ECN R & D plan voor 2014 Energiebesparing in de Industrie Ir. Peter Alderliesten October 2013
www.ecn.nl
Inhoud • Energiebesparing en -efficiëntie • Energiegebruik in Nederland
• ECN EBI programma focus en activiteiten • R&D lijnen
Utilities & optimaal gebruik van warmte Drogen & Ontwateren Energy efficiënt bulk liquid separation Procesintensificatie Gas Separation & Treatment Water Processing
Energiebesparing en -efficiency pijler 1 van het nationale energie akkoord
Energiebesparing is dé eerste optie voor vermindering verbruik fossiele energiedragers verlaging CO2 –uitstoot en verkleining importafhankelijkheid
Energie efficiency in 2050 factor vier beter om een duurzaam energiesysteem te krijgen besparingstempo van 2 % / jaar nodig !!!
Koppeling innovatie met energie-efficiency & besparing
Werkgelegenheid bij apparaatbouwers en toeleveranciers Essentieel is technologieontwikkeling & continue instroom van momentaan kosteneffectieve opties over decennia
Energiegebruik in Nederland
Nederlandse primaire energiegebruik 2009. Links per sector, totaal inclusief grondstoffen 3260 PJ. Rechts per industriële sector, totaal inclusief grondstoffen 1490 PJ
Bedrijfsleven consumeert meer dan 40 % totale NL energiegebruik
Relatief veel energie-intensieve industrie in NL. Tachtig procent van het energiegebruik bedrijfsleven door procesindustrie Economisch belang cluster procesindustrie groot
ECN EBI programma • Focus Op energie-intensieve processing industrie en toeleverende bedrijven Op specifieke thema’s en onderscheidende technologie-opties voor procesonderdelen met hoogste energiegebruik • Warmtehuishouding • Droogprocessen en scheidingstechnologie • Procesvernieuwing omzettingsprocessen
• Vraagsturing Één op één aansluiting bij TKI ISPT, verantwoordelijk voor het EBI i.o.v. Topteam Energie. Binnen de TKI formuleren eindgebruikers, technologieleveranciers en kennisinstellingen samen de technische focus R,D &D met en voor bedrijven
Utilities & optimaal gebruik van warmte • Doel Verlagen van (fossiel)energiegebruik voor warmte/koude door het koppelen van vraag en aanbod met een set aan gestandaardiseerde (technologische) oplosrichtingen waarbij ook energie kan worden gebufferd (b.v. elektriciteit, fasetransformatie, koude, chemicaliën, druk,..) NL besparingspotentieel wordt geschat op 100 PJ
Utilities & optimaal gebruik van warmte • R& D activiteiten Roadmapping, technology scouting en processtudies o.a. thermochemische warmterecuperatie voor hoge temperatuur processen, omzetting van warmte naar elektriciteit en toepassing van geothermie Piloting compressiewarmtepomp voor toepassing bij droogprocessen (papier, chemie) Ontwikkeling van een elektrisch aangedreven thermo-akoestische warmtepomp (ETAWP) voor destillatietoepassing (chemie); Ontwikkeling van thermisch aangedreven warmtepompen voor opwaardering van industriële restwarmte naar proceswarmte en/of koude (TWP).
Drogen & Ontwateren • Doel Ontwikkeling van betrouwbare, rendabele en zeer energiezuinige droog- en ontwateringsprocessen met optimale eigenschappen ten aanzien van de productkwaliteit Ontwateren & drogen zijn veel voorkomende processen in de agro-food, pulp-en papierindustrie, bouwmaterialen, chemische industrie,…. Processen zijn kapitaal als energie-intensief Warmteterugwinning is door sterke vervuiling beperkt In Nederland wordt het energiegebruik geschat op 80 PJ/jaar
• R& D activiteiten Systeem & processtudies Ontwikkeling vortex chamber sproeidroogtechnologie
Energy efficiënt bulk liquid separation • Doel
Onderzoek, ontwikkeling en demonstratie van innovatieve scheidingsprocessen voor moleculen in de vloeistoffase met 50% energiebesparing en 25% kostenvermindering Scheidingsprocessen zijn verantwoordelijk voor 40 % van het energiegebruik in de procesindustrie (4.5 GW of 1400 M€ p/j) NL besparingspotentieel tot 35 PJ/jaar
• Uitdagingen scheiding van moleculen met vergelijkbare eigenschappen thermisch instabiel zonder faseovergang in visceuze oplossingen
Energy efficiënt bulk liquid separation • R& D activiteiten Scouting & processtudies Warmte geïntegreerde destillatie, HIDiC concepten, 50% energiebesparende destillatietechnologie
Nanofiltratiemembraantechnologie voor het scheiden van moleculen <400 D Sorptie en membraantechnologie voor energie efficiënte oplosmiddel en productterugwinning
Procesintensificatie • Doel Breakthrough conversieprocessen Door het aanpassen van het basisproces wordt ‘first time right’ geproduceerd wat ook in de voor- en na-trein besparing oplevert Minimaal 40-60% energiereductie inclusief de perifere effecten
Procesintensificatie • R&D activiteiten Systeem en processtudies; Membraan reactors en contactors: directe selectieve verwijdering van producten of toevoeging van reactanten met behulp van membranen Membraan reformer opschaling en veldtestvoorbereiding ECN gecoordineerd EU CARENA project Sorption enhanced reactors : directe selectieve verwijdering van producten of toevoeging van reactanten met behulp van adsorbentia. Bench testen en voorbereiding veldtesten watergas shift reactor; evenwichtsverschuiving door CO2 verwijdering Gestructureerde reactoren voor oxidaties
Membrane reactor-development at ECN From powder to demonstration End-user Reactor constructors, EPCM’s Manufacturing industry Manufacturing facility from lab to pilot scale
Reactor demonstration from lab to pilot scale
Reactor design System studies Techno-economic analysis
Ceramic processing Deposition techniques Shaping processes
Assistance in technology scale-up
Technology Scale-up After-care Licensing
Ceramic powders Catalyst powders Metal-organic precursors
On site pilot to full scale plant
Membranes Catalyst
Lab scale demonstration units Pilot reactors
Gas Separation & Treatment • Doel innovatieve, kosteneffectieve en energie-efficiente concepten en systemen voor gasscheiding en gasbehandeling terugdringen van het energieverbruik met 30% energieconsumptie voor methaan upgrading was in 2011 rond de 42 PJ
• R&D activiteiten Scouting, systeem & processtudies Afscheiding waterstof, stikstof, waterdamp etc. R&D naar energie efficiente sorptietechnologie met geimmobiliseerde amines voor verwijdering van CO2, H2S etc; Doorontwikkeling waterstofafscheiding uit syngas mengsels door membraantechnologie
Water Processing • Doel Innovatieve concepten voor de (terug) winning van waardevolle componenten uit industrieel proceswater en alternatieven voor huidige energie-intensieve behandelingsmethoden zoals verdamping Besparingspotentieel bedraagt 10 PJ/jaar.
• R& D activiteiten Systeem en processtudies; Membraantechnologie voor verwijdering van lage concentraties (3000-3 ppm) koolwaterstoffen uit productiewaterstromen; Verwijdering van mineralen uit water gebaseerde processtromen door toepassing van membraantechnologie en/of geavanceerde extractie; Winning van waardevolle componenten uit waterige processtromen door middel van membraan en sorptieprocessen.
Energy Efficiency Reducing energy consumption
