In Broek op Langedijk werkt Kraftblock samen met PepsiCo en Eneco aan de elektrificatie van proceswarmte voor de productie van snacks. Daarbij worden hernieuwbare elektriciteit en thermische energieopslag ingezet.
Betaalbare en betrouwbare proceswarmte voor de industrie
Schommelende prijzen van fossiele brandstoffen en zorgen over de leveringszekerheid zetten de industriële productie steeds meer onder druk. Betrouwbare en betaalbare energie is essentieel voor een concurrerende industrie. Proceswarmte speelt daarbij een belangrijke rol, vooral in energie-intensieve sectoren zoals de voedingsmiddelen- en chemische industrie.
Binnenlands opgewekte hernieuwbare energie, met name wind- en zonne-energie, kan helpen om zowel de uitstoot door fossiele brandstoffen als de afhankelijkheid van geïmporteerde energie te verminderen. Hernieuwbare elektriciteit is echter niet altijd beschikbaar. Bovendien fluctueren de elektriciteitsprijzen sterk, waardoor elektriciteit moeilijk kan concurreren met aardgas. Thermische energieopslag (TES) biedt een oplossing om zowel de kosten van elektrificatie te verlagen als het gebruik van hernieuwbare energie te ondersteunen.
Een TES-systeem wordt opgeladen wanneer er veel hernieuwbare elektriciteit beschikbaar is en de elektriciteitsprijzen laag zijn. Tegelijkertijd wordt rechtstreeks warmte aan het productieproces geleverd. Wanneer de elektriciteitsprijzen stijgen, blijft de opgeslagen energie gedurende de dag de benodigde proceswarmte leveren, waardoor prijspieken worden vermeden. Zo wordt een normaal gesproken inflexibel industrieel proces flexibeler, zonder dat het productieproces zelf hoeft te worden aangepast.
Naast het verlagen van de energiekosten kan thermische opslag de druk op overbelaste elektriciteitsnetten verminderen en ervoor zorgen dat een groter aandeel hernieuwbare elektriciteit in het energiesysteem kan worden geïntegreerd.
Elektrificatie van de snackproductie van PepsiCo in Nederland
Deze aanpak wordt in de praktijk toegepast in het Volt-project, een samenwerking tussen Kraftblock, PepsiCo en Eneco. Op zijn productielocatie in Broek op Langedijk produceert PepsiCo Lay’s-chips en andere snacks voor acht Europese landen. Dagelijks verlaten ongeveer één miljoen zakken snacks de fabriek.
Het frituurproces is de meest energie-intensieve productiestap en veroorzaakt ook de meeste uitstoot. Om de aardappelschijfjes krokant te maken, worden ze ondergedompeld in hete olie. De benodigde warmte wordt overgedragen via thermische olie die wordt verhit tot ongeveer 300 °C. Momenteel wordt deze warmte opgewekt met gasketels.
Kraftblock rondt momenteel de ingebruikname af van een thermisch opslagsysteem met een capaciteit van 70 MWh, waarmee dit proces kan worden geëlektrificeerd.
Aanpasbaar aan verschillende industriële processen
Een van de belangrijkste voordelen van het systeem is het modulaire ontwerp. Kraftblock beschouwt de warmtewisselaar als een verwisselbare module die kan worden aangepast aan verschillende warmteoverdrachtsmedia en industriële toepassingen.
Afhankelijk van de eisen van het proces kan het systeem bijvoorbeeld worden uitgerust met een stoomgenerator of met een mengkamer waarmee de temperatuur van de hete lucht uit de opslageenheid wordt aangepast. Zo kan de technologie stoom leveren aan chemische fabrieken, hete lucht voor sproeidroogprocessen of andere vormen van industriële proceswarmte.
Het technische principe is relatief eenvoudig: elektriciteit wordt met behulp van een elektrische weerstandsverwarmer omgezet in warmte met een temperatuur tussen 800 °C en 1.000 °C. Dankzij deze hoge temperaturen kan een grote hoeveelheid energie in een relatief klein volume worden opgeslagen.
De warmte wordt opgeslagen in een speciaal door Kraftblock ontwikkeld opslagmateriaal. Dit materiaal bestaat voornamelijk uit gerecyclede staalslakken, aangevuld met specifieke additieven en een bindmiddel. Het materiaal heeft een hoge warmtecapaciteit en thermische geleidbaarheid, waardoor het systeem snel kan worden geladen en ontladen.
Om het opslagsysteem te ontladen, wordt koude lucht door het opslagmateriaal geblazen, waarbij de lucht wordt opgewarmd. Vervolgens wordt de warmte via een warmtewisselaar of stoomgenerator aangepast aan de temperatuur en het warmteoverdrachtsmedium dat het industriële proces nodig heeft. Het systeem kan temperaturen leveren van ongeveer 100 °C tot 1.000 °C, bijvoorbeeld hete lucht voor industriële bakovens of krachtige stoom voor chemische processen.
Bekijk in deze video hoe het elektrificatiesysteem van Kraftblock werkt:
Integratie in bestaande productieprocessen
Terwijl het thermische opslagsysteem wordt geladen, wanneer de elektriciteitsprijzen laag zijn, kan een directe elektrificatietechnologie warmte leveren aan het productieproces. Afhankelijk van de toepassing kan dit bijvoorbeeld een elektrische boiler, een warmtepomp of een elektrisch weerstandssysteem zijn.
Zo blijft het productieproces beschikken over goedkope warmte, terwijl tegelijkertijd het opslagsysteem wordt geladen voor gebruik tijdens perioden waarin de elektriciteitsprijzen hoger liggen.
Integratie in bestaande productiefaciliteiten is over het algemeen relatief eenvoudig, omdat alleen een koppeling met het bestaande warmtedistributienetwerk hoeft te worden aangelegd. De opslageenheden moeten echter binnen enkele honderden meters van het betreffende productieproces worden geïnstalleerd om warmteverliezen te beperken en een efficiënte werking te garanderen.
Kraftblock heeft een whitepaper gepubliceerd over toepassingen van thermische energieopslag in de voedingsmiddelenindustrie. Meer informatie over de technologie en de toepassingsmogelijkheden is beschikbaar op www.kraftblock.com.
This project is supported by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy as part of the Renewable Energy Solutions Programme of the German Energy Solutions Initiative.
