Η παραγωγή γυάλινων συσκευασιών βασίζεται σε μια διαδικασία που έχει εξελιχθεί σημαντικά μέσα στις δεκαετίες, χωρίς όμως να αλλάζει η βασική της απαίτηση: Οι πρώτες ύλες πρέπει να μετατραπούν σε ομοιογενές λιωμένο γυαλί, σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 1.600
Στην καρδιά αυτής της διαδικασίας βρίσκεται ο φούρνος τήξης. Είναι το σημείο όπου καταναλώνεται ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή και κατ’ επέκταση, ένα από τα σημαντικότερα πεδία για τη βελτίωση της αποδοτικότητας και τη μείωση των εκπομπών αερίων.
Σήμερα λοιπόν, η συζήτηση για το μέλλον των φούρνων γυάλινων συσκευασιών δεν αφορά μόνο την επίτευξη υψηλότερων θερμοκρασιών ή την καλύτερη χρήση των καυσίμων. Το ερώτημα γίνεται ευρύτερο: Πώς μπορεί η απαιτούμενη θερμότητα να παραχθεί και να μεταφερθεί στο γυαλί με μεγαλύτερη αποδοτικότητα, μικρότερη κατανάλωση ενέργειας και χαμηλότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα;
Η απάντηση δε φαίνεται να βρίσκεται σε μία μόνο τεχνολογία. Αντίθετα, η βιομηχανία κινείται προς έναν συνδυασμό λύσεων, από τις βελτιωμένες τεχνολογίες καύσης έως την ηλεκτρική θέρμανση και τους υβριδικούς φούρνους.
Από την ανάκτηση θερμότητας στην αλλαγή της πηγής ενέργειας
Οι σύγχρονοι αναγεννητικοί φούρνοι (regenerative furnaces) χρησιμοποιούν ήδη σημαντικές λύσεις εξοικονόμησης ενέργειας. Μέρος της θερμότητας των καυσαερίων ανακτάται και χρησιμοποιείται για την προθέρμανση του αέρα καύσης. Με αυτόν τον τρόπο, ένα μέρος της ενέργειας επιστρέφει στη διαδικασία και μειώνεται η συνολική κατανάλωση.
Η εξέλιξη, ωστόσο, δε σταματά στην καλύτερη αξιοποίηση της θερμότητας. Το επόμενο ερώτημα είναι πιο βασικό: Χρειάζεται όλη η απαιτούμενη θερμότητα να προέρχεται από την καύση;
Η απάντηση που δίνει η σύγχρονη τεχνολογία είναι "όχι".
Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας στη διαδικασία τήξης μέσω ηλεκτροδίων, παρέχοντας μέρος της απαιτούμενης θερμότητας στο λιωμένο γυαλί. Η μέθοδος αυτή, γνωστή ως ηλεκτρική ενίσχυση (electric boosting), επιτρέπει τη μείωση της εξάρτησης από τα καύσιμα χωρίς να απαιτείται η πλήρης αντικατάσταση του υπάρχοντος συστήματος καύσης.
Σε αυτή τη λογική βασίζεται και η υβριδική τεχνολογία.
Ο υβριδικός φούρνος: Δύο πηγές θερμότητας, ένα σύστημα
Ο υβριδικός φούρνος συνδυάζει τη συμβατική καύση με την ηλεκτρική θέρμανση. Αντί να αντιμετωπίζει τις δύο τεχνολογίες ως ξεχωριστές επιλογές, τις αξιοποιεί συμπληρωματικά.
Αυτό μπορεί να ακούγεται ως μια απλή τεχνική διαφορά, στην πράξη όμως αλλάζει σημαντικά τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να σχεδιαστεί και να λειτουργήσει ένας φούρνος.
Η χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να προσαρμοστεί στις ανάγκες της παραγωγής, ενώ η καύση εξακολουθεί να καλύπτει μέρος των αναγκών σε θερμότητα. Έτσι, η μετάβαση δε χρειάζεται να είναι απότομη. Μπορεί να γίνει σταδιακά, ανάλογα με τη δυνατότητα παραγωγής, τις ενεργειακές υποδομές και τις απαιτήσεις κάθε εγκατάστασης.
Αυτή η ευελιξία είναι ιδιαίτερα σημαντική στην παραγωγή γυάλινων συσκευασιών, όπου ο φούρνος λειτουργεί συνεχώς και η σταθερότητα του λιωμένου γυαλιού είναι απαραίτητη.
Η Ευρωπαϊκή Ομοσπονδία Γυάλινης Συσκευασίας (FEVE) έχει ήδη εντάξει την υβριδική και την ηλεκτρική τήξη στις βασικές τεχνολογικές κατευθύνσεις για τη βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητας και τη μείωση των εκπομπών COτου κλάδου. Παράλληλα, επιστημονική ανασκόπηση που δημοσιεύθηκε στοInternational Journal of Applied Glass Scienceεξετάζει την ηλεκτρική ενίσχυση (electric boosting) ως μια τεχνολογία που μπορεί να υποστηρίξει τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα στη διαδικασία τήξης του γυαλιού.
Η μετάβαση δεν είναι απλώς θέμα καυσίμου
Η συζήτηση γύρω από τους υβριδικούς φούρνους συχνά παρουσιάζεται ως μια επιλογή ανάμεσα στο φυσικό αέριο και την ηλεκτρική ενέργεια. Στην πραγματικότητα, το ζήτημα είναι πιο σύνθετο.
Ο σχεδιασμός ενός φούρνου πρέπει να λαμβάνει υπόψη τον τρόπο με τον οποίο θερμαίνεται το γυαλί, τη μεταφορά θερμότητας, τις ανάγκες της παραγωγής και τη σταθερότητα της διαδικασίας. Η αλλαγή της πηγής ενέργειας επηρεάζει όλα αυτά τα στοιχεία.
Γι’ αυτό και η εξέλιξη των φούρνων δεν οδηγεί απαραίτητα σε ένα μοντέλο που θα αντικαταστήσει όλα τα προηγούμενα. Αντίθετα, οδηγεί σε μεγαλύτερη ευελιξία: Διαφορετικές τεχνολογίες μπορούν να συνδυάζονται ανάλογα με τις συνθήκες και τους στόχους κάθε παραγωγικής μονάδας.
Η κατεύθυνση αυτή είναι ιδιαίτερα σημαντική σε μια περίοδο κατά την οποία η ευρωπαϊκή βιομηχανία γυάλινων συσκευασιών επενδύει στην ενεργειακή μετάβαση. Η FEVE αναφέρει πλέον περισσότερα από 150 σχετικά έργα σε εξέλιξη, μεταξύ άλλων στους τομείς της ηλεκτρικής ενέργειας, των υβριδικών φούρνων και της χρήσης υδρογόνου.
Ο φούρνος ως ολοκληρωμένο θερμικό σύστημα
Η σημαντικότερη αλλαγή, επομένως, δεν είναι η εμφάνιση των υβριδικών φούρνων. Είναι η αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τον φούρνο τήξης.
Για πολλά χρόνια, το βασικό ζητούμενο ήταν η όσο το δυνατόν καλύτερη αξιοποίηση ενός συγκεκριμένου καυσίμου. Σήμερα, η πρόκληση είναι ευρύτερη: Πώς μπορούν διαφορετικές πηγές ενέργειας και διαφορετικές τεχνολογίες θέρμανσης να συνεργαστούν, ώστε η διαδικασία να γίνει αποδοτικότερη χωρίς να επηρεαστεί η παραγωγή;
Αυτή η μετάβαση απαιτεί καλή γνώση του σχεδιασμού του φούρνου και των πραγματικών αναγκών κάθε παραγωγικής εγκατάστασης.
Για εταιρείες με εξειδίκευση στον σχεδιασμό και την κατασκευή εξοπλισμού για τη βιομηχανία της γυάλινης συσκευασίας, η εξέλιξη αυτή δεν αφορά απλώς τη χρήση μιας νέας τεχνολογίας. Αφορά την ικανότητα να σχεδιάζονται λύσεις που ανταποκρίνονται στις ανάγκες της σύγχρονης παραγωγής, όπου η ενεργειακή αποδοτικότητα και η ευελιξία αποκτούν ολοένα μεγαλύτερη σημασία.
Και αυτή ίσως είναι η ουσιαστικότερη αλλαγή που βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη στη βιομηχανία γυάλινων συσκευασιών: η μετάβαση από έναν φούρνο σχεδιασμένο γύρω από μία κύρια πηγή θερμότητας σε ένα ολοκληρωμένο θερμικό σύστημα, όπου διαφορετικές μορφές ενέργειας μπορούν να συνδυάζονται και να αξιοποιούνται με τον αποδοτικότερο δυνατό τρόπο.
Για τηνEuroglassη εξέλιξη της τεχνολογίας στη βιομηχανία γυαλιού είναι ένα πεδίο που παρακολουθείται στενά, καθώς οι ανάγκες της σύγχρονης παραγωγής μεταβάλλονται συνεχώς.
Πηγή: https://feve.org/glass-industry/projects/furnace-future/
https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ijag.70044
https://feve.org/glass-industry-positions/sustainability-climate-neutral/
https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ijag.70044