유럽 산업부문의 전기화 잠재력은 약 800 TWh/a로 추정됩니다. 화학, 제지, 식품, 유리 및 세라믹 산업이 가장 큰 비중을 차지합니다.
당사 제품 포트폴리오의 발진기는 최대 수백 kW의 전력 출력으로 직류(DC)에서 GHz까지의 출력 범위를 제공합니다. 이러한 방법으로 당사는 탈탄소화 경로를 가속화하고 지속가능성 목표를 달성하는데 도움이 되는 솔루션을 제공합니다.
화석연료를 기반으로 하는 산업 프로세스의 전기화가 CO2를 방지하기 위한 가장 중요한 전략 중 하나이기 때문에, 화석연료에서 전기 에너지원으로(F2E) 전환해야 할 필요성이 점점 더 분명해지고 있습니다. 다양한 전기 가열 콘셉트가 이미 존재합니다. 각각의 경우 특정 전기 또는 전자기 전원공급시스템이 필요합니다. TRUMPF Hüttinger 는 직류에서 마이크로파 발진기까지 모든 범위의 전원공급을 제공합니다. 따라서 탈탄소화 경로를 가속화하여 야심 찬 지속가능성 목표를 달성하는데 도움이 되는 솔루션을 찾을 수 있습니다.
산업 프로세스의 전기화
1. CO2 중립 발전
예를 들어 태양열발전 또는 풍력발전으로
2. TRUMPF Hüttinger 전력 변환 시스템(Power Conversion Systems)
당사 TruConvert 시리즈는 다양한 저장 애플리케이션을 위한 유연한 솔루션을 제공합니다.
제품3. 전력망
개인 최종 사용자 및 산업 고객에게 전력분배.
4. TRUMPF Hüttinger 전력공급(Power Supplies)
TRUMPF Hüttinger는 직류, 중주파, 고주파 및 마이크로파 발진기를 사용하여 필요한 주파수와 출력에 전류를 공급합니다.
제품5. 산업 프로세스의 전기화
플라즈마 처리:
- 질소 고정 (NH3 생산 포함)
- 그래핀, 탄소나노튜브(CNT), 풀로렌 및 다이아몬드와 같은 청록색 H2 및/또는 C 동소체의 제조를 가능하게 하는 메탄 플라즈마 열분해
- C2H2 생산
- CO2 재활용
- 폐기물 재활용
Fossil to Electric(F2E)에 대한 애플리케이션 예시
기존 유리 버너 및 오일 버너를 추가 장착하는 것은 금속, 시멘트 또는 유리와 같은 산업에서 핫 토픽입니다. 가공할 재료에 따라 온도, 온도 범위, 압력, 유량 등과 같이
정확하게 정의된 공정 파라미터를 구현해야 합니다. 다양한 유형의 플라즈마를 사용하여 이러한 애플리케이션별 프로세스 조건을 생성할 수 있습니다.
각 플라즈마 유형을 플라즈마 점화 및 유지를 위해 특정 여기 주파수가 필요합니다.
플라즈마 공정은 다양한 F2E 애플리케이션에 사용될 수 있습니다. 예:
금속 용융
유리 용융
화학 공정
알루미늄 용융
질소 고정
시멘트 생성
E Fuels (Power to X)
LoHc (liquid organic hydrogen carrier)
폐기물 재활용
CO2 재활용
TRUMPF Hüttinger 제품 포트폴리오
Fossil-to-Electric(F2E) 변환을 위한 프로세스 전원공급
각각의 전기로 작동되는 가열 콘셉트에는 특정 전기 또는 전자기 전원공급시스템이 필요합니다. TRUMPF Hüttinger는 직류에서 마이크로파 발진기까지 모든 범위의 전원공급을 제공합니다.
Fossil-to-Electric 가열 콘셉트
고주파 가열이라고도 하는 유전체 가열은 절연체 또는 유전체를 고주파 전자기장에 노출시켜 가열하는 공정입니다. 가열은 고주파 필드와 재료의 쌍극자 분자의 상호작용으로 인해 발생합니다. 분자는 빠르게 변화하는 전기장에 적응하려고 시도하여 서로 마찰하고 내부 마찰을 통해 열을 발생시킵니다. 이 프로세스는 물 또는 플라스틱과 같이 유전율이 높은 재료에 특히 효과적입니다. 유전체 가열은 종종 산업 애플리케이션에서 재료를 건조, 가열 또는 용융하는데 사용됩니다. TRUMPF Hüttinger는 매우 광범위한 고주파 출력발진기 및 매칭 네트워크(소위 matchboxes)를 제공합니다. 당사는 고객의 요청에 따라 적절한 애플리케이터를 설계할 수도 있습니다.
Solid-State(반도체형) 마이크로파 발진기는 반도체 장치를 사용하여 마이크로파를 생성합니다. 발진기는 매우 높은 주파수에서 높은 에너지 밀도를 생성하여 (쌍극자) 분자(예: 물, 플라스틱, 유리, 세라믹, 포밍 등)가 진동하도록 여기합니다. 이러한 진동은 마찰과 열을 발생시켜 프로세스 재료(공작물)를 가열합니다. 기존 마그네트론 발진기에 비해 TRUMPF Hüttinger의 Solid-State 발진기는 더 정확하고 효율적입니다. 이 Solid-State 발진기는 더 균일한 가열을 가능하게 하고 불필요한 에너지 손실을 줄입니다. TRUMPF Hüttinger SSPG 마이크로파 발진기는 펄스가능하며(30 ns) 주파수 스위핑(Frequency sweeping) 또는 전환을 통해 특별하며 이전에는 종종 해결할 수 없었던 가열 작업에 크게 적응할 수 있습니다.
중주파 출력발진기, 소위 외부 회로(적응) 및 금속 인덕터를 통해 전기 전도성 가열요소(예: 냉흑연도가니) 또는 프로세스 재료(공정물) 자체에 전기 와전류인 중주파 자기장이 생성되고, 이는 다시금 (저항 가열 프로세스와 유사) 금속 원자와의 상호작용으로 인해 손실이 발생하여 재료를 가열합니다. 인덕터와 가열요소 또는 프로세스 재료 사이에 직접적인 접촉이 없다는 것이 특징적이며 특별한 이점입니다. TRUMPF Hüttinger는 다양한 애플리케이션에 적합한 전원공급을 갖추고 있어 가열 시스템을 설계할 때 고객별 문제를 해결할 수 있습니다.
Plasma Burner Torch:
오늘날 많은 산업 공정에서 천연가스 구동 화염을 사용하여 프로세스열을 생성합니다. 지난 기후 국제회의는 특정 온도 제한을 달성하기 위해 전 세계적으로 CO2 생성 공정을 훨씬 더 비싸게 만드는데 동의해서, 몇 년 안에 앞서 언급한 가열작업은 더 이상 비용을 충당하는 방식으로 사용할 수 없습니다.
많은 산업 가열 프로세스에서 근본적으로 다른 가열방법을 사용할 수 있습니다(유전체, 저항 가열, 유도 가열은 이전 예 참조). 일부 다른 프로세스에서는 "화염"에 대한 일반적인 대안이 없습니다.
여기에서는 플라즈마 기반 화염(Plasma Burner Torch)이 솔루션이 될 수 있습니다. 보조 가스(H2, CO2, N2, O2, Ar, 공기, ...)는 대기압에서 튜브 배열(직경 0,05 m - 1 m 또는 그 이상)을 통해 흐릅니다. 이 가스는 플라즈마 또는 플라즈마 화염을 형성하기 위해 중주파 - 고주파 유도 출력입력에 의해 접촉 없이 외부에서 특별한 배열로 여기됩니다. 흥미로운 것은 위에서 언급한 보조 가스를 "재생"할 수 있다는 점입니다. 즉 재활용으로 프로세스에 반환됩니다. 실제로 이 공정에서는 화염에서 열이 발생하더라도 "연소"되지 않습니다.
TRUMPF Hüttinger는 지금 최대 메가와트 범위의 천연가스 화염을 사용하여 열 생성을 곧 대체할 프로세스 전원공급 및 전원 커플링을 개발하고 있습니다. 이는 예를 들어 금속 생성, 금속 재활용, 화학 및 유리 생성 산업 등 다양한 애플리케이션으로 사용됩니다.
전기 직류 또는 교류는 가열요소(간접적으로) 또는 프로세스 재료(공작물) 자체에서 작용합니다. 전기 저항으로 인해 각각 가열이 발생합니다. 배열에 따라 매우 안정적인 온도제어와 함께 매우 균일한 가열패턴을 얻을 수 있습니다. TRUMPF Hüttinger는 여기에서 매우 잘 조절되는 DC(직류 발진기)를 사용합니다.
The Future is Electric!
화석연료 가열시스템에 비해 전기 가열시스템의 투자 비용(e-CAPEX)에 막대한 비용 압박이 있지만, CO2 과세 조치로 인해 화석연료 운영비용(f-OPEX)이 급격히 증가됩니다. 이는 손익분기점 기간의 감소로 이어집니다(tbreak-even). 그러나 손익분기점 기간은 각 F2E 프로세스에 따라 다르며 5년에서 10년 사이입니다.
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