Energieverbrauchsanalyse in einer Zinkhütte

Zuletzt aktualisiert am 05.02.2017

Aufgabenstellung

Die Firma Ruhr-Zink GmbH produziert in Datteln Zink auf elektrolytischem Wege. Ausgangsstoff ist ein Zinkkonzentrat, das in verschiedenen Verfahrensschritten gereinigt und in Lösung gebracht wird. Das elektrolytisch gewonnene Zink wird eingeschmolzen und verlässt in Form von Blöcken à 5 t das Werk. Die jährlichen Bezugskosten für elektrische Energie in 2-stelliger Millionenhöhe verteilen sich zu etwa 75 % auf den Elektrolysestromverbrauch und zu 25 % auf Hilfsstromverbrauch für Antriebe, Beleuchtung und sonstige Zwecke. Die Energiebezugskosten haben einen Anteil von 13,6 % am Umsatz.

Ziel der vorliegenden Untersuchung für die Firma Ruhr-Zink GmbH war es, auf Basis einer detaillierten, messtechnisch gestützten Zustandsanalyse die Energieversorgung zu optimieren, Schwachstellen bei der Energiebedarfsdeckung aufzuzeigen und eine wirtschaftliche Bewertung der vorgeschlagenen Maßnahmen abzugeben.

Ergebnisse

Wie die FfE durch verschiedene Messungen belegen konnte, liegt die Versorgungsspannung auf allen Spannungsebenen deutlich über den Auslegungswerten. Die Ursachen hierfür sind eine hohe Übergabespannung des Energieversorgers und nur relativ schwach ausgelastete Verteiltransformatoren (35/10 kV). Theoretischen Überlegungen zufolge ist eine Absenkung der Spannung mit einer Reduzierung der Leistung und damit mit einem Rückgang des Stromverbrauchs verbunden; Voraussetzung ist jedoch, dass die Antriebe nur schwach ausgelastet sind. Prinzipiell existieren für den Betrieb zwei Möglichkeiten die Spannung auf der 500 V-Ebene zu reduzieren:

1. Reduzierung der Spannung auf der 10 kV- und infolge dessen auch auf der 500 V-Ebene durch Herunterstufen der 35/10 kV-Transformatoren, wofür allerdings ein Austausch dieser Transformatoren erforderlich wäre.

2. Reduzierung der Spannung auf der 500 V-Ebene durch Herunterstufen der 10/0,5 kV-Unterverteiltransformatoren (nachteilig: Spannungsabsenkung nur auf 500 V-Ebene d.h. keine Einsparungen bei den 10 kV-Hochspannungsmotoren).

Aus Kostengründen wurde die 2. Möglichkeit gewählt. Im Zusammenhang mit dem geplanten Austausch der 35/10 kV-Verteiltransformatoren wird jedoch demnächst auch auf der 10 kV-Ebene die Spannung abgesenkt.

Reduzierung des Stromverbrauchs durch Absenkung der Spannung auf der 500 V-Ebene (gemessen auf der 10 kV-Ebene)

 

Über einen längeren Zeitraum betrachtet, ergeben sich für den Betrieb durch die Absenkung der Versorgungsspannung auf den Auslegungswert von 500 V im Mittel Energieverbrauchseinsparungen von rund 5 % und mehreren 100.000 DM pro Jahr. Neben dieser ohne Investitionskosten umsetzbaren Maßnahme wurden weitere Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs analysiert.

Auswirkung der Spannungsabsenkung an einem 10/0,5 kV-Transformator auf den Leistungsbedarf