Energieboekhouding Monitoring & Targeting

Energieboekhouding Monitoring & Targeting Centexbel Frank Van Overmeire een gezamenlijk initiatief van:

met steun van:

Woord vooraf 90% van voorbeelden komt uit textielbedrijven, doch anoniem gemaakt, soms zelfs mix van gegevens van meerdere bedrijven en soms zelfs getruceerd Oproep om voor volgende sessies nog praktijkvoorbeelden of te bediscuteren voorbeelden aan te leveren! Leren van mekaars ervaring

Energieboekhouding Analyse van de energiefacturen Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik Secundaire energiedragers Energieverbruik processen / machines Energiebalans volledig bedrijf Monitoring & Targeting

Analyse van de energiefacturen € EN GJ Herinnering: onderscheid bovenste – onderste verbrandingswaarde Op volgende slides enkele items genomen uit een voorbeeld;

Voorbeeld van bijhouden facturatiegegevens

maand jan feb mrt apr mei jun jul aug sep okt nov dec

jaar 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007

Gasfactuur (€) 25122,05 44106,99 36702,52 30382,41 31409,91 30764,18 25902,54 25764,03 27625,19 29557,52 31038,74 27119,58

gasverbruik MWh bvw 920,7 1677,9 1387,8 1230,4 1272,5 1246,5 1014,9 1009,3 1086,7 1198,3 1262,0 1098,0

gasprijs €/MWh 27,29 26,29 26,45 24,69 24,68 24,68 25,52 25,53 25,42 24,67 24,60 24,70

Voorbeeld van bijhouden facturatiegegevens

maand jan feb mrt apr mei jun jul aug sep okt nov dec

jaar 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2007

Elektriciteitsverbruik ElektriciteitsTotaal normale ure verbruik stille elektriciteits- Elektriciteits- Elektriciteits- ElektriciteitsMWh uren MWh verbruik MWh piek kW factuur € prijs €/MWh 1324 1147 2471 3247 218991,84 88,62 1256 1323 2579 4215 238288,11 92,41 1354 1779 3133 2895 239274,10 76,37 1427 1404 2831 3452 251017,49 88,68 2001 1188 3189 3265 236810,42 74,25 1600 1647 3247 3365 241888,37 74,50 2400 440 2840 3265 191135,15 67,30 800 567 1367 3685 108614,03 79,43 1780 1594 3374 3213 262750,05 77,87 1732 1802 3534 2145 269029,64 76,13 1646 1602 3248 2189 289830,28 89,23 855 845 1700 3089 230718,05 135,75

Onderverdeling in energieverbruik (MWh)

elektriciteit 36%

gas 64%

Onderverdeling in energieverbruik (€)

Opvolgen prijzen

Piekvermogen ≠ opstartpiekvermogen = Hoogste kwartuurafname van actieve energie Afgenomen vermogen [kW]

1400

Hoogste opstartpiek

1200

Piekvermogen Factuur

1000 800 600 400 200 0 0

5

10 Tijd [min]

15

3000

300

2500

250

2000

200

1500

150

1000

100

500

50

0

K W artu u ren erg ie [kW h ]

Weegt door in de vermogenterm van de factuur Piekshaving: Afschakelen als overschrijding verwacht wordt

A fg en o m en verm o g en [kW ]

Piekvermogen

0 0

5

10

15

Tijd [min] Zonder piekshaving

Met piekshaving

Zonder piekshaving

Max. kwartuurpiek tot nu toe

Met piekshaving


Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik

Proces B 31% Proces C 25% Proces A 28%

Saldo = verw burelen en gebouwen 6%

Proces D 10%

Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik beslissen wat men intern gaat opvolgen: Tellerstanden, productiegegevens,

met welke frequentie (productie- en energiegegevens) verzamelen van gegevens (niet te veel of te weinig; de juiste gegevens) Verschil in data tussen factuurgegevens en tellerstanden Fouten bij ingeven gegevens Verbruik mei = tellerstand 1/6 – tellerstand 1/5

Analyse welke tellers moeten bijgeplaatst worden Stoomketel 1

hoofdteller

Stoomketel 2

burelen

afteller

teller

bestaande teller

proces 1 machine A

rest productie

proces 2 machine D

proces 2 machine E

proces 1 machine B

proces 1 machine C

Analyse welke tellers moeten bijgeplaatst worden Stoomketel 1

hoofdteller

Stoomketel 2

burelen

afteller

teller

bestaande teller voorziene teller

proces 1 machine A

rest productie

proces 2 machine D

proces 2 machine E

proces 1 machine B

proces 1 machine C

Omrekenen naar Nm³ Voorbeeld Omrekening naar Nm³ Gemeten T teller Druk teller

5000 27 1233

m³ °C mbar

0 1013

°C mbar

Referentiewaarden

Herleiding tot Nm³ Correctiefactor

=(m³ bij temperatuur T en druk P) *(P/Preferentie)*(Tref +273)/(T+273) = 5538 Nm³ 1,108

Voorbeeld van registratie elektriciteitsverbruik Datum opname

1/01/2006 1/02/2006 4/03/2006 1/04/2006 2/05/2006 2/06/2006 3/07/2006 3/08/2006 3/09/2006 4/10/2006 2/11/2006 3/12/2006 3/01/2007

meterstand Teller X (kWh)

120.675 124.730 128.050 131.354 134.867 138.286 143.232 147.510 151.421 158.345 162.955 167.202 172.324

Maand

januari 2006 februari 2006 maart 2006 april 2006 mei 2006 juni 2006 juli 2006 augustus 2006 september 2006 oktober 2006 november 2006 december 2006

Verbruik Aantal per maand gewerkte (kWh) dagen

4.055 3.320 3.304 3.513 3.419 4.946 4.278 3.911 6.924 4.610 4.247 5.122

31 31 28 31 31 31 31 31 31 29 31 31

Verbruik / werkdag (kWh)

130,81 107,10 118,00 113,32 110,29 159,55 138,00 126,16 223,35 158,97 137,00 165,23

Fully automatic Data Collection of Energy Data Software for 15min. to 30min. Data collection

Energy Monitoring & Information Software

Data Access Scheduler

Existing SCADA

Client Server

Existing Production Data

Database Ethernet

PLC Field Controller SFC173

Memograph M

FXZ520 Module

RS485

Fieldgate FXA520

RS485

4x Pulse

HART-Multiplexer Energy Computer RMx621

Fieldgate FXA520

Mobilfunk GSM/GPRS

Voorbeeld wat er gemeten wordt per afdeling PROCES

Elektriciteit (kWh)

Rugafwerking

X

Extrusie

X

Garenververij

X

Stukververij Heatset Tuft

X X X

Spinnerij

X

Viltlijn

X

Compressorpark

X

Stoomketels Thermische olie ketel

X

Perslucht (Nm³)

Gas (Nm³) Stoom (kg) X

X

X X

X

X

X X X

Productieeenheid 1000 m² ton

X

ton

X X X

1000 m² ton 1000 m² ton

X

1000 m² Nm³

X

Ton stoom

X

Uren productie

Productienorm Idealiter is norm om energieverbruik te beoordelen bijna steeds kg en niet m² !

Specifiek Gemiddeld

kWh bvw/kg kWh bvw/m² kWh bvw/h

viltlijn A

viltlijn B

0,31 0,08 497

0,55 0,06 515

Rapportering Maandelijks worden per proces de energie rapporten gegenereerd Resultaat = specifiek energieverbruik per proces / utility kWh/ton; kWh/1000m²; €/ton;€/1000m²) Rapporten doorsturen naar betrokken productieverantwoordelijken Afwijkingen kunnen geanalyseerd worden door detailgrafieken op te vragen : bvb per uur, per dag, per week.

Voordelen rapporteren Sensibiliseren van de productie voor energiekosten Accurate kosttoewijzing Opsporen afwijkende energieverbruiken. Verliezen en verspillingen reduceren. Defecten aan installaties waardoor hoger energieverbruik detecteren. Evalueren energie besparingsprojecten

Energie maandrapport rugafwerking van

Periode :

t.e.m.

01-sep-10

01-okt-10

elektriciteit verbruiken elektrisch verbruik persluchtverbruik (niet gemeten) produktie

kWh kWh m²

specifiek verbruik elektriciteit/produktie specifiek verbruik perslucht/produktie specifiek verbruik elekt. + perslucht cumul 2008 cumul 2009 cumul 2010 objectief 2010

(kWh/1000m²) (kWh/1000m²) (kWh/1000m²) (kWh/1000m²) (kWh/1000m²) (kWh/1000m²) 10 tov 09 (kWh/1000m²)

Latex

231.683

0,0975 €/kWh

energiekost € 22.582

2.452.200 94

7,4 €/1000m²

122 106 98 92,03% 90

totaal energie

€ 22.582

evolutie specifiek verbruik elekt.

150 130 110 90 70 50 30 ja n/ 09 fe b/ 09 m rt/ 09 ap r/0 m 9 ei /0 9 ju n/ 09 ju l/0 au 9 g/ 0 se 9 p/ 09 ok t/0 no 9 v/ 0 de 9 c/ 09 ja n/ 10 fe b/ 1 m 0 rt/ 10 ap r/1 m 0 ei /1 0 ju n/ 10 ju l/1 au 0 g/ 1 se 0 p/ 10 ok t/1 no 0 v/ 1 de 0 c/ 10

kWh/1000m²

tarief

specifiek verbruik elekt. (kWh/1000m²)

cumul 2010

cumul 2009

objectief 2010

Energie maandrapport Compressorpark bedrijf van

Periode :

t.e.m.

01-sep-10

01-okt-10

elektriciteit tarief

verbruiken verbruik elektriciteit (incl. hulpbedrijven) persluchtproduktie

kWh Nm³

1.396.904 10.864.046

0,0830 €/kWh

specifiek verbruik elektriciteit/perslucht

kWh/Nm³

0,129

0,0107 €/Nm³

kWh/Nm³ kWh/Nm³ kWh/Nm³ kWh/Nm³ 10 tov 09 kWh/Nm³ kWh/Nm³

0,124 0,121 0,123 0,125 101,21% 0,125 0,121

totaal energie

cumul 2007 cumul 2008 cumul 2009 cumul 2010 laatste 12 maanden: objectief 2010

€ 115.912

€ 115.912

evolutie elektriciteitsverbruik/persluchtproduktie

0,135 0,130 0,125 0,120 0,115 0,110 0,105 0,100 ja n/ 09 fe b/ 09 m rt/ 09 ap r/0 m 9 ei /0 9 ju n/ 09 ju l/ 0 au 9 g/ 0 se 9 p/ 09 ok t/0 no 9 v/ 0 de 9 c/ 09 ja n/ 10 fe b/ 10 m r t/ 1 ap 0 r/1 m 0 ei /1 0 ju n/ 10 ju l/ 1 au 0 g/ 1 se 0 p/ 10 ok t/1 no 0 v/ 1 de 0 c/ 10

kWh/Nm³

Compressorpark

energiekost


Secundaire energiedragers Warmwaternet / thermische vloeistoffen hoeveel m³/h ΔT

stoomnet:

hoeveel ton stoom gaat er naar het bedrijf? hoeveel condensaat krijgt men terug? hoeveel bedraagt de spui? kg stoom / Nm³ aardgas?

persluchtnet: Nm³ perslucht /kWh

Persluchtverbruik 2009 lasturen/totaal

Lasturen/totaal

kWh

kWh

1,00

70,00

0,90

60,00

0,80

50,00

0,70 0,60

40,00

0,50

30,00

0,40 0,30

20,00

0,20

10,00

0,10 0,00 8/05/2009

24/04/2009

10/04/2009

27/03/2009

13/03/2009

27/02/2009

13/02/2009

30/01/2009

16/01/2009

2/01/2009

0,00 Datum

Benuttiging utilities Voor alle utilities (stoom, perslucht, koeling, ..) is het nuttig na te gaan wat benuttiging is op jaarbasis

Rendement stoomopwekking Efficiency : η =

mSteam ⋅ hSteam + mBlowdown ⋅ hBlowdown − mFeedwater ⋅ hFeedwater mFuel ⋅ hFuel Mass Enthalpy

Make-up water

Condensate return

Steam [MJ/h]

Flow Temperature

Feed water [MJ/h]

Flue gas

Energy

Nat gas [MJ/h] Blowdown

Rendement stoomnet ! Suppletiewater uit voorbehandeling

Ontgassingsverlies & Revaporisatie

Voedingswatertank

Stoomlekken Proces Condenspot

Condensaat

Ketel Hoge druk Lage druk

Pomp SpuiFlash

Spui

Stoom


Energieverbruik processen / machines METEN = WETEN ↔ berekenen, schatten; ideale mix hiertussen zoeken 1. Afgaan op geïnstalleerde vermogens + urentellers

Verbruik in kWh = Geïnstalleerd vermogen (in kW) x f x (aantal uren per jaar)

2. Schatten en/of berekenen van de verbruiken 3. Tijdelijke energiemetingen 4. Permanent verbruik machine meten

Schatten warmteverbruik verfprocessen

1,1 x

∑ m.c .ΔT p

η Voldoende nauwkeurig als er geen belangrijke verliesposten zijn Bij omrekenen naar maandelijkse verbruiken rekening houden met aantal vervingen / kgs / vlotverhouding / herververs en bijzetten! Continue natte processen analoog, maar nagaan wat er gebeurd bij stilstand / wisselen van partijen; ook hier belangrijk l water/kg textiel


OMREKENINGSTABEL PRIMAIRE ENERGIE Primaire energiedragers Verbrandingswaarde GJovw/eenheid Gas Aardgasverbruik in Nm³ 750.188 Bij ingave verbruik in Nm³ (kWh (bvw) 10,60 /Nm³) hiernaast CBW ingeven CBW is normaal ongeveer 10,4 of 11,5 (kWh (bvw) /Nm³). Juiste waarde vindt men via

Primair Energieverbruik PetaJoule (PJ) GigaJoule (GJ)

0,03445848

25.850 GJ

0,026 PJ

https://www.indexis.be/nl/cbw_waarden

Lichte stookolie Verbruik

liter

2.000

0,0363

73 GJ

0,000 PJ

Zware stookolie Verbruik in

ton

400

40,604

16.242 GJ 42.165 GJ

0,016 PJ 0,042 PJ

Totaal :

Secundaire energiedragers Opwekkingsrendement Elektriciteit Verbruik in

MWh

16.562

40%

Totaal Primair Energieverbruik: Verklaring afkortingen:

bvw ovw

bovenste verbrandingswaarde onderste verbrandingswaarde

Primair Energieverbruik GigaJoule (GJ) PetaJoule (PJ) 149.058 GJ

0,149 PJ

191.223 GJ

0,191 PJ

ENERGIEBILAN VAN HET VOLLEDIGE BEDRIJF energieverbruik_site_en_processen_voorbeeld.xls Warmte-input primaire energie in stookplaats levert 140.617 GJ; bij ketelrendement van 82% wordt dan 117.717 GJ overgedragen aan de geproduceerde stoom; Bij bepaalde gegevens ketelvoedingswater en stoom bekomt men dan 48.443 ton stoom

INKOOP ENERGIE: elektra, aardgas, gasolie, water, industriële gassen (kWh/jaar) 100% (€/jaar)

26%

elektra aardgas water gasolie

UTILITIES 32% heet water koelwater 20%

elektra aardgas water gasolie gassen

42%

perslucht stoom heet water vacuüm proceswater 12%

350 Energiehoeveelheden (kAe-prim /jaar) kg CO2/jaar

elektra aardgas water gasolie

aardgas elektra koelw ater heet w ater

300 250 200 150 100 50 0 G1

G2

G3

P1

P2

P3

U1

Gebouw en, processen, utilities

Energiegebruik per energiedrager GEBOUWEN: verlichting, HVAC, inrichting 46%

PRODUCTIE: processen A, B, C, D, ... 54%


Monitoring en targeting Alleen als gegevens voldoende gedetailleerd en betrouwbaar zijn, heeft het zin analyse te doen van verbruiken in functie van productiehoeveelheden Als men systeem heeft uitgebouwd om energieverbruiken op te volgen, is volgende stap na te gaan of verbruik niet te veel afwijkt tov “normale waarde” Om dat te beoordelen heeft men “model” nodig, tenzij men kiest voor “X% beter dan vorig jaar”

Warmteverbruik van een bedrijf in functie van de graaddagen Energy = F {*UA + k NV}. °d - I η

°d = ° d (Tc / Ti ) = ∑ ( Ti - Tbu ) bijvoorbeeld te vinden via http://www.aardgas.be/consumenten/overaardgas/nieuws-en-publicaties/graaddagen

Voorbeeld invloed klimaat: statistische analyse 40000

Energieverbruik (GJ)

35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0

500

1000

1500

2000

2500

Graaddagen

3000

3500

4000

4500

Voorbeeld correctie voor klimaat Klimaat gecorrigeerd (kc) thermisch energieverbruik = thermisch energie * ((1-aandeel klimaatafhankelijk) + klimaatafhankelijk aandeel * aantal graaddagen (ref) / aantal graaddagen (werkelijk)) E-thermisch = 30 000 GJ/jr 20 % van energieverbruik klimaatgerelateerd °d referentiejaar = 3000 °d werkelijk = 2500 E-thermisch (kc) = 30000 * ((1-0,2) + 0,2 * 3000/2500) = 31200 GJ/jr

Voorbeeld correctie voor klimaat 35000 Werkelijk

Referentie

Energieverbruik (GJ)

30000 25000 20000 15000 10000

Allemaal gegevens mét productie én ruimteverwarming

5000 0 0

500

1000

1500

2000

Graaddagen

2500

3000

3500

Correctie voor klimaat Correctie voor buitentemperatuur alleen maar zinvol als men maandelijkse gegevens vergelijkt

Rendement stoomopwekking Efficiency : η =

mSteam ⋅ hSteam + mBlowdown ⋅ hBlowdown − mFeedwater ⋅ hFeedwater mFuel ⋅ hFuel Mass Enthalpy

Make-up water

Condensate return

Steam [MJ/h]

Flow Temperature

Feed water [MJ/h]

Flue gas

Energy

Nat gas [MJ/h] Blowdown

Voorbeeld energiemonitoring en targeting stookplaats

Effectief gasverbruik tov verwacht

Control limits

Target line

Installation of an Economiser

Fuel energy expense (MWh)

Gecumuleerde energiewinst na installatie economiser

Voorbeelden analyses

van

statistische

casestudy energymonitoring and targeting.xls waarom krijgt men een dergelijke wolk? waarom gaat de best passende rechte niet door de oorsprong? Specifiek verbruik is geen goede maatstaf voor energiemonitoring en targeting als een belangrijk deel van verbruik niet-productiegebonden is én er veel variatie is in productiehoeveelheden

Voorbeelden analyses

van

statistische

energieverbruik_stomen.xls Bij een ander bedrijf bleek verhouding tussen werkelijk verbruik en theoretisch minimum sterk te verschillen tussen verschillende lijnen: van 1,7 tot 3,8. Dit wil zeggen dat op één lijn 55% besparing mogelijk is of 50.000 €/jaar

Invloed bezettingsgraad – statistische analyse Energieverbruik (kWh/h of MJ / h)

20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000

Allemaal gegevens mét effectieve productie én energieverbruik

4000 2000 0 0

500

1000

1500

2000

2500

Bezettingsgraad (= productie in kg/h)

3000

3500

Voorbeeld correctie voor bezettingsgraad Gecorrigeerd (bgc) energieverbruik = thermisch energie * ((1- aandeel afhankelijk) + afhankelijk aandeel * bezettingsgraad (ref) / (werkelijke bezettingsgraad)) Energieverbruik = 14000 GJ/jr 75 % van energieverbruik productie gerelateerd Bezettingsgraad referentieperiode = 3000 Bezettingsgraad werkelijk = 2100 E-thermisch (bgc) = 14000 * ((1-0,75) + 0,75 * 3000/2100) = 18500 GJ/jr

Voorbeeld correctie voor bezettingsgraad Energieverbruik (kWh/h of MJ / h)

20000

Referentie

18000 16000

Werkelijk

14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0

500

1000

1500

2000

2500

Bezettingsgraad (= productie in kg / h)

3000

3500

Correcte statistiek

Elektriciteitsverbruik (kWh/dag)

12000 y = 0,1355x + 7185,7 R 2 = 0,0412

10000 8000 6000 4000 2000 0 0

2000

4000

6000

8000

10000

Totale dagproductie inclusief afval (kg)

12000

14000

Gemiddeld elektriciteitsverbruik/dag per periode van 14 dagen

Verkeerde statistiek 12000 10000 y = 0,7973x + 121,59 R2 = 0,9912

8000 6000 4000

ÆDit ene punt met gegevens van minder dan 14 dagen verstoort ganse statistiek!

2000 0 0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Gemiddelde dagproductie per periode van 14 dagen

14000

voorbeeld continue verflijn Als alle massastromen (water, lucht, chemicaliën, stoom) proportioneel aangepast worden aan de textielproductie (in kg/h): Energieverbruik = m . productie + c. Indien de massastromen allemaal dezelfde blijven, onafgezien van de textielproductie: Energieverbruik = A hproductie + B hstilstand + C. productie

Voorspellen van de energieverbruiken Energieverbruik = ∑ Energie-efficiëntieI x ProductieI magazijnen en burelen Æ graaddagen: k1 * °d (15°C/15°C). ervaring tot nu toe : voldoende betrouwbare gegevens; dus best productie- en energiecijfers op maandbasis opvolgen meestal ingewikkelder formules nodig dan een energieefficiëntiefactor per productieproces; correcties voor partijgrootte, grondstoffen en dergelijke meer zijn nodig

Voorbeeld invloed dtex bij extrusie Specifiek verbruik (kWh/kg) 1,20 kWh/kg

1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1000

1500

2000

2500 dtex

3000

3500

Opvolging energieverbruik op basis van besparingen Hoe evolueert verbruik naarmate productie verandert, maatregelen worden genomen, …

Voorbeeld overzicht besparingsmaatregelen Besparingspotentieel Overzicht onderzochte maatregelen Frequentiesturing vacuumpomp 2de optie: afsluiten stoompluim bache Beperken verliezen in thermische olieketel en toebehoren Warmterecuperatie op rookgassen thermische olie Isolatie leidingen en/of kranen thermische olie Post A Isolatie T.O. systeem in stookplaats Post C Isolatie buitenzijde T.O.ketel Post D Productie Isolatie T.O. pompengroepen Perslucht Persluchtdruk verlagen Persluchtlekken beperken Warmterecuperatie op persluchtcompressor Temperatuur aanzuiglucht perslucht verlagen Besparing oven Frequentiesturing omwoelventilatoren Verminderen extractielucht

TOTAAL economisch maatregelen (TVT < 2 jaar)

haalbare

Gasverbruik Elektriciteitsv (MWh erbruik Investering + bvw/jaar) (MWh/jaar) installatie (€) 17 4.000 483 7.500

Netto besparing (€/jaar) 1.728 6.300

TVT (jaar) 2,3 1,2

212

85.000

6.600

12,9

206 44 218

7.900 7.600 8.600

6.400 1.400 6.800

1,2 5,4 1,3

0 1.600 3.000 1.500

3.800 4.800 2.300 600

0,0 0,3 1,3 2,5

1241

56.650 3.000

124.080 22.900

0,5 0,1

1.341

88.250

177.380

0,5

38 62 73 6

610

1.591

Opvolging energieverbruik op basis van besparingen Specifiek energieverbruik (GJ/ton)

8,00 7,00 Bedrijf volgens plan

6,00

Bedrijf werkelijk

5,00 4,00 3,00 2,00 1984

1989

1994

1999

2004

Besluiten Probeer geleidelijk beter inzicht te krijgen in energieverbruik van bedrijf Æ processen Meten is weten

Afspraken / vragen voor volgende sessies werkgroep energie Commentaar op programma welkom ! Graag praktijkervaring aanleveren bij voorkeur in format cfr evaluatie_maatregel.xls e-mail: [email protected] of [email protected]

Energieboekhouding Monitoring & Targeting

Recommend Documents