Intel använder varmvatten för att minska användningen av naturgas i sina fabriker

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Intels nya tillverkningsanläggning i Leixlip, Irland, som kostade 18.5 miljarder dollar att bygga, är full av teknologier som är utsedda för att spara energi och vatten, inklusive programmerbar LED-belysning och ett vattenåtervinnings- och filtreringssystem som kan spara 275 miljoner gallon per år.

En av dess mer ovanliga egenskaper är dock ett tillvägagångssätt som ofta förbises: fånga upp värme som genereras av utrustning i anläggningen och kanalisera den i produktionsprocesser snarare än att driva ut den genom kyltorn. Detta åstadkoms genom installation av återvinningskylare som fångar upp värme som skapas av Intels tillverkningsprocesser med hög temperatur och leder den i form av uppvärmt vatten till andra platser i anläggningen.

Intel uppskattar dessa värmeåtervinningsåtgärder kommer att göra det möjligt för den att avsevärt minska den naturgas som den måste köpa för att driva verksamheten på platsen, Fab 34. Den kommer att använda nio gånger så mycket återvunnen energi än vad som genereras av andra bränslen, beräknar företaget. Den så kallade "spillvärmen" kan användas för uppgifter som att förvärma det ultrarena vattnet Intel behöver för halvledartillverkning eller att hålla byggnader på platsen varma under kallare väder, säger Rich Riley, chefsingenjör i Intels utvecklingsgrupp för företagstjänster.

"Om vi inte hade den värmen, skulle vi behöva så mycket mer gas för att underlätta [uppvärmning, ventilation och luftkonditionering] operationer," sa Riley. "Detta är en total minskning av naturgasförbrukningen."

Med tiden är Intels plan att bygga vidare på värmeåtervinning och andra energieffektiviseringsåtgärder genom att uppdatera dem med industriell utrustning, som värmepumpar, som går på el.

Intels energirelaterade hållbarhetsmål på kort sikt inkluderar att minska utsläppen från Scope 1 och 2 med 10 procent till 2030 från 2019 års baslinje (den har uppnått 4 procent från och med räkenskapsåret 2022); och sparar upp till 4 miljarder kilowattimmar kumulativt.

En outnyttjad källa till energieffektivitet

Intel har inte avslöjat den potentiella påverkan på sina koldioxidutsläpp denna värmeåtervinning vid Fab 34-ansträngning kan ha, men en eftermontering med vatten-till-vatten värmepumpar i Fab 10 (även i Leixlip) kommer att spara uppskattningsvis 18.3 miljoner kilowattimmar el årligen. Det kommer att minska Scope 1-utsläppen med cirka 4,760 2 ton, men Scope 1,627-utsläppen kommer att öka med cirka XNUMX XNUMX ton på grund av den el som behövs för värmepumparna.

Industriell energi är fortfarande en svår utmaning för företagens hållbarhetsteam: Uppskattningsvis 20 procent till 25 procent av energin som förbrukas globalt av industriella källor drivs fortfarande till övervägande del av kol och naturgas, enligt Internationella energimyndigheten.

De potentiella energikostnadsbesparingarna med att använda återvunnen spillvärme för industriella processer, fjärrvärmetillämpningar eller för att generera elektricitet kan nå upp till 152.5 miljarder dollar årligen, något mindre än hälften av värdet av den naturgas som importeras av EU 2022, enligt en McKinsey-rapport publicerades i november. Analysen uppskattar att den globala utvinningsbara värmepotentialen är minst 3,100 XNUMX terawattimmar.

"I vår uppfattning, om du vill göra koldioxidutsläpp, är värmeåtervinning och spillvärme en av de mest ekonomiska spakarna som finns tillgängliga", säger Ken Somers, en McKinsey-partner som var en av rapportens författare. Ett hinder för adoption har varit låga naturgaspriser, men tariffer och brist på utbud har fått företag att ompröva sitt beroende, sa han.

Den industriella värmepumpsteknik som behövs för att flytta värme från där den genereras till där den behövs i en produktionsprocess håller också på att mogna. Potentialen för tillverkare av kemikalier, konsumentprodukter, livsmedel och läkemedel att använda detta tillvägagångssätt växer som en föregångare till elektrifieringen av produktionssystem, säger Patricia Provot, ordförande för tillverkaren av termisk produktionsutrustning Armstrong International.

"Om din plan är att helt avkola, är ditt första steg att bli av med ånga och använda varmt vatten och försöka återvinna så mycket av det vattnet som möjligt och sätta tillbaka det i systemet," sa Provot.

Lärdomar från Intels erfarenhet

Förutom den irländska fabriken har Intel introducerat värmeåtervinning och återcirkulationssystem i Arizona, Ohio och Tyskland, och detta tillvägagångssätt kommer att övervägas för varje ny fabrik som företaget bygger, säger Todd Brady, vice vd för global public affairs och chief sustainability officer på Intel. "Det krävs ingenjörsdesign, att förstå var värmen genereras, hur den kan fångas upp och omdirigeras," sa han. "Mycket handlar om var utrustningen är placerad."

I den irländska fabriken, en högvolymanläggning för företagets Intel 4-chips, utförde ingenjörsteamet en omfattande kartläggning av värmerörelser för att fatta beslut om hur många värmeväxlare och kylare som krävdes för att minimera mängden högkvalitativa värmesystem som drivs med naturgas, sa Riley.

Lågvärdiga källor, klassad mellan 100 grader och 200 grader Celsius, kan inkludera avgaser från pannor, luftkompressorer eller torktumlare. Intel behöver fortfarande naturgas för processer med mycket höga temperaturer.

Här är frågor som ingenjörer bör överväga när de designar ett värmeåtervinningssystem, sa Riley.

Har ingenjörer gjort en "nypa analys" för alla årstider? Dessa bedömningar studerar värmeflödet genom en industriell process och används för att bestämma den lägsta energiförbrukning som krävs för att få jobbet gjort. Det finns vanligtvis olika mått för sommar- och vintermånaderna.
Kommer det att genereras tillräckligt med värme för att göra skillnad? Detta kräver engagerande av utrustningsleverantörer och anläggningschefer, som ansvarar för var utrustningen placeras i en övergripande platsdesign.
Om det är en eftermontering, hur kan värme ledas dit den kan användas? Om produktionssystemen är utbredda kan logistiken för att omdirigera värmen kräva att de flyttas eller installeras rör. Annars kanske fånga inte är meningsfullt.
Motiverar energipriset i regionen investeringen? Svaret kan göra eller bryta avkastningen på investeringen. I regioner där priset på naturgas är högt blir återbetalningen för dessa investeringar kortare.

Det tog Intel flera år att förfina sin process, men nu betraktas värmeåtervinning som en del av varje anläggningsproduktionsprojekt, sa Riley: "Det är ganska komplicerat, men nu är det rutin."