중앙 제어식 연소 시스템을 통한 에너지 효율 증대

Raffinerie Tirlemontoise는 SIMATIC PCS 7을 활용하여 에너지 효율을 85%에서 98%로 향상시켰습니다.

사탕무를 설탕으로 정제하는 데는 에너지가 소모됩니다. 시간당 수 메가와트에 달하는 막대한 에너지가 필요합니다. 이것이 바로 Raffinerie Tirlemontoise가 효율성 향상을 위해 전력을 다하는 이유입니다. 완전히 새로운 중앙 제어식 보일러실을 도입함으로써 이 회사는 에너지 효율을 85%에서 98%로 단번에 끌어올렸습니다.

물을 증발시키는 설탕 제조 공정

사탕무를 세척하고 껍질을 벗겨 조각으로 자른 다음 뜨거운 물로 추출하여 설탕이 당즙에 녹도록 하고, 이후 이 즙을 농축 및 결정화하는 과정을 거칩니다.

이것이 Tiense Sugar Refinery가 190년 동안 설탕을 제조해 온 방식입니다. 원리는 동일하게 유지되었지만, 규모는 커졌으며 기술은 더욱 발전했습니다.

에너지 및 지속성 프로젝트 관리자인 Benny Holemans는 "설탕 공장은 곧 물 공장입니다"라고 말합니다. "사탕무에는 계절에 따라 14~18%의 설탕이 함유되어 있습니다. 나머지는 건조 물질도 있지만 대부분 수분입니다. 그리고 우리는 이 물을 증발시켜야 합니다. 이 과정에서 많은 에너지가 소모됩니다."

Raffinerie Tirlemontoise는 이 에너지를 최대한 효율적으로 사용하기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다. 2023년, 이 회사는 기존 추출 시스템보다 효율은 높이고 에너지 소비는 낮춘 새로운 확산 타워를 건설했습니다. 당즙은 증발기 및 가열 팬에서 증기를 통해 농축됩니다.

전체 증발 설비는 균형을 이루며, 모든 응축수 흐름과 잉여 열이 최대로 활용됩니다. 산업용 히트 펌프는 재사용되지 않은 저열량 증기의 일부에서 에너지를 추출합니다.

에너지 생산자에서 전력망용 배터리로 전환

이러한 모든 노력에도 불구하고, 에너지는 여전히 당면 과제입니다. "우리는 친환경으로 나아가야 합니다. 지구를 위해서뿐만 아니라 비용 통제를 위해서도 그렇습니다. 현재 당사는 주로 가스를 사용하여 14~15메가와트를 생산합니다. 그중 약 13메가와트를 자체 소비하고, 나머지는 전력망에 공급합니다. 비용은 점점 더 증가하고 있습니다. 아무런 조치도 취하지 않는다면 향후 15년 동안 수천만 유로의 비용이 발생할 것입니다."

"당사는 사탕무 폐기물에서 바이오메탄을 생성하기도 하지만, 여전히 당사의 에너지 수요를 충족하기에는 턱없이 부족합니다. 따라서 우리는 전기화(electrify)를 추진해야 합니다. 하지만 여기서 문제가 발생합니다. 당사는 사탕무 수확 시기인 9월부터 3월까지 설탕을 생산합니다. 이 시기는 태양 에너지를 거의 활용할 수 없는 어두운 시기입니다. 그렇기 때문에 효율성을 한 차원 더 끌어올려야만 했습니다."

추가 과제: 에너지원의 혼합. "현재 당사는 에너지 생산자입니다. 하지만 전기화를 통해 에너지 소비자가 될 것입니다. 당사는 가능한 한 저렴하게 에너지를 소비하고자 하므로, 솔루션은 유연성을 갖춰야만 했습니다. 생산 기간 동안 전력이 부족할 때도 있지만, 예를 들어 바람이 많이 부는 경우에는 전력이 과잉 생산되기도 합니다. 그럴 때 당사는 오히려 비용을 지불받고 해당 에너지를 사용합니다. 이러한 방식을 통해 당사는 전력망의 배터리 역할까지 수행하게 됩니다."

최첨단 가스, 전기 및 수소 보일러실

현장 곳곳에는 3개의 보일러실이 분산되어 있었으며, 그중 하나는 최근까지도 석탄으로 가동되었습니다. Callens, Callensvyncke, 그리고 Siemens는 8개월 만에 단일 중앙 보일러실을 구축했습니다. "전문가들로 구성된 소규모 프로젝트 그룹과 협력했으며, 이는 큰 성과를 거두었습니다."

Siemens의 식음료 부문 Vertical Manager인 Stein Monserez는 "당사는 1995년부터 이곳의 핵심 파트너로 자리 잡았습니다"라고 덧붙였습니다. "양사는 서로를 매우 잘 이해하고 있으며, 그 결과 의사소통 과정이 매우 간결하고 효율적입니다.”

Raffinerie Tirlemontoise 회사 소개

Raffinerie Tirlemontoise는 1836년부터 설탕을 생산해 왔습니다. 이 회사는 벨기에 시장을 선도하는 기업으로, 벨기에와 네덜란드의 6개 사업장에 약 600명의 직원을 두고 있습니다. Tienen 공장의 면적은 17헥타르에 달합니다.

개방적인 의사소통이 이 프로젝트의 핵심이었습니다. 그 결과 의사소통 라인이 매우 간결해졌으며, 프로젝트가 매우 순조롭게 진행되었습니다.

Stein Monserez, Vertical Manager Food & Beverage, Siemens

Benny는 "이 보일러실은 최첨단 시설입니다"라고 활짝 웃으며 말했습니다. "당사는 SIMATIC PCS 7으로 완벽하게 제어되는 에너지 효율적인 하이브리드 저녹스(low-NOx) 보일러를 설치했습니다. 모든 것을 중앙 집중화하고 완전히 새로운 장비를 사용함으로써, 에너지 효율을 85%에서 98%로 단번에 끌어올렸습니다. 이는 연간 5~10%의 직접적인 비용 절감으로 이어집니다. 1,300만 유로에 달하는 에너지 비용을 고려할 때 이는 매우 큰 성과입니다."

“당사는 한동안 PCS 7을 표준으로 채택해 왔습니다. 이제 중앙 제어 센터에서 보일러실 또한 완벽하게 제어할 수 있습니다. 기본적으로 자율 작동하기 때문에 굳이 개입이 필요할 때만 제어하면 됩니다. 즉, 작업자가 직접 이동하며 확인해야 할 일이 훨씬 줄어들었음을 의미합니다.”

이러한 새로운 설비를 통해 물 소비량을 최대 3분의 1까지 줄일 수 있었습니다. 이는 획기적인 절감 효과일 뿐만 아니라 환경에도 큰 도움이 됩니다.

Benny Holemans, Project Manager Energy & Sustainability, Raffinerie Tirlemontoise

“또한 유지보수비용도 크게 절감할 수 있었습니다. 기존 보일러실은 더 이상 최상의 상태가 아니었습니다. 파이프 누수, 버너 고장 등으로 인해 작업 팀이 수시로 출동해야 했습니다. 하지만 이제는 모두 과거의 일이 되었습니다. 소비 비용 또한 감소했습니다. 예를 들어 더 이상 석탄재를 처리할 필요가 없습니다. 재활용을 통해 물 소비량을 최대 3분의 1까지 줄였습니다. 이러한 모든 획기적인 비용 절감은 각기 환경을 보호하는 데 기여할 것입니다.”

“현재 보일러는 천연가스로 가동되지만, 머지않아 전기로도 가동될 예정입니다. 가까운 미래에 이 근처로 수소 파이프라인이 연결될 것이며, 보일러는 이에 대한 대비 또한 갖추고 있습니다. 이를 통해 당사는 항상 가장 저렴한 에너지를 선택하며, 배전 업체에서 처리해야 할 잉여 에너지가 발생할 경우 전력망에 도움을 제공합니다.”

요약된 이점

에너지 효율 85%에서 98%로 향상
에너지 비용 5%~10% 절감
물 소비량을 3분의 1로 감축
전기 및 수소 활용을 통한 유연성 확보
작업자 및 유지보수 비용 절감

에너지 효율적인 미래 준비

"본 프로젝트를 통해 당사는 훨씬 더 지속 가능한 방식으로 생산을 시작했습니다. 또한 향후 20년 동안 더욱 발전된 성과를 낼 준비가 되어 있습니다. 당사의 산업용 히트 펌프는 2.5~3의 성능 계수(COP)를 갖추고 있으며, 이는 투입한 에너지의 3~4배에 달하는 에너지를 생성함을 의미합니다. 기계적 증기 재압축(MVR)과 같은 한층 더 최신 기술을 활용하여 COP를 6~7 수준으로 끌어올리고 있습니다.”