Bijlage 2.4.21 Subsidieregeling energie en innovatie: (Programmalijnen Energiebesparing industrie: joint industry projects)

Subsidieregeling energie en innovatie

De doelstelling van de regeling is het ondersteunen van een samenwerkingsverband voor het uitvoeren van een Joint Industry Program (JIP) -energiebesparing industrieproject gericht op nieuw toegepast R&D onderzoek. De projecten vallen binnen de scope van de hieronder genoemde programmalijnen van het TKI-ISPT gericht op verbetering van de industriële energie-efficiency: De regeling stimuleert doorbraken gericht op deze energiedoelen in combinatie met het creëren van additionele economische activiteit en groei van werkgelegenheid. Er wordt gekeken naar vier aspecten; bijdrage duurzaamheid, innovativiteit, economische potentie en projectkwaliteit. In de volgende paragrafen zijn de onderzoeksvragen beschreven zoals door de industrie zijn gedefinieerd. Industriële processen voor het scheiden van vloeistoffen gebruiken grote hoeveelheden energie. Destillatie en indamping worden in de huidige industriële praktijk op grote schaal toegepast, maar zijn zeer energie-intensief. Sterke energiebesparing is mogelijk door het toepassen van andere scheidingsprincipes. Te denken valt aan affiniteitsscheidingen (zoals bijvoorbeeld extractie, adsorptie, absorptie) en de toepassing van membranen. Ook hybride technologieën, waarbij destillatie gecombineerd wordt met andere technologie, zoals extractieve destillatie of de combinatie van membranen met destillatie, kunnen bijdragen aan het terugbrengen van het huidige energiegebruik van vloeistofscheiding. Voor grootschalige toepassing van deze technologieën in de industrie is onderzoek en ontwikkeling noodzakelijk. Deze call vraagt daarom om een set van activiteiten binnen een JIP-energiebesparing industrieproject, waarbij kan worden gedacht aan: Achtergrondinformatie en specifieke uitdagingen: Energie en grondstoffen zijn relatief schaars in Europa, terwijl de groei in de bulkchemie relatief laag is in een overwegend verzadigde markt. Dientengevolge dient de bulkchemische sector voortdurend de efficiëntie van zijn overwegend continue en ka

• • nieuwe generatie scheidingstechnologie als vervanging van energie-intensieve destillatie;
• • intensifiëren van processen en optimaliseren van warmte- en stofoverdracht;
• • energie-efficiënte manier van gasscheiding en gasbehandeling;
• • verwijderen van waardevolle componenten uit waterstromen, en ontwikkelen van alternatieven voor huidige energie-intensieve behandelingsmethoden zoals verdamping;
• • nieuwe generatie warmtegebruik systemen.
• • het verkrijgen van bredere kennis bij affiniteitscheidingen is nodig ten behoeve van de selectie van het extractiemiddelen, in samenhang met de eigenschappen van de te verwijderen component en het procesontwerp van de affiniteitscheiding. Fundamenteel begrip van moleculaire interacties die een rol spelen bij affiniteitscheidingen en case studies kunnen toepassing aanzienlijk versnellen;
• • bredere toepassing van membraantechnologie, zoals nanofiltratie, vraagt om membranen die beter voldoen aan de toepassingseisen, zoals stabiliteit, levensduur, flux en selectiviteit. Ontwikkeling van materialen die aan deze eisen voldoen, alsmede het opschalen, moduleontwerp en het testen met industrieel relevante mengsels, zijn belangrijke stappen in de richting van implementatie.
• • Warmte- en massatransport zijn sterk afhankelijk van de hydrodynamica via de directe invloed daarvan op de warmte- en stofoverdrachtscoëfficienten en de oppervlakken waarover deze werkzaam zijn. Ook (micro)menging wordt sterk door de hydrodynamica bepaald. Externe krachtenvelden in het algemeen en centrifugaalvelden in het bijzonder bieden de mogelijkheid om deze processen te intensiveren door het bevorderen van de turbulentie en/of het verhogen van het beschikbare oppervlak. Toepassing van deze technologie op b.v. desorptie (stripping), absorptie, reactie en precipitatie biedt potentiële voordelen ten aanzien van de hoogte van investeringen en energieverbruik.
• • De conversie in veel chemische processen (zowel in de bulk- als in de fijnchemie) is thermodynamisch gelimiteerd en maakt het gebruik van meerdere reactoren, grote recycle stromen, integratie van warmtestromen en scheiding van producten en reactanten in energie-intensieve processen noodzakelijk. Bekende voorbeelden zijn b.v. de productie van ammoniak, methanol, de ‘water-gas-shift’ reactie, ‘stream reforming’, transesterificaties, veresteringen, etc. Intensivering van deze conversieprocessen door het in-situ verwijderen van een van de reactieproducten (zoals met b.v. reactieve destillatie, membraanreactoren, ‘sorption-enhanced’ reactoren, etc.) kan leiden tot aanzienlijk hogere conversies en daarmee tot aanzienlijke energiebesparingen.
• • Veel fijn- en speciaalchemicaliën worden geproduceerd in batchprocessen. Intensivering van deze processen middels een overgang naar continue produktie op kleine schaal biedt vele voordelen ten aanzien van veiligheid, efficiëntie, consistentie, procescondities, time-to-market, etc. Deze overgang wordt momenteel mogelijk gemaakt door de opkomst van geïntensifeerde reactoren zoals o.a. spinning disc reactoren, micro- en milli-reactoren en oscillating baffle flow reactoren voor enkelvoudige en meervoudige reacties. De naschakeling van continue geïntensiveerde scheidingstechnologieën is een volgende stap in deze overgang. Door uit te gaan van flexibele en modulaire concepten wordt het verlies aan schaalvoordeel goedgemaakt en kan mogelijk ook de supply chain worden geoptimaliseerd door de introductie van gedecentraliseerde produktie (‘on demand’ en zo dicht mogelijk bij de klant).
• • reductie van (fossiel) energieverbruik voor de productie en het gebruik van industriële warmte;
• • verbeteren van het concurrentievermogen van de belanghebbenden door reductie van de energiekosten;
• • creëren van nieuwe marktmogelijkheden voor fabrikanten van apparatuur;
• • verbeteren van de energie-efficiëntie van industriële processen.
• 1. Restwarmte naar proceswarmte; Restwarmte kan worden opgewaardeerd naar proceswarmte middels een warmtepomp. Conventionele warmtepompen zijn gelimiteerd in zowel temperatuurverhoging als leveringstemperatuur. Daarnaast zijn de condities bij de eindgebruikers zeer divers, zowel qua temperatuurniveau, qua vermogen als qua aard van de warmtestromen (voelbaar, latent). Dit leidt tot de behoefte aan een portfolio van activiteiten aan warmtepomptechnologieën voor de diversiteit voor toepassingen binnen de industrie. De leveringstemperatuur moet omhoog van de huidige 100°C naar 200°C (afhankelijk van de toepassing). Ook zijn temperatuurverhogingen van 50°C of meer noodzakelijk om het toepassingspotentieel van industriële warmtepompen te vergroten. Daar waar mogelijk moeten warmtepompen worden geïntegreerd in het proces (bijvoorbeeld in combinatie met drogen).
• 2. Restwarmte naar koude; Conversie van restwarmte naar koude is een bekende technologie en commercieel beschikbaar. De technologie is vaak weinig flexibel en de investeringskosten zijn hoog. Bij deze activiteiten is er behoefte aan kostenreductie en een meer flexibele technologie ten aanzien van temperatuurniveaus.
• 3. Restwarmte naar kracht; De nu beschikbare commerciële technieken om elektriciteit te produceren uit restwarmte zijn momenteel, vanwege relatief lage elektriciteitsprijzen, economisch niet haalbaar. Qua efficiency zijn er, thermodynamisch gezien, maar beperkte mogelijkheden tot verbetering. Activiteiten gericht op het bewerkstelligen van een significante kostenreductie zijn nodig om tot een economisch rendabele conversietechnologie te komen voor industriële eindgebruikers.