“Bekijk je volledige site als je warmte wil verduurzamen”
Industriële bedrijven timmeren aan de weg om hun processen te verduurzamen. Ken Somers, Partner & Master Expert at McKinsey & Company licht toe welke technieken er zijn, maar ook waar bedrijven op moeten letten tijdens de energietransitie.
“Kijk je naar de verduurzaming en bijvoorbeeld de elektrificatie van warmte, dan is het belangrijk te beseffen dat niet alleen sectoren erg van elkaar verschillen. Ook bedrijven onderling gebruiken warmte vaak op een heel verschillende manier. Warmte is dus heel bedrijfsspecifiek. En dat maakt het juist complex”, begint Ken Somers. Hij werkt inmiddels ongeveer 20 jaar bij McKinsey. Tegenwoordig focust hij zich op de procesindustrie in de breedste zin van het woord, van papierindustrie, de staalsector, raffinage, chemie, voedingsmiddelenindustrie, enzovoort, kortom de industrie waar grote machines en installaties veel energie verbruiken en CO2 produceren.
Elektrificatie
De gemeenschappelijke deler is dat de elektrificatie meer op de voorgrond komt door nieuwe innovaties. “Warmte is duur geworden in Europa. En dat is een belangrijke prikkel voor veel grote veranderingen. Tegelijkertijd merken we ook dat veel bedrijven de transitie niet eenvoudig vinden. Dit heeft diverse redenen. De ingenieurs hebben niet altijd de kennis, mindset of ervaring in huis, verduurzamen vergt soms een grote investering en wanneer er sprake is van hogere temperaturen dan moet vaak het volledige proces worden hertekend.”
Warmte tot 220 graden
“Bij temperaturen tot rond de 220 graden, is denken vanuit equipmentperspectief vaak niet voldoende, maar moet je de volledige site in ogenschouw nemen”, stelt Somers. “Voor een chemische site hebben we bijvoorbeeld warmte-integratie uitgevoerd met nieuwe elektrificatietechnieken zoals mechanische stoomcompressie, warmtepompen én warmte-separatietechnieken. Zelfs met conservatieve warmteprijzen was hiermee een winst te behalen aangezien dankzij deze technieken tot 40% op stoomopwekking kon worden bespaard.”
Meer nieuwe technieken
Een positieve ontwikkeling is dat met nieuwe technieken steeds meer mogelijk wordt, zegt Somers. “De procesindustrie heeft installaties destijds ontworpen op basis van warmtecascadering of pinch-analyse. De warmte, opgewekt via gas, fornuizen of andere toepassingen, werd eerst gebruikt voor de processen die de hoogste temperatuur vereisten. De restwarmte werd vervolgens gebruikt voor een proces waar minder hoge temperaturen nodig waren enzovoort tot de temperatuur te laag was om nog in een proces te kunnen gebruiken. Deze restwarmte ging doorgaans verloren. Deze denkwijze of aanpak is niet langer nodig dankzij nieuwe technieken waarbij steeds hogere drukken (denk aan 12-16 bar) mogelijk zijn, terwijl technieken ook steeds volwassener worden. Het wordt daardoor mogelijk de warmtestromen te verleggen. Een hoge temperatuur wordt na een proces weer met 20 of 30 graden opgewaardeerd waardoor deze kan worden hergebruikt. En de lage temperatuur kunnen eveneens voor lagere temperaturen met andere technieken worden gevaloriseerd. Ik heb succesvolle business cases voorbij zien komen waarbij bedrijven 70-80 procent van de stoomvraag konden elektrificeren dankzij nieuwe technologie.”.
Soms leidt de combinatie van meerder technieken tot de beste resultaten. “Je kunt bijvoorbeeld eerst een warmtepomp gebruik om temperaturen van 60 graden te verhogen richting 100 graden om vervolgens met mechanische stoomcompressie naar 130-140 graden te gaan. Of je gebruikt nieuwe principes zoals warmte-separatie, bijvoorbeeld Q-Pinch, waarbij je grote temperatuursprongen van 40-100 graden in één stap neemt. Ook dit kan leiden tot een winstgevende business case.”
Maatwerk
De grootste uitdaging die Somers noemt, is dat technieken niet on the shelf zijn in te kopen en plug-and-play te installeren. “Belangrijk is om de lokale context goed te begrijpen. Daarnaast kan samenwerking met omliggende bedrijven lonen. “Tegenwoordig zijn sites vaak opgedeeld in veel kleinere bedrijven. Wil je aan warmte-integratie doen, dan is het noodzakelijk dat deze bedrijven de koppen bij elkaar steken zodat inzichtelijk wordt welk bedrijf warmte beschikbaar heeft op welke temperatuur en wie juist behoefte heeft aan dit soort warmte. Met verschillende bedrijven moeten samenwerken verhoogt de complexiteit, maar als je hier voldoende tijd in investeert, vind je zeker financiële aantrekkelijke oplossingen.”
Warmteterugwinning
Wordt op dit moment nog te weinig aan warmteterugwinning gedaan? Somers: “Het eenvoudige antwoord is JA. Meer genuanceerd zie je dat de industrie al erg ver is wat betreft de klassieke pinch-analyse. Maar dat is in de toekomst niet voldoende. Werk je met technieken zoals de e-boiler, warmte-separatie, warmtepomp of warmtecompressie, dan klopt de pinch-analyse niet meer. Daarom hebben we bij McKinsey hier onze eigen tool voor ontwikkeld. Er zijn veel opties mogelijk, met allemaal een andere economische realiteit, terwijl je de beste combinaties wilt vinden. De warmtetransitie vergt enig denkwerk, maar is in de meeste gevallen zeker haalbaar.”