Praktische duurzaamheidsoptimalisatie van productieprocessen met behulp van materiaalstroom en levenscyclus analyse

Transcriptie

1 Praktische duurzaamheidsoptimalisatie van productieprocessen met behulp van materiaalstroom en levenscyclus analyse Frank Pierie Onderzoeker Hanzehogeschool Groningen 3/30/2017 1

2 Agenda 1. Introductie 2. Materiaalstroom analyse 3. Duurzame productie en gedrag 4. Systeem optimalisatie 5. Samenwerken 6. Voorbeeld onderzoek 3/30/2017 2

3 Werkwijze Stel gerust vragen gedurende de presentatie Achteraf tijd voor discussie 3/30/2017 3

4 1. Introductie Mijn onderzoek naar het meten van Duurzaamheid 3/30/2017 4

5 3/30/2017 5

6 Hoe meet je duurzaamheid? 3/30/2017 6

7 Voorbeeld uit mijn onderzoek Locations Feedstocks Transport AD Green gas production Benodigde ruimte SPACE 1) Samenwerking 2) Gezamenlijke voordelen Stabiliteit net 1) Efficiëntie 2) Emissies 3) Impact op het milieu Net Present Value 7

8 Vertaald naar het MKB Het energie-akkoord zet druk op bedrijven om energiezuiniger te worden 3/30/2017 8

9 Verwachting van bedrijven NL 3/30/2017 9

10 Consumptie Efficiëntie en reductie 100% 0% 2017 Jaar

11 2. Materiaalstroom analyse 3/30/

12 Input output analyse Op Philips zijn we begonnen met een spreadsheet van fabriek tot apparaat niveau met daar in data over: 1)Input 2)Proces 3)Output Input Process Output Material Energy Assembly Properties Material Energy Assembly 12

13 Analyse op bedrijfsniveau 1 Data verzameling Het doen van een energie en materiaalstromen analyse voor het bepalen van de huidige situatie 3 3 Analyse impact Het bepalen van de milieu impact Energie 1 Materialen 2 Analyse kosten De kosten van energie en materiaalstromen Geld 2 13

14 Voorbeeld van database Map location Level 1 Fabriek Information Money Material Energy Snapshot Day Month Year Data Waste Products Documents Locatie SOP S EcoScan Excel Files

15 Voorbeeld van stromen bedrijf Materiaal in Product Extern energie gebruik Electriciteit /warmte / gas Product uitval Ongebruikt materiaal Emissies en vervuiling

16 Voorbeeld van database Map location Level 2 Productielijn Information Money Material Energy Snapshot Day Month Year Data Waste Products Documents Locatie SOP S EcoScan Excel Files

17 Voorbeeld van database Map location Level 3 Machine Information Money Material Energy Snapshot Day Month Year Data Waste Products Documents Locatie SOP S EcoScan Excel Files

18 Voorbeeld van database Map location Level 3 Machine Information Money Material Energy Snapshot Day Month Year Data Waste Products Documents Locatie SOP S EcoScan Excel Files

19 Analyse op productielijn niveau TRANSPORT OPSLAG TRANSPORT PRODUCTIE PRODUCT Materiaal Warmte Producten Energie Afval 19

20 3) Duurzame energy en gedrag 3/30/

21 Bewustwording 3/30/

22 Speur de energieslurper Actie binnen bedrijven om personeel bewust te maken van hun energieverbruik thuis 3/30/

23 Pv op dak / Postcoderoos / wind Postcoderoos zon tot 10 MWh Met min 6 bedrijven (1 bedrijf max 20% van postcoderoos Postcoderoos wind tot 10 MWh Met min 6 bedrijven 3/30/

24 Pv op dak / Postcoderoos / wind Zelf produceren over de eerste schijf (10 MWh) levert geld op (+/- 3-5%) Postcoderoos over de eerste schijf (10 MWh) zelfde rendement allen moet dit met 6 bedrijven samen. Het kan dan op 1 locatie binnen dezelfde postcoderoos Windenergie boven 50 meter erg rendabel maar moeilijk in de vergunning of buurt, onder de 30 meter is gemakkelijker maar minder winstgevend. Info: 3/30/

25 Energiebelasting Voordeel postcoderoos Postcoderoos gaat over eerste 10 MWH met hoogste energiebelasting Eigen productie 0,01 0,04 Postcoderoos 0,12 3/30/

26 Mogelijke investering in duurzaam Alleen kleinste schijf rendabel daarom: SDE parken Aandelen Crowdfunding Dit help een duurzaam imago te creëren 3/30/

27 4. Systeem optimalisatie 3/30/

28 Efficiëntere of alternatieve processen 28

29 Op zoek naar het gebruik van reststromen in een ander proces Afvalwarmte hergebruik Materiaal hergebruik 29

30 5. Samenwerken 3/30/

31 Optimalisatie op Bedrijfsniveau Afvalstromen materiaal / energy Hergebruiken Verwaarden als ander product Grondstoffen Afvalstromen Materiaal/Energy Bedrijf 1 Producten Afvalstromen Materiaal/Energy Omzetten naar energie Delen met bedrijven Grondstoffen Producten Bedrijf 2 Etc.. 31

32 Duurzame materialen (keten denken) Bio-grondstof België Papier Hout 3/30/

33 Keten optimalisatie Eigen bedrijf 33

34 Life Cycle Analysis 3/30/

35 Voorbeeld Samenwerking bedrijven AkzoNobel, BioMCN, Delamine, Delesto, Lubrizol en Teijin Aramid 3/30/

36 Hanze University of Applied Sciences Research Centre Energy Frank Pierie PhD. Researcher VRAGEN?

37 6) Voorbeeld onderzoek 3/30/

38 Een analyse en optimalisatie van een bio-vergister op boerderij niveau 3/30/

39 Scenario: Biogas pathway Locatie Biomassa Transport AD Groen gas productie Binnen dit onderzoek: 1) Kijk ik naar boerderijschaal AD vergisters 2) Is het eindproduct groen gas (Op Groninger aardgas kwaliteit) 3) Het groen gas wordt in het gasnet geinjecteerd Source: Pierie et al., /30/

40 Onderdelen in de keten Locatie Biomassa Transport AD Groen gas productie 3/30/

41 Onderdelen in de keten Locatie Biomassa Transport AD Groen gas productie 3/30/

42 Onderdelen in de keten Locatie Biomassa Transport AD Groen gas productie 3/30/

43 In theory Locatie Biomassa Transport AD Groen gas productie 3/30/

44 Biomassa gebruikt voor vergister Locatie Biomassa Transport AD Groen gas productie Source: Pierie et al., /30/

45 Bepaling transport afstand Locatie Biomassa Transport AD Groen gas productie Source: Pierie et al., /30/

46 Resultaten 3/30/

47 Wat ik zag tijdens mijn onderzoek Hoe verbeter ik de duurzaamheid van boerderijschaal bio-vergisters? Belangrijkste resultaten: 1) Er zit een gat tussen beschikbare en bruikbare biomassa in een regio 2) Niet alle biomassa kan gebruikt worden 3) Gebruik lokale biomassa afvalstromen 4) Een symbiotisch systeem levert positieve resultaten op alle elementen van duurzaamheid 3/30/

48 Local demand (%) Lokale biomassa beschikbaarheid 10% 8% 6% Source: Pierie et al., ) Low quality biomass 2) Conversion losses 4% 2% 0% Theoretical bio-energy yield Energy in feedstock Green gas 1) Er zit een gat tussen beschikbare en bruikbare biomassa in een regio 3/30/

49 Gat tussen potentie en productie Source: Pierie et al., /30/

50 Effect van extra mest gebruik vergister Efficiency Emissions Impact Source: Pierie et al., ) Niet alle biomassa kan gebruikt worden 3/30/

51 Effect van biomassa transport 3) Gebruik lokale biomassa afvalstromen 3/30/

52 (P)EROI (GJ/GJ) GWP (kgco2eq/gj) EcoPoint (Pt/GJ) NPV (million ) Duurzaamheid bio-vergister Efficiency Emissions Impact NPV Referentie Gronings Aardgas 3) Gebruik lokale biomassa afvalstromen 3/30/

53 (P)EROI (GJ/GJ) GWP (kgco2eq/gj) EcoPoint (Pt/GJ) NPV (million ) Duurzaamheid bio-vergister Efficiency Emissions Impact NPV However 1) The process is inefficient and expensive 2) There are still significant emissions and impact 3/30/

54 Resultaat: Het toepassen van de lessen in een symbiotisch systeem 3/30/

55 Scenario: System optimalisatie Locations Feedstocks Transport AD Green gas production 3 Coöperatie: 1) Veehouderijen 2) Landbouwers 3) Natuurbeheer 4) Bewoners 3/30/

56 Scenario: System optimalisatie Locations Feedstocks Transport AD Green gas production 3 Lokale biomassa stromen 1) Mest 2) Resten landbouw 3) Bermgras 4) Hegge 5) GFT 3/30/

57 Scenario: System optimalisatie Locations Feedstocks Transport AD Green gas production Improved insulation Leakage repair Internal electricity Heat exchanger Internal heat 5 Heat pump 6 Liquid fertilizer 4 Internal fuel Additional biogas Manure bypass / storage 6 Solid fertilizer Green fertilizer production from digestate Green fuel production from green gas 3/30/

58 (P)EROI (GJ/GJ) GWP (kgco2eq/gj) EcoPoint (Pt/GJ) NPV (million ) Resultaat: Systeem optimalisatie Efficiency Emissions Impact NPV ) Een symbiotisch systeem levert positieve resultaten op alle elementen van duurzaamheid 3/30/

59 (P)EROI (GJ/GJ) GWP (kgco2eq/gj) EcoPoint (Pt/GJ) NPV (million ) Results: System optimization Efficiency Emissions Impact NPV Maar 1) Hoge investeringskosten 2) Groene kunstmest ter vervanging fossiel kunstmest niet toegestaan in EU 3) Coöperatie mist expertise bio-vergistingssysteem 3/30/

60 Hanze University of Applied Sciences Research Centre Energy Frank Pierie PhD. Researcher VRAGEN?