MAN beperkt CO2-uitstoot met warmtenet
In de duurzaamheidsstrategie van MAN Truck & Bus is de-carbonisatie een erg relevant aandachtspunt. Samen met energieleverancier N-ERGIE werd een warmtenet geïntegreerd in de warmtevoorziening van de fabriek in Nürnberg. Zowel grote schommelingen in de afname alsook een geluidsbeperking waren uitdagingen die met inzet van de Schubert & Salzer regelkleppen konden worden overwonnen.
Industrie en warmtenetten, vaak moeilijke combinatie
In de traditierijke vestiging van MAN Truck & Bus in Nürnberg gaat moderne productie en 100 jaar industriële geschiedenis hand in hand. De ontwikkeling enerzijds van ultramoderne, CO2-vrije motoren en anderzijds de serieproductie van batterijpakketten voor hoogspanning gaven lange tijd in sterke tegenstelling in de warmteproductie door verbranding van bruinkoolstof en aardgas. Om van deze fossiele energiebronnen af te kunnen stappen, nam MAN contact op met N-ERGIE, de lokale energieleverancier in Nürnberg.
Door de aansluiting op het warmtenet kan MAN Truck & Bus jaarlijks ongeveer 20 000 ton CO2-uitstoot vermijden. Het zelfverklaarde doel om de CO2-uitstoot in de productievestigingen wereldwijd tegen 2030 met 70% (in vergelijking met 2019) te verlagen, komt in zicht.
Andreas Wunram, assetmanager netontwikkeling (pijpen) bij N-ERGIE Netz GmbH, kan zich die eerste gesprekken nog goed herinneren: “Om MAN op ons warmtenet aan te sluiten was een delicaat en fel besproken thema, voornamelijk omdat het plan niet paste bij de technische aansluitvoorwaarden.” Het probleem is iets fundamenteels: Grote klanten uit de industrie kunnen vaak niet de lage retourtemperaturen garanderen die in volgens de aansluitvoorwaarden van de warmtenetleverancier vereist zijn. Deze retour temperaturen zijn echter wel nodig voor een efficiënte werking van het warmtenet.
“We wilden MAN desondanks graag op ons warmtenet aansluiten, want het potentieel hierbij voor klimaatbescherming en stedelijke ontwikkeling is groot. Met dit project werd het mogelijk om een redundantie in het net op te bouwen en een nieuwe stadswijk betrouwbaar van een warmtenet te voorzien. Wat daarvoor nodig was, was een oplossing op maat die evenveel rekening hield met de belangen van zowel leverancier als afnemer."
Warmtenet als oplossing op maat
Om dit project te verwezenlijken, werd GEF Ingenieur AG belast met de planning en Bilfinger Life Science GmbH met de bouw. De lijst met eisen was lang: voor de inbedrijfstelling moest de installatie een afgesproken vermogen van 15 MW kunnen leveren. Er moest nu al een potentiële verhoging van het geleverde verwarmingsvermogen tot en met 30 MW worden ingepland.
De in hoge retourtemperaturen van MAN aanwezige exergiehoeveelheden (bruikbare energie) moesten aan de aanvoer van het warmtenet worden toegevoegd om (downstream)klanten te voorzien. De uitdagingen die daarmee gepaard gingen, waren het realiseren van een l groot regelbereik en de regeltechnische omgang met de sterk schommelende drukverschillen in het primaire net die seizoen afhankelijk is. MAN hechtte bovendien een groot belang aan de energie-efficiëntie van de gehele installatie.
Om aan al deze eisen tegemoet te komen, koos Wunram op basis van goede ervaringen uit het verleden op twee belangrijke centrale punten, de hoeveelheidsregeling in de aanvoer en de drukhandhaving in de retour, voor kleppen van Schubert & Salzer: “Glijschijfkleppen heb ik voor het eerst gezien bij een project voor de conditionering van bio methaangas. Ondanks een grote nominale klepmaat en een groot regelbereik waren de kleppen erg compact en extreem licht. Dat heeft toen een blijvende indruk gemaakt. Deze glijschijfkleppen leveren daar nu al heel wat jaren echt goed werk af. Voor de installatie bij MAN was precies die betrouwbaarheid en compactheid nodig”, legt Wunram uit.
Om het debiet in de primaire aanvoer te regelen, worden zes glijschijfkleppen DN100 met een gewicht van elk slechts 24,9 kg gebruikt. Deze regelen in cascade twee kleppengroepen van telkens drie kleppen het debiet per warmtewisselaarskid op basis van de gevraagde waarde vanuit het centrale procescontrolesysteem. Dankzij het lage gewicht en de beperkte grootte kunnen de kleppen in zeer kleine ruimtes en zonder extra steunen worden geïnstalleerd. Ze kunnen tevens heel gemakkelijk worden geïsoleerd, waardoor het warmteverlies wordt beperkt. Noodzakelijke onderhoudswerken kunnen eenvoudig, snel en goedkoop gebeuren.
Een kernelement van de oplossing op maat is de speciale bypassaansluiting, waardoor de retour geheel of gedeeltelijk door middel van een terugvoerpompstation weer naar de aanvoer van het primaire net kan worden geleid. Op die manier kunnen de problemen als gevolg van hoge retourtemperaturen in het primaire net worden beperkt en beter worden verenigd met de technische aansluitvoorwaarden van N-ERGIE. Er worden drie segment schijfkleppen in cascade gebruikt om de aanzuigdruk te handhaven, zodat de terugvoerpompen van de driepijpsaansluiting optimaal kunnen werken, zelfs bij sterk schommelende drukverschillen tussen de aanvoer- en retourleidingen.
Door de onmiddellijke nabijheid van de regelkamer van MAN gelden erg strenge geluidsvoorschriften. De oorspronkelijke bezwaren ten aanzien van mogelijke geluidsoverlast bij de regeling van erg kleine debieten konden door Schubert & Salzer snel worden weerlegd. De regelschijven van de segmentschijfkleppen delen de stroom in meerdere kleinere aparte stromen op, waardoor het ontstaan van sterke en luide turbulentie wordt beperkt.
Dit effect dat gewoonlijk door het gebruik van geperforeerde platen bereikt wordt, vormt hier een standaard onderdeel van het systeem. De in vergelijking dikke wand van de behuizing van segment schijfkleppen dempt het geproduceerde geluid nog meer. Het resultaat: zelfs bij onderhoud, dus als gedurende korte tijd slechts twee van de drie kleppen werken, worden de geluidsgrenswaarden nauwelijks overschreden.
