Smart Industrial Park (SIP) at Skjerven area Sotirios Grammatikos Professor of Dept. of Manufacturing & Civil Engineering Harald Bertin Jøsendal Lecturer of Dept. of Manufacturing & Civil Engineering Torbjørn Skogsrød Head of Dept. of Manufacturing & Civil Engineering
Actors so far 2
3
Inforamation about the property Overall area is 369 000 square meters. Area for industrial park is 250 000 square meters.
Essential components for heat recovery Access to excess heat Exhausts, piping systems, etc. Recovery technology Regenerator, recuperators, economizers, waste heat boilers, heat pumps, thermoelectric generators, thermionic systems, etc. End use of recovered heat Electricity supply, domestic hot water (i.e. district heating), space heating, combustion air (material processing and production), fishery (algae cultivation), Research & Development Center 5
Other bio industrial areas in Europe Kalundborg Eco-Industrial Park i Demark Bioindustry Park i Italia Kemira Kemi i Sverige
Kalundborg industrial area
Kalundborg industrial area
Industrial businesses energy conversion Power generation Eidsiva termisk energy use Product development & services Wood Plastic Composites Fine kjemikalier / eteriske oljer Tørking av ved og trelast Vasking, tørking og granulering av resirkulert plast Videreforedling av lignin fra Borregaard Dyrking av alger og yngel i varmt vann Material gjenvinning fra bygg og anlegg Up-cycling design og butikk Drivhus med matvareproduksjon. 9
Eidsiva [150-200 o C] Smart Industrial Park plan Skjerven area CITY Fish feed [70 o C] NEW EIDSIVA Waste to steam, steam to power regeneration Carbon fibres Wood drying/washing oven [200-250 o C] [55 o C] [200-250 o C] Furniture, car parts, batteries, infrastructure, etc. IKEA, WoodRock Group AS, GKN Aerospace, Kongsberg automotive, Vestas, Volvo, Ragasco, Tesla [70 o C] Dairy factory [100 o C] [50 o C] [50 o C] [25 o C] Statens Vegvesen Asphalt plant [100-150 o C] Plastic/ composites recycling R&D centre Algae plant Fastland [80 o C] [25 o C] [15 o C] Products: Car parts Carbon fibres MDF panels Fine oils Bio-fuel Algae Asphalt Plastic bags Furniture Fish feed Matresses Abroform Paints Dairy Services: Recycling Testing & Certification Mjøsa 10
Waste heat recovery plan Waste energy [200-250 o C] Asphalt plant [~70 o C] Power re-generation (boiler plant) [100 o C] district heating domestic water space heating Thermionic, thermo-photovoltaic thermoelectric, generation Organic rankine Cycle Energy storage Kalina Cycle With a water flow rate of 1,300 metric tons per hour, the electric power output is about 4,500 kw Material test center [50 o C] Wood processing (drying oven) Heat pumps for i.e. dairy factory [40 o C] Material fabrication Algae cultivation Efficiency Carnot= 1 heat sink temp waste temp 11
Heat exchangers 12
Direct harness of excess heat (200 o C-250 o C) EIDSIVA [~200 o C-250 o C] Asphalt plant Power generation (boiler plant) High processing temperatures (~100 to 180 o C) for fabrication and recycling of asphalt concrete ~40% efficiency 13
Domestic harness already in place (100 o C) (Waste/excess energy after power generation) [80-100 o C] district heating space heating domestic water 14
Low-quality energy recovery Thermoelectric & thermionic power (<100 o C) ~2% efficiency thermoelectric thermionic 15
furniture hydrogel bedding cars construction Carbon fibres Bio-plastic Active chemicals Oil & fine chemicals paints Paper and pulp electronics packaging prosthetics Lignin composites feed filters 16
Processing of wood residues: drying wood for further use (<100 o C) 17
Thermo-photovoltaics ~20% efficiency 18
Production of Wood Plastic Composites (WPC i.e. MDF) WoodRock Group AS på Skjerven (Terrassebord i kompositt er WPC) WPC er trepulver blandet med plastgranulat Priser på produkter: Terrassebord furu Royale: 33 NOK/m2 Terrassebord WPC: 130 NOK/m2 WPC 19
Production of nano-cellulose composites: SuperWood or Nano-cellulose fibres polymer Renewable high quality composites Tensile strength: Carbon fibres > nanocellulose fibres > glass fibres 20
Recycling of construction composites Old composites thermoplastics shredding 21 housing
Plast gjenvinning Plast sortering for hele Innlandet Vaske og tørke anlegg Anlegg for granulering/ granulat produksjon Videre-foredling til Wood Plastic Composite
Oljer og fine kjemikalier Norske Eteriske Olje i Alvdal flyttes til Skjerven Eteriske oljer. Her kokes grener, bark, topper og bar. GROT Største importør til Norge. SunVita AS. Nyborg, Åsane. Eteriske oljer brukes ikke rett på kroppen men blandes inn i vegetabilske oljer Ingrediens til såper, kremer, matvarer og dufter Price: Importert olje fra gran i Østerike: 570 NOK/kg Importert olje fra edelgran i Sibir: 760 NOK/kg 23
Mat og næringsmiddel produksjon Proteiner fra tre-masse solgt til oppdrettsnæringen er mulig Realisere varianter av FOODS OF NORWAY på Ås Observer global protein mangel 24
Exploitation of lignin for carbon fibres Karbonfiber fra lignin; ikke fra olje. Første industri-linje. 50 tn/år 25
Videreutvikling av merkevaren Arboform Laget av lignin (30%), cellolose (60%), tilsettings-stoffer for plastisering (10%) Det gjør at treforedlingsindustrien kan lage produkter med geometrier som tidligere bare var kostnadsgjennomførbart i oljebasert plast. Plastindustrien kan nå behandle det "varme" materiale av tre på samme måte som en konvensjonell termoplast
Bio- plastposer KIWI/Norgesgruppen, første generasjon plastposer av 50-60% resirkulert plastfolie KIWI kjøper 125m/year plastposer Kjøper posen for cirka 30 øre, selger den for 70 øre. Fortjeneste 40 50 mnok/year Etablere produksjon av bio-plastposer basert på skog fra Innlandet 27
Algae production EIDSIVA Products and energy By-products of energy harvesting 28
Research & Development Centre Accelerated aging testing facilities High temperature fatigue testing Steam/vapor resistance Asphalt fabrication 29
Industri 4.0 for Bærekraft NTNU ekspertise Materialer Vareproduksjon Bygg og Geomatikk Energi Bærekraft og sirkulær økonomi: Sosial, Økonomi og Miljø Digital Tvilling Integrert IKT system BIG DATA teknologi Måling og overvåkning Learning factory Skjerven skog 30
Funding Innovation Norway Horizon2020 Norwegian Research Council Statens Vegvesen Eidsiva 31
32 Thank you!
Smart city concept Smart education, medicine, social care Smart buildings (ICT, ventilation, heating) Smart, 24/7 open roads Smart energy (smart grid, smart lighting) Smart metering of utilities consumption Smart parking (CCTVs for monitoring) Integrated supply systems(synchronized supply and transportation) Integrated transport (CCTV for traffic monitoring) 33
Eidsiva avdeling: termisk og solenergi All overskudds varme-energi på Skjærven industriområde, går først til energiproduksjon Alle tak på Skjerven industriområde dekkes med solceller Kan på sikt koble på bio-gass forbrenning Bio-fuel til transport Hele Skjærven industriområde må varmeveksle/ kjøle med jord-varme /kjøling Felles data-senter for Skjærven industri under bakkenivå. For kjøling. Hele Skjærven bygges opp med fjernvarme infrastruktur Delta i EU H2020 prosjekt/ motta «EU-founding» Material selection for the recovery system (recycled-able) Optimization of waste recovery systems Low-temperature waste energy harvesting systems Involvement of Industry 4.0 (digital twin, learning factories, etc.) Continuous life cycle analysis and life cycle cost analysis
Combustion air preheating Boiler feedwater preheating Load preheating Power generation Steam generation for use in: power generation mechanical power process steam Space heating Water preheating Transfer to liquid or gaseous process streams 35