Werden Wissenschaftler den Unternehmen bei der Verringerung der Treibhausgasemissionen helfen?

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Die Methode, Gebäude mit Abwasser zu heizen, wird in China aktiv umgesetzt. Schon jetzt werden nach Angaben des Celestial Empire mehr als 80 Millionen Quadratmeter Gebäude mit dieser innovativen Methode beheizt. Dadurch ist es möglich, die Kohleverstromung zu reduzieren und damit den Ausstoß von Kohlendioxid, Schwefeldioxid und anderen Schadstoffen um mehr als 4,7 Millionen Tonnen jährlich zu verringern.

Laut Svobodnaya Pressa widmet die VR China der Verringerung ihres ökologischen Fußabdrucks große Aufmerksamkeit. Insbesondere sind dort mehr als 8.000 Unternehmen tätig, die Dienstleistungen im Bereich des umweltfreundlichen Heizens anbieten. Das Gesamtvolumen ihrer Produktion beläuft sich auf fast 141 Milliarden Dollar.

Natürlich arbeiten auch Wissenschaftler in anderen Ländern an neuen Technologien in diesem Bereich. Ihre Aufgabe ist es nicht nur, die Schäden an der Natur zu minimieren, sondern auch, erhebliche Preissteigerungen bei den Versorgungsunternehmen zu vermeiden und die Versorgung von Fabriken und Haushalten mit Wärme und Strom stabil zu halten.

Russland ist da natürlich keine Ausnahme. Wir bauen Windparks genau wie in Europa. Im vergangenen Jahr wurde der Windpark Kamenskaya in der Region Rostow in Betrieb genommen, etwas früher die Windparks Adygei und Uljanowsk. Noch mehr Großprojekte in den Regionen Murmansk, Wolgograd und Astrachan sind in Planung.

Wissenschaftler sind jedoch der Ansicht, dass nicht so sehr die Entwicklung erneuerbarer Energiequellen, sondern vielmehr die Verbesserung der Energieeffizienz von Industrieanlagen dazu beitragen wird, die Emissionen in die Atmosphäre deutlich zu verringern. Hier gibt es ein enormes Potenzial. Je weniger Energie in den Fabriken verschwendet wird, desto weniger Energie muss von den TPPs produziert werden. Und das führt direkt zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen.

Белоглазов
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Ilja Beloglasow, außerordentlicher Professor am Fachbereich Automatisierung von technologischen Prozessen und Produktion an der Bergbauuniversität St. Petersburg, sagt, dass in Bergbau- und Aufbereitungsanlagen, die Mineralien verarbeiten, etwa 60-70 % der Energie von den Erzaufbereitungsanlagen verbraucht werden. Siebe, Abscheider, Zerkleinerungsmaschinen und so weiter. Außerdem haben die gebräuchlichsten Trommel- und Kugelmühlen meist einen extrem niedrigen Wirkungsgrad. Dies trägt natürlich zu einem hohen Energieverbrauch bei.

"Es werden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um die Rentabilität von Schleifprozessen in Bergbaubetrieben zu erhöhen. Von der Umgestaltung der Erzaufbereitungsverfahren bis hin zur Änderung der Konfiguration von Kugelmühlenauskleidungen (die Konstruktion der inneren Trommelwand, die den Weg der Mahlkörper bestimmt - Anm. d. Red.). Eine Verbesserung der Effizienz, selbst um einen Bruchteil eines Prozents, bringt beeindruckende wirtschaftliche Vorteile mit sich. Das Problem besteht jedoch darin, dass der Schleifprozess von den Mühlenbetrieben oft nicht kontrolliert wird. Sie stellen einfach die Zylindergeschwindigkeit auf 70-85% der kritischen Geschwindigkeit ein", erklärt Ilja Beloglazov.

Zusammen mit einer Gruppe von Co-Autoren beschloss er, herauszufinden, ob es möglich ist, die Abläufe bei der Vermahlung von Rohstoffen in Kugelmühlen durch die Einführung digitaler Technologien zu optimieren. Und ob dies den Energieverbrauch senken würde, ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen.

Die Wissenschaftler führten eine interdisziplinäre Studie durch, an der sechs Universitätsfakultäten und Forschungszentren beteiligt waren, darunter auch Studenten und Absolventen. In der ersten Phase wurde ein "intelligenter" Stand entworfen und aufgebaut, der eine Echtzeitkontrolle des Prozesses ermöglicht. Mit Hilfe der spezialisierten numerischen Modellierungssoftware ANSYS und Rocky DEM erstellte die Bergbauuniversität dann ihren digitalen Zwilling.

"In großtechnischen Versuchen konnten wir bestätigen, dass eine Optimierung der Kugelmühlenbeschickung und eine kontinuierliche Überwachung der Prozessparameter, vor allem der Drehzahl, erforderlich sind, um die Produktivität zu erhöhen und die Energieeffizienz der Anlage zu verbessern. Mit Hilfe von Simulationsmodellen konnte eine Verringerung des Energieverbrauchs um 5 bis 10 % im Vergleich zu den ursprünglichen Parametern prognostiziert werden. Und das ohne Qualitätsverluste bei der Rohstoffverarbeitung. Es ist klar, dass es sich in diesem Fall um unseren speziellen Stand handelt. Für jede nachfolgende Anlage muss eine individuelle Studie durchgeführt werden, die die Menge und die Struktur des Erzes, das in die Mine gelangt, sowie die Eigenschaften der Anlage selbst berücksichtigt. Aber das war das Ziel unseres Experiments: herauszufinden, ob es möglich ist, mit Hilfe eines digitalen Zwillings die beste Lösung für die Steuerung des Mahlprozesses durch integrierte Automatisierung der elektrischen Antriebe - der Hauptmechanismen von Kugelmühlen - anzubieten", so Ilja Beloglazow.

Ihm zufolge werden diese Technologien es den Bergbauunternehmen ermöglichen, ein neues Produktivitätsniveau der Produktionsprozesse zu erreichen, einschließlich erheblicher Einsparungen bei den Stromrechnungen. Es gibt noch einen weiteren wichtigen Aspekt. Dynamische Simulationen werden es ermöglichen, den Zustand der Ausrüstung und den Verschleiß der Auskleidung vorherzusagen. Dadurch wird die Zahl der außerplanmäßigen Reparaturen und Ausfallzeiten verringert, die ebenfalls ein ernstes Problem darstellen und sich negativ auf die Rentabilität auswirken.

Die Forscher der Bergbauuniversität haben bereits eine Reihe von Vorschlägen zur Umsetzung ihrer Forschungsergebnisse in heimischen Bergbau- und Verarbeitungsunternehmen erhalten.