcia.

Początkowo wyzwaniem była precyzyjna regulacja mocy expandera. Pierwotnie stosowany zawór regulacyjny stożkowy reagował zbyt wolno na zmienne warunki procesowe, przez co nie był w stanie stabilnie utrzymać pożądanego ciśnienia wyjściowego gazu. „Długo szukaliśmy sposobu na usprawnienie tego elementu. Przełom nastąpił po kontakcie z Marcelem Mokoschem z Schubert & Salzer. Błyskawicznie zaproponował on zastosowanie zaworu żaluzyjnego, co nie tylko rozwiązało problem, ale wręcz przerosło nasze oczekiwania” – wspomina Igelbüscher.

Zastosowany w rurociągu DN80 (15 kg) zawór żaluzyjny jest bardziej kompaktowy i lżejszy od każdego z dwóch wcześniej zmontowanych zaworów stożkowych (łącznie ok. 170 kg)

 

Przełomowa wydajność dzięki technologii zaworu żaluzyjnego

Sekret doskonałych parametrów regulacji tkwi w konstrukcji zaworu żaluzyjnego, opartej na dwóch współpracujących ze sobą dyskach uszczelniających (zob. ramka informacyjna). Dzięki temu maksymalny skok między pełnym otwarciem a zamknięciem wynosi zaledwie 6–9 mm, co wymaga użycia minimalnej siły regulacyjnej. Sprawia to, że sterowanie jest niezwykle szybkie i dokładne. „Zastosowanie zaworu żaluzyjnego drastycznie poprawiło precyzję. Teraz możemy kontrolować ciśnienie wyjściowe z absolutną pewnością” – podkreśla Aslan.

Kolejną korzyścią była możliwość zastąpienia dwóch innych zaworów. Ze względów bezpieczeństwa dopływ medium musi zostać odcięty w czasie poniżej dwóch sekund. Wcześniej wymagało to montażu oddzielnego zaworu szybkozamykającego przed zaworem regulacyjnym. Zawory żaluzyjne zamykają się jednak w milisekundach, więc z powodzeniem przejęły obie te funkcje. „W ekonomicznej eksploatacji Energify kluczowe są niezawodność i niskie koszty serwisu, dlatego stawiamy na konstrukcje proste i solidne” – dodaje Aslan. „Zawór żaluzyjny pozwolił nam uprościć cały układ, a przy tym zajmuje znacznie mniej miejsca”.

Różnica w gabarytach jest uderzająca: obecny zawór DN80 waży tylko 15 kg, podczas gdy zestaw dwóch wcześniej używanych zaworów stożkowych ważył łącznie aż 170 kg. „To kolosalne ułatwienie, zwłaszcza podczas corocznych przeglądów technicznych” – zauważa Igelbüscher.

 

Bardziej opłacalne niż fotowoltaika

Modelowa instalacja Energify pracuje w mleczarni w Münsterlandzie, obsługując sieć parową o ciśnieniu 8 bar. To doskonałe miejsce, by pokazać opłacalność inwestycji: przy ciśnieniu wejściowym 8 bar (nadc.), wyjściowym 5 bar (nadc.) i średnim przepływie pary 2 t/h, system generuje 27 kW mocy elektrycznej. Przy 6500 godzinach pracy rocznie dawałoby to 175 MWh energii. W takich warunkach inwestycja zwraca się w czasie krótszym niż trzy lata. Uwzględniając koszty utrzymania, w ciągu dekady oszczędności mogą przekroczyć 270 000 euro.

CFT zestawia również Energify z fotowoltaiką w innym przykładzie: system o mocy 300 kW, pracujący przez 8500 godzin rocznie, wytworzy ok. 2550 MWh energii – a wszystko to na powierzchni zaledwie 40 m². Aby uzyskać taki sam wynik z paneli słonecznych (przy średnim nasłonecznieniu w Niemczech), potrzebna byłaby działka o powierzchni około 13 500 m².

„Potencjał tej technologii jest olbrzymi. Tylko w Niemczech pracują tysiące kotłów parowych, a para to zaledwie jedno z mediów, które możemy wykorzystać. Energify może pracować z niemal każdym gazem, w tym z azotem, gazem koksowniczym, ziemnym czy wodorem” – podsumowuje Selçuk Aslan

Zawory żaluzyjne zapewniają precyzyjną, szybką i ekonomiczną regulację mediów ciekłych, parowych i gazowych. Dysk uszczelniający (3) zamocowany prostopadle do kierunku przepływu w korpusie (1) ma określoną liczbę poprzecznych szczelin. Ruchomy dysk uszczelniający (2) o takim samym układzie szczelin przesuwa się prostopadle do kierunku przepływu, zmieniając w ten sposób przekrój otworu przepływowego. Istniejąca różnica ciśnień dociska ruchomy dysk (2) do dysku stałego (3).

***

O CFT

Firma CFT GmbH Compact Filter Technic od 1999 roku wspiera klientów z branży górniczej i budownictwa tunelowego w zakresie techniki odpylania, wentylacji oraz ogrzewania i chłodzenia. Od 2022 roku standard jakości „Made in Germany” realizowany jest w nowej siedzibie w Marl na powierzchni ponad 7500 m², obejmującej innowacyjne stanowisko testowe dla wentylatorów.

CFT GmbH należy do działającej na arenie międzynarodowej Grupy CFH. Spółka holdingowa skupia szereg spółek zależnych oraz joint venture, które łączy jedno: doskonałe kompetencje inżynieryjne umożliwiające tworzenie innowacyjnych rozwiązań związanych z powietrzem w miejscu pracy, a także z obszarami energii i środowiska – w różnych branżach, w zastosowaniach naziemnych i podziemnych, na całym świecie.