Elektrische aandrijfsystemen in metaalsector kunnen nog steeds zuiniger

Het auditprogramma IEA is in 2018 geïnitieerd door Techniek Nederland en de partners van het Kennisnetwerk Efficiënte Elektrische Aandrijfsystemen (KEEA). Het is ingebracht als onderdeel van het EZK-intensiveringsprogramma 2020 (IP2020) gericht op het realiseren van extra energiebesparing (PJ’s) in de industrie. Het programma is in 2019 gestart als pilot. Het betreft breed toepasbare maatregelen aan pompsystemen, aandrijvingen voor roeren en mengen, ventilatie en koelen. Het investeren in deze besparingen wordt financieel ondersteund door de EIA-regeling.

Auditproces

Vanaf 2019 is onafhankelijk adviesbureau LIKE energy aangewezen als auditor door Rijksdienst voor Ondernemend Nederland, die de pilot uitvoerde. Hoe verliep dit in de praktijk? Jan Grauss, auditor bij LIKE energy: “Tijdens een eerste persoonlijke kennismaking met klant en bedrijf presenteren we de audit en vragen we om een korte rondleiding. Daarna verzamelen we alle benodigde data om tot een rapportage volgens ISO 50002 met uitgewerkte business cases te komen.

Deze rapportage wordt gepresenteerd aan directie en betrokkenen. We vragen de klant bovendien om motor- en procesdata. Ook verzamelen we algemene informatie van het bedrijf. Gezien de beschikbaarheid en de coronamaatregelen komen we vaak uit op een doorlooptijd van 3-6 maanden.”

Bredere focus

De ervaringen van Grauss zijn heel positief. “Bedrijven staan open om energie te besparen en maken graag gebruik van onze kennis. De rapportage geeft meer inzicht in het energieverbruik. Ook de uitgewerkte business cases worden op prijs gesteld en deels direct in opdracht gegeven.”

De audit zet bovendien vaak meer zaken in gang. “Bijvoorbeeld een directe start met het implementeren van energiemonitoring. Dit heeft bredere positieve gevolgen voor het onderwerp energiebesparing; de focus wordt niet alleen op aandrijvingen gelegd maar wordt breder en richt zich ook op andere energie verbruikende processen.”
Volgens Grauss zijn bedrijven zeer geïnteresseerd in de business cases met korte terugverdientijd en wordt het persoonlijk contact erg op prijs gesteld. Dit wordt bevestigd door VDL Weweler en Voestalpine, deelnemers aan de pilot.

Bij voestalpine in Bunschoten bleek besparing vooral mogelijk bij de hydraulische persen, maar ook bij de compressoren en koelsystemen.

Hoge temperaturen

Niels van Noord was contactpersoon namens VDL Weweler, destijds in zijn hoedanigheid als Maintenance Operations/Engineer. “We hebben meegewerkt om helder te krijgen wat onze grootste energieverbruikers zijn. We zijn een metallurgisch bedrijf en maken luchtveerdragers voor getrokken materieel. Wat vroeger de bladveer was is nu een luchtveersysteem met onder andere een veerarm. Deze veerarm produceren we in Apeldoorn, waar we staal opwarmen tot 1.200 graden Celcius.

Daarna ondergaat het diverse metallurgische processen. Hoge temperaturen betekent veel energieverbruik. In die zin zijn wij een grote energieverbruiker, waarbij veel energie rechtstreeks in de producten gaat en relatief weinig naar aandrijfsystemen. Ondanks dat hebben we de audit gebruikt om inzicht te krijgen in de grootte van ons aandrijfsysteem en wat dat aan energieverbruik kost.”

Hydrauliek

Bij VDL Weweler zijn de grote energieverbruikers de hydrauliek aggregaten. Van Noord: “We kregen advies over het toepassen van andersoortige hydraulische regelingen om daarmee uiteindelijk energie te besparen. Dat zal op een natuurlijk moment plaatsvinden, als een machine is afgeschreven en wordt vervangen. Ook interessant was dat we de efficiency klasse van onze elektromotoren moesten opgeven.

Zo kwamen we erachter dat we een aantal oude hydrauliek aggregaten hebben met oude motoren. Bij het eerstvolgende natuurlijke moment, als de motor kapotgaat, zal deze worden vervangen door een motor met een hogere efficiency klasse. We hebben recent een hydrauliek aggregaat gereviseerd, die op die lijst stond en die is nu enkele klassen hoger qua efficiency. Daarvoor was de audit een goede trigger. Het leverde dus nog geen directe besparing op, maar het helpt ons eraan te herinneren dat we op de juiste momenten de juiste acties moeten uitvoeren, zoals bij een motor die kapotgaat ook denken aan de energieklasse. Een stukje bewustwording dus.”

Uitschieters

Ook Jan-Willem van Ganswijk, manager Maintenance Press Shop bij voestalpine in Bunschoten, heeft de audit als positief ervaren. “Een collega kreeg van RVO het aanbod om mee te doen, het KEEA bracht ons in contact met LIKE energy. Na een initieel gesprek en een rondleiding is besloten ons te richten op het roterend materieel. De robots, servo-aandrijvingen en (punt)lasinstallaties zijn buiten beschouwing gelaten. Er ging veel tijd zitten in het inventariseren van de aandrijvingen en het opnemen van de specificaties hiervan. Uiteindelijk zijn er 117 aandrijvingen geïnventariseerd.”

Besparing bleek vooral mogelijk bij de hydraulische persen, maar ook bij de compressoren en koelsystemen. Van Ganswijk: “Er zijn eigenlijk twee uitschieters. Ten eerste blijkt de gemiddelde leeftijd van de motoren erg hoog te zijn. Deze motoren zijn erg betrouwbaar, maar halen bij lange na niet de efficiëntie van een moderne IE4 of IE5 motor. Ten tweede zijn veel hydraulische nevenaandrijvingen, zoals koeling, filtratie en stuurdruk, niet afgestemd op het daadwerkelijke verbruik maar draaien continu. Er zijn modernere oplossingen om een constante druk of volume te bereiken.”

Gezond verstand

“Een directe besparing is om ‘met gezond verstand’ installaties uit te schakelen als deze niet benodigd zijn”, weet Van Ganswijk. “Hier was al focus op. Andere besparingen vereisen investeringen en engineeringscapaciteit. Cijfermatig kan ik hierover nog niets zeggen.” Als mogelijk toekomstig project noemt hij het vervangen van de koelinstallatie van een perslijn. “Bij vervangingsprojecten is er al een investeringsnoodzaak. Hier worden zeker de aanbevelingen meegenomen om de gebruikskosten te reduceren. Ook lijken er kansen op subsidies te zijn. Daarnaast leek het verstandig om de oude motoren te blijven repareren; echter is de terugverdientijd van een nieuwe IE4 motor veel korter dan verwacht.”

V.l.n.r. Jan-Willem van Ganswijk (voestalpine) en Jan Grauss (LIKE energy) op zoek naar besparingspotentieel bij voestalpine in Bunschoten.

Vervolgstappen

Een van de doelstellingen van het pilotprogramma was dat bij een voldoende positief resultaat, de pilot vervolgd zou kunnen worden in een subsidieregeling voor nog eens 120 audits. Daarmee kan de uitvoering van audits versneld en op grotere schaal plaatsvinden. Hiervoor is gekeken naar besparingen, uitvoerbaarheid en potentieel. De audits uit de pilot bevestigen het aanwezige energiebesparingspotentieel bij de bedrijven.

Inmiddels is door het ministerie van Economische Zaken en Klimaat (EZK) aangekondigd dit niet in een subsidieregeling voor audits te vatten, maar als regelgeving op te nemen in de onderzoeksverplichting energiebesparing die voor grotere energieverbruikende bedrijven gaat gelden.
De vraag naar audits rondom energie-efficiëntie zal de komende jaren alleen maar toenemen. Door tijdig in te spelen op deze ontwikkelingen kan de metaalindustrie hierin een van de koplopers zijn. “De pilot laat in ieder geval zien dat ‘aandrijvingen’ een technologieveld is met een belangrijk besparingspotentieel!”

‘Aandrijvingen’ als belangrijk besparingspotentieel

In audits als deze in de pilots vanuit het IEA zit hoe dan ook toekomst. Industriële bedrijven zijn verplicht te rapporteren overgenomen en nog te nemen energiebesparingsmaatregelen, de zogenoemde Informatieplicht. Ze moeten zelf aantonen dat ze zich aan deze wet houden. Elke vier jaar moet er gerapporteerd worden via het eLoket van RVO.

Naast deze verplichting krijgen grote bedrijven te maken met het Klimaatakkoord, waarin maatregelen voor CO2-reductie vastgelegd gaan worden. Tenslotte heeft een groeiend aantal bedrijven een intrinsieke motivatie: een inzet op verduurzaming van de productie vanuit de eigen meer strategische bedrijfsdoelstellingen.

Aanzienlijke besparingen

De audits laten besparingen zien tussen 10% tot 18% (per sector geaggregeerd) ten opzichte van het startverbruik van de onderzochte aandrijfsystemen, met een gemiddelde besparing voor alle audits van 12%. De totaal geïnventariseerde besparingen bedragen 24 GWh/jaar met een gemiddelde terugverdientijd van 3,0 jaar.

In de uitvoering van de audits zijn verschillen opgetreden: afhankelijk van de beschikbaarheid van data en resources bij het industriële bedrijf en het soort productiefaciliteit zijn een kleiner of groter deel van de ‘aandrijvingen’ in de audit opgenomen. Auditor Jan Grauss van onafhankelijk adviesbureau LIKE energy: “Het ‘besparingspotentieel aandrijvingen’ voor de geauditeerde bedrijven is geraamd op 60 tot 65 GWh/jaar, gelijk aan 15% tot 16% op het verbruik van de aandrijfsystemen, gelijk aan 0,22-0,23 PJ finaal elektriciteitsverbruik. Vertaald naar nationaal niveau betekent dit een besparingspotentieel van 3,9 tot 4,1 TWh (finaal), gelijk aan 2,2 tot 2,3 Mton CO2 emissiereductie.”

Voorbeelden energiebesparende maatregelen

Enkele voorbeelden van energiebesparende maatregelen uit de audits zijn:

• Vervangen van componenten door hoog efficiënte componenten zoals elektromotoren, transmissies en regeling, en het beter op elkaar afstemmen en dimensioneren van de componenten.
• Vernieuwen van de gedreven applicatie als pomp, compressor of ventilator met een juiste dimensionering.
• Verbeteren van de regeling van aandrijvingen.
• Invoeren van energie-monitoring op de aandrijvingen en van energiemanagement met een systematische gegevensverwerking, -analyse en vertaling naar beheeracties in het bedrijf.
• Verbeteren van processen d.m.v. aanpassingen aan procesapparatuur.