Gasfyret plastsmeltning til sprøjtestøbemaskiner J.Nr. 1273/01-0016 Delrapport 1: Afdækning af barrierer og funktionskrav Projektrapport Januar 2007
Gasfyret plastsmeltning til sprøjtestøbemaskiner J.nr. 1273/01-0016 Delrapport 1: Afdækning af barrierer og funktionskrav Ianina Mofid Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2007
Titel : Gasfyret plastsmeltning til sprøjtestøbemaskiner, j.nr. 1273/01-0016 Rapport kategori : Projektrapport Forfatter : Ianina Mofid Dato for udgivelse : Januar 2007 Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : H:\722\50\IMO\Delrapport1_final.doc Sagsnavn : Gasfyret plastsmeltning til sprøjtestøbemaskiner ISBN : 978-87-7795-319-4
DGC-rapport 1 Indholdsfortegnelse Side 1 Forord... 2 2 Resume og konklusion... 3 3 Summary... 5 4 Plastbranchen i Danmark... 6 5 Procesbeskrivelse... 7 5.1 Fremstilling af plastråvarer... 7 5.2 Forarbejdningsprocesser... 8 5.3 Sprøjtestøbning... 9 5.4 Ekstrudering... 11 6 Problemstilling... 14 7 Funktionskrav til anvendelse af gasfyret varmelegeme... 16 8 Potentiale og barrierer for konvertering af elvarmelegeme til gasfyret varmelegeme... 17 9 Referencer... 22 Bilag Bilag 1: Bilag 2: Bilag 3: Bilag 4: Bilag 5: Virksomhedsbeskrivelse Naturgaspris (kilde: HNG s hjemmeside) Nuværende eltarif fra NESA (kilde NESA s hjemmeside HTUwww.nesa.dkUTH) COB2B-emissionen fra elsektoren (kilde: HTUwww.nesa.dkUTH) Klimastrategi (kilde: Energistyrelsens hjemmeside HTUwww.ens.dkUTH)
DGC-rapport 2 1 Forord Effektiv anvendelse af energi er et effektivt middel til at reducere miljøbelastningen fra energisektoren, idet det betyder et mindre behov for energiproduktion. Energibesparelser er derfor et vigtigt middel til at opfylde internationale aftaler om at reducere COB2B udledningen. Plastindustrien er en af de mest energikrævende brancher, hvor det samlede årlige energiforbrug ligger omkring 1400 GWh og udgør ca. 14 % af industriens samlede elforbrug /1/. Plastindustrien anvender en række energiintensive processer, hvoraf hovedparten er elbaserede. Det største elforbrug i plastindustrien skyldes sprøjtestøbnings- og ekstruderingsprocesser inden for plastbearbejdning. Gasselskabernes Teknisk Chef Gruppe (TCG) og Energistyrelsen (ENS) har igangsat dette projekt, som har til formål at fremme anvendelsen af naturgas i plastbearbejdende processer ved at konvertere fra el- til naturgasbaserede processer og hermed opnå en reduktion af COB2B-emissionerne. Endvidere medvirker plastvirksomheden Replast A/S i projektet. Projektets hovedmål er at udvikle et koncept til et gasopvarmet varmelegeme, som kan erstatte de eksisterende elbaserede varmebånd i plastindustrien. Nærværende rapport udgør fase 1 af projektet Gasfyret varmelegeme til sprøjtestøbemaskiner og omfatter indledende undersøgelse af hvilke barrierer der er i plastindustrien som kan evt. hindre konvertering af elvarmebånd til gasbaseret varmelegeme. Rapporten er kvalitetssikret af projektleder Henrik Iskov, DGC. Hørsholm, januar 2007 Ianina Mofid Projektingeniør Afd. for Energiteknik og Sikkerhed Bjarne Spiegelhauer Afdelingschef Afd. for Energiteknik og Sikkerhed
DGC-rapport 3 2 Resume og konklusion Hovedmålet med projektet er at udvikle et gasopvarmet varmelegeme, der kan erstatte de eksisterende elbaserede varmebånd, der anvendes til at opvarme snekken i sprøjtestøbnings- og i ekstruderingsprocesser i plastindustrien. Fase 1 i projektet omfatter en indledende undersøgelse af, hvilke funktionskrav der stilles fra virksomhedernes side til et brænderkoncept baseret på naturgas. Desuden skal det opklares, hvilke barrierer der er i plastindustrien for udbredelsen af gasopvarmede varmelegemer. Undersøgelsen har vist, at det nye gasfyrede varmelegeme skal kunne leve op til følgende funktionskrav: Nøjagtig regulering af varmetilførslen. Temperaturen skal kunne reguleres i området mellem 25 til 280 C med nøjagtighed inden for ±5 C. I nogle virksomheder er kravet til nøjagtighed skærpet, idet kun ± 1 C kan accepteres. Varmelegemet skal være driftsikkert. Varmelegemet skal kunne afmonteres, idet det skal være muligt at udskifte cylinderen eller selve varmelegemet. Hver enkelt varmezone skal kunne reguleres uafhængigt af hinanden. Minimale drifts- og vedligeholdelsesomkostninger. Dimensionskrav, som kan være forskellige fra maskine til maskine. Formand for sprøjtestøbesektionen i Foreningen for plastbranchen Ole Byriel (Byriel Plastic A/S) mener, at gasfyrede varmelegemer kan komme på dagsordenen, hvis: Dette nye gasfyrede varmelegeme kan tilfredsstille alle funktionskrav. Installationen er pålidelig. Sikkerhedsforholdene er i orden. Der er tilfredsstillende holdbarhed. Der er tydelige tekniske fordele. Man kan påvise økonomiske fordele. Processen til forarbejdelse af plast bliver mere miljøvenlig.
DGC-rapport 4 Analyseresultaterne skal benyttes i det videre arbejde for at fastlægge et gasbaseret brænderkoncept og opbygge et reelt og konkurrencedygtigt alternativ til de eksisterende elvarmebånd.
DGC-rapport 5 3 Summary The main objective is to develop gas heated heating elements to replace the existing electrical heating belts in the mould flow industry. Phase 1 includes an initial investigation of the functional requirements to the gas based burner concept. The investigation also includes the possible barriers for the introduction of gas heated heating elements. Some of the requirements are: Accurate adjustment of heat supply. Dependable heating element. Removable heating element. Independently adjustable heating zones. Minimal operation and maintenance costs. Dimensioning requirements may differ from one machine to another. Sufficient safety. Obvious technical advantages. Improved environmental impact. Economical advantages. The results of the investigation are to be used in the future development of a gas based burner concept to establish a substantial and competitive alternative to the existing electrical heating belts.
DGC-rapport 6 4 Plastbranchen i Danmark Den plastbearbejdende branche i Danmark består af virksomheder, der fremstiller mange forskellige produkter, hvoraf følgende hovedgrupper kan nævnes: Emballage, tekniske emner, husholdningsartikler, bygge- og anlægsartikler, medicinalprodukter /1/. Det anslås, at der er ca. 500 plastbearbejdende virksomheder i Danmark. De 320 af dem er organiseret i Plastindustrien i Danmark, som er en brancheforening for plastforarbejdende virksomheder og leverandører af de maskiner og råvarer, der anvendes af industrien. Også forsknings- og undervisningsinstitutioner, der arbejder med polymerforskning og uddannelse inden for plastfag er medlemmer af Plastindustrien. Opgjort efter omsætning anslås det, at foreningen repræsenterer ca. 80 % af branchen. Branchen beskæftiger ca. 30.000 medarbejdere. Plasten fremstilles af fossile råmaterialer, typisk råolie eller naturgas, det vil sige gammelt organisk materiale hentet op fra undergrunden. Næsten al olie eller gas, som indvindes, bruges til energi enten i form af varme til boliger eller til transport. Kun 5 % bliver til plast. Fremstilling af plastråvarer sker ikke i Danmark, men på store petrokemiske anlæg i udlandet bl.a. i Tyskland, Sverige, England, Finland og Norge. Dansk plastindustri er en forarbejdende industri /2/. De 5 % bliver naturligvis til en masse plast. I dag er verdensproduktionen mere end 100 mio. tons. I Danmark bruger man ca. 520.000 tons plastprodukter årligt, men plastindustrien i Danmark forarbejder ca. 650.000 tons råvarer /4/. Over halvdelen af Danmarks plastproduktion går nemlig til eksport, men samtidig importerer Danmark store mængder plastprodukter.
DGC-rapport 7 5 Procesbeskrivelse For at kunne gennemføre projektet er det nødvendigt at have en forestilling om, hvad plast er, at have kendskab til processerne og hermed forstå produktionsudstyrets opbygning. Derfor gives der i det følgende en kort introduktion til forløbet for fremstilling af selve plastmaterialerne fra råvarer og efterfølgende færdige plastprodukter fra disse plastmaterialer. Herefter beskrives principper for sprøjtestøbnings- og ekstruderingsteknologier, som er de mest anvendte metoder til forarbejdelse af plast. 5.1 Fremstilling af plastråvarer Processen for fremstilling af plastmaterialer fra råstofferne er vist på Figur 1. På raffinaderiet bliver olien adskilt i bestanddele ved destillation: gas, benzin, petroleum, gasolie samt tung olie. Den vigtigste bestanddel fra raffineringen til produktion af plast er råbenzin (nafta). Nafta er blevet nedbrudt i en termisk spaltningsproces cracking til gasarter som etylen, propylen, butadien m. m. Som alternativ til cracking kan gasarterne fås fra naturgas. Disse molekyler, der kaldes monomerer, er det egentlige udgangspunkt for selve plastfremstillingen /2/. Monomerer bringes til at reagere med hinanden ved hjælp af kemiske reaktioner kaldet polymerisation, så der dannes meget lange molekylekæder - polymerer /2/. En polymer er derfor et meget stort molekyle et såkaldt makromolekyle. Ved polymerisation kan fås forskellige polymerer (plastmaterialer) med forskellige egenskaber, idet resultatet er afhængigt af de tilstedeværende monomerer, sammen med at selve processen - en polymerisation - kan forløbe efter forskellige reaktionstyper (kædepolymerisation, polykondensation, polyaddition m.v.). Plastmaterialernes egenskaber varierer efter makromolekylernes størrelse, form, orden, binding og den måde atomerne er ordnet i makromolekylerne /2/. Ud fra egenskaber og struktur opdeler man plastmaterialerne i tre hovedgrupper: - Termoplast - Hærdeplast - Elastomer
DGC-rapport 8 Der markedsføres flere tusinde forskellige plasttyper med forskellige egenskaber og anvendelse, og der kommer hele tiden nye til. Figur 1 Fra råstof til plast /2/ 5.2 Forarbejdningsprocesser Som nævnt er plast mange forskellige materialer med forskellige egenskaber. Hovedgrupperne er termoplast, hærdeplast og elastomerer. Omdannelsen af plastmaterialerne til færdige produkter kan ske ved anvendelse af vidt forskellige forarbejdningsteknologier (se Figur 2). Sprøjtestøbning og ekstrudering er de mest anvendte forarbejdningsmetoder.
DGC-rapport 9 Figur 2 Forarbejdningsprocesser i plastindustrien /2/ 5.3 Sprøjtestøbning I sprøjtestøbeprocessen (se Figur 2 og 3) føres plastgranulat ned i en cylinder med en roterende snekke. Ved en kombination af mekanisk arbejde fra den roterende snekke og varme fra elektriske varmelegemer, der omslutter cylinderen, plastificeres (blødgøres) materialet. Under plastificering transporteres materialet foran snekken, der samtidig bevæger sig bagud i cylinderen for at give plads til det smeltede materiale. Derefter fungerer snekken som et stempel, der presser det smeltede plastmateriale ind i formværktøj. Materialet afkøles herefter til en temperatur, hvor det er formstabilt, hvorefter formen åbnes, og det støbte emne stødes ud. Hele processen varer fra nogle få sekunder til flere minutter, afhængigt af plasttype og emnets godstykkelse.
DGC-rapport 10 Figur 3 Principskitse af sprøjtestøbemaskine Maskinernes tekniske opbygning er som regel baseret på et hydraulisk system, der via elektromotor og en pumpe omdanner den tilførte elektriske energi til hydraulisk energi. Figur 4 Sprøjtestøbeproces For at sprøjtestøbeprocessen kan fungere i praksis kan det være nødvendigt med flere hjælpeforanstaltninger: Til køling af maskinernes hydrauliksystem og materialetragten anvendes et kølesystem, der via kølevand (eller olie) bortleder størstedelen af den tilførte energi.
DGC-rapport 11 For at styre formværktøjets temperatur under sprøjtestøbeprocessen er det vigtigt, at temperaturen på kølemediet, der bruges til køling af formværktøjet, kan reguleres. Det gøres ved hjælp af et tempereringsaggregat, som opvarmer formværktøjet til den ønskede driftstemperatur før brug og derefter, når sprøjtestøbeprocessen er i gang, fjerner den overskydende varme. Cylinderen forsynes med køle- og varmesystem for at holde de temperaturprofiler, som afhænger af materialet og krav til produktet, idet hver plasttype har karakteristiske egenskaber ved bestemte temperatur. Trykluft anvendes oftest som værktøj til afformning af emner og i visse tilfælde til bevægelse af kernetræk i formværktøjet. Som regel forvarmes plastgranulat, før det kommer ind i cylinderen, idet langt de fleste materialer i større eller mindre grad er hygroskopiske og indeholder fugt. En forvarmning af materialet kan foregå i siloen på maskinen eller i en særskilt tørringsproces. 5.4 Ekstrudering Til forskel fra sprøjtestøbningsprocessen er ekstrudering en kontinuert produktionsproces til fremstilling af eksempelvis rør, tagrender, slanger, profiler og folier. En principskitse af ekstruderingsprocessen er fist på Figur 5. En ekstruder transporterer og smelter plastmaterialet på samme måde som en sprøjtestøbemaskine (se Figur 4). Den afgørende forskel er det afsluttende værktøj. I stedet for at sprøjtes ind i en lukket form presses den blødgjorte plastmasse igennem en dyse, der bestemmer emnets form og vægtykkelse. I forlængelse af dysen er som oftest placeret kalibreringsværktøj, der fastsætter emnets dimensioner. Bagefter køles emnet enten ved luft eller ved at trækkes igennem et kar med vand. Ekstruderens tekniske opbygning er, til forskel fra sprøjtestøbemaskinen, baseret på et system, der direkte omsætter den elektriske energi via en elmotor og gear til mekanisk arbejde.
DGC-rapport 12 For at en ekstruderingsproces kan fungere i praksis, er det nødvendigt med flere hjælpeforanstaltninger: Der skal bortledes varme fra kalibreringsværktøjet og vandbad via et kølesystem med vandet som kølemiddel. For at tørre emnerne efter passage af vandbadet anvendes trykluft. I andre tilfælde anvendes trykluft også som hjælpeværktøj til bl.a. kalibrering samt styring af bevægelige dele som sav, frembringer m.v. Ligesom for sprøjtestøbningsprocesser forvarmes plastgranulatet før det kommer ind i cylinderen også i ekstruderingsprocesser, idet langt de fleste materialer i større eller mindre grad er hygroskopiske og indeholder fugt. En forvarmning af materialet kan foregå i siloen på maskinen eller i en særskilt tørringsproces. Figur 5 Ekstruderingsproces (her: rørekstrudering)
DGC-rapport 13 Figur 6 Principskitse af ekstruderens opbygning
DGC-rapport 14 6 Problemstilling For at holde temperaturprofilen, som er forskellig for forskellige materialer, er cylinderen inddelt i flere temperaturzoner (som regel fra tre til fem), der alle er forsynet med køle- og varmesystemer, som vist på Figur 7. Figur 7 Opbygning af varme- og kølesystem omkring cylinderen I eksisterende sprøjtestøbe- og ekstruderingsmaskiner foregår opvarmning af snekken ved varmetilførsel fra elopvarmede varmebånd. Der tilføres dog også energi på anden måde end gennem varmelegeme. Når der anvendes cylinder/snakkekombinationer til fremføring af plasten, vil der frigives varme fra friktionen mod cylinderen, samtidig med at der vil opstå friktionsvarme under æltningsprocessen (indre friktion). I ekstrudere fx er varmelegemet ofte kun til den nødvendige opvarmning under indkøring. Cylinderen med snekke skal derefter køles, for at plasten kan holdes på en acceptabel temperatur. Afhængigt af råmaterialets kvalitet og starttemperatur (forvarmet granulat eller ej) skal varmelegemet kunne holde en bestemt temperatur ind i cylinderen, som kan ligge mellem 150 og 300 C under produktion. For at fjerne varmen fra cylinderen anvendes kølesystem med vand, olie eller luft som kølemiddel. Opbygning af kølesystemet med vand eller olie er vist på Figur 8 og med luft på Figur 9. Projektets formål er at udvikle et koncept, hvor et elbaseret varmelegeme, som opvarmer cylinderen/snekken, kan konverteres til et gasfyret varmelegeme. Rent praktisk vil det betyde, at ikke kun varmelegemet, men også kølesystemet skal erstattes.
DGC-rapport 15 Figur 8 Opbygning af cylinderens kølesystem med vand eller olie som kølemiddel Figur 9 Opbygning af cylinderens kølesystem med luft som kølemiddel
DGC-rapport 16 7 Funktionskrav til anvendelse af gasfyret varmelegeme Replast A/S har indvilliget i at medvirke i projektet og være værtsvirksomhed for afprøvning af det nye gasfyrede varmelegeme (se virksomhedsbeskrivelse i Bilag 1). Ifølge repræsentanten for Replast A/S, Børge Kjølhede, skal det nye varmelegeme kunne leve op til følgende funktionskrav: Nøjagtig regulering af varmetilførslen. Temperaturen skal kunne reguleres i området mellem 25 til 280 C med nøjagtighed inden for ± 5 C. I andre virksomheder kan kravet til nøjagtighed være skærpet: helt ned til ± 1 C kan accepteres. Varmelegemet skal være driftsikkert. Varmelegemet skal kunne afmonteres, idet det skal være muligt at udskifte cylinderen eller selve varmelegemet. Hver enkelt varmezone skal kunne reguleres uafhængigt af hinanden. Minimale drifts- og vedligeholdelsesomkostninger. Dimensionskrav, som kan være forskellige fra maskine til maskine. For projektmaskinen vil kravene være: Længden af en varmezone er 640 mm. Ekstruderen har 5 varmezoner. Udvendig diameter på ekstrudercylinder er 210 mm. Udvendig diameter på brænder må maksimum være 450 mm.
DGC-rapport 17 8 Potentiale og barrierer for konvertering af elvarmelegeme til gasfyret varmelegeme Ifølge en svensk undersøgelse /3/ er der følgende mulige forklaringer på, at der ikke findes gasopvarmede varmelegemer til plastsmeltning: 1. Processen kræver nøjagtig temperaturregulering, som elvarmelegeme er egnet til. 2. Maskinen skal kunne operere ved forskellige temperaturer, hvilket kræver flere brændere og dermed fordyrer maskinen. 3. Der er ofte ikke meget plads til maskinerne, så ekstra eksternt udstyr (brændere, varmevekslere m.m.) kan være en ulempe. Det er desuden en udbredt opfattelse i plastbranchen, at gasinstallationer ikke bør anvendes ved plastproduktion mht. sikkerheden på arbejdspladsen Bl.a. giver åbne flammer og varme plader anledning til bekymring. Dette er barrierer, der skal tages højde for i udviklingen af et gasfyret varmelegeme. Formand for sprøjtestøbesektionen i Plastbrancheforeningen, Ole Byriel (Byriel Plastic A/S), mener, at gasfyrede varmelegemer kan komme på dagsordenen under følgende forudsætninger: Dette nye gasfyrede varmelegeme kan tilfredsstille alle funktionskravene (se Afsnit 6). Installationen er pålidelig. Der skal være minimal risiko for fejl/driftsstop under produktionen, idet det vil medføre store omkostninger for virksomheden. Sikkerhedsforholdene er i orden. Det at vigtigt, at der hverken må være eksplosions- eller forbrændingsfare for personalet. Målet er, at det færdigdesignede gasfyrede varmelegeme på ingen måder er farligere end det eksisterende elbaserede elvarmelegeme. Forbrændingen i et gasfyret varmelegeme vil ske i et lukket forbrændingskammer, hvilket vil udelukke forbrændingsfare for personalet. For at gøre gasinstallationen endnu sikrere, må der være undertryk i systemet, som vil udelukke faren for gasudslip. Desuden er der som regel en stærk ventilation i produktionslo-
DGC-rapport 18 kalerne, så det vil være absolut umuligt for gassen at ophobe sig i lokalerne, hvis det alligevel skulle gå galt. Der er tilfredsstillende holdbarhed. Gennemsnitslevetiden for elvarmelegemet er omkring 10 år. Levetiden for et gasfyret varmelegeme, under forudsætning af at serviceog vedligeholdsregler overholdes, skønnes at være minimum 10 år. Der er tydelige tekniske fordele. I centrum for det nye koncept skal ligge effektiv energianvendelse. Fx skal røggasgenvinding overvejes, dvs., at røggastemperaturen ud af installationen skal være så lav som muligt. Røggas kan fx forvarme forbrændingsluften samt evt. plastgranulatet, før det føres ind i cylinderen. En anden teknisk fordel med gasfyret varmelegeme vil sandsynligvis være en hurtigere temperaturregulering, hvilket vil reducere energitab med luftkøling. Man kan påvise økonomiske fordele. Det koster naturligvis mere at investere i de mest energieffektive løsninger, men merudgiften tjenes hurtigt hjem igen, fordi de løbende driftsudgifter reduceres. Dvs. selvom et gasbaseret varmelegeme inkl. installationsudgifter vil være en del dyrere end et elvarmelegeme, kan det alligevel betale sig at konvertere fra el til naturgas, idet man bl.a. kan spare på elregningen. Det kan beregnes, at prisen for 1 kwh med gasfyret varmelegeme vil være omkring halvdelen af 1 kwh med elbaseret varme. I dag koster 3 naturgas 6,163 kr. pr. mp Pn (se Bilag 2) hos HNG. Ved at antage at 3 naturgassens nedre brændværdi er 11 kwh pr. mp Pn, og et gasfyret varmelegemes effektivitet vil være omkring 90 %, kan man beregne prisen for 1 kwh for et gasbaseret varmelegeme til: 6,163 kr. 3 11 kwh m n = 3 *0,9 m n 0,62 kr. kwh Ved at sammenligne denne pris med den eksisterende elpris fra NESA (nu: DONG Energy) (se Bilag 3), som ligger mellem 131,80-147,98 øre/kwh, ses det, at der er meget at spare på elregningen.
DGC-rapport 19 De økonomiske fordele (bl.a. tilbagebetalingstid) vil være forskellige fra virksomhed til virksomhed. Nedenfor vises en simpel vurdering af tilbagebetalingstid for Replast A/S efter de oplysninger, som er til rådighed. Replast A/S har to store ekstrudere, hvor hver snekke opvarmes ved hjælp af fem elvarmelegemer. Ifølge målingerne udgør den samlede effekt fra 10 varmelegemer 16 kw i gennemsnit. Ved at antage at virksomhedens driftstid er ca. 6700 h pr. år, kan besparelsen på elregningen beregnes således: Elforbrug (10 varmelegeme) 16 kw * 6700 h/år = 107 200 kwh/år Elregning: 1,40 kr./kwh (gns) * 107 200 kwh/år = 150 080 kr./år Naturgas regning: 0,62 kr./kwh * 107 200 kwh/år = 66 464 kr./år Besparelse: 83 616 kr./år Hvis man fx overvejer at udskifte alle (10) elvarmelegemer på de to ekstrudere, og prisen for et elvarmelegeme (inkl. installationsudgifter) er ca. 12 000 kr., kan tilbagebetalingstiden udregnes: Antages, at omkostningerne for 10 gasfyrede varmelegemer (inkl. installationsudgifter) ikke vil overstige 400 000 kr. Merinvestering: 400 000 10 * 12 000 = 280 000 kr. Simpel tilbagebetalingstid: 280 000 / 83 616 ~ 3,4 år I disse overslagsberegninger er ikke indeholdt udgifter til service og vedligeholdelse - hverken for den el- eller gasbaserede løsning. Mere detaljerede vurderinger kræver, at fremstillingsprisen for et færdigdesignet gasbaseret varmelegeme kendes. Processen for forarbejdelse af plast vil være mere miljøvenlig. Anvendelse af gas til opvarmning af snekken er langt mindre miljøbelastende og en mere energieffektiv proces end opvarmning med el, idet råstoffet er naturgas, og energien fås ved direkte forbrænding af naturgas. El er derimod et slutprodukt, som fremstilles på elværker og kraftvarmeværker ved langt flere energiomdannelsesprocesser. Ved konvertering fra el til naturgas vil der opnås energieffektivise-
DGC-rapport 20 ring af processen, som væsentligt vil bidrage til branchens miljøindsats. I de kommende år vil der specielt blive fokuseret på den danske forpligtelse i forbindelse med reduktion af COB2B-udslip (se Bilag 4). En øget energieffektivisering i erhvervene vil give et væsentligt bidrag til at sikre opfyldelsen af Danmarks internationale forpligtelser. Der kan beregnes miljøbelastning i form af COB2B-emissioner fra anvendelse af naturgas eller el til opvarmning af snekken ved hjælp af emissionsfaktorer, som er et udtryk for udsendt forureningsmængde pr. indfyret energimængde. I industrielle processer med naturgas som energikilde dannes der 56,9 kg COB2B/GJ (eller 205 g/kwh) /5/, mens COB2B-emissionen for elsektoren er 359 g/kwh (se Bilag 4). Dvs. at COB2B-udslippet kan reduceres med 154 g for hver kwh ved konvertering fra el til naturgas. Den målte effekt hos Replast A/S for to ekstrudere udgør i gennemsnit 16 kw, det vil sige at elforbruget (10 varmelegemer) udgør 16 kw * 6700 h/år = 107 200 kwh/år. Ved at antage at gasbrænderens effektivitet vil være minimum 90 %, er det muligt for Replast A/S at spare 107 200 kwh/år * 154 g/kwh * 0,9 ~ 15 ton COB2B årligt ved konvertering fra elvarmebånd til naturgasbaseret varmelegemer. Tilsvarende kan følgende COB2B-reduktion skønnes for plastbranchen i det hele taget, hvis snekken i sprøjtestøbemaskiner samt i ekstrudere opvarmes ved hjælp af gasfyrede varmelegemer med nyttevirkningsgrad på 90 %:
DGC-rapport 21 Samlet energiforbrug /2/, [GWh] Energi til opvarmning af snekker (10-25 %), [GWh] Reduktion af COB2Bemissioner (154 g/kwh), [ton COB2B pr. år ] Sprøjtestøbning Ekstrudering I alt 445 260 705 45-110 26-65 70-180 6.200-15.400 3.600-9.000 9.600-24.400 Hvis man hermed tager det nye EU-kvotedirektiv i betragtning, som ligger i centrum af regeringens nye klimastrategi, er der meget at spare ved konvertering fra elbaseret til naturgasbaseret varmelegeme, idet virksomhederne i den nærmeste fremtid vil skulle betale en bøde for overskridelse af deres tilladte kvote for udledning af COB2B. Bøden bliver 40 Euro (ca. 300 kr.) pr. ton COB2B stigende til 100 Euro (ca. 750 kr.) pr. ton i 2008 eller omkring 100 kr. ved brug af de fleksible mekanismer (Clean Development Mechanism, Joint Implementation og Emissions Trading) (se Bilag 5).
DGC-rapport 22 9 Referencer 1. Brancheenergianalyse i Plastindustrien 95. Plastindustrien i Danmark. København, april 1995 2. En Verden i plast, Plastindustrien i Danmark, Kailow Tryk A/S, 1999 3. Ehrstedt, T.: Gasanvändning inom plastindustrien Handlingsplan. SGC-rapport 043, Svensk Gasteknisk Center, Malmö, november 1993 4. Plastindustriens hjemmeside HTUwww.plast.dkUTH 5. Naturgas Energi og Miljø, DGC A/S, november 2001, ISBN: 87-7795-203-0
DGC-rapport 23 Virksomhedsbeskrivelse (af Børge Kjølhede, produktionschef) BILAG 1 Replast A/S blev startet i 1983 og har til formål at drive virksomhed inden for plastgenvinding og plastaffaldshåndtering. Vi er kapitel 5 godkendt, og søger gennem en aktiv miljøpolitik og indførelse af Renere Teknologi at optimere recirkulering af brugte LDPE plastprodukter. Som de eneste i Danmark er vi således i stand til at oparbejde snavset returplast. Replast A/S har en kapacitet til at oparbejde 14.000 tons returplast om året. Foruden almindelige brugte LDPE folier kan Replast også, som den eneste i Danmark, modtage store mængder snavset LDPE transportemballage og landbrugsfolie. Dette plastaffald forvandler vi til godt regranulat, og den genindvundne råvarer afsættes til producenter af bl.a. landbrugsfolie, afdækningsfolier samt affaldssække og poser. Hermed reduceres både forbruget af virgine råstoffer og tilgangen af brændbart affald til forbrændingsanlæggene. Replast A/S er i dag ejet 100 % af Primo Danmark A/S. Procesbeskrivelse Forsortering Der sker en manuelt grov forsortering af råvaren inden neddelingen. Neddeling Råvaren neddeles til frimærkestørrelse i shredder/kværne og blæses/pumpes til mellemsilo. Vask og sortering Friktionsvasker løsner etiketter, jord og anden forurening fra plasten. Hydrocykloner sorterer alt fra med en vægtfylde over 1. Sedimentationskar sorterer ligeledes alt fra som synker til bund i vand. Mekanisk tørring Centrifuger fjerner vandet fra plasten ned til en restfugtighed på ca 10 %. Samtidigt fjernes eventuelle papirfibre. Termisk tørring Ved direkte fyring med naturgas igennem en tørrestrækning fjernes den sidste fugt, således at restfugtigheden kommer ned på 0,5 % Ekstrudering og filtrering. Det findelte rene LDPE- materiale opvarmes (El-opvarmning) og sammensmeltes under højt tryk. Den smeltede plastmasse presses gennem et fint filter hvor alt der ikke smelter ved ca. 200 grader filtreres fra. Den smeltede plast-
DGC-rapport 24 masse pelleteres og nedkøles med vand til ca. 40 grader. Plastgranulatet blæses herefter til silo for kvalitetskontrol. Kvalitetskontrol Granulatet kontrolleres ved prøvetagning i vores laboratorium. De væsentligst checkpunkter er: MFI-smelteindex, der angiver materialets flydeegenskaber, desuden checkes gas- og fugtindhold. I laboratoriet blæses en prøvefolie. Endelig foretages en dart-drop -test af den blæste folie, som angiver plastfoliens modstandsdygtighed ved ekstreme belastninger. Aftapning Den godkendte plastgranulat tappes i octabiner (ca. 1100 kg) eller blæses i siloer til tanktransport.
DGC-rapport 25 Naturgaspris (kilde: HNG s hjemmeside) BILAG 2 Fastprisaftale Frys prisen fast Nu har De mulighed for at vælge en fast pris på naturgas for dette varmeår. Fordelen er, at De allerede her i begyndelsen af fyringssæsonen kan budgettere med, hvor meget De skal betale for gas resten af året. Aftalen er bindende Indgår De en aftale om en fast pris, kommer De til at betale den aftalte pris for Deres samlede forbrug i perioden. Stiger den variable naturgaspris, betaler De stadig den lavere aftalte pris. En fastprisaftale er dog bindende uanset om den variable naturgaspris stiger eller falder. Dagens Pris: 2,765 kr/m3 6,163 kr/m3 *) Gælder 1. maj 2003-30. april 2004. Pris for kunder med Bolind-aftale: 2,963 kr/m3 6,410 kr/m3 *) (lejeboliger tilknyttet Boligselskabernes Landsforening) Gælder 1. september 2002-31. august 2003. *) inkl. miljørabat, afgifter og moms)
DGC-rapport 26 Nuværende eltarif fra NESA (kilde: NESA s hjemmeside HTUwww.nesa.dkUTH) BILAG 3
DGC-rapport 27
DGC-rapport 28 COB2 Bemissionen fra elsektoren (kilde: www.nesa.dk) BILAG 4
DGC-rapport 29 BILAG 5 Klimastrategi (Kilde: Energistyrelses hjemmeside HTUwww.ens.dkUTH)
DGC-rapport 30
DGC-rapport 31