Energiebesparing aanpakken met energiemonitoring

Jeroen Röhner

“Industriële bedrijven zijn de grootste energieverbruikers ter wereld. De oorzaak ervan zijn voor een groot deel systemen aangedreven door elektromotoren. 20-40% van het energieverbruik van deze apparatuur wordt verspild door inefficiënt gebruik, overdimensionering of onjuist onderhoud. De gevolgen hiervan zijn een hoger dan noodzakelijk energieverbruik, hogere energiekosten en meer CO2-uitstoot dan nodig. Nog te vaak wordt gedacht dat energiebesparing alleen is te behalen door te investeren in nieuwe technologieën of isolatie. Dit is niet noodzakelijk. Uit diverse cases blijkt dat ook zonder of met minimale investeringen energiebesparingen mogelijk zijn”, zegt Jeroen Röhner. Hij is Head of Energy Efficiency bij Samotics, ontwikkelaar van monitoringssystemen die industriële bedrijven kunnen helpen bij het verminderen van ongeplande uitvaltijd, het verlagen van kosten en het besparen van energie.

Energiemonitoring kan veel inzicht bieden, zegt Röhner. “Onze module SAM4 Energy monitort en karakteriseert wat de efficiëntie en verliezen zijn in elektromotoren. Op die manier kan de gebruiker gemakkelijk zien waar de grote verliezen zitten en wat hij eraan kan doen om die verliezen terug te dringen. We doen dit door elektrische signalen te meten (stroom en spanning) in de groepenkast. Met behulp van onder meer geavanceerde AI-gestuurde analyse kunnen we kwalificeren hoe efficiënt een motor en de machines die erdoor worden aangedreven - pompen, ventilatoren, mixers,… - draaien en hoe het proces als geheel presteert.”

Sam4 Energy

Efficiëntst

Röhner geeft een voorbeeld van een pompenreeks die door een elektromotor worden aangedreven. “We meten met behulp van IoT-sensoren wat de daadwerkelijke belasting en snelheid is van de elektromotor die de pomp aandrijft. Dit doen we via een module (SAM4 Energy) die we in de groepenkast plaatsen. De gegenereerde gegevens analyseren we en vergelijken we vervolgens met onder meer de originele specificaties van het systeem of gelijkaardige systemen. Hierdoor is duidelijk  voor welke snelheid en belasting de motor is ontwikkeld en wat leidt tot energiezuinige prestaties. Daarnaast hebben we een aantal modellen ontwikkeld die inschatten wat de verliezen in zowel de motor, als de pomp zijn als je afwijkt van de norm.” Wanneer motoren het meest efficiënt draaien, is afhankelijk van het type motor. “Over het algemeen kun je stellen dat motoren het efficiëntst zijn, als ze draaien tussen de 75 en 100 procent van hun ontwerpvermogen. In de praktijk gebeurt dit niet altijd en is vaak energiebesparing mogelijk. Ongeveer 10 – 15% energiebesparing is te behalen, schatten we in.”

Pompenreeks

Veel besparingspotentieel

Een van de oorzaken is overdimensionering van de motor. Zodra belasting veel lager ligt dan waarvoor de motor is ontworpen, neemt de efficiency sterk af en gaat er veel energie verloren. “Maar ook wanneer de juiste machines en motoren zijn geselecteerd, kan er in de processen nog  steeds inefficiëntie voorkomen. Zo hebben we een pompstation gemonitord bestaande uit drie parallelle moderne pompen. Er werd bij een stijgende pompbehoefte veel te vroeg gekozen om op te schalen. Door de gekozen setpoints werd er inefficiënt geopereerd met inherent efficiënte machines. Vermoedelijk hebben ingenieurs een configuratie gekozen met de filosofie better safe then sorry in het achterhoofd, maar in de praktijk kan deze denkwijze juist leiden tot 30 à 40 % extra energieverbruik. Het aanpassen van de operationele instellingen van de parallelle pompen heeft bij een klant uiteindelijk geleid tot een besparing van 40.000 euro aan energiekosten en een reductie van omgerekend 75 ton CO2 op jaarbasis aangezien er minder elektriciteit nodig was om energie op te wekken.”

Onderbelicht

Vaak zijn operators zich er niet van bewust dat de processen energie-efficiënter kunnen draaien. “Operators merken weinig van optimalisatiemogelijkheden aangezien de motoren gewoon draaien en goed functioneren. Meten en vergelijken van data is noodzakelijk om inzicht te verkrijgen. Een groot voordeel van ons systeem is dat we 24/7 metingen doen op basis van elektrische signalen die in de groepenkast worden gemeten. Daardoor is het niet nodig om aan de machines zelf metingen door te voeren. Dit is bij diverse bedrijven in de praktijk vaak lastig. Het kan de processen verstoren of er zijn extra maatregelen nodig in vuile of explosieve omgevingen.”

Monitoring

Van meten naar actie

Zodra is vastgesteld dat motoren niet optimaal draaien kan een bedrijf, afhankelijk van de oorzaak gerichte acties ondernemen die leiden tot energiebesparing. “Welke acties dit zijn, verschilt per situatie. Soms is het vrij eenvoudig om veranderingen door te voeren door bijvoorbeeld een setpoint aan te passen. In andere gevallen zal blijken dat de gekozen motor overgedimensioneerd is voor het proces. Om de efficiëntie te verhogen is mogelijk het vervangen van de machines nodig. Dit is ingrijpend en duurt langer. Gelukkig zien we dat veel besparingsmogelijkheden mogelijk zijn zonder grote investeringen of ze hebben een terugverdientijd van maximaal 2 jaar. Er is dus nog veel energiebesparing mogelijk met minimale investeringen. Maar hoe je het ook wendt of keert, energiemonitoring is een belangrijke eerste stap.”

Samotics is één van de deelnemende bedrijven aan het project 6-25 dat als doel heeft om met slimme technologie de CO2 emissies van de 300 meest energie-intensieve bedrijven in Nederland te verlagen.