De Nederlandse industrie is goed voor 80% van het Nederlandse energiegebruik. Van die energie wordt 82% nog steeds opgewekt met fossiele brandstoffen en slechts 12% met hernieuwbare bronnen. Dat laatste aandeel moet omhoog. Maar eerst moet onderzocht worden of energie bespaard kan worden, onder andere door optimalisatie van processen die gebruik maken van de nieuwste technologische ontwikkelingen.
Tekst: Ir. Siert Wiersema, Adjunct Directeur Aerzen
Het totale aandeel van het energieverbruik uit hernieuwbare bronnen is in 2017 gestegen tot 6,6% van het totaal. Het verbruik uit zonne-energie steeg naar 9 PJ en dat van wind naar 35 PJ. Dat is slechts een fractie van de circa 1.500 PJ die de industrie jaarlijks verbruikt. Als de industrie 10% energie weet te besparen, dan is dat het drievoudige van wat uit hernieuwbare bronnen wordt opgewekt! Terugdringing van de CO2-uitstoot is nu ook vastgelegd in de nieuwe Klimaatwet. Met deze medio 2018 gepresenteerde wet wil de regering in 2050 95% CO2-reductie bewerkstelligen. De uitstoot van broeikasgassen moet in 2030 zijn terug gebracht tot 49 procent van het niveau van 1990. Verder moet in 2050 de volledige elektriciteitsproductie CO2-neutraal zijn. De Klimaatwet leidt niet alleen tot beperkingen, maar ook tot de mogelijkheid tot aanzienlijke besparingen. Deze kunnen wel oplopen tot enkele tonnen euro’s per bedrijf.
Procesindustrie
De Nederlandse procesindustrie verbruikt gemiddeld 1.500 PJ per jaar. Door het grote aandeel van de procesindustrie binnen de Nederlandse economie behoort Nederland, naast België, Finland en Luxemburg, tot de landen met het hoogste energieverbruik per inwoner. Mede daardoor is het van belang om het energieverbruik binnen de sector terug te dringen. In de meeste bedrijven wordt energie gebruikt op dezelfde manier als thuis: voor verwarming, verlichting en de computer. Maar het echt grote energiegebruik zit in de basisindustrie. Niet alleen voor verhitting in processen, maar ook voor de productie van materialen: kunststoffen uit olieproducten, reductie van ijzererts tot ruw ijzer, productie van aluminium en chloor door elektrolyse van zouten en omzetting van aardgas in ammoniak. Ongeveer een kwart van het Nederlandse energiegebruik wordt gebruikt voor het produceren van materialen. Dat is hoog vergeleken met andere landen, omdat Nederland veel basisindustrie heeft. Het grondstofgebruik in de chemische industrie volgt na de terugval door de crisis in 2008 een licht stijgende trend.
Procesindustrie
De procesindustrie in Nederland kan jaarlijks twee keer zoveel energie besparen. Nu neemt de besparing toe met één procent per jaar, terwijl het dubbele mogelijk is. De sector kan hiermee voldoen aan de energiebesparingsdoelstelling die is overeengekomen met de Nederlandse overheid. Die stelt dat in 2020 30 procent minder energie gebruikt moet worden dan in 2000. De procesindustrie is verantwoordelijk voor een kwart van het totale Nederlandse energieverbruik. Energiebesparing in deze sector zet dus zoden aan de dijk. Om de energiedoelstellingen binnen de procesindustrie te behalen, is het belangrijk om grensoverschrijdend naar oplossingen te zoeken. Ook in Duitsland wordt de procesindustrie met steeds meer richtlijnen op het gebied van energie-efficiëntie geconfronteerd en bestaat al kennis en ervaring op dit gebied. Om de energie-efficiëntie binnen de procesindustrie te vergroten hebben in Duitsland al 1.000 bedrijven, die samen meer dan 80 procent van de energie verbruiken, meerjarenafspraken getekend. Hierin verbinden zich de bedrijven tot een verhoging van de energie-efficiëntie met 30 procent tot 2020, uitgaand van 2005. Dit komt neer op twee procent per jaar.
Welk besparingspotentieel heeft de procesindustrie qua energie en emissie? De Europese Commissie stelde onlangs een pakket maatregelen voor om de overstap naar een lage koolstofemissie in alle sectoren van de Europese economie te versnellen. De nieuwe voorstellen maken deel uit van het ruimere kader met bindende doelstellingen om de uitstoot op het Europese grondgebied tegen 2030 terug te schroeven tot minstens 40% onder het niveau van 1990. Volgens experts is dit het moment bij uitstek om het besparingspotentieel qua energie en emissie van de procesindustrie onder de loep te nemen.
Procesindustrie kan energie besparen
De procesindustrie kan 10 tot 30% energie besparen door het energieverbruik te analyseren, processen te integreren, restwarmte te gebruiken en energiezorg te implementeren. Dat meldt beroepsvereniging van energieadviseurs FedEC. Energiebesparing is al jaren een thema in de procesindustrie. Toch, zo constateerde Ron Ongenae, lid van FedEC, liggen er nog volop kansen voor de industrie in Nederland en België om energiekosten te reduceren. “Bij bedrijven die meedoen aan convenanten is aandacht voor energie redelijk ingebed. Maar er is ook een groep achterblijvers waar nog volop besparingskansen liggen”, aldus Ongenae. “Tien procent kostenbesparing kun je al met redelijk eenvoudige oplossingen behalen; 30 procent is mogelijk als je dieper graaft en structurele oplossingen zoekt en uitvoert.”
Duurzame energie of energie besparen?
Het inzicht ontstaat dat de (nationale) klimaat- en energiebesparingsdoelstellingen volgens de huidige koers niet gehaald gaan worden, ondanks de enorme focus en toepassing van windturbines
en zonnepanelen. Niet voor niets neemt de laatste tijd de aandacht voor kernenergie en waterstof weer toe. Bovendien groeit ook de weerstand tegen windmolenparken, zowel op het land als in zee. De explosieve groei van windmolenparken die de overheid aankondigde met de ’routekaart wind op zee’ voor de periode 2024-2030 is de druppel die de emmer deed overlopen bij de vissers. Aanvankelijk werd door de overheid gezegd dat rekening wordt gehouden met allerlei activiteiten op zee. Maar bij een ’kaartsessie’ waarbij vissers de locaties voor windmolenparken kregen voorgeschoteld door de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland, bleek er weinig speelruimte. ‘Dit gaat een catastrofe worden voor de natuur en de vissers zullen daar de rekening van krijgen’.
Ook op het land neemt het aantal protesten tegen windmolenparken toe. Niet alleen omwonenden, ook gemeentes blijken vaak fel tegen de komst van nieuwe molens. Zo hebben sommige gemeentes al een kort geding aangespannen tegen het rijk. Ze willen dat niet de minister, maar de provincie te zeggen krijgt waar en hoeveel turbines er in die gemeentes geplaatst moeten worden. Ze hopen dat de provincie beter luistert naar hun bezwaren dan de minister. Ook de zonneparken krijgen steeds meer kritiek te verduren. Daarbij gaat het om de inname van landbouwgronden en ook van kostbare natuur en bedreiging van de weidevogels.
Trias Energetica
De grootste winst uit het verminderen van de CO2-uitstoot zal dan ook niet komen uit hernieuwbare bronnen maar vooral uit energiebesparing. De principes van de Trias Energetica zijn
ontwikkeld door de tu Delft om tot duurzaamheid te komen en bestaan uit drie stappen die opeenvolgend uitgevoerd moeten worden: 1. Gebruik zo min mogelijk energie. 2. Gebruik duurzame energie, zoals zonne-energie of windenergie. 3. Gebruik energie van bronnen die op kunnen raken (aardgas, kolen) zo slim mogelijk. De eerste stap is vaak ook de best renderende stap. Door energie te besparen valt er heel veel te winnen. Hierbij past ook de uitspraak: ‘De meest duurzame energie is de energie die je niet gebruikt’.
Concrete oplossingen 
Aerzen ziet mogelijkheden om energie te besparen, vooral bij de productie van perslucht. Energie maakt namelijk verreweg het grootste deel uit van de totale lifecycle kosten. Met relatief simpele en berekenbare maatregelen kunnen bedrijven een groot deel van de elektrische energie voor de productie van perslucht terugwinnen. En daarbij de overall efficiency van hun perslucht generatiesysteem verbeteren.
Perslucht met minder energie
Door thermodynamische eigenschappen brengt de productie van perslucht altijd productie van warmte met zich mee omdat de elektrische energie bij de operationele energie wordt omgezet in warmte. In veel gevallen gaat deze warmte gewoon verloren en wordt het niet gebruikt. Het wordt afgevoerd door uitlaatkanalen of ventilatoren of het wordt verspild door de distributie van de perslucht. Dat terwijl het verwarmingssysteem in het bedrijf of bij de buren warmte moet genereren. Eigenlijk is dat onbegrijpelijk, vooral in het licht van de wereldwijde opwarming van de aarde en de noodzaak om te komen tot reductie van onze CO2 footprint. Aerzen biedt een intelligent warmteterugwinningssysteem dat bedrijven in staat stelt om deze energie te gebruiken voor bijvoorbeeld productiesystemen of verwarmingssystemen.
Persluchtsystemen met veel bedrijfsuren per dag en een lange levensduur zijn vooral geschikt voor deze toepassing. Door warmte terug te winnen bij de generatie van perslucht kunnen bedrijven aanzienlijk energie besparen (tot wel 90%) en hun concurrentiekracht verbeteren. Bedrijven die in staat zijn om al haar hulpbronnen intelligent en ecologisch te managen zullen op lange termijn succesvol en concurrerend zijn.
Energiebesparing bij blowers en compressoren
Voor de procesindustrie is er een aantal innovatieve en concrete oplossingen om energie te kunnen besparen:
• Zorg voor een optimale dimensionering van het systeem.
• Kies de meest efficiënte machines.
• Optimale besturing en regeling, bijvoorbeeld met frequentieregeling.
• Benut mogelijkheden van warmteterugwinning.
Vooral bij de productie van perslucht zijn er mogelijkheden om energie te besparen. Met relatief simpele en berekenbare maatregelen kunnen bedrijven een groot deel van de elektrische energie voor de productie van perslucht terugwinnen. De energieopname van een blower of compressor is evenredig met de druk en met de volumestroom. Veel systemen zijn echter over gedimensioneerd of er wordt een onnodig hoge systeemdruk gebruikt. Kies daarom leidingdiameters en overige componenten zodanig dat de benodigde energieopname minimaal is. Uiteraard moeten ook lekverliezen tot een absoluut minimum beperkt worden! In veel bedrijven zijn voor de verschillende processen meerdere drukniveau’s vereist. Moet een relatief geringe hoeveelheid van het totale verbruik voortdurend een hogere of juist veel lagere druk hebben, dan is aanschaf van een aparte compressor of blower voor dat proces te overwegen. Een drukverlaging van 10% levert een energiebesparing op van 8 à 9%.
Efficiënte machines
Innovaties hebben geleid tot energiezuinige machines. Zo heeft Aerzen speciaal voor veel gebruikte toepassingen als pneumatisch transport en waterzuivering de Delta Hybrid schroefblowers ontwikkeld. Deze zijn circa 20% zuiniger dan voorheen gangbare blowers. Ook energiezuinige elektromotoren besparen al snel 5% extra.
Besturing en regeling
Een toerengeregelde compressor kan, mits juist geselecteerd, een energiebesparende oplossing zijn. Bij grotere luchthoeveelheden is een aantal (verschillende) compressoren met een overkoepelende regeling interessant. Welke methode het aantrekkelijkste zal zijn is steeds afhankelijk van verbruiksgegevens, afnamepatroon en energiekosten. Het is voor veel bedrijven aan te bevelen om het compressorsysteem van opwekking tot verbruikers permanent te bewaken. Om dit te kunnen registreren en bewaken is een intelligente besturing nodig. Zo heeft Aerzen speciaal voor dit doel de AErsmart ontwikkeld. Hiermee kan in de beluchting van een waterzuivering nog eens tot 15% extra besparing gerealiseerd worden en ligt het rendement zeer dicht bij het theoretisch maximum.
Manieren om warmte terug te winnen
De ventilatielucht uit de omkasting van luchtgekoelde blowers, turbo’s en compressoren is, met een temperatuur van 30 tot 60 °C, ideaal om gebruikt te worden voor het verwarmen van ruimtes. Temperatuur-gecontroleerde kleppen worden gebruikt om de ruimteverwarming te regelen. De restwarmte van de gecomprimeerde lucht aan de compressoruitgang heeft zelfs nog meer mogelijkheden om potentiële warmte terug te winnen. Deze energie kan worden teruggewonnen door middel van een compacte warmtewisselaar die stroomafwaarts in het leidingwerk achter de compressor wordt geïnstalleerd.
Pneumatische transport systemen 
Pneumatisch transport systemen gebruiken in het algemeen verdringingsmachines zoals blowers, schroefblowers (Delta Hybrid) en schroefcompressoren. De maximale uitlaat temperatuur van een schroefcompressor kan oplopen tot wel 280°C. Om de lucht in het proces te kunnen gebruiken moet deze vaak worden afgekoeld tot onder de 50 °C. Een warmtewisselaar wordt stroomafwaarts van de compressor, de Delta Hybrid of blower, geïnstalleerd. Hoewel deze onderdelen additionele drukverliezen veroorzaken is dat door de gunstige dimensionering verwaarloosbaar ten opzichte van de energie die ze terugwinnen. Warmteterugwinning in pneumatisch transport systemen is in het algemeen ontwikkeld voor lage luchtuitlaat temperatuur met optimale warmte overdracht. Een indicatie voor de besparingsmogelijkheid per jaar bij een inzet van 4.000 uur met een:
• Delta Blower: € 4.000, oplopend tot circa € 100.000.
• Delta Hybrid: € 7.000, oplopend tot circa € 150.000.
• Delta Screw: € 17.500, oplopend tot circa € 400.000.
Conclusies en Aanbevelingen
De druk om de CO2-uitstoot van de procesindustrie terug te dringen zal de komende jaren alleen maar verder toenemen. Fossiele brandstoffen zullen ook de komende jaren het grootste deel van de energieopwekking voor hun deel nemen. De groei van hernieuwbare energiebronnen zou exponentieel moeten stijgen om in de vraag naar échte groene energie te kunnen voldoen. Groeiende weerstand van grote groepen in de maatschappij zal die groei belemmeren. De grootste winst uit het verminderen van de CO2-uitstoot zal dan ook niet komen uit hernieuwbare bronnen, maar vooral uit energiebesparing conform de principes van de Trias Energetica. De eerste stap is vaak ook de best renderende stap. Als de industrie 10% energie weet te besparen dan is dat drie maal zoveel als er nu aan hernieuwbare energie wordt geproduceerd. De meest duurzame energie is de energie die je niet gebruikt.