Basınçlı döküm sistemlerinin enerji açısından esnek çalışması

Şebeke dalgalanmalarını iki değerlikli fırınlarla telafi etme

21:53:43 | 2023-06-04

Ergitme ve bekletme fırınlarının yüksek enerji tüketimi nedeniyle, kullanılan enerji kaynağının fiyatı, döküm üretiminde önemli bir maliyet unsuru oluşturmaktadır. Elektriğin fiyatı gün boyunca önemli ölçüde dalgalanıyor. Bu, örneğin elektrik şebekesinin değişen kullanımı veya yenilenebilir kaynaklardan gelen değişken enerji beslemesi ile açıklanabilir. Sonuç olarak şirketler, üretim süreçlerini mümkün olduğunca düşük maliyetli bir şekilde yürütmek için enerji tüketimlerini esnek bir şekilde tasarlamalıdır. Fraunhofer İmalat Mühendisliği ve Otomasyon Enstitüsü (IPA), ortaklarıyla birlikte, gaz ve elektrik arasında dinamik geçiş sağlayan iki değerlikli bir fırın geliştiriyor. Bu, operasyonun konuşlandırılan enerji türü açısından esnek olmasını sağlayacaktır,

Basınçlı döküm, en verimli kalıplama işlemlerinden biridir - yüzbinlerce döküm üretmek için tek bir kalıp kullanılabilir. Ancak pek çok endüstriyel süreçte olduğu gibi, bu üretim yöntemi de son derece enerji yoğundur ve önemli miktarda enerji tüketimi açısından pota fırınları başı çeker. Bu tür fırınlar, daha sonra yüksek basınç ve hızda metalik bir kalıba preslenen metal külçeleri eritmek için kullanılır. Alman hafif metal dökümhanelerinin toplam enerji tüketimi buna bağlı olarak yüksektir; 2019 yılında Alman Federal İstatistik Ofisi tarafından 4,4 TWh olarak kaydedildi. Kullanılan enerji açısından üretim süreçlerini daha esnek hale getiren bir çözüm tasarlayan Fraunhofer, şirketlerin elektrik şebekesindeki dalgalanmaları telafi etmelerine ve üretim maliyetlerini düşürmelerine yardımcı oluyor.

Bivalent fırın teknolojisi, enerji açısından esnek çalışmanın anahtarıdır. "Fırınlar tipik olarak tek bir enerji kaynağı kullanılarak çalıştırılır - ya gaz ve yağ gibi yakıtlar ya da alternatif olarak elektrik. Bununla birlikte, iki değerlikli pota fırınları, çalışma sırasında elektrik ve gaz arasında dinamik olarak geçiş yapabilir. Stuttgart'taki Fraunhofer IPA'da araştırmacı olan Alexander Mages, "Bu teknoloji şimdiye kadar mevcut değildi" diye açıklıyor. "Bu, herhangi bir çalışma durumunda pota fırınlarının enerji gereksinimlerini karşılamak için farklı enerji kaynakları kullanabileceğimiz anlamına geliyor."

Ortaklar Hindenlang GmbH, Bark Magnesium GmbH ve Stuttgart Üniversitesi'ndeki Üretimde Enerji Verimliliği Enstitüsü (EEP) ile birlikte çalışan araştırma ekibi, çeşitli ısıtma konseptlerini modelledi, termal simülasyonlar aracılığıyla tesis tasarımlarını optimize etti ve iki değerlikli tasarımı bir pota fırınına uyguladı. . Pota fırını, Bark Magnesium GmbH'nin basınçlı döküm dökümhanesindeki zımbalar, presler ve CNC makinelerini içeren bir tesis merkezinin parçasını oluşturur. Nisan 2023'te başarıyla test edildi, Mayıs ayında magnezyum külçelerini eritmek için devreye alındı.

Kesintisiz üretim süreçleri

Ergiyiğin sabit bir çalışma sıcaklığında tutulması gerektiği göz önüne alındığında, araştırmacıların amacı, değişim nedeniyle üretim sürecini kesintiye uğratmak zorunda kalmadan enerjiyi ideal elektrik fiyatlarında esnek bir şekilde kullanmaktı. Bu, elektrik fiyatının özellikle yüksek olduğu durumlarda, örneğin sabahları veya akşamları elektrik tüketiminin düzenli olarak artması nedeniyle, iki değerlikli fırının gaz çalışmasına geçebileceği anlamına gelir. Fiyatlar düştüğünde ise sistem elektrikle çalışmaya geçer. “Elektrik için enerji açısından esnek bir talep, elektrik sistemimizi yenilenebilir enerji üretimine doğru yeniden yönlendirmeye önemli ölçüde katkıda bulunabilir. Sanayi şirketleri, toplam elektrik tüketimimizin yüzde 44'ünü oluşturuyor” diyor Mages.

Operatörler, fırın kontrol sistemini kullanarak elektrik ve gaz arasında manuel olarak geçiş yapabilir veya fırın, salon ağı tarafından verilen bir sinyal aracılığıyla otomatik olarak geçiş yapabilir. Aynı şekilde, salon ağ bağlantısı, elektrik tedarikçisinden bir sinyal aldıktan sonra geçiş yapma seçeneği sunar. “Enerji kaynağı değiştirilerek, proses başlangıç zamanının elektrik fiyatlarının düşük olduğu bir zamana ertelenmesi veya vardiyaların mola sürelerine göre uyarlanması gerekmez. Bunlar, enerji açısından esneklik elde etmek için yaygın önlemlerdir, ”diyor araştırmacı, iki değerlikli fırının başka bir avantajını açıklıyor.

Fırın, Almanya Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (BMBF) tarafından finanse edilen Kopernicus projesi SynErgie II'nin bir parçası olarak geliştirildi. Isıtma ve ağ tasarımı da dahil olmak üzere fırını optimize etmeyi amaçlayan takip projesi SynErgie III için şimdiden bir başvuru yapıldı. Termal ölçüm elemanlarını kullanan proje ortakları, enerji verimliliği hakkında sonuçlara varmak için fırındaki sıcaklık dağılımı gibi parametreleri belirliyor. Ayrıca fırının hidrojenle çalıştırılıp çalıştırılamayacağını test ediyorlar. Mages, "Neredeyse canlı bir nesne üzerinde araştırma yapıyormuşuz gibi," diye açıklıyor.

Yazar: