Intel bruger varmt vand til at reducere brugen af naturgas på sine fabrikker

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Intels nye produktionsfabrik i Leixlip, Irland, som kostede 18.5 milliarder dollar at bygge, er fyldt med teknologier, der er udråbt til at spare energi og vand, herunder programmerbar LED-belysning og et vandgenvindings- og filtreringssystem, der kan spare 275 millioner gallons om året.

En af dens mere usædvanlige funktioner er imidlertid en tilgang, der ofte overses: at fange varme genereret af udstyr i anlægget og kanalisere den ind i produktionsprocesser i stedet for at uddrive den gennem køletårne. Dette blev opnået ved installationen af genvindingskølere, der fanger varme skabt af Intels højtemperaturfremstillingsprocesser og leder den i form af opvarmet vand til andre steder på anlægget.

Intel estimerer disse varmegenvindingsforanstaltninger vil give det mulighed for betydeligt at skære ned på den naturgas, det skal købe for at drive driften på stedet, Fab 34. Det vil bruge ni gange så meget genvundet energi, end hvad der genereres af andre brændstoffer, forventer virksomheden. Den såkaldte "spildvarme" kan bruges til opgaver som forvarmning af det ultra-rene vand, Intel har brug for til halvlederfremstilling eller at holde bygninger på stedet varme under køligere vejr, sagde Rich Riley, chefingeniør i Intels udviklingsgruppe for virksomhedstjenester.

"Hvis vi ikke havde den varme, ville vi have brug for så meget mere gas for at lette [opvarmning, ventilation og aircondition] operationer," sagde Riley. "Dette er en samlet reduktion af naturgasforbruget."

Over tid er Intels plan at bygge videre på varmegenvinding og andre energieffektivitetstiltag ved at opdatere dem med industrielt udstyr, såsom varmepumper, der kører på elektricitet.

Intels kortsigtede energirelaterede bæredygtighedsmål omfatter reduktion af Scope 1- og 2-emissioner med 10 procent inden 2030 fra en 2019-basislinje (den har opnået 4 procent fra regnskabsåret 2022); og spare op til 4 milliarder kilowatt-timer kumulativt.

En uudnyttet kilde til energieffektivitet

Intel har ikke afsløret den potentielle indvirkning på sine kulstofemissioner, som denne varmegenvinding ved Fab 34-indsatsen kunne have, men en eftermontering ved hjælp af vand-til-vand varmepumper i Fab 10 (også i Leixlip) vil spare anslået 18.3 millioner kilowatt-timer el årligt. Det vil reducere Scope 1-emissionerne med omkring 4,760 tons, men Scope 2-emissionerne vil stige med omkring 1,627 tons på grund af den nødvendige elektricitet til varmepumperne.

Industriel energi er fortsat en vanskelig udfordring for virksomheders bæredygtighedshold: Anslået 20-25 procent af energiforbruget globalt af industrielle kilder er stadig overvejende drevet af kul og naturgas, ifølge Det Internationale Energiagentur.

De potentielle energiomkostningsbesparelser ved at bruge genvundet spildvarme til industrielle processer, fjernvarmeapplikationer eller til at generere elektricitet kan nå op til 152.5 milliarder dollars årligt, lidt mindre end halvdelen af værdien af den naturgas importeret af EU i 2022, ifølge en McKinsey-rapport udgivet i november. Analysen anslår, at det globale genvindelige varmepotentiale er mindst 3,100 terawatt-timer.

"Efter vores mening, hvis du ønsker at dekarbonisere, er varmegenvinding og spildvarme en af de mest økonomiske håndtag, der findes," sagde Ken Somers, en McKinsey-partner, som var en af rapportens forfattere. En barriere for vedtagelse har været lave naturgaspriser, men tariffer og mangel på forsyninger har fået virksomheder til at genoverveje deres afhængighed, sagde han.

Den industrielle varmepumpeteknologi, der er nødvendig for at flytte varmen fra det sted, hvor den genereres, til hvor den er nødvendig i en produktionsproces, modnes også. Potentialet for producenter af kemikalier, forbrugerprodukter, fødevarer og lægemidler til at bruge denne tilgang vokser som en forløber for elektrificeringen af produktionssystemer, sagde Patricia Provot, præsident for producenten af termisk produktionsudstyr Armstrong International.

"Hvis din plan er at dekarbonisere fuldstændigt, er dit første skridt at slippe af med damp og bruge varmt vand og forsøge at genvinde så meget af det vand som muligt og sætte det tilbage i systemet," sagde Provot.

Lektioner fra Intels erfaring

Bortset fra fabrikken i Irland har Intel introduceret varmegenvindings- og recirkulationssystemer i Arizona, Ohio og Tyskland, og denne tilgang vil blive overvejet for hver ny fabrik, som virksomheden bygger, sagde Todd Brady, vicepræsident for global public affairs og chief sustainability officer hos Intel. "Det kræver ingeniørdesign, at forstå, hvor varmen genereres, hvordan den kan fanges og omdirigeres," sagde han. "Meget af det handler om, hvor udstyret er placeret."

I den irske fabrik, en storvolumenfacilitet til virksomhedens Intel 4-chips, udførte ingeniørteamet en omfattende kortlægning af varmebevægelser for at træffe beslutninger om, hvor mange varmevekslere og kølere der krævedes for at minimere mængden af højkvalitets varmesystemer drevet med naturgas, sagde Riley.

Lavkvalitetskilder, vurderet til mellem 100 grader og 200 grader Celsius, kan omfatte udstødning fra kedler, luftkompressorer eller tørretumblere. Intel har stadig brug for naturgas til meget høje temperaturprocesser.

Her er spørgsmål, ingeniører bør overveje i forbindelse med design af et varmegenvindingssystem, sagde Riley.

Har ingeniører lavet en "pinch analyse" til alle årstider? Disse vurderinger studerer varmestrømmen gennem en industriel proces og bruges til at bestemme det minimale energiforbrug, der kræves for at få arbejdet gjort. Der er normalt forskellige målinger for sommer- og vintermåneder.
Vil der genereres nok varme til at gøre en forskel? Dette kræver inddragelse af udstyrsleverandører og facility managers, som er ansvarlige for, hvor udstyr placeres i et overordnet sitedesign.
Hvis det er en eftermontering, hvordan kan varme ledes til, hvor den kan bruges? Hvis produktionssystemer er vidt udbredt, kan logistikken med at omdirigere varmen kræve flytning af dem eller installation af rør. Ellers giver capture måske ikke mening.
Retfærdiggør energiprisen i regionen investeringen? Svaret kunne skabe eller ødelægge investeringsafkastet. I regioner, hvor prisen på naturgas er høj, vil tilbagebetalingen af disse investeringer være kortere.

Det tog Intel flere år at forfine sin proces, men nu betragtes varmegenvinding som en del af hvert planteproduktionsprojekt, sagde Riley: "Det er ret kompliceret, men nu er det rutine."