Vlaanderens Rationeel Energiegebruik Project

Vlaanderens Rationeel Energiegebruik Project

Agfa Gevaert- Mortsel, 28/04/2011 Sessie 2

Stephan Thys (Agfa) Johan Liekens (BP) Patrick Bas (J&J) Dirk Cauwenbergh (J&J) Forrez Ilse (essenscia)

Waarom energieboekhouding Energiedragers

Facturen Indicatoren en normalisering van waarden Monitoring van gebouwen of processen Praktische items Belang van proces en installatie kennis

Enkele praktijkvoorbeelden / resultaten Discussie 2

Waarom energieboekhouding? • Energieboekhouding te gebruiken voor: • Kostenverdeling & budgettering subafdelingen + fall back positie bemetering leveranciers

• masterplanning: inschattingen maken naar belasting van leidingen/systemen om te kunnen oordelen over uitbreidingen • benchmarking van systemen en gebouwen • identificatie en prioriteit verlenen aan besparingsopportuniteiten • controle en opvolging van geplande energiebesparingen • rapportering naar moederbedrijf/overheid: CO2, NOx-uitstoot,… (bvb default rendement ETS kost geld) • Bewustwording gebruikers 3

Energiedragers Vergelijking Energievormen

Meten met dezelfde maten

4

Energetisch Rendement Elektriciteitsopwekking h

Verlies: 60%

Verlies:62%

100% 40%

Elektrische centrale 40 %

38%

Verlies: 66%

34 %

Elektriciteitstransport Transformator 95% 90%

Verlies: 69%

31%

Elektrische motor 90%

Primair energetisch rendement elektrische motor: 0,40 x 0,95 x 0,90 x 0,90 = 31% 5

Vergelijken Gas-Elektriciteit-Mazout

Primair energiegebruik bekijken • Elektriciteit: 1,0 kWh ~ 2,6 kWhprim • Gas:

1,0 kWh = 1,0 kWhprim ~ 0,1 m³ gas

• Stookolie:

1,0 kWh = 1,0 kWhprim ~ 0,1 liter

6

Vergelijken Gas-Elektriciteit-Mazout Voorbeeld 2000

Elektra Gas

2001

Aankoop

Primair

Aankoop

100.000 kWh

260.000 kWh

-- +20% --> 120.000 kWh 312.000 kWh

10.000 m³

100.000 kWh

-- -40% -->

6.000 m³

60.000 kWh

5.000 l

50.000 kWh

-- -20% -->

4.000 l

40.000 kWh

Mazout

Schijnbaar 250.000 kWh Totaal Primair

Primair

-- -20% --> 200.000 kWh 410.000 kWh

--------- +0,5% --------->

412.000 kWh

Schijnbaar daling met 20% In realiteit is er 0,5% MEER brandstof verbruikt 7

Facturen: termen op elektriciteitsfactuur • Vermogen [kWm] en [kWj] • Energie • Normale uren [kWh NU] • Stille uren [kWh SU]

• Transport en distributie • Taxen, federale bijdragen, ... • Toeslag Reactieve Energie??? • Bereken het aandeel van deze componenten [%€]

8

Wat kan je leren uit een factuur? • Benuttingsduur: in overeenstemming met werktijden? • Reactieve energie??

9

Reactieve Energie / Cos Phi

10

Reactieve Energie – “Cos Phi” Actieve energie: Is NUTTIG, werkelijk verbruik

11

Reactieve Energie – “Cos Phi” Actieve energie P: Is NUTTIG, werkelijk verbruik Reactieve energie Q: Extra belasting, maar geeft niks nuttig Schijnbare energie S: Dat wordt door de trekkers ervaren

S² = P² + Q² 12

Reactieve Energie – Cos Phi • Reactieve Energie in Elektrische termen: • Actieve energie: U en I “in faze” => gelijktijdig • Reactieve Energie: U en I in tegenfaze Als U max is, is I nul • Ogenblikkelijk vermogen: P(t) = U(t) x I(t)

S² = P²+Q² Cos phi = P/S Tan phi = Q/P P = U I cos(phi) Q = U I sin(phi) S=UI

I I sin(phi) S [kVA] Q phi I cos(phi)

Q [kVAr] phi

U P [kW] 13

Reactieve Energie – Cos Phi 400.0

40.0

Netto Actieve Energieafname = 0 PENDELENERGIE = REACTIEF

300.0

200.0

20.0

+ 100.0

+ 10.0

+

+

U(t)

0.0

0.0 0

-100.0

30.0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

-

-

0.02

P(t) = U(t)*I(t)

-10.0

-200.0

-20.0

-300.0

-30.0

-400.0

-40.0 Tijd [s]

I(t)

14

Reactieve Energie – Cos Phi 400.0 400.0

40.0 40.0

300.0 300.0

30.0 30.0

200.0 200.0

20.0 20.0

100.0 100.0

10.0 10.0 U(t) U(t)

0.0 0.0

0.0 0.0 00

0.002 0.002

0.004 0.004

0.006 0.006

0.008 0.008

0.01 0.01

0.012 0.012

0.014 0.014

0.016 0.016

0.018 0.018

0.02 0.02

-100.0 -100.0

-10.0 -10.0

-200.0 -200.0

-20.0 -20.0

-300.0 -300.0

-30.0 -30.0

-400.0 -400.0

-40.0 -40.0 Tijd Tijd [s] [s]

I(t) I(t) P(t) P(t) == U(t)*I(t) U(t)*I(t)

15

Reactieve Energie – Cos Phi • Reactieve Energie in Elektrische termen:

S² = P²+Q² Cos phi = P/S Tan phi = Q/P P = U I cos(phi) Q = U I sin(phi) S=UI

• P heb je nodig = actief, daar DOE je iets mee • Q: ten gevolge van magnetisme (motoren, transfo’s, TL, ...) & condensatoren. • Stel heel goede cos phi (ideaal = 1) => I is minimaal voor een gevraagd P • Als cos phi = 0.5 => I wordt 2x groter om zelfde P te kunnen bieden. • Des te lager cos phi, des te groter de STROOM door het net wordt voor eenzelfde nuttig effect (P). • Hogere stroom door het net = BELASTING van het net => Netverliezen, spanningsdaling, ... • => Klanten worden gestimuleerd om cos phi  0.95 te houden Als cos phi te laag => “bijkomende aanrekening reactief”

16

Reactieve Energie: Oplossingen • 2 Types reactief verbruik: • Inductief: ten gevolge van magnetisme (motoren, transfo’s, TL’s, ...). Meest voorkomend. Stroom ijlt NA op spanning • Capaciteit: ten gevolge van condensatoren, lange luchtlijnen, bepaalde elektonica, ... Stroom ijlt VOOR op de spanning • BEIDEN KUNNEN ELKAAR OPHEFFEN!!!! Net Aansluitingspunt Klant Zonder compensatie: Slachte cos phi => Pendelenergie belast ganse net

P=10 kW Cos phi=0.5 U=250V => I=80A Q=17 kVAr S= 20 kVA

Met compensatie: Goede cos phi (vanuit net gezien) => Condensatorbank levert pendelenergie P=10 kW Cos phi=1 U=250V => I=40A Q=0 kVAr S= 10 kVA

P=10 kW Cos phi=0.5 U=250V => I=80A Q=17 kVAr S= 20 kVA

P=10 kW Cos phi=1 U=250V => I=40A Q=0 kVAr S= 10 kVA

P=10 kW Cos phi=0.5 U=250V => I=80A Q=17 kVAr S= 20 kVA

P=10 kW Cos phi=0.5 U=250V => I=80A Q=17 kVAr S= 20 kVA

P=10 kW Cos phi=0.5 U=250V => I=80A Q=17 kVAr S= 20 kVA 17

Reactieve Energie – Cos phi Belangrijk  Lage cos phi zorgt voor extra belasting van het elektriciteitsnet => meer netverliezen, spanningsval, …  Meestal ten gevolge van inductieve toepassingen (magnetisme)  INDIEN aangerekend op de factuur => Te compenseren met condensatorbanken

18

Indicatoren: wat iedereen kan doen • Minimale controle van facturen levert al interessante getallen • Absolute cijfers zeggen niet alles  normalisatie en weging

van de cijfers nodig voor correct interpretatie: invloed

Invloed op (bvb)

Mogelijke indicator

weersomstandigheden

Gas

Graaddagen, besparingsprojecten

productiehoeveelheden

Gas, elek,water, N2,…

Ton, liter, m³h, soort product, besparingsprojecten

Bezettingsgraad personen

Gas, elek, water

m², FTE’s,… 19

Indicatoren: wat iedereen kan doen • Voorbeeld normalisatie JPH: jan

feb

Budgettering indicator actuele indicator

mar

apr

Q1 Koeling Verwarming m² Besparingen

may

jun

151.7

104.9

235.8

67.3

Q2 0.0 0.0 698.6 712.8 350,000 347,500 37

0.0 0.0 533.1 576.4 350,000 347,000 73

0.0 0.0 444.5 435.7 350,000 346,500 110

0.0 0.0 187.8 256.32 350,000 346,500 147

151.7 151.7 350,000 346,500 183

104.9 104.9 350,000 346,500 220

Voorspelling tov referentie Elektriciteit Gas Water Stikstof

100 100 100.9 100 99 79 99 100

99 100 105.6 100 99 104 99 116

99 104 97.4 89 99 104 99 107

99 101 127.9 114 99 98 99 97

110 94 99.0 109 99 98 99 96

92 104 99.0 86 99 107 99 93

Werkelijk tov voorspelling 20

Indicatoren: wat iedereen kan doen • Voorbeeld normalisatie gasverbruik JPH-Beerse: Aardgasverbruik Beerse-site

Aardgasverbruik Beerse-site

23000

23000

21000

(genormaliseerd)

21000

19000

19000

17000

17000

15000

2008

15000

2008

13000

2009

13000

2009

11000

2010

11000

9000

9000

7000

7000

5000

2010

5000 jan feb mar apr mei jun

jul

aug sept okt nov dec

jan feb mar apr mei jun

jul

aug sept okt nov dec

 Stijging in absoluut verbruik is perfect verklaarbaar door koude december-maand Opdracht tegen volgende sessie  Zoek correcte indicatoren (productieoutput, graaddagen, …) voor jullie eigen situatie + weging van die factoren (start met buikgevoel)  Normaliseer het historische verbruik tot enkele jaren terug voor gas en elektriciteit  Zoek en verklaar eventuele afwijkingen 21

Monitoring gebouwen en processen: • METEN = WETEN • (grote) Gebruikers opmeten is noodzakelijk om voldoende graad van detail te krijgen voor bvb identificatie besparingen, inschatting uitbreidingen,… • Mogelijk om automatische controle berekeningen in te bouwen: • Controle facturen • Check tov zelfde maand vorig jaar • Check tov genormaliseerd verbruik volgens indicatoren • SSubmetering = totaal ? • Verhouding mechanische teller vs elektronisch voor gas

• Geeft indicatie van waar energiestromen naartoe gaan  waar eerst gaan besparen (Sankey)

22

Monitoring gebouwen en processen: • Praktijkvoorbeeld JPH Beerse: 091 Aardgas Aardgas Aardgas Aardgas Aardgas Aardgas Aardgas

ketel 1 ketel 2 ketel 3 ketel 4, links ketel 4, rechts Stoomvormer 1 Stoomvormer 2

1,177,223.75 31,440.00 191,271.25 3,718.75 57,423.75 33,352.00 31,967.00

1,103,173.75 46,510.00 148,705.00 28,546.25 16,580.00 29,928.00 28,924.00

1,039,016.25 85,603.75 66,777.50 2,850.00 16,216.25 30,999.00 32,465.00

839,280.00 29,981.25 5,050.00 6,730.00 8,686.25 27,461.00 25,806.00

110 Aardgas

0.00

0.00

0.00

0.00

144 Aardgas

8,717.00

7,268.00

6,358.00

5,261.00

48,236.00 41,876.00 41,801.00

54,473.00 19,414.00 33,320.00

68,468.00 4,354.00 26,408.00

42,323.00 26,666.00 19,094.00

146 Aardgas IST1 Aardgas Viesmann E006 Aardgas VWW1

 Eenvoudige gastellers geven belasting van ketels weer  in dit geval eerst werken aan ketel 1 dan pas de rest  Ketelbelasting, draaiuren noodzakelijk om NOx te rapporteren 23

Monitoring gebouwen en processen: • Praktijkvoorbeeld JPH Beerse: Cumulatieve curve 091-IST 7000

Redundant geïnstalleerde capaciteit

6000 5000 4000

Cumulatieve curve TOTAAL-IST

3000

Jaarmonotoon verbruik

2000 1000 0 -1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Duidelijke aanduiding dat redundantie stoomvormers niet meer gewaarborgd is met uitbreidingsproject als resultaat Of kunnen we de piek misschien verlagen? = Beslissingen op basis van feiten. 24

Energiemetingen: Huren of zelf doen Alles hangt er van af: • wat je wil qua diepgang/nauwkeurigheid • hoe complex de energieafname-verdeling is in uw bedrijf (diffusiviteit, toegangkelijkheid,bv kunnen meters in bestaande kasten of niet?…) • welke datacollectiesystemen / beheersystemen er al in uw bedrijf zijn (bv gebouwbeveiligingssysteem mogelijk uitbreidbaar naar energiemonitoring).

25

Punt-meting of continu? 1.

Puntmeting indien: • •

2.

gelijkmatig verbruik en/of zeer voorspelbare productie en andere invloedsfactoren beperkt aantal beïnvloedende parameters (productievolume, simpele productmix, stilstandtijden, …)

Anders langduriger/permanent monitoren.

26

Vervolgens 2.

Focus op de grootste verbruikers. Bepaling van de grootste op basis van opgestelde vermogens & gebruisduur.

3.

Top-dow benadering: Leg een schema vast van de energieverdeling en schat in hoe de stromen in de verschillende knooppunten zich verhouden (inschatten of puntmeting met bv stroomtang). Voor volledige deking Som(n-1) meters met n het aantal kabels per knoop en m het aantal knopen.

27

Vervolgens 4.

Simultaan met de meting van energie: ook beïnvloedende factoren zo goed mogelijk capteren (voor zover redelijker wijze mogelijk): 1. 2. 3. 4. 5.

5.

Productiecijfers ev. per gemonitorde machine Graaddagen Stilstand/draaitijden Welk ploeg? …

Correlatie-analyse

28

Meters zelf • Enkel eenvoudig te installeren meters kunnen voor korte periodes gehuurd worden: • • • •

elektriciteit temperatuur ultrasoon debietsmeting Thermografie (niet op blinkend metaal!!)

• Elektriciteit: • • •

bij eenvoudige gebruikers (ohms) of niet-vervomde sinus zoals motor: gewone kWh-teller complexe verbruikers (elektronica ed): True-RMS-meters nodig Opletten met aantal bemeten fases en de manier van bepaling van het totaal verbruik: • E=3x 1F klopt enkel indien perfect simmetrische belasting • Ahron-schakeling: OK voor assymmetrische belasting INDIEN geen nulleider aangesloten.

29

Warmte- & gasmeting • Warmte: • • • • • •

Medium??? debiet & temperatuurmeting debiet ofwel met debietmeter of via pompverbruik correleren (ultrasoon) recht stuk leiding nodig hogere inbouwcomplexiteit Opletten met plaats van de meter: voldoende T voorzien en gepaarde T-meters correct inbouwen

• Gas/Dampen • Inbouwcomplexiteit • Druk- en temperatuurcorrectie  NOODZAKELIJK voor correcte interpretatie!!! p-metingen (meetflenzen, venturi’s, ...) zijn minder p-T-afhankelijk dan lineaire metingen (vortex, turbinemeter, ultrasoon, ...)

30

Energieboekhouding: practicalia • Optimum = online Building Monitoring System met alle toeters en bellen • Simpel kan ook: • Elektrische kWh meters • Watertellers (met pulsen)

Low cost

• Gastellers (met pulsen) • Voor de gevorderden: • Thermische verbruiken  flowmeters, gekoppelde temperatuursvoelers, berekeningen,… • Supervisie aangeboden door leveranciers (koelmachines bvb)

31

Energieboekhouding: practicalia • Enkele ervaringen: • Manueel opnemen van meterstanden verplicht rondgang

medewerkers en creëert zo een stukje ownership • Software energieboekhouding (Wordt geëvalueerd) • Compatibiliteit met BMS is hindernis • Opzet van metingen IN/OUT moet 100% in orde zijn • Rommel in = rommel uit ! • Foutenanalyse vermogen  10% nauwkeurig is al OK! • Cut off debietsmeter  juiste selectie is soms moeilijk • In projecten wordt vaak bespaard op metingen  projecten

stellen de moeilijkste vragen: “kan het er nog bij?” 32

Meten is weten maar blijf realistisch => proces en installatie kennis is het begin van veel wijsheid

• Enkele Agfa cijfers: • Veel machines: > 250 productie eenheden

• Enkel in Energie conversie •

25 koelmachines

•

4 WKK motoren

•

1 gasturbine

•

+12 stoomketels

•

5 hetelolie ketels

•

7 persluchtcompressoren

•

….

• > 1000 HVAC units

• 22.000 tags dewelke continue gelogd worden • 300 continue energie meters • 250 manuele opnames • Dag week en maand verslagen

Meten is weten maar blijf realistisch => proces en installatie kennis is het begin van veel wijsheid

• bedenkingen: • We meten veel

• We weten .... • Logging en trending geven veel inzichten bij probleem analyse • Goede opvolging is zeker nood zakelijk om processen onder controle te

houden • Klimaat inpakt is steeds moeilijk, zowel vocht als temperatuur wijzigen het energieverbruik • => Energie optimalisaties komen niet van zelf

Meten is weten maar blijf realistisch => proces en installatie kennis is het begin van veel wijsheid • Proces simulaties zijn ZEER belangrijk bij analyse •

Deze modellen dienen ook als na controle van processen

•

Wet van behoud van energie zeker respecteren

•

Warmte en koellast berekening op maand en temp. basis geven veel Inzichten in: • Piekvermogens • Jaarverbruiken

• Verdeling van energie voorbeelden Koeling in G04 500

E voor koeling

400 koeling

200 100

recup koeling G458

be r

be r ve m

de ce m

no

be r

ok to be r

us tu s

em se pt

au g

i

ju li

ju n

ei m

ap ril

aa rt m

ar i

-100

fe br ua ri

0 ja nu

P KW

300

totaal koeling

Meten is weten maar blijf realistisch => proces en installatie kennis is het begin van veel wijsheid

• Bedenkingen bij proces analyse: • Trias energetica is wel kort door de bocht • Pinch of gelijkaardige analyses zijn noodzakelijk • WKK / warmtepompen / KWO / … => vragen specifieke analyse • suboptimalisaties zijn soms noodzakelijk • Economische pay back op energie is meestal enkel rendabel bij vernieuwing of nieuwbouw • Pay back < 1 jaar zijn blunders van uit het verleden • BBT best respecteren <=> think out of the box

• Veel focus op energie opwekking weinig op proces

Meten is weten maar blijf realistisch => proces en installatie kennis is het begin van veel wijsheid

 Algemene zaken rond Rationeel Energie Gebruik  Nullast verliezen analyse : omdat we het specifieke vermogen per m²

zagen stijgen, zijn al de afdelingen geanalyseerd op start en stop procedure om zo weinig mogelijk energie te verbruiken als er geen producten gemaakt worden

 Awareness  In najaar 2010 werd er bij AGFA gestart Rationeel Energie Gebruik campagne met mascotte REGgiemegawatt gestart  Uit resultaten zien we dat:  Focus veel op warmte ligt  Proces inzichten beperkt zijn  ….

Meten is weten maar blijf realistisch => proces en installatie kennis is het begin van veel wijsheid

 REG 10 punten lijst bij elk project

Meten is weten maar blijf realistisch => proces en installatie kennis is het begin van veel wijsheid

• Resultaten: • Een 25 projecten over 7 jaar

• Reductie van +/- 25% bij constante productie

Voordelen Energieboekhouding: cases • Project

rookgasrecuperatie

(warm

demin

water

naar

decentrale

stoomvormers): • Identificatie potentieel ketel 1  business case

• Afstemmen grote verbruikers en warmteaanbod • Dimensionering buffertank/RO’s • Opvolging resultaten: gerecupereerde kWh, bespaarde m³ water • Optimalisatie ventilatie hotten: • Identificatie hotten als slokop van energie (HVAC)

• Benchmarking met andere technologie geeft besparingspotentieel Meer voorbeelden in sessie 4!

40

Voordelen Energieboekhouding: cases • Energieoptimalisatie chillers: • Indicatie als grootste (geconcentreerde ) elektriciteitsverbruiker • Opbouw van veel praktische kennis door beschikbaarheid metingen

• Identificatie als gebruiker voor recuperatiewater • Benchmarking met andere systemen • Metingen noodzakelijk om het systeem duurzaam performant te

houden • Defecte gasmeter leverancier: • Maandelijkse controle van facturatiegegevens • Weerlegging van te hoge inschatting door leverancier 41

Voordelen Energieboekhouding: cases • Building Monitoring System: een bron van informatie

Cascadewerking

€!!! Verdeling 42

Met de dank aan • Stephan Thys en Agfa Gevaert voor het ter beschikking stellen van de

locatie

•Johan Liekens

•Patrick Bas en Dirk Cauwenbergh

Met steun van

43