Energieboekhouding Monitoring & Targeting

Transcriptie

1 Energieboekhouding Monitoring & Targeting Centexbel Frank Van Overmeire een gezamenlijk initiatief van: met steun van:

2 Woord vooraf 90% van voorbeelden komt uit textielbedrijven, doch anoniem gemaakt, soms zelfs mix van gegevens van meerdere bedrijven en soms zelfs getruceerd Oproep om voor volgende sessies nog praktijkvoorbeelden of te bediscuteren voorbeelden aan te leveren! Leren van mekaars ervaring

3 Energieboekhouding Analyse van de energiefacturen Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik Secundaire energiedragers Energieverbruik processen / machines Energiebalans volledig bedrijf Monitoring & Targeting

4 Analyse van de energiefacturen EN GJ Herinnering: onderscheid bovenste onderste verbrandingswaarde Op volgende slides enkele items genomen uit een voorbeeld;

5 Voorbeeld van bijhouden facturatiegegevens maand jaar Gasfactuur ( ) gasverbruik MWh bvw gasprijs /MWh jan ,05 920,7 27,29 feb , ,9 26,29 mrt , ,8 26,45 apr , ,4 24,69 mei , ,5 24,68 jun , ,5 24,68 jul , ,9 25,52 aug , ,3 25,53 sep , ,7 25,42 okt , ,3 24,67 nov , ,0 24,60 dec , ,0 24,70

6 Voorbeeld van bijhouden facturatiegegevens Elektriciteitsverbruik normale ure MWh Elektriciteitsverbruik stille uren MWh Totaal elektriciteitsverbruik MWh Elektriciteitspiek Elektriciteits- maand jaar kw factuur jan ,84 88,62 feb ,11 92,41 mrt ,10 76,37 apr ,49 88,68 mei ,42 74,25 jun ,37 74,50 jul ,15 67,30 aug ,03 79,43 sep ,05 77,87 okt ,64 76,13 nov ,28 89,23 dec ,05 135,75 Elektriciteitsprijs /MWh

7 Onderverdeling in energieverbruik (MWh) elektriciteit 36% gas 64%

8 Onderverdeling in energieverbruik ( )

9 Opvolgen prijzen

10 Piekvermogen opstartpiekvermogen = Hoogste kwartuurafname van actieve energie Afgenomen vermogen [kw] Hoogste opstartpiek Piekvermogen Factuur Tijd [min]

11 Piekvermogen Weegt door in de vermogenterm van de factuur Piekshaving: Afschakelen als overschrijding verwacht wordt Afgenomen vermogen [kw] KWartuurenergie [kw h] Tijd [min] Zonder piekshaving Zonder piekshaving Met piekshaving Met piekshaving Max. kwartuurpiek tot nu toe

12 Energieboekhouding Analyse van de energiefacturen Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik Secundaire energiedragers Energieverbruik processen / machines Energiebalans volledig bedrijf Monitoring & Targeting

13 Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik Proces B 31% Proces C 25% Proces A 28% Saldo = verw burelen en gebouwen 6% Proces D 10%

14 Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik beslissen wat men intern gaat opvolgen: Tellerstanden, productiegegevens, met welke frequentie (productie- en energiegegevens) verzamelen van gegevens (niet te veel of te weinig; de juiste gegevens) Verschil in data tussen factuurgegevens en tellerstanden Fouten bij ingeven gegevens Verbruik mei = tellerstand 1/6 tellerstand 1/5

15 Analyse welke tellers moeten bijgeplaatst worden hoofdteller Stoomketel 1 burelen Stoomketel 2 afteller proces 1 - machine A teller bestaande teller rest productie proces 2 - machine D proces 1 - machine B proces 2 - machine E proces 1 - machine C

16 Analyse welke tellers moeten bijgeplaatst worden hoofdteller Stoomketel 1 burelen Stoomketel 2 afteller proces 1 - machine A teller bestaande teller rest productie proces 2 - machine D proces 1 - machine B voorziene teller proces 2 - machine E proces 1 - machine C

17 Omrekenen naar Nm³ Voorbeeld Omrekening naar Nm³ Gemeten 5000 m³ T teller 27 C Druk teller 1233 mbar Referentiewaarden 0 C 1013 mbar =(m³ bij temperatuur T en druk P) Herleiding tot Nm³ *(P/Preferentie)*(Tref +273)/(T+273) = 5538 Nm³ Correctiefactor 1,108

18 Voorbeeld van registratie elektriciteitsverbruik Datum opname meterstand Teller X (kwh) 1/01/ /02/ /03/ /04/ /05/ /06/ /07/ /08/ /09/ /10/ /11/ /12/ /01/ Maand Verbruik per maand (kwh) Aantal gewerkte dagen Verbruik / werkdag (kwh) januari ,81 februari ,10 maart ,00 april ,32 mei ,29 juni ,55 juli ,00 augustus ,16 september ,35 oktober ,97 november ,00 december ,23

19 Fully automatic Data Collection of Energy Data Client Server Software for 15min. to 30min. Data collection Data Access Scheduler Energy Monitoring & Information Software Existing SCADA Existing Production Data Database Ethernet PLC Field Controller SFC173 Memograph M FXZ520 Module 4x Pulse RS485 Fieldgate FXA520 RS485 Fieldgate FXA520 Mobilfunk GSM/GPRS HART-Multiplexer Energy Computer RMx621

20 Voorbeeld wat er gemeten wordt per afdeling PROCES Elektriciteit (kwh) Perslucht (Nm³) Gas (Nm³) Stoom (kg) Productieeenheid Rugafwerking X X X 1000 m² Extrusie X X X ton Garenververij X X ton Stukververij X X X 1000 m² Heatset X X X X ton Tuft X X X X 1000 m² Spinnerij X ton Viltlijn X X 1000 m² Compressorpark X Nm³ Stoomketels X Ton stoom Thermische olie ketel X X Uren productie

21 Productienorm Idealiter is norm om energieverbruik te beoordelen bijna steeds kg en niet m²! viltlijn A viltlijn B Specifiek Gemiddeld kwh bvw/kg 0,31 0,55 kwh bvw/m² 0,08 0,06 kwh bvw/h

22 Rapportering Maandelijks worden per proces de energie rapporten gegenereerd Resultaat = specifiek energieverbruik per proces / utility kwh/ton; kwh/1000m²; /ton; /1000m²) Rapporten doorsturen naar betrokken productieverantwoordelijken Afwijkingen kunnen geanalyseerd worden door detailgrafieken op te vragen : bvb per uur, per dag, per week.

23 Voordelen rapporteren Sensibiliseren van de productie voor energiekosten Accurate kosttoewijzing Opsporen afwijkende energieverbruiken. Verliezen en verspillingen reduceren. Defecten aan installaties waardoor hoger energieverbruik detecteren. Evalueren energie besparingsprojecten

24 Energie maandrapport rugafwerking Periode : van 01-sep-10 t.e.m. 01-okt-10 elektriciteit verbruiken tarief energiekost elektrisch verbruik kwh ,0975 /kwh persluchtverbruik (niet gemeten) kwh produktie m² specifiek verbruik elektriciteit/produktie (kwh/1000m²) 94 7,4 /1000m² specifiek verbruik perslucht/produktie (kwh/1000m²) specifiek verbruik elekt. + perslucht (kwh/1000m²) cumul 2008 (kwh/1000m²) 122 cumul 2009 (kwh/1000m²) 106 cumul 2010 (kwh/1000m²) tov 09 92,03% objectief 2010 (kwh/1000m²) 90 totaal energie kwh/1000m² jan/09 feb/09 Latex evolutie specifiek verbruik elekt. mrt/09 apr/09 mei/09 jun/09 jul/09 aug/09 sep/09 okt/09 nov/09 dec/09 jan/10 feb/10 mrt/10 apr/10 mei/10 jun/10 jul/10 aug/10 sep/10 okt/10 nov/10 dec/10 specifiek verbruik elekt. (kwh/1000m²) cumul 2010 cumul 2009 objectief 2010

25 Energie maandrapport Compressorpark bedrijf Periode : van 01-sep-10 t.e.m. 01-okt-10 elektriciteit verbruiken tarief energiekost verbruik elektriciteit (incl. hulpbedrijven) kwh ,0830 /kwh persluchtproduktie Nm³ specifiek verbruik elektriciteit/perslucht kwh/nm³ 0,129 0,0107 /Nm³ kwh/nm³ 0,135 0,130 0,125 0,120 0,115 0,110 0,105 0,100 cumul 2007 kwh/nm³ 0,124 cumul 2008 kwh/nm³ 0,121 cumul 2009 kwh/nm³ 0,123 cumul 2010 kwh/nm³ 0, tov ,21% laatste 12 maanden: kwh/nm³ 0,125 objectief 2010 kwh/nm³ 0,121 totaal energie Compressorpark evolutie elektriciteitsverbruik/persluchtproduktie jan/09 feb/09 mrt/09 apr/09 mei/09 jun/09 jul/09 aug/09 sep/09 okt/09 nov/09 dec/09 jan/10 feb/10 mrt/10 apr/10 mei/10 jun/10 jul/10 aug/10 sep/10 okt/10 nov/10 dec/10

26 Energieboekhouding Analyse van de energiefacturen Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik Secundaire energiedragers Energieverbruik processen / machines Energiebalans volledig bedrijf Monitoring & Targeting

27 Secundaire energiedragers Warmwaternet / thermische vloeistoffen hoeveel m³/h ΔT stoomnet: hoeveel ton stoom gaat er naar het bedrijf? hoeveel condensaat krijgt men terug? hoeveel bedraagt de spui? kg stoom / Nm³ aardgas? persluchtnet: Nm³ perslucht /kwh

28 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Persluchtverbruik 2009 kwh Datum 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 2/01/ /01/ /01/ /02/ /02/ /03/ /03/ /04/ /04/2009 8/05/2009 Lasturen/totaal lasturen/totaal kwh

29 Benuttiging utilities Voor alle utilities (stoom, perslucht, koeling,..) is het nuttig na te gaan wat benuttiging is op jaarbasis

30 Rendement stoomopwekking Efficiency :η = m Steam h Steam + m Blowdown h m h Fuel Blowdown Fuel m Feedwater h Feedwater Mass Enthalpy Make-up water Condensate return Steam [MJ/h] Flow Temperature Energy Feed water [MJ/h] Flue gas Nat gas [MJ/h] Blowdown

31 Rendement stoomnet! Suppletiewater uit voorbehandeling Ontgassingsverlies & Revaporisatie Proces Stoomlekken Voedingswatertank Condensaat Condenspot Stoom Ketel Hoge druk Lage druk Pomp Spui- Flash Spui

32 Energieboekhouding Analyse van de energiefacturen Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik Secundaire energiedragers Energieverbruik processen / machines Energiebalans volledig bedrijf Monitoring & Targeting

33 Energieverbruik processen / machines METEN = WETEN berekenen, schatten; ideale mix hiertussen zoeken 1. Afgaan op geïnstalleerde vermogens + urentellers Verbruik in kwh = Geïnstalleerd vermogen (in kw) x f x (aantal uren per jaar) 2. Schatten en/of berekenen van de verbruiken 3. Tijdelijke energiemetingen 4. Permanent verbruik machine meten

34 Schatten warmteverbruik verfprocessen m. c ΔT 1,1 x p. η Voldoende nauwkeurig als er geen belangrijke verliesposten zijn Bij omrekenen naar maandelijkse verbruiken rekening houden met aantal vervingen / kgs / vlotverhouding / herververs en bijzetten! Continue natte processen analoog, maar nagaan wat er gebeurd bij stilstand / wisselen van partijen; ook hier belangrijk l water/kg textiel

35 Energieboekhouding Analyse van de energiefacturen Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik Secundaire energiedragers Energieverbruik processen / machines Energiebalans volledig bedrijf Monitoring & Targeting

36 OMREKENINGSTABEL PRIMAIRE ENERGIE Verklaring afkortingen: bvw bovenste verbrandingswaarde ovw onderste verbrandingswaarde Verbrandingswaarde Primair Energieverbruik GJ ovw /eenheid GigaJoule (GJ) PetaJoule (PJ) Gas Aardgasverbruik in Nm³ , GJ 0,026 PJ Bij ingave verbruik in Nm³ hiernaast CBW ingeven (kwh (bvw) /Nm³) 10,60 CBW is normaal ongeveer 10,4 of 11,5 (kwh (bvw) /Nm³). Juiste waarde vindt men via Primaire energiedragers Lichte stookolie Verbruik liter , GJ 0,000 PJ Zware stookolie Verbruik in ton , GJ 0,016 PJ Totaal : GJ 0,042 PJ Secundaire energiedragers Opwekkingsrendement Primair Energieverbruik GigaJoule (GJ) PetaJoule (PJ) Elektriciteit Verbruik in MWh % GJ 0,149 PJ Totaal Primair Energieverbruik: GJ 0,191 PJ

37 ENERGIEBILAN VAN HET VOLLEDIGE BEDRIJF energieverbruik_site_en_processen_voorbeeld.xls Warmte-input primaire energie in stookplaats levert GJ; bij ketelrendement van 82% wordt dan GJ overgedragen aan de geproduceerde stoom; Bij bepaalde gegevens ketelvoedingswater en stoom bekomt men dan ton stoom

38 INKOOP ENERGIE: elektra, aardgas, gasolie, water, industriële gassen (kwh/jaar) 100% ( /jaar) elektra aardgas water gasolie 26% elektra aardgas water gasolie UTILITIES 32% heet water koelwater 20% GEBOUWEN: verlichting, HVAC, inrichting 46% perslucht stoom heet water vacuüm proceswater 12% elektra aardgas water gasolie gassen 42% PRODUCTIE: processen A, B, C, D,... 54% Energiehoeveelheden (kae-prim/jaar) kg CO 2 /jaar aardgas elektra koelwater heet water G1 G2 G3 P1 P2 P3 U1 Gebouwen, processen, utilities Energiegebruik per energiedrager

39 Energieboekhouding Analyse van de energiefacturen Interne verdeling van gasverbruik en elektriciteitsverbruik Secundaire energiedragers Energieverbruik processen / machines Energiebalans volledig bedrijf Monitoring & Targeting

40 Monitoring en targeting Alleen als gegevens voldoende gedetailleerd en betrouwbaar zijn, heeft het zin analyse te doen van verbruiken in functie van productiehoeveelheden Als men systeem heeft uitgebouwd om energieverbruiken op te volgen, is volgende stap na te gaan of verbruik niet te veel afwijkt tov normale waarde Om dat te beoordelen heeft men model nodig, tenzij men kiest voor X% beter dan vorig jaar

41 Warmteverbruik van een bedrijf in functie van de graaddagen Energy = F {*UA + k NV}. d - I η d = d (Tc / Ti ) = ( Ti - Tbu ) bijvoorbeeld te vinden via

42 Voorbeeld invloed klimaat: statistische analyse Energieverbruik (GJ) Graaddagen

43 Voorbeeld correctie voor klimaat Klimaat gecorrigeerd (kc) thermisch energieverbruik = thermisch energie * ((1-aandeel klimaatafhankelijk) + klimaatafhankelijk aandeel * aantal graaddagen (ref) / aantal graaddagen (werkelijk)) E-thermisch = GJ/jr 20 % van energieverbruik klimaatgerelateerd d referentiejaar = 3000 d werkelijk = 2500 E-thermisch (kc) = * ((1-0,2) + 0,2 * 3000/2500) = GJ/jr

44 Voorbeeld correctie voor klimaat Werkelijk Referentie Energieverbruik (GJ) Allemaal gegevens mét productie én ruimteverwarming Graaddagen

45 Correctie voor klimaat Correctie voor buitentemperatuur alleen maar zinvol als men maandelijkse gegevens vergelijkt

46 Rendement stoomopwekking Efficiency :η = m Steam h Steam + m Blowdown h m h Fuel Blowdown Fuel m Feedwater h Feedwater Mass Enthalpy Make-up water Condensate return Steam [MJ/h] Flow Temperature Energy Feed water [MJ/h] Flue gas Nat gas [MJ/h] Blowdown

47 Voorbeeld energiemonitoring en targeting stookplaats

48 Effectief gasverbruik tov verwacht Control limits Target line Installation of an Economiser

49 Fuel energy expense (MWh) Gecumuleerde energiewinst na installatie economiser

50 Voorbeelden van statistische analyses casestudy energymonitoring and targeting.xls waarom krijgt men een dergelijke wolk? waarom gaat de best passende rechte niet door de oorsprong? Specifiek verbruik is geen goede maatstaf voor energiemonitoring en targeting als een belangrijk deel van verbruik niet-productiegebonden is én er veel variatie is in productiehoeveelheden

51 Voorbeelden van statistische analyses energieverbruik_stomen.xls Bij een ander bedrijf bleek verhouding tussen werkelijk verbruik en theoretisch minimum sterk te verschillen tussen verschillende lijnen: van 1,7 tot 3,8. Dit wil zeggen dat op één lijn 55% besparing mogelijk is of /jaar

52 Invloed bezettingsgraad statistische analyse Energieverbruik (kwh/h of MJ / h) Allemaal gegevens mét effectieve productie én energieverbruik Bezettingsgraad (= productie in kg/h)

53 Voorbeeld correctie voor bezettingsgraad Gecorrigeerd (bgc) energieverbruik = thermisch energie * ((1- aandeel afhankelijk) + afhankelijk aandeel * bezettingsgraad (ref) / (werkelijke bezettingsgraad)) Energieverbruik = GJ/jr 75 % van energieverbruik productie gerelateerd Bezettingsgraad referentieperiode = 3000 Bezettingsgraad werkelijk = 2100 E-thermisch (bgc) = * ((1-0,75) + 0,75 * 3000/2100) = GJ/jr

54 Voorbeeld correctie voor bezettingsgraad Energieverbruik (kwh/h of MJ / h) Werkelijk Referentie Bezettingsgraad (= productie in kg / h)

55 Correcte statistiek Elektriciteitsverbruik (kwh/dag) y = 0,1355x ,7 R 2 = 0, Totale dagproductie inclusief afval (kg)

56 Verkeerde statistiek Gemiddeld elektriciteitsverbruik/dag per periode van 14 dagen y = 0,7973x + 121,59 R 2 = 0,9912 Dit ene punt met gegevens van minder dan 14 dagen verstoort ganse statistiek! Gemiddelde dagproductie per periode van 14 dagen

57 voorbeeld continue verflijn Als alle massastromen (water, lucht, chemicaliën, stoom) proportioneel aangepast worden aan de textielproductie (in kg/h): Energieverbruik = m. productie + c. Indien de massastromen allemaal dezelfde blijven, onafgezien van de textielproductie: Energieverbruik = A hproductie + B hstilstand + C. productie

58 Voorspellen van de energieverbruiken Energieverbruik = Energie-efficiëntie I x Productie I magazijnen en burelen graaddagen: k1 * d (15 C/15 C). ervaring tot nu toe : voldoende betrouwbare gegevens; dus best productie- en energiecijfers op maandbasis opvolgen meestal ingewikkelder formules nodig dan een energieefficiëntiefactor per productieproces; correcties voor partijgrootte, grondstoffen en dergelijke meer zijn nodig

59 Voorbeeld invloed dtex bij extrusie Specifiek verbruik (kwh/kg) kwh/kg 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, dtex

60 Opvolging energieverbruik op basis van besparingen Hoe evolueert verbruik naarmate productie verandert, maatregelen worden genomen,

61 Voorbeeld overzicht besparingsmaatregelen Besparingspotentieel Gasverbruik (MWh bvw/jaar) Elektriciteitsv erbruik (MWh/jaar) Netto besparing ( /jaar) Investering + Overzicht onderzochte maatregelen installatie ( ) Frequentiesturing vacuumpomp ,3 2de optie: afsluiten stoompluim bache ,2 Beperken verliezen in thermische olieketel en toebehoren Warmterecuperatie op rookgassen thermische olie ,9 Isolatie leidingen en/of kranen thermische olie Post A Isolatie T.O. systeem in stookplaats ,2 Post C Isolatie buitenzijde T.O.ketel ,4 Post D Productie Isolatie T.O. pompengroepen ,3 Perslucht Persluchtdruk verlagen ,0 Persluchtlekken beperken ,3 Warmterecuperatie op persluchtcompressor ,3 Temperatuur aanzuiglucht perslucht verlagen ,5 Besparing oven Frequentiesturing omwoelventilatoren ,5 Verminderen extractielucht ,1 TVT (jaar) TOTAAL economisch haalbare maatregelen (TVT < 2 jaar) ,5

62 Opvolging energieverbruik op basis van besparingen 8,00 Specifiek energieverbruik (GJ/ton) 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 Bedrijf volgens plan Bedrijf werkelijk 2,

63 Besluiten Probeer geleidelijk beter inzicht te krijgen in energieverbruik van bedrijf processen Meten is weten

64 Afspraken / vragen voor volgende sessies werkgroep energie Commentaar op programma welkom! Graag praktijkervaring aanleveren bij voorkeur in format cfr evaluatie_maatregel.xls frank.vanovermeire@centexbel.be of fvo@centexbel.be