ETP ETP Institut für Elektroprozesstechnik Kristallzüchtertagung in Potsdam Angewandte Simulation in der Kristallzüchtung 4 Institut für Elektroprozesstechnik Ausgabe 2 - 2009 Energieeffizienz von Induktionstiegelöfen Neues Projekt: Energieeinsparpotentiale in Eisengießereien I nduktionstiegelöfen zum Schmelzen von Gusseisen haben heute einen spezifischen Energieverbrauch von 520 bis 530 kWh/t Gusseisen ohne Berück- sichtigung der Prozessführungsverluste. Wird der Gesamt-Energieverbrauch ei- ner Schmelzanlage inklusive der Pro- zessführungsverluste betrachtet, kommt man oft auf einen wirklichen Energie- verbrauch von 600 bis 650 kWh/t Guss- eisen. Der Netto-Energiebedarf zum Schmelzen und Überhitzen von Gussei- sen auf 1500°C beträgt je nach Guss- qualität 385 bis 395 kWh/t. Somit erge- ben sich Energieverluste in Höhe von 205 bis 265 kWh/t, so dass davon auszu- gehen ist, dass Potentiale zur Reduzie- rung des Energieverbrauches vorhan- den sind. Eine Reduzierung des Ener- gieverbrauches sollte zum einen im Schmelzofen selbst möglich sein, zum anderen sind bei der Optimierung der Prozessführung und bei den Peripherie- einrichtungen erhebliche Energieer- sparnisse zu sehen. Gelingt es, Möglichkeiten und Maß- nahmen zur Reduzierung des Energie- verbrauches zu erarbeiten und später in der Praxis umzusetzen, kann damit die Energieeffizienz von Schmelzanlagen erheblich verbessert werden und somit ein wertvoller Beitrag zur Reduktion von CO 2 -Emissionen erreicht werden, um das Klima nachhaltig zu schonen. Das ETP erhielt im Rahmen eines vom Land Brandenburg geförderten Projektes den Auftrag, die Energieein- sparpotentiale einer Induktionsofen- schmelzanlage in einer Eisengießerei zu erarbeiten. Dabei sollen der Ofenbetrieb und die Ofenkonstruktion analysiert werden, um daraus Möglichkeiten und Maßnahmen zur Reduktion des Ener- gieverbrauches abzuleiten. Anschließend werden mögliche Maßnahmen zur Realisierung der Po- tentiale erarbeitet und auf ihre Wirk- samkeit und Machbarkeit hin geprüft. In ersten Untersuchungen vor Ort wurde ein Energieflussdiagramm er- stellt, bei dem alle wesentlichen Ver- braucher von der Chargiereinrichtung bis zum Abguss in die Transportpfan- nen berücksichtigt sind. Neben dem Verbrauch des Ofens mit Zuleitungs, Umrichter- und Trafoverlusten sind noch die peripheren Verbraucher wie Wasserpumpen und Ventilatoren für die Kühlung und Entstaubungsanlagen zu nennen, die mit ca. 5% einen nennens- werten Anteil am Gesamtverbrauch be- sitzen. In einer weiteren Untersuchung wur- de ein 3D-Ofenmodell erstellt, um Ein- flüsse der Ofenausführung in einer Para- meterstudie zu analysieren (s. Abb. 1). Hier stehen als Parameter die Dicke der Tiegelwand, die Geometrie von Induk- tions- und Kühlspule, die Ausführung der Zustellschablone für die Tiegelgeo- metrie, die Temperatur der Induktions- spule und das Material der Kühlspule im Vordergrund. Erste Ergebnisse zeigen, dass der Wirkungsgrad der Ofenkon- struktion um mindestens 5% verbessert werden kann. Die Einsparung an Strom- kosten durch diese möglichen Maßnah- men würden sich auf ca. 75000 pro Jahr beziffern. Inhalt Energieeffizienz von Induktions- tiegelöfen 1 Prozessoptimierung am ETP durch FEM-Analyse 2 Neue Professur am ETP 3 Promotion von M. Langejürgen 3 Kristallzüchtertagung in Potsdam 4 Aktuelles Seminar 4 Z eitgleich zu den ersten Sonnen- strahlen in diesem Jahr fand vom 1. bis zum 3. April in Potsdam am Grieb- nitzsee das 10. Kinetikseminar der DGKK (Deutsche Gesellschaft für Kris- tallwachstum und Kristallzüchtung e.V.) zusammen mit dem 6. Workshop Ange- wandte Simulation in der Kristallzüch- tung statt. In Reichweite der Babelsber- ger Filmstudios wurde im idyllisch gele- genen Tagungshotel in lockerer Atmo- sphäre über die aktuellen Probleme und Fortschritte in der Kristallzüchtung dis- kutiert. Trotz der reizvollen Umgebung stand das Thema Kristallzüchtung an erster Stelle, und so wurden selbst die Spaziergänge entlang des Griebnitzsees auf dem geschichtsträchtigen Grenzweg für den intensiven fachlichen Austausch genutzt. Der Veranstalter möchte tradi- tionell Physiker, Kristallzüchter und Nu- meriker zusammenführen, und so wur- den an den drei Tagen fast 30 Beiträge präsentiert, deren Themenspektrum recht breit gefächert war. Die Analyse von Nanostrukturen und die numerische D as ETP veranstaltet in Zusammen- arbeit mit der Forschungsvereini- gung Industrieofenbau e.V. (FOGI) am 10. und 11. Februar 2010 in Hannover das aktuelle Seminar „Elektrothermi- sche Prozesstechnik“. Das Seminar bietet einen Über- blick über den ak- tuellen Stand der industriellen elektrothermischen Pro- zesstechnik. Dabei vermitteln die Refe- renten aus der Industrie und dem Institut ausgewählte physikalische und techni- sche Grundlagen, präsentieren neue An- wendungsgebiete, stellen moderne An- lagen- und Verfahrenskonzepte vor und führen energetische und wirtschaftliche Vergleiche wärmetechnischer Prozesse durch. Praxisnah werden anhand inno- vativer Beispiele die wirtschaftlichen, effizienten Einsatzmöglichkeiten der Elektroprozesswärme aufgezeigt. Dank der anwendungsbezogenen Inhalte des Seminars ist die direkte Umsetzung der erworbenen Kenntnisse in die betriebli- che Praxis möglich. Die Zielgruppe des Seminars sind Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus Unternehmen, die wärmetechnische An- lagen herstellen oder betreiben, sowie Beschäftigte aus dem Bereich der Ener- giedienstleistung und Energieberatung. Weitere Informationen und Anmeldung unter: Tel.: (0511)762-2872 www.etp.uni-hannover.de Simulation des Kristallwachstums sind dabei nur zwei wichtige Aspekte, die behandelt wurden. Insbesondere He- rausforderungen, die eine enge Zusam- menarbeit zwischen Forschung und In- dustrie erfordern, standen auf dem Ta- gesplan. Besonders interessant für die Anwender von numerischen Simula- tionsprogrammen waren die vielen an- wesenden Softwareanbieter, von denen einige auch mit interes- santen Prä- sentationen aufwarten konnten. Auf zahl- reichen Fir- menstän- den konnte sich dann in den Kaf- feepausen direkt über die Ein- satzmög- lichkeiten informiert werden. Das Insti- tut für Elektroprozesstechnik war mit ei- nem Vortrag zur dreidimensionalen elektrischen und thermischen Simulati- on einer widerstandsbeheizten EFG- Anlage vertreten und bekräftigte damit den Trend zur Entwicklung neuer und kostengünstiger Herstellungsverfahren von Silizium für die Photovoltaikindu- strie. Redaktion: Dipl.-Ing. Sebastian Wipprecht Prof. Dr.-Ing. Egbert Baake Telefon: 05 11 / 7 62 - 23 66 Telefax: 05 11 / 7 62 - 32 75 E-Mail: [email protected] URL: www.etp.uni-hannover.de Herausgeber: Institut für Elektroprozesstechnik und Vereinigung zur Förderung des Instituts für Elektrowärme der Universität Hannover e.V. Aktuelles Seminar Elektrothermische Prozesstechnik Blick auf das Tagungshotel avendi am idyllischen Griebnitzsee Abbildung 1: Numerisches Ofenmodell mit Schnittansicht der Induktionsspule