Solvay Sodi senkt Energieverbrauch um mehr als 20 %

Hintergrund

Die Chemieindustrie unterliegt in vielerlei Hinsicht einer starken gesetzlichen Regulierung. Nicht nur was die Produkte selbst betrifft, sondern auch hinsichtlich der Herstellungsprozesse, die oft sehr kapitalintensiv sind.

Neben den offensichtlichen Sicherheitsaspekten ist auch Nachhaltigkeit für viele der führenden Akteure ein vorrangiges Ziel, insbesondere, wenn es um den Rohstoff- und Energieverbrauch geht. Angesichts der Größe einiger Chemieanlagen können selbst kleine Effizienzsteigerungen zu signifikanten Energieeinsparungen führen.

Aus diesem Grund wenden sich viele Chemieunternehmen an Anbieter von Prozessautomatisierungs- und Informationssystemen, die sie bei der Rationalisierung ihrer Aktivitäten und Optimierung ihres Betriebs unterstützen können.

Nachhaltigkeitsgewinne

Aufgrund von Anlagengrößen und ihrer geographischen Verteilung kommt es selten zu umfassenden Änderungen in der Infrastruktur. Ein Bereich, in dem jedoch viele Unternehmen Nachhaltigkeitsgewinne sehen, ist die stärker vernetzte und integrierte Steuerung von bestehenden Altanlagen. In diesen Fällen können ältere Anlagen, deren Austausch nicht wirtschaftlich wäre, mithilfe fortschrittlicher Steuerungslösungen effizienter betrieben und überwacht werden.

Durch die Anbindung von „nicht mitdenkenden“ Anlagen an moderne Automatisierungstechnologie sind Chemieunternehmen in der Lage, die zahlreichen Vorteile fortschrittlicher Kommunikationsinfrastrukturen zu nutzen. Unter anderem ermöglichen diese es ihnen, neu gewonnene Betriebsdaten weitaus effektiver einzusetzen. Dies führt zu einer deutlich höheren Effizienz, besseren Einblicken, mehr Flexibilität und wesentlich geringeren Ausfallzeiten.

Potenziale ausschöpfen

Ein Unternehmen, welches das Potenzial fortschrittlicher Steuerungslösungen erkannt hat, ist Solvay Sodi in Bulgarien. Das Unternehmen ist eines der größten Industrieunternehmen Bulgariens und betreibt europaweit die größte Anlage für die Herstellung synthetischen Natrons mit einer Kapazität von 1,5 Millionen Tonnen Natron pro Jahr. Das Unternehmen wurde 1997 mit den Hauptaktionären, dem internationalen Chemiekonzern Solvay (75 %) und dem türkischen Chemiekonzern Sisecam (25 %), privatisiert.

Natriumkarbonat ist ein wichtiger Rohstoff für die Glasindustrie, der auch bei der Herstellung von Waschmitteln, in der chemischen Industrie und in der Metallurgie, bei Silikaten und Glasfasern verwendet wird. Natriumbikarbonat hingegen kommt in der Lebensmittelindustrie, bei Tierfutter, in der Rauchgasreinigung und im Gesundheitswesen zum Einsatz.

Das Werk des Unternehmens in Dewnja erzeugt seinen eigenen Strom mithilfe von Dampfturbinen, die von Heizkesseln gespeist werden. Das Problem bestand darin, dass der Luftstrom der Kessel im Wesentlichen nur mithilfe von drei alten Synchronmotoren gesteuert wurde, von denen keiner an einen Antrieb angeschlossen war und die daher ständig unter Hochbetrieb liefen. Dies führte nicht nur zu Schwierigkeiten bei der Steuerung des Dampferzeugungsprozesses, sondern auch zu Instabilitäten und regelmäßigen Ausfallzeiten der Kesselanlage, verbunden mit einem erheblichen Energieverbrauch und den entsprechenden CO₂-Emissionen.

„Energieeinsparungen sind der Hauptgrund für diese Modernisierung der Infrastruktur“, erklärt Ognian Ivanov, Leiter der Elektroabteilung im Solvay Sodi-Werk in Dewnja. „Sie bildet das Herzstück einer unternehmensweiten Nachhaltigkeitsinitiative für alle Solvay-Werke.“

Solvay Sodi wandte sich an Rotec Ltd., den offiziellen Vertragshändler für Rockwell Automation-Produkte in Bulgarien seit 2000. Zusätzlich zu seinen Vertriebsaktivitäten unterstützt Rotec Ltd. auch die Ingenieurs-, Bau- und Wartungsdienstleistungen für automatisierte Systeme, und kann auf eine beeindruckende Erfolgsbilanz in der Unterstützung von Anwendungen mit Lösungen von Rockwell Automation in ganz Bulgarien verweisen.

Effizienz und Steuerbarkeit

„Wir haben dem Team von Solvay Sodi gezeigt, welches Level an Effizienz und Steuerbarkeit das Unternehmen durch die Integration von Allen‑Bradley PowerFlex® 7000 Frequenzumrichtern erzielen kann“, erklärt Milen Milev, Vertriebsleiter bei Rotec Ltd. „Dies konnten wir mithilfe von Besuchen bei anderen Projekten, die wir in den letzten 16 Jahren erfolgreich unterstützt haben, anschaulich darstellen. Die PowerFlex 7000 Antriebe boten Solvay Sodi die Möglichkeit, die Drehzahlen der Motoren exakt zu steuern und sie so an die Prozessvariablen und den Turbinenbedarf anzupassen.”

Die drei Antriebe (6 kV – 900, 1.800 and 2.400  kW) sind über Profibus an das bestehende verteilte Steuerungssystem (DCS) der Anlage angeschlossen. Sie sind unglaublich robust im Betrieb und weitaus weniger anfällig für Stromschwankungen als andere Mittelspannungsgeräte auf dem Markt. Sie können für den Sanftanlauf großer Motoren zur Begrenzung des Einschaltstroms oder für die Drehzahlregelung mehrerer Motoren verwendet werden.

Mit ihrer Bypass-Funktion sorgt die PowerFlex-Antriebstechnologie auch für eine maximale Betriebszeit, da sie im Falle von Problemen eine vollständig synchrone Steuerung ermöglicht. Die synchrone Übertragung trägt auch dazu bei, den mechanischen Verschleiß von Komponenten zu begrenzen. Dies verlängert schließlich die Lebensdauer des Motors und verringert den Wartungsbedarf.

„Bei diesem Projekt verfolgten wir drei wesentliche Ziele“, so Milev. „Erstens: Wir mussten schnell liefern, denn wir hatten lediglich drei Wochen Zeit, um die Antriebe zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Zweitens mussten wir eine Lösung mit Bypass-Funktionen liefern, und drittens mussten wir die Stabilität des gesamten Systems im Falle von Spannungsschwankungen verbessern.“

Verlängerte Lebensdauer der Anlage

Die Leistungsergebnisse sind beeindruckend: Die maximale Energieeinsparung beträgt 20 %, was etwa 1 MW pro Stunde entspricht. „Solvay Sodi ist sehr zufrieden mit dem, was wir im Werk Dewnja erreicht haben“, erklärt Milev. „In der letzten Zeit gab es nur einen einzigen potenziellen Ausfall, und der war auf ein Problem im Stromnetz zurückzuführen.“ Aber der Antrieb funktionierte genauso wie geplant, und schaltete auf Bypass um. Die Motoren standen zu keinem Zeitpunkt still. Die präzisere Steuerung hat dank der Sanftanlauf-Funktionen und der Drehzahlregelung zu besseren Betriebsbedingungen für die Ventilatoren geführt. „Diese weniger rauen Betriebsbedingungen verlängern auch die Lebensdauer der Zusatzausrüstung.“

„Wenn wir die Stromverbrauchswerte des Jahres vor der Modernisierung mit denen danach vergleichen, sind die Ergebnisse äußerst beeindruckend“, so Ivanov. „Bei einem Ventilatorsystem haben wir 3.158 MWh eingespart, beim zweiten 681 MWh und beim dritten 4.333 MWh.“ Zusammengenommen bedeutet dies eine Gesamteinsparung von 8.173 MWh oder 22 MWh pro Tag. „Dies drückt sich auch in geringeren CO₂-Emissionen aus, womit das Projekt im Einklang mit unserer unternehmensweiten Nachhaltigkeitskampagne steht.“