METODER OCH VERKTYG FÖR AUTOMATION AV ENERGIEFFEKTIVA INDUSTRIELLA ENERGISYSTEM MoveDynE Karin Eriksson CIT Industriell Energi Chalmers Teknikpark Göteborg, SWEDEN Ett projekt inom
METODER OCH VERKTYG FÖR AUTOMATION AV ENERGIEFFEKTIVA INDUSTRIELLA ENERGISYSTEM Energiintensiv industri Energieffektivisering Teoretiska potentialer och genomförbara åtgärder Säkerställa önskade dynamiska egenskaper Styrbarhet och flexibilitet
ENERGIANVÄNDNING I SVERIGE Commercial and public services 15% Agriculture / forestry / fishing 1% Sweden Industry 34% Construction 1% Wood and wood products 5% Textile and leather 0% Nonspecified (industry) 8% Iron and steel 10% Chemical and petrochemical 6% Non-ferrous metals 2% Nonmetallic minerals 4% Transport equipment 2% Residential 23% Transport 27% Paper pulp and print 50% Machinery 4% Mining and quarrying 4% Food and tobacco 4% Mellan sektorer - Liknande i hela världen Mellan industriella sektorer - På olika sätt i olika länder Källa: IEA Statistics, 2011
ENERGIANVÄNDNING OCH ANTAL ANLÄGGNINGAR FÖR NÅGRA UTVALDA INDUSTRISEKTORER I EU 3000 800000 2500 Energy used Number of plants 700000 600000 Energy used [PJ] 2000 1500 1000 500000 400000 300000 Number of plants 200000 500 100000 0 Iron and steel Non-ferrous metal Chemical Nonmetallic mineral products Food, drink and tobacco Textile, Paper and leather and printing clothing Engineering Other nonclassified and other metal Refinery 0 Källa: Eurostat 2005, vidare bearbetat av CIT Industriell Energi 2007
ENERGIBESPARINGSPOTENTIALER ~ 2/3 av världens totala energibesparingspotential uppskattas finnas i den energiintensiva industrisektorn Icke-energiintensiva sektorer har högre relativa besparingspotentialer ~ 8% relateras till lågkostnadsåtgärder (ex. energiledning) ~ 36% relateras till åtgärder med höga investeringskostnader ~ 50% av total potential bedöms vara direkt processrelaterade åtgärder (ex. processintegration, värmeväxling)
PROJEKTGRUPP MoveDynE Fredrik Bengtsson, doktorand, Avd. Reglerteknik, automation och mekatronik, Chalmers Torsten Wik, professor, Avd. Reglerteknik, automation och mekatronik, Chalmers Karin Eriksson, teknisk doktor i reglerteknik, CIT Industriell Energi Elin Svensson, Post Doc, Avd. Industriella energisystem och -tekniker, Chalmers Peter Holmqvist, Avancerad processreglering, Preem Projektet finansieras av PiiA och Preem Nära relaterat projekt: Sofie Marton, doktorand, Simon Harvey, Professor, and Elin Svensson, Post Doc, Avd. Industriella energisystem och -tekniker, Chalmers
CHALMERS Avdelningen för REGLERTEKNIK, AUTOMATION OCH MEKATRONIK Teoretiska och tillämpade forskningsprojekt Områden: processindustri, fordon och elkraft Stor erfarenhet från forskningsprojekt med industriella partners Avdelningen för INDUSTIELLA ENERGISYSTEM OCH -TEKNIKER Energieffektivisering i systemperspektiv Metoder för värmeintegration, pinch-analys Flertal forskningsprojekt med Preem och CIT Industriell Energi
CIT INDUSTRIELL ENERGI 1984 grundade Chalmers tekniska högskola en stiftelse kallad Chalmers Industriteknik Chalmers Industriteknik har idag fem dotterbolag och CIT Industriell Energi är ett av dessa Specialiserat på analyser och utredningar av energisystem och energitekniker Levererar tjänster i form av utredningar och projektledning, samt tillhandahåller specialistkunskap Foto: Preem
PREEM PREEM RAFFINADERI Lysekil och Göteborg 80% av Sveriges raffinaderikapacitet, 30% av Nordens 18 10 6 m 3 råolja per år Huvudprodukter är gasol och fordonsbränslen 2/3 exporteras Lysekil är specialiserat på raffinering av högsvavlig råolja Strategiskt samarbetsavtal med Chalmers Styrkeområde Energi sedan 2010
PREEM LYSEKIL Värmebehov: 409 MW Foto: Preem Teoretisk besparingspotential genom värmeintegration: 26-210 MW Ett intervall för potentialen uppkommer på grund av osäkerhet kring vilka åtgärder som är praktisk genomförbara. Relaterat projekt: Operability of heat integration measures Kartläggning av operability factors Flexibilitet och styrbarhet RAM Reliability, availability and maintenance Säkerhet Utrymmesbegränsningar MoveDynE-projektet hanterar reglerteknik- och automationsperspektiv
VAD KAN REGLERTEKNISK TEORI OCH AUTOMATION TILLFÖRA? Utvidga existerande metoder och verktyg för energiintegration till att innefatta analyser av styrbarhet och observerbarhet Utvärdera etablerade tumregler vid design av värmeväxlarnätverk ur ett dynamiskt perspektiv Mått för styrbarhet och observerbarhet Kvantifiering Hänsyn till osäkerheter Insignal-Utsignal-parning Optimering för dämpning av laststörningar Hänsyn till osäkerheter Foto: Preem
PÅGÅENDE ARBETE I PROJEKT MoveDynE 1. Ångsystem Ångbehov och överskott Ångturbiner Dynamisk modellering Osäkerheter Flervariabel reglering Flermålsoptimering 2. Värmeväxlarnätverk Förändringar i Preems nätverk Styrbarhetsproblematik Framkopplingar Generaliseringar Mått och metoder HS-vent HS->LS Turbines HS->MS Turbines Process Coolers Waste Heat Boilers MS->LS Turbines Process Coolers Steam Heaters Steam Boilers Process Coolers Stripper Steam TS->MS Turbines Steam to flare, tanks etc Fuel from refinery Imported fuel TS->LS Turbines HS TS MS 3. Control over unreliable channels LS LS-vent Steam Heaters Steam to flare, tanks etc
NETWORKED CONTROL OVER UNRELIABLE CHANNELS - REGLERING MED OPÅLITLIGA KOMMUNIKATIONSKANALER Trådlös signalöverföring i stora anläggningar Risk för uteblivna signalvärden Undersöka möjligheter till optimal reglering LQG-reglering
MoveDynE - METODER OCH VERKTYG FÖR AUTOMATION AV ENERGIEFFEKTIVA INDUSTRIELLA ENERGISYSTEM