Im Werk der Bayerischen Bitumen-Chemie hat Aschoff Solar im Jahr 2015 eine solarthermische Anlage realisiert, um das bestehende Heizsystem für die Bitumenemulsionsherstellung zu unterstützen.
Die Bayerische Bitumen-Chemie aus dem oberbayerischen Igling produziert jährlich rund 1.000 Tonnen Bitumenemulsion für den Straßenbau. Der Ausstoß schwankt sehr stark, da Straßenbauarbeiten witterungsabhängig sind und das Produkt nur begrenzt lagerfähig ist. Von daher muss je nach Bedingungen die Produktion kurzfristig angepasst werden. Das Werk schließt von etwa Oktober bis März. In der Winterzeit wird die Halle frostfrei gehalten und an einigen Tagen für Wartungsarbeiten über eine Ölheizung beheizt.
Aus dem Lastprofil ergeben sich einige Nachteile für den Betrieb einer Solaranlage, wie zeitweise nicht nutzbare Solarerträge, bis hin zu kompletten ausfallenden Tageserträgen. Hohe Stillstandzeiten sowie ein relativ geringer Nutzungsgrad sind die Folge. Dennoch ist der Prozess für eine Solaranlage gut geeignet, da Lastprofil und solare Einstrahlung in den Spitzenzeiten der Produktion übereinstimmen und die negativen Auswirkungen auch bei dem bisher genutzten System zum Tragen kommen und hier deutlich stärkere Einflüsse auf Effizienz und Lebensdauer der Komponenten haben.
Solaranlage heizt Prozesswasser
Bei der Emulsionsherstellung wird 130 Grad heißes, flüssiges Rohbitumen mit 70-grädigem Warmwasser in Mühlen unter vorgegebenen Mischungsverhältnissen und der Zugabe von Chemikalien vermischt. In dem ursprünglichen System wurde das Prozesswasser vor dem Mischen in Speichern mittels Dampf auf die gewünschte Temperatur erwärmt. Das Rohbitumen kommt aus großen Edelstahlspeichern, die durch Dampf beheizt werden, um das Bitumen pumpfähig zu halten. Die Prozesswasserspeicher werden nun durch Wärme aus dem Solarpuffer gespeist, wobei das Dampfsystem bestehen blieb, um als Back-Up zu dienen und den Restbedarf zu decken.
Um den Nutzungsgrad der Solaranlage und den Nutzen für den Betreiber zu erhöhen, wurden auch mehrere Zusatzfunktionen in das Anlagenkonzept übernommen:
● Aufheizung Rohbitumen
Im Winter werden die Rohbitumenspeicher nicht beheizt und das Bitumen verfestigt sich. Vor Produktionsbeginn wird das Bitumen langsam mit Dampf wieder verflüssigt. Die Solarwärme unterstützt diesen Prozess.
● Hallenheizung
Im Winter wird die Hallenheizung solar unterstützt.
● Vorwärmung Speisewasser
Mit solaren Überschüssen wird das Speisewasser des Dampfkessels vorgewärmt.
● Energiemanagement Rohbitumen
Der Solarkreis wurde auf 10 bar ausgelegt, um im Falle eines geladenen Puffers die Solarwärme an die Rohbitumenspeicher abgeben zu können, die auf etwa 130 Grad Celsius gehalten werden. Dies stellt einen Stagnationsschutz dar. Gleichzeitig kann der Solarkreis genutzt werden, um Wärme aus den Bitumenspeichern in den Puffer zu übertragen. Sinnvoll, wenn Bitumen mit zirka 160 Grad Celsius angeliefert wird und erst auf die Verarbeitungstemperatur abgekühlt werden muss.
Die Auslegung der Solaranlage konnte nicht mit dem Ziel eines maximalen solaren Deckungsanteils gemacht werden, da die Dachfläche begrenzt war. Auf dem flachen Foliendach des Werkes wurden 75 Flachkollektoren installiert. Aufgrund der Beschränkungen der Dachlast wurde eine optimierte Unterkonstruktion gewählt, welches auf Stützkonsolen durch die Dachhaut direkt mit den Dachträgern verschraubt ist. Die Anzahl der Dachdurchdringungen wurde mit Hilfe von Querträgern auf ein Minimum reduziert.
Druckloser Speicher
Der Solarspeicher wurde drucklos in Form eines dickwandigen PP-Speichers ausgeführt, welcher in einen handelsüblichen 20-Fuß-Seefrachtcontainer integriert ist. Hinter der Containertür wurde die gesamte Pumpen-, Wärmeübertragungs- und Messtechnik mit der Regelung installiert. Der Speicher wurde außen, neben dem Kesselraum des Gebäudes auf Streifenfundamenten aufgestellt.
Die Regelung der Solaranlage mit Touch-Bedienteil in der Produktion und Überwachung über das Smartphone, ermöglicht eine bedarfsgerechte Steuerung in Abstimmung mit der Produktion. Leistungsfähige Wärmetauscher in Verbindung mit drehzahlgeregelten Pumpen und einem elektronischen Mischer sichern hierbei stabile Bedingungen für den Prozess.
Der Solare Deckungsanteil im Betrieb von rund 70 Prozent entspricht den Erwartungen und Simulationen, wobei anfänglich die Produktionsmenge noch bei zirka 400 Tonnen lag. Auf der Basis diese Menge konnte in den Sommermonaten der Bedarf nahezu vollständig durch die Solaranlage gedeckt werden. Mittlerweile wurde der Emulsionsausstoß mehr als verdoppelt, wodurch der Deckungsanteil auf 30 Prozent gesunken ist. Für den Kunden stellt die Solaranlage jedoch eine sinnvolle, da ökologische und wirtschaftliche Investition in eine umweltfreundlichere Energieversorgung dar, die innerhalb der doch eher konservativen Branche Vorbildcharakter hat.
Carsten Aschoff
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