Optimalisatie warmtehuishouding rubber- en kunststofindustrie

Transcriptie

1 Optimalisatie warmtehuishouding rubber- en kunststofindustrie Eindrapportage 25 juli 2012 Het verschil tussen kijken en zien.

2

3 Optimalisatie warmtehuishouding rubber- en kunststofindustrie Eindrapportage Datum: 25 juli 2012 Projectnummer: Status: Definitief Opdrachtgever: Agentschap NL De heer W.F. De Vries Postbus AA SITTARD Uitgevoerd door: DWA installatie- en energieadvies Duitslandweg 4 Postbus AG BODEGRAVEN Telefoon adres dwa@dwa.nl 11941EKOS

4 Inhoudsopgave 1 Verkenning problemen Inleiding Werkwijze Verkenning probleemstelling Startbijeenkomst Bedrijfsbezoeken en uitwerking maatregelen Stappenplan Overzicht stappenplan Toelichting stappenplan Toelichting maatregelen EKOS398217

5 1 Verkenning problemen 1.1 Inleiding Binnen de rubber- en kunstindustrie is de warmtehuishouding een belangrijk onderwerp. Vanuit de processen komt er veel warmte vrij. Deze warmte kan tot een ongewenste verhoging van de binnentemperatuur leiden. Doordat er in veel gevallen een netto overschot is aan warmte, zou deze warmte weer nuttig toegepast kunnen worden. Hiermee kan een reductie worden gerealiseerd op het energiegebruik, waardoor een bijdrage kan worden geleverd aan de gestelde doeleinden op het gebied van energiebesparing (MJA-3 convenant). Het doel van het project is om met verschillende bedrijven de mogelijkheden te inventariseren om de warmtehuishouding te verbeteren. Het gaat daarbij om de verbetering van het binnenklimaat en de selectie van de juiste (energie-efficiënte) maatregelen om dit aan te pakken. Daarbij wordt van elk bedrijf dat bij de projectgroep is aangesloten, de specifieke situatie geïnventariseerd en besproken. Per bedrijf worden oplossingsrichtingen aangedragen. Daarnaast dient er, op basis van de specifieke bedrijfssituaties, een overkoepelende aanpak opgesteld te worden aan de hand waarvan overige bedrijven uit de rubber- en kunststofindustrie kunnen komen tot de selectie van de juiste maatregelen. Bij het project zijn vier bedrijven betrokken. Het gaat daarbij om een spuitgietbedrijf, twee folieproducenten en een producent van schuimen. 1.2 Werkwijze Het project is als volgt opgebouwd. Er is gestart met een startbijeenkomst met alle bedrijven. Het doel was om met elkaar de problemen te bespreken en na te denken over mogelijke oplossingen. Vervolgens is aan elk bedrijf een bezoek gebracht. In overleg met het bedrijf is een specifieke maatregel geselecteerd, die vervolgens is uitgewerkt. Op basis van onder andere de informatie uit de voorgaande fasen is een generiek stappenplan opgesteld. Het stappenplan bestaat uit een aantal maatregelen. Deze maatregelen zijn uitgewerkt, waarbij een indicatie van de energiebesparing en de eenvoudige terugverdientijd zijn berekend. Deze rapportage bevat de resultaten uit de hierboven beschreven fasen EKOS

6 2 Verkenning probleemstelling 2.1 Startbijeenkomst In een eerste bijeenkomst is ingegaan op de specifieke situatie bij de verschillende bedrijven. Tijdens het overleg is onder andere een mind map gehouden. Hierin is niet alleen nagedacht over de problemen, maar ook over de randvoorwaarden, de aandachtspunten en de oplossingsmogelijkheden. Het resultaat van de mind map wordt in figuur 2.1 weergegeven. figuur 2.1 Probleemstelling mind map: warmtehuishouding in relatie tot binnenklimaatproblematiek 2.2 Bedrijfsbezoeken en uitwerking maatregelen Per bedrijf is vervolgens een notitie opgesteld met de probleemstelling, een beschrijving van de mogelijke maatregelen en een uitwerking van één of meerdere maatregelen. Enkele algemene bevindingen zijn als volgt. De productiehallen en de (ventilatie) voorzieningen zijn in veel gevallen niet optimaal voor de productieprocessen die er plaatsvinden. De oorzaak hiervan is divers. Er wordt gebruikgemaakt van een bestaande productiehal, die oorspronkelijk niet is ontworpen voor de specifieke processen. Er zijn in de loop van de jaren verschillende machines vervangen, bijgeplaatst en/of verwijderd. Hierdoor komt de situatie niet meer overeen met het oorspronkelijke ontwerp. Er wordt over het algemeen nog veel energie (aardgas) gebruikt voor klimatisering. Alhoewel er in veel gevallen een overschot is aan warmte (onder andere van de naverbranders), vormt de gelijktijdigheid van dit aanbod en de warmtevraag de noodzaak tot buffering EKOS398217

7 3 Stappenplan 3.1 Overzicht stappenplan Naar aanleiding van de genoemde startbijeenkomst, de bevindingen bij de bedrijven en de uitgewerkte maatregelen per bedrijf is een stappenplan opgesteld. Het stappenplan bevat de mogelijke maatregelen om de warmte- en luchthuishouding binnen het bedrijf te verbeteren. Onderstaand schema toont het stappenplan. In de volgende paragraaf wordt dit schema verder toegelicht. figuur 3.1 Stappenplan 11941EKOS

8 3.2 Toelichting stappenplan Doelstelling stappenplan Het stappenplan geeft inzicht in de mogelijke maatregelen om de volgende problemen met betrekking tot de warmte-/luchthuishouding aan te pakken. Overlast warmte? Hierbij is er een overschot aan warmte in de productiehal in de zomer en/of de winterperiode. Overlast vervuilde lucht? Hierbij treedt er een emissie op van bepaalde verontreinigingen in de productiehal. De samenstelling van deze verontreinigingen kan divers zijn en deze zijn afkomstig van verschillende productieprocessen. Naast de bovenstaande twee problemen kunnen er meer problemen optreden op het gebied van warmte- en luchthuishouding. Deze overige problemen zijn echter vaak een gevolg van de toepassing van de onjuiste maatregelen. Hierbij wordt onder andere gedoeld op het volgende. Problemen met de drukbalans. Dit probleem komt voort uit het feit dat er geventileerd wordt. Het ventileren wordt gedaan om overlast met vervuilde lucht te voorkomen. Hierbij is echter onvoldoende aandacht besteed aan het handhaven van een gewenste overdruk (of onderdruk) in de hal, wat tot problemen kan leiden. Er zijn problemen met een te koude lucht in de winterperiode. Ook hierbij geldt dat er geventileerd wordt, waarbij er verse, koude lucht de hal binnenkomt. Bij het ventileren is echter onvoldoende aandacht besteed aan het voorverwarmen van de binnentredende lucht, wat leidt tot koudeklachten. Het stappenplan/-model moet leiden tot de juiste maatregel. Per maatregel worden de randvoorwaarden en de aandachtspunten weergegeven. Opzet model Het model is opgezet met de volgende onderdelen. 1 Probleemstelling: zoals hierboven staat beschreven, richt het model zich op de volgende twee kernproblemen: a overlast van warmte in de productiehallen; b overlast van verontreinigde/vervuilde lucht in de productiehallen. 2 Prioritering: er zijn drie categorieën van maatregelen benoemd. Deze categorieën zijn in een volgorde geplaatst die is gebaseerd op energie-efficiëntie. Bij de selectie van de maatregelen is het dus van belang om deze volgorde aan te houden, vanuit energetisch oogpunt. De drie categorieën zijn als volgt. a Reductie van de productie van warmte en emissies. Dit is het aanpakken van de bron. Door de productie van warmte te reduceren, treedt er een energiebesparing op, waardoor dit een energetisch interessante optie is. Bovendien zijn er geen maatregelen nodig om de warmteoverlast in een later stadium aan te pakken. Door ook direct de emissies van stoffen te reduceren, zijn er geen nageschakelde technieken nodig. b Herbenutting of afvoeren van warmte en afvoeren van emissies: als er binnen de bovenstaande categorie geen mogelijkheden zijn, dan dient als eerste gekeken te worden in hoeverre de warmte nog nuttig kan worden toegepast. Als ook dit niet mogelijk is, dan kan deze worden afgevoerd (naar buiten). De emissies kunnen over het algemeen niet worden hergebruikt; vandaar dat deze altijd moeten worden afgevoerd. c Actieve koeling of filtering: de laatste mogelijkheid is door actief de warmte en de vervuiling uit de lucht te verwijderen. Dit kan door koeling en filtratie. 3 Oplossingen: dit zijn de mogelijke maatregelen die getroffen kunnen worden om de twee kernproblemen aan te pakken. Per categorie is een aantal maatregelen weergegeven. Ook binnen elke categorie geldt dat de maatregelen moeten worden geselecteerd in de aangegeven volgorde. 4 Per maatregel gelden een aantal belangrijke randvoorwaarden en aandachtspunten. Deze zijn bepalend voor een succesvolle toepassing. Deze randvoorwaarden en aandachtpunten zijn, vanwege de overzichtelijkheid, buiten het stappenplan gelaten en worden in de volgende paragraaf weergegeven EKOS398217

9 3.3 Toelichting maatregelen De onderstaande nummering correspondeert met de nummering in het stappenplan. 1 Isoleren Een groot gedeelte van de energie die in de productiehal wordt gebruikt, komt vrij in de vorm van warmte in de hal. Deze warmte is onder andere afkomstig van hete onderdelen van het productieproces en van hete leidingen. Door de hete onderdelen te isoleren, wordt de afgifte van warmte in de hal gereduceerd. Hete onderdelen die vaak aanwezig zijn in de sector, zijn: leidingen en appendages van stoom- en heetwatersystemen; hotrunners; cilinders en cilinderkoppen. In de tweede gebruikersgroep spuitgieten is bijvoorbeeld dieper ingegaan op de mogelijkheden van het isoleren van de cilinder van een spuitgietmachine. Het isoleren van leidingen van stoom en heet water is over het algemeen een maatregel die zich binnen enkele jaren terugverdient. Met name bij extrusieprocessen (bijvoorbeeld EPS) zijn veel stoom- en heetwatersystemen in gebruik. Aandacht voor leidingisolatie is hier belangrijk. Randvoorwaarden/aandachtspunten De bereikbaarheid van bepaalde componenten is belangrijk en vormt daarom een belangrijke randvoorwaarde. Isolatie rondom appendages dient dan ook eenvoudig te verwijderen en weer te herstellen zijn bij het beheer en onderhoud van de machines. Bij de isolatie van cilinders van spuitgietmachines is het belangrijk te bepalen hoeveel zones er geïsoleerd kunnen worden, zonder dat het proces instabiel wordt. Het kunststof moet op een ingestelde temperatuur gehouden worden, waardoor het zowel verwarmd als gekoeld moet worden. Met name het koeltraject kan worden verstoord indien de cilinders (geheel) worden geïsoleerd. Besparingen In de volgende tabel worden de indicatieve besparing en terugverdientijd van het isoleren van een leiding en een cilinder weergegeven. tabel 3.1 Besparingen en terugverdientijden isolerende maatregelen Omschrijving Eenheid Leidingisolatie Cilinderisolatie Besparing [%] 5% - 10% 10% - 20% Terugverdientijd [Jaar] Energiebesparende maatregelen productiemachines Er zijn diverse maatregelen mogelijk om het energiegebruik van de machines te reduceren. Het reduceren van het energiegebruik heeft direct invloed op de interne warmtelast. Door het energiegebruik te reduceren, neemt de warmteafgifte in de productiehal ook af EKOS

10 Binnen de verschillende gebruikersgroepen spuitgieten is hier in het verleden uitvoerig aandacht aan besteed. Enkele voorbeelden van energiebesparende maatregelen hierin zijn: vol-elektrische spuitgietmachines; frequentieregeling op de elektromotoren; energiezuinige elektromotoren; het reduceren van de nullast van de machines: in de tweede gebruikersgroep spuitgieten is aandacht besteed aan onder andere het Syncro Speed-systeem, waarmee de nullast van een spuigietmachine kan worden gereduceerd. De besparing die hiermee gerealiseerd kan worden, bedraagt circa 30%. Randvoorwaarden/aandachtspunten Bovenstaande maatregelen hebben direct invloed op het productieproces. Met name het vervangen van de bestaande spuitgietmachines voor vol-elektrische machines moet gebeuren vanuit het oogpunt van het optimaliseren van het productieproces. De vermindering van de interne warmtelast is daarbij een bijkomend voordeel. Besparingen De besparingen en terugverdientijden van de genoemde maatregelen zijn sterk afhankelijk van de betreffende machines en de bedrijfssituaties (met name het aantal bedrijfsuren van de machines). Om aan te tonen dat de terugverdientijd sterk afhankelijk is van een aantal aspecten, wordt in de onderstaande tabel de terugverdientijd weergegeven van hoogrendement elektromotoren in relatie tot het aantal vollasturen en motorvermogens. tabel 3.2 Terugverdientijden bij toepassing IE3-motoren in plaats van IE2-motoren (op basis van rpm, IV pole van WEG) Vollasturen <1 kw kw Motor vermogen 2-5 kw kw kw kw kw kw kw Opmerkingen bij de tabel 1 Bij de berekening wordt uitgegaan van de situatie waarin een motor moet worden vervangen. De meerinvestering van een IE3-motor in vergelijking tot een IE1-motor is circa 30%. De meerinvestering van een IE3-motor in vergelijking tot een IE2-motor is circa 15% - 20%. In de berekening wordt uitgegaan van een meerinvestering van 20%. Momenteel mogen er nog IE2-motoren worden toegepast. De keuze om toch een IE3-motor te selecteren, leidt tot een meerinvestering van circa 20%. 2 Op basis van de tabel kan per situatie worden afgewogen of een HR-elektromotor perspectieven biedt. De exacte terugverdientijd is echter per situatie verschillend, aangezien er per situatie een andere motor nodig kan zijn. Met name het benodigde toerental en daarmee het aantal poolparen, heeft invloed op de investeringen EKOS398217

11 3 Witte dakbedekking of groendak Door witte dakbedekking toe te passen, wordt de reflectie van de zoninstraling aanzienlijk verhoogd ten opzichte van zwarte dakbedekking. Witte dakbedekking kan worden toegepast als het dakleer moet worden vervangen. Het is ook mogelijk de bestaande dakbedekking wit te spuiten. In het laatste geval moet de witte laag periodiek opnieuw worden overgespoten. Een groendak zijn daken met begroeiing. Het voordeel van dit type dak is het isolerend vermogen in zowel de zomer- als winterperiode. Randvoorwaarden/aandachtspunten Bovengenoemde daken hebben vooral een voordeel wanneer er zowel in de zomer- als winterperiode een warmteoverschot is. Het voordeel treedt voornamelijk op bij slecht geïsoleerde daken. Bij groene daken is de geschiktheid van de constructie een aandachtspunt. 4 Energiezuinige verlichting Alhoewel de bijdrage beperkt is binnen de rubber- en kunststofindustrie, leidt de verlichting tot een interne warmtelast. In het verleden is de verlichting met name gekozen op basis van minimale aanschafkosten. Dit betekent dat het energiegebruik nauwelijks een overweging was bij de aanschaf. Er zijn echter diverse methoden om het energiegebruik (en dus de interne warmtelast) te reduceren. 1 Het aanbrengen van reflectoren: bij bedrijven waar momenteel gebruik wordt gemaakt van kale armaturen, bestaat de mogelijkheid om energie te besparen door de bestaande kale armaturen te voorzien van spiegelreflectoren. Het voordeel hiervan is dat het lichtniveau op de werkplek toeneemt, waardoor er minder armaturen nodig zijn. 2 Hoogfrequent (elektronisch) voorschakelapparaat (evsa): het vervangen van het voorschakelapparaat door een hoogfrequent voorschakelapparaat leidt tot een besparing van 15-20%. 3 T5-lampen: dit is een tl-buis die dunner is dan de conventionele T8-buizen. Het voordeel van deze buizen is een lager energiegebruik bij een gelijkblijvende lichtopbrengst. De besparing bedraagt circa 30%. Een ander voordeel is de langere levensduur, waardoor er wordt bespaard op onderhoudskosten. 4 LED-verlichting: in bestaande armaturen kunnen LED-buizen worden toegepast. Ook hier geldt dat er een aanzienlijke energiebesparing optreedt en de nieuwe buizen een langere levensduur hebben. 5 Spiegelarmaturen: het toepassen van de juiste spiegelarmaturen, waarbij de bestaande armatuur wordt vervangen, leidt ertoe dat het licht gericht op de werkplekken valt. Het aantal armaturen kan hierdoor worden gereduceerd, wat leidt tot de energiebesparing. 6 Regelbare verlichting: het toepassen van een daglichtafhankelijke regeling of een regeling op basis van aanwezigheid kan leiden tot aanzienlijke besparingen op het gebied van energie. De mogelijkheid om dit succesvol toe te passen, is onder andere sterk afhankelijk van de mogelijkheden van toetreding van zonlicht in de betreffende ruimten. Randvoorwaarden/aandachtspunten Met name bij productieprocessen waarbij de kleur van het product belangrijk is, is de kleur van de verlichting een belangrijk aandachtpunt. Ook de lichtintensiteit is een belangrijke randvoorwaarde voor de selectie van de juiste verlichting en armaturen. Met name bij het vervangen van de armaturen door (minder) spiegelarmaturen, dient de juiste lichtopbrengst op werkplekniveau gehandhaafd te blijven EKOS

12 Besparingen In de onderstaande tabel staan de indicatieve besparingen en terugverdientijden weergegeven. Bij de berekeningen wordt uitgegaan van branduren per jaar. De resultaten van de berekeningen gelden voor het moment van vervangen van de installatie. Er wordt dus gerekend met een meerinvestering ten opzichte van conventionele verlichting. tabel 3.3 Besparingen en terugverdientijden verlichtingsmaatregelen Toepassen evsa Vervangen T8 buizen door T5 met evsa (retrofit) LED-buizen in bestaande armaturen Besparing [%] 15% - 20% 25% - 30% 50% - 65% Terugverdientijd [jaar] jaar 1 5 Afzuigen bij bron en inblaas op plekken met warmtevraag Door warme lucht direct bij de machines af te zuigen en vervolgens in een andere ruimte in te blazen, kan de warme luchtstroom worden geregeld. Dit betekent dat de warme lucht in mindere mate op ongewenste plekken komt. Daarnaast kan de lucht worden ingeblazen in ruimtes waar juist een warmtevraag is, waardoor er minder hoeft te worden gestookt in deze ruimten. Randvoorwaarde/aandachtspunten De lucht mag niet vervuild zijn, om verspreiding van vervuiling te voorkomen. Bij het folieblazen is de luchtstroming rond de ballon een belangrijk aandachtspunt. Grote snelheids- en temperatuurverschillen moeten daarbij worden voorkomen. Rentabiliteit is afhankelijk van de warmtevraag op de plek waar wordt ingeblazen. Tevens speelt de fysieke afstand tussen de plek van afzuiging en inblazing een rol, vanwege het benodigde kanalenwerk. In de zomerperiode, wanneer er geen warmtevraag is, moet er een voorziening komen om de warmte op een andere wijze af te kunnen voeren (naar buiten). Besparingen Bij een van de bedrijven is de mogelijkheid uitgewerkt van het gebruik van restwarmte uit een co-extruder. Deze extruder zuigt lucht aan uit de ruimte en deze wordt tijdens het extruderen van folie opgewarmd. Door middel van metingen is aangetoond dat de lucht met meer dan 10 C wordt opgewarmd. De warme lucht v erzamelt zich boven de extruder, waar deze momenteel naar buiten wordt geblazen. Door de lucht hier af te zuigen en in te blazen in de productieruimtes, wordt er bespaard op het gasverbruik voor verwarming van deze productieruimtes. Voor deze maatregel is een ventilator nodig en kanalenwerk met inblaasroosters om de lucht op de juiste wijze te verdelen. In de onderstaande tabel worden de besparing en de terugverdientijd weergegeven. tabel 3.4 Maatregel afzuigen en inblazen Omschrijving Eenheid Waarde Besparing [%] 16% Terugverdientijd [Jaar] 4 1 Hier wordt het voordeel van de langere levensduur van de LED-buis meegenomen EKOS398217

13 6 Ventilatie, bij voorkeur met warmteterugwinning Indien de warme lucht niet direct kan worden ingeblazen in een andere ruimte, dient deze te worden afgevoerd naar buiten. Bij voorkeur wordt de lucht zo dicht mogelijk bij de bron afgezogen (puntafzuiging), zodat er geen verspreiding plaatsvindt van warmte en/of verontreinigingen. Indien de warmte nog kan worden gebruikt, kan er warmteterugwinning worden toegepast. Dit betekent bijvoorbeeld dat de koude toevoerlucht wordt voorverwarmd. Bij de selectie en dimensionering van het ventilatiesysteem moet er voldoende aandacht worden besteed aan de juiste drukbalans. Bij de afvoer van (warme) lucht dient er voldoende verse lucht te kunnen worden aangevoerd. In de winter dient deze lucht eventueel te worden verwarmd om koudeklachten te voorkomen. Met het uitblazen naar buiten dient rekening gehouden te wodren met de geldende emissie-eisen (Nederlandse Emissie Richtlijn). Dit kan betekenen dat er aanvullende luchtreiniging/-filtering nodig is. Warmteterugwinning De plekken waar de lucht wordt toegevoerd en afgevoerd, dienen weloverwogen geselecteerd te worden. Daarbij moet rekening gehouden worden met aspecten, zoals de verspreiding van warmte en verontreinigingen, de luchtsnelheden in verband met productkwaliteit en tocht en voldoende luchtverversing. Een ander belangrijk aandachtspunt is het behoud van een juist drukregime. In veel situaties is een lichte overdruk gewenst. De luchttoevoer moet daarbij in de juiste balans zijn met de luchtafvoer. Als er warme lucht wordt afgevoerd en de toevoerlucht verwarmd moet worden, kan er warmteterugwinning worden toegepast. Er zijn diverse technieken om warmte uit de ventilatielucht terug te winnen. De belangrijkste technieken zijn als volgt. Warmtewiel: dit is een langzaam roterend wiel, waarbij afwisselend een warme en een koude luchtstroom passeren. De warmte wordt opgenomen uit de lucht en vervolgens afgegeven aan de koude luchtstroom. Met het systeem kan circa 60-80% van de warmte uit de afgevoerde ventilatielucht worden hergebruikt. Kruisstroomwisselaar: hierbij worden de luchtstromen langs elkaar door een warmtewisselaar geleid. Daarbij wordt de warmte overgedragen van de warme naar de koude luchtstroom. Het rendement is vergelijkbaar met het rendement van een warmtewiel. Twincoil: hierbij wordt gebruikgemaakt van een vloeistof als tussenmedium. De vloeistof neemt warmte op uit de warme luchtstroom en geeft dit in een andere warmtewisselaar weer af aan de koude luchtstoom. Met een dergelijk systeem kan circa 40-60% van de warmte worden teruggewonnen. Bepaalde ventilatiestromen zijn vervuild, waardoor er een nabehandeling nodig is van deze luchtstroom. Dit geldt bijvoorbeeld voor de afvoerlucht van drukmachines, die door middel van een naverbrander gezuiverd moeten worden om aan de geldende emissie-eisen te kunnen voldoen. Bij de naverbrander komt er een (rest)warmtestroom beschikbaar, die gebruikt kan worden voor verwarmingsdoeleinden. Besparing Bij een van de bedrijven is de mogelijkheid uitgewerkt van warmteterugwinning uit de naverbrander. Hierbij wordt er uit de naverbrander heet water geproduceerd, dat weer gebruikt kan worden voor de verwarming van de productiehal. Hiervoor is een warmtewisselaar nodig, in combinatie met leidingwerk, om aan te kunnen sluiten op het bestaande verwarmingssysteem. In de onderstaande tabel wordt de besparing weergegeven in combinatie met de terugverdientijd. De weergegeven besparing is de besparing op het gasverbruik ten behoeve van de verwarming van de productiehal EKOS

14 tabel 3.5 Maatregel warmteterugwinning naverbrander Omschrijving Eenheid Waarde Besparing [%] 15% - 25% Terugverdientijd [Jaar] 3-6 Door het toepassen van buffervoorzieningen (heetwatertanks) kan de besparing worden vergroot. Per specifieke situatie dient de invloed hiervan op de terugverdientijd uitgewerkt te worden. 7 Vrije koeling Binnen de rubber- en kunststofindustrie is veel koude nodig. De grootste koelvraag is afkomstig van proceskoeling, zoals de koeling van de olie en de matrijzen. Daarnaast kan er tevens koeling worden toegepast om de binnenlucht van de productieruimtes te koelen, ten behoeve van een geschikt binnenklimaat. Bij het ontwerp van een koelsysteem is het temperatuurtraject erg belangrijk. Voor een energetisch, efficiënt systeem is het belangrijk het systeem te ontwerpen voor een zo hoog mogelijke koeltemperatuur. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door een separaat koelsysteem aan te leggen voor de matrijs- en oliekoeling. De matrijskoeling zal daarbij een lagere koeltemperatuur hebben dan de oliekoeling, waardoor de oliekoeling efficiënter kan worden uitgevoerd. De hoogte van de benodigde koeltemperatuur is bepalend voor de methode van koudeopwekking. Bij voldoende hoge koeltemperaturen (> 30 C) kan voor vrije koeling (koeltoren/droge koeler) worden gekozen. Hierbij wordt koud water geproduceerd door middel van koeling met de buitenlucht. Bij lagere benodigde temperaturen zou voor een koelmachine of een combinatie van vrije koeling (winter) een koelmachine (zomer) kunnen worden gekozen. Randvoorwaarde/aandachtspunten Vrije koeling kan niet in alle situaties worden toegepast, doordat het temperatuurbereik beperkt is. Er kan geen koudwatertemperatuur worden geproduceerd die lager ligt dan de buitentemperatuur. De koelcapaciteit van vrije koeling is afhankelijk van de buitentemperatuur en de luchtvochtigheid. Dit betekent dat in de zomerperiode de koelcapaciteit van deze systemen beperkt is. Vrije koeling kan ook worden ingezet voor proceskoeling. Er kan hierdoor een koppeling gemaakt worden tussen de koeling van de productiehal en de proceskoeling voor olieen/of matrijskoeling. Alhoewel het energiezuinige koelsystemen zijn, kan hiermee geen binnentemperatuur worden gecreëerd die beneden de buitentemperatuur ligt. Besparing In de volgende tabel wordt de besparing weergegeven indien er vrije koeling wordt toegepast. De tabel toont de besparing ten opzichte van conventionele compressiekoeling. tabel 3.6 Vrije koeling ten opzichte van koelmachine Omschrijving Eenheid Waarde Besparing [%] 60% - 80% EKOS398217

15 Opmerkingen bij de tabel De besparing van vrije koeling is aanzienlijk. Een terugverdientijd is hier niet van toepassing, omdat de investering in de vrije koeling lager is dan de investering in een compressiekoelmachine. 8 Warmte-/koudeopslag (wko) of alleen koudeopslag (ko) Bij deze maatregel vindt de opslag van warmte en/of koude plaats in de bodem. Het verschil tussen wko en ko is dat bij wko de warmte nuttig wordt toegepast. Hiervoor is echter nog een warmtepomp nodig, om een voldoende hoge temperatuur te verkrijgen. Voorwaarde voor een goed werkend systeem is dat er periodiek (jaarlijks) een gelijke hoeveelheid koude uit de bodem wordt gehaald als dat er in de bodem wordt gebracht. In figuur 4.2 wordt het principe van warmte-/koudeopslag en koudeopslag weergegeven. Daarbij wordt onderscheid gemaakt in de winter- en de zomersituatie. figuur 3.2 Schematische weergave warmte-/koudeopslag en koudeopslag Randvoorwaarde/aandachtspunten Bij warmte- en koudeopslag zijn de schaalgrootte, de warmte- en de koudevraag belangrijke randvoorwaarden voor een rendabel systeem. Met name de mogelijkheid tot voldoende afzet van de warmte is hier een belangrijke randvoorwaarde. Daarnaast gelden over het algemeen de volgende voorwaarden voor een rendabel systeem. Zoals aangegeven is warmte- en koudeopslag of alleen koudeopslag pas rendabel bij voldoende schaalgrootte (enkele 100 kw th -en). De koeling kan zowel worden ingezet voor het koelen van de productieruimtes als voor proceskoeling (matrijs en oliekoeling). Het is uitsluitend rendabel als het alternatief compressiekoeling is. Indien er bijvoorbeeld reeds vrije koeling wordt toegepast, dan is een koudeopslagsysteem geen rendabel alternatief. Warmteopslag is met name rendabel als er voldoende warmtevraag is, waarbij de benodigde temperatuur maximaal circa 50 C is. Over het algemeen is er binnen de rubber- en kunststofindustrie niet voldoende warmtevraag op dit temperatuurniveau. Een voorwaarde is dat de lokale opbouw van de bodem geschikt is voor energieopslag EKOS

16 Er dient een jaarlijkse bodembalans gerealiseerd te worden. Dit betekent dat er evenveel warmte de bodem moet worden ingebracht als er wordt uitgehaald. Bij veel bedrijven uit de sector is de koudevraag (ten behoeve van proceskoeling) groter dan de warmtevraag. Dit betekent dat er in de winterperiode aanvullende koude in de bodem moet worden gebracht om de balans te behouden. Hiervoor kunnen droge koelers of koeltoren worden ingezet. Besparing In onderstaande tabel wordt een indicatie gegeven van de besparing die gerealiseerd kan worden met een warmte- en koudeopslag of alleen koudeopslagsysteem. tabel 3.7 Vrije koeling of koelmachine bij vervanging Omschrijving Eenheid Waarde Besparing [%] 60-75% Terugverdientijd [Jaar] 4-10 De weergegeven terugverdientijd loopt sterk uiteen. Dit is mede afhankelijk van de genoemde voorwaarden die nodig zijn voor een rendabele situatie. 9 Adiabatische koeling Een adiabatisch koelsysteem koelt de lucht op basis van de verdamping van water. Het voordeel van het systeem is dat het een energiezuinige manier van koeling is. Er zijn systemen waarbij de lucht direct wordt bevochtigd, waardoor de absolute vochtigheid van de lucht ook toeneemt. Hierbij is er sprake van directe adiabatische koeling. De gekoelde, vochtige lucht kan ook worden ingezet voor het koelen van een tweede luchtstroom. Hierbij wordt gesproken van indirecte adiabatische koeling (dauwpuntskoeling). Randvoorwaarden/aandachtspunten Bij directe koeling wordt er lucht met een hoge absolute vochtigheid in de ruimtes gebracht. Dit mag niet tot problemen leiden. Met name bij bedrijven met een toch al hoge vochtigheid is dit een belangrijk aandachtpunt. In Nederland, waar er toch al sprake is van vochtige lucht, is het koeleffect (koelcapaciteit) tijdens vochtige periodes beperkt. Dit effect zal met name optreden tijdens de zomerperiode. Besparing De besparing van een adiabatisch koelsysteem bedraagt 70% tot 80% ten opzichte van conventionele compressiekoeling. De terugverdientijd is sterk afhankelijk van de situatie en dient daarom specifiek per situatie te worden uitgewerkt. 10 Compressiekoeling Bij compressiekoeling wordt gebruikgemaakt van een reguliere koelmachine. De benodigde investering is in vergelijking met het hierboven beschrevene beperkt. Compressiekoeling gaat echter wel gepaard met een aanzienlijk elektriciteitsverbruik. Het voordeel van compressiekoeling ten opzichte van overige koelmethoden is dat er een lage watertemperatuur geproduceerd kan worden, ongeacht de buitenomstandigheden. Dit betekent dat een bepaalde koeltemperatuur en koelcapaciteit gegarandeerd kunnen worden gedurende het gehele jaar EKOS398217

17 Compressiekoeling kan zowel worden ingezet voor koeling van de binnenlucht als voor koeling van het proces. Besparing Van een besparing of een terugverdientijd is in dit geval geen sprake, aangezien compressiekoeling doorgaans als referentiesituatie wordt gehanteerd. Ten opzichte van de genoemde maatregelen is het de minst energie-efficiënte maatregel, waardoor er geen sprake is van energiebesparing EKOS

18 Het verschil tussen kijken en zien.