Benchmark Perslucht NRK 2003

Benchmark Perslucht NRK 2003 Eindrapportage Van Beek Ingenieurs projectnummer 349 Versie en status Concept 1 Datum 22-01-2004 Contactpersoon Van Beek Ingenieurs E. Deliège Adres Sonsbeekweg 8, 6801 BA, Arnhem Telefoon (026) 3777311 Fax (026) 3515117 E-mail erik.deliege@vanbeek.com Opdrachtgever Federatie NRK Contactpersoon opdrachtgever Dhr. E. de Ruijter

Samenvatting De NRK gebruikersgroep Perslucht 2003 heeft zich gericht op de mogelijkheden om bij het gebruik, de distributie en de opwekking van perslucht energie en kosten te besparen. Gedurende de looptijd van het project (januari november 2003) hebben de deelnemers de mogelijkheid gehad om via Internet hun persluchtverbruik te monitoren en te vergelijken met dat van de overige deelnemers. In dit rapport worden de opzet en resultaten van de benchmark beschreven. De resultaten van de gebruikersgroep perslucht NRK zijn beschreven in Gebruikersgroep Perslucht NRK 2003, eindrapportage, dd.12-1-2004. De groep is begonnen met negen bedrijven, waarvan er zeven actief betrokken zijn gebleven bij de groep. Twee bedrijven zijn gedurende het project vanwege 1) een reorganisatie en 2) tijdgebrek gestopt. Belangrijkste resultaten benchmark: Het persluchtverbruik varieert sterk tussen de bedrijven (ca. 25.000 tot 467.000 m 3 /wk). De efficiency van persluchtopwekking per deelnemer ligt tussen 0,10 tot 0,16 (kwh/m 3 ). Een slechte efficiency wordt met name veroorzaakt door een nietenergiezuinige compressor en/of veel nullasturen als gevolg van wisselend verbruik of te grote compressor(en). De invloed van productiehoeveelheid en van uitvoering van verbeteropties is niet zichtbaar in de monitoringsresultaten. Veel deelnemers konden weinig monitoringsdata aanleveren, waardoor de nauwkeurigheid van monitoring afnam. Wel hebben de meeste deelnemers door monitoring inzicht gekregen in de omvang en efficiency van hun persluchtproductie en in de verbetermogelijkheden. De meerwaarde van de monitoring lag met name in het volgen van de persluchtproductie en efficiency per deelnemer. Vergelijk tussen de deelnemers onderling leverde weinig extra inzicht op. Conclusies en aanbevelingen (voor gebruikersgroepen perslucht): Voor gebruikersgroepen perslucht is monitoring essentieel. Hierbij dient bij werving van de bedrijven rekening gehouden te worden (voldoende meetmogelijkheden). Bedrijven moeten bij voorkeur minimaal het elektriciteitsverbruik van hun compressoren on-line kunnen meten. Bedrijven dienen op basis van de monitoring een analyse uit te voeren van nullasturen, lekverlies en efficiency van persluchtopwekking. Van Beek Ingenieurs Pagina 2 uit 15

Samenvatting 2 1 Inleiding 4 2 Doelstelling benchmark 5 3 Opzet benchmark 6 3.1 Algemeen 6 3.2 Intake en checklist 6 3.3 Startbijeenkomst 6 3.4 Monitoring en benchmark 6 4 Resultaten 8 4.1 Persluchtverbruik en efficiency theoretisch 8 4.2 Benchmark persluchtverbruik en efficiency 8 4.3 Invloed productie 9 4.4 Invloed verbeteringen 9 4.5 Evaluatie benchmark 9 Bijlagen 11 Bijlage 1. Berekening perslucht- en elektriciteitsverbruiken 11 Bijlage 2. Efficiency (kwh/m3) volgens opgave leverancier 12 Bijlage 3. Efficiency (kwh/m3) theoretisch 13 Bijlage 4. Vollast nullast draaiuren 14 Van Beek Ingenieurs Pagina 3 uit 15

1 Inleiding De Nederlandse Federatie voor Rubber- en Kunststofverwerkende Industrie (de federatie NRK) heeft de meerjarenafspraak energie (MJA 2) ondertekend. In deze MJA wordt een efficiency verbetering ten opzichte van het referentiejaar1998 nagestreefd. Om de bedrijven te ondersteunen in het identificeren en uitvoeren van energiebesparende maatregelen zijn er diverse gebruikersgroepen opgezet, waarbij per groep een aantal bedrijven bijeen komt rond een thema. Eén van de groepen is rondom het thema perslucht gehouden. De bijeenkomsten zijn gehouden in de periode januari november 2003. Parallel daaraan heeft de benchmark perslucht gelopen. De deelnemers aan de gebruikersgroep konden gegevens over hun persluchtverbruik en bijbehorend energieverbruik naar Van Beek Ingenieurs mailen en vervolgens via internet rapportages opvragen over hun eigen verbruik en het rendement van persluchtopwekking (kwh/m 3 ) per deelnemer. De gebruikersgroep perslucht is begeleid door Van Beek Ingenieurs en had de volgende actieve deelnemers: Bedrijf plaats 1 BPI Indupac HARDENBERG 2 Deen Polyester Constructies BV EMMELOORD 3 Depron WEERT 4 Helvoet B.V. HELLEVOETSLUIS 5 Sekisui-Jushi B.V. ROERMOND 6 Sylvaphane Plastics B.V. TOLBERT 7 Synprodo Productie WYCHEN 8 Trelleborg B.V. HOOGEZAND Tabel 1: Deelnemers Gebruikersgroep Perslucht NRK Trelleborg heeft niet deelgenomen aan de laatste twee bijeenkomsten. Dit vanwege een reorganisatie waarbij de deelnemer aan de gebruikersgroep Trelleborg verlaten heeft. Dit verslag beschrijft hoe de benchmark is uitgevoerd en wat de resultaten zijn. Van Beek Ingenieurs Pagina 4 uit 15

2 Doelstelling benchmark De doelstelling luidt: Opzetten van centrale monitoring om: inzicht in het persluchtverbruik en het daarmee gemoeide energieverbruik en kosten te krijgen; het effect van besparingsacties te kunnen monitoren; het rendement van persluchtopwekking (kwh/m 3 ) van bedrijven onderling te kunnen vergelijken. Van Beek Ingenieurs Pagina 5 uit 15

3 Opzet benchmark 3.1 Algemeen Uitgangspunt van de benchmark is dat de deelnemers hun persluchtverbruiken en bijbehorende elektriciteitsverbruiken periodiek digitaal naar Van Beek Ingenieurs sturen. Deze voert de data in op haar website, waarna de deelnemers met een user id en wachtwoord kunnen inloggen op de site om rapportages van hun eigen verbruiken op te vragen. 3.2 Intake en checklist Op één na zijn alle bedrijven voorafgaand aan de startbijeenkomst bezocht voor een intakegesprek. Doel van dit gesprek was enerzijds het toelichten van het doel en werkwijze van de gebruikersgroep en anderzijds het verkrijgen van inzicht in de bedrijfssituatie: persluchtverbruik, kennis over perslucht en motivatie om te verbeteren. Voorafgaand aan het gesprek kreeg het bedrijf een checklist toegestuurd waarop men relevante data over perslucht kon invullen. Voor monitoring werd gevraagd naar aanwezige kwh- en flowmeters, handmatig opnemen van draaiuren, etc. 3.3 Startbijeenkomst Tijdens de startbijeenkomst van de gebruikersgroep is door Van Beek Ingenieurs de opzet en werkwijze van de centrale monitoring toegelicht. Verder zijn er afspraken gemaakt over frequentie en wijze van aanlevering van meetdata door de deelnemers. 3.4 Monitoring en benchmark In onderstaande tabel staat per deelnemer vermeld welke perslucht parameters gemeten worden. Bedrijf draaiuren kwh m3 druk opmerking vollast nullast 1 BPI Indupac j j j 1 meter voor 3 v.d. 4 compr. 2 Deen Polyester Constructies BVj (totaal vl + nl) 3 Depron n.v.t. n.v.t. n.v.t. j m3 inkoop gemeten 4 Helvoet B.V. j j deels m3 bij 1 compr. Gemeten 5 Sekisui-Jushi B.V. j j 6 Sylvaphane Plastics B.V. j j 7 Synprodo Productie j j 4 v.d. 5 compr. vl + nl uren, 1 niet 8 Trelleborg B.V. j j? j j m3 totaal gemeten Tabel 2: Registratie persluchtgegevens per deelnemer De opzet van de berekeningen van persluchtverbruik en bijbehorend energieverbruik is in bijlage 1 gegeven. Per deelnemer zijn specifieke formules en rapportages aangemaakt waarmee achter de schermen de ingevoerde data worden omgerekend en omgezet tot een rapportage van relevante kentallen. Van Beek Ingenieurs Pagina 6 uit 15

Zoals uit tabel 2 blijkt wordt bij de meeste deelnemers geen flow en kwh gemeten. In dat geval zijn de gerapporteerde perslucht- en elektriciteitsverbruiken berekend op basis van het nominale debiet en vermogen van de compressoren. In de praktijk kan het werkelijke debiet en vermogen afwijken van de door de leverancier opgegeven getallen, bv. door ouderdom of slecht onderhoud van een compressor. De berekende verbruiken zijn dan ook indicatief. Deen Polyester kon vollasturen en nullasturen niet separaat aflezen. Hierdoor kon dit bedrijf niet deelnemen aan de benchmark. Depron betrekt perslucht van een facilitair bedrijf op het bedrijventerrein. Het persluchtverbruik wordt gemeten, Depron heeft zelf echter geen inzicht in en invloed op de efficiency van opwekking van de perslucht. Van Beek Ingenieurs Pagina 7 uit 15

4 Resultaten 4.1 Persluchtverbruik en efficiency theoretisch In bijlage 2 is per deelnemer een overzicht gegeven van de efficiency per compressor bij vollastbedrijf. De efficiency (kwh/m 3 ) is berekend door het nominale vollastvermogen (kw) te delen door het nominale debiet bij vollast (m 3 per uur). De zo berekende efficiency varieert van 0,096 tot 0,133 (kwh/m 3 ). Met uitzondering van de lage efficiency van 0,133 (kwh/m 3 ) komen de efficiencies goed overeen met de genoemde efficiency in de brochure Efficiente persluchtsystemen in de industrie (Novem DV3.4.33.97.07). Zie bijlage 3, waarin de efficiency van diverse typen compressoren grafisch is weergegeven op basis van gegevens uit de Novem brochure. 4.2 Benchmark persluchtverbruik en efficiency Zoals in hoofdstuk 3 aangegeven is, verschilt de situatie met betrekking tot persluchtmonitoring sterk tussen de deelnemers. In tabel 3 wordt een indicatief overzicht gegeven van de gemiddelde persluchtverbruiken per geanonimiseerde deelnemer. De genoemde verbruiken zijn afgeleid uit daadwerkelijke meting van geproduceerde m 3 perslucht of verbruikte kwh, of anders uit draaiuren in vollast. Dit betekent dat men voorzichtig moet zijn met vergelijken van de efficiency (kwh/m 3 ). Nr. kw m3 /wk kwh/wk kwh/m3 opgesteld 1 84 24.667 3.700 0,15 2 110 10.500 1.680 0,16 3 119 60.000 6.600 0,11 4 125 50.000 5.000 0,10 5 165 23.095 3.233 0,14 6 174 20.800 3.328 0,16 7 552 466.667 49.000 0,11 8 n.v.t. 184.758 18.476 0,10 Totaal 1016 840.486 91.017 Tabel 3: Indicatief persluchtverbruik en efficiency perslucht Conclusies: Het persluchtverbruik varieert sterk tussen de bedrijven (ca. 25.000 tot 467.000 m 3 /wk); Het opgestelde compressorvermogen varieert van 84 tot 552 kw. Uit de tabel blijkt dat de verhouding tussen opgesteld vermogen en persluchtverbruik sterk wisselt. Dit komt omdat bij veel bedrijven het opgestelde vermogen in feite te groot is voor het verbruik. Ook staat soms een compressor stand by, en wordt alleen ingezet bij piekverbruiken of bij storingen. de totale efficiency per bedrijf varieert van 0,10 tot 0,16 (kwh/m 3 ). De belangrijkste invloedsfactoren per compressor zijn de efficiency bij vollastbedrijf (zie par. 4.1) en de verhouding tussen nullast en vollast uren. Bij bedrijven met een totale efficiency van 0,16 (kwh/m 3 ) draaien compressoren relatief veel in nullast. In nullastbedrijf verbruikt een compressor gemiddeld nog 25 tot 30% van het verbruik in vollast, terwijl geen perslucht wordt geproduceerd. Iedere keer Van Beek Ingenieurs Pagina 8 uit 15

wanneer de ingestelde druk bereikt wordt schakelt een compressor van vollast naar nullast. Met name wanneer de capaciteit van de compressor groot is in verhouding tot de persluchtafname, of bij sterk wisselend persluchtverbruik zal de compressor veel in nullast draaien. In bijlage 4 wordt een voorbeeld gegeven van de vollast- en nullast uren van een compressor. Aanbevelingen (voor bedrijven): Registratie en analyse van persluchtparameters zoals vollast- en nullasturen biedt inzicht in verbetermogelijkheden. Een intelligente regeling voor meerdere compressoren kan het aantal nullasturen reduceren door steeds een optimale inzet van compressoren te kiezen. Dit kan met name toegepast worden bij deelnemers die beschikken over meerdere compressoren met verschillend debiet, aangesloten op één persluchtnet. Bij vervanging of aanschaf van nieuwe compressoren is het aan te bevelen tevoren een gedetailleerde analyse van het persluchtverbruik uit te (laten) voeren. Op basis daarvan kan een juiste keuze voor compressor en besturing gemaakt worden. Ook is het raadzaam om de compressoren te voorzien van meters voor kwh en/of m 3 perslucht. 4.3 Invloed productie Bij de start van de benchmark is per bedrijf nagegaan of er een relatie gelegd kon worden tussen persluchtverbruik en hoeveelheid productie. Bij geen enkel bedrijf bleek een eenduidig verband aanwezig. Dit is te verklaren uit de veelheid van persluchtverbruikers in een bedrijf en wisseling van productieparameters zoals grondstof, foliedikte (bij folieblazen). In overleg met de deelnemers is besloten de productie niet verder mee te nemen in de monitoring. 4.4 Invloed verbeteringen Door de meeste deelnemers zijn gedurende het project verbeteropties uitgevoerd, bv. lekverliezen reduceren. De invloed hiervan op het persluchtverbruik en efficiency is niet zichtbaar in de monitoringsresultaten. Dit heeft vooral te maken met het feit dat er geen eenduidige relatie te leggen was tussen persluchtverbruik en productiehoeveelheid (zie par. 4.3). 4.5 Evaluatie benchmark De deelnemende bedrijven konden beperkt persluchtverbruik (m 3 ) en bijbehorend elektriciteitsverbruik (kwh) meten. Per bedrijf moest daarom uitgezocht worden welke data voorhanden waren en hoe hiermee persluchtverbruik en efficiency berekend konden worden. Ook de meetfrequentie varieerde sterk, van 5 minuten waarden tot waarden per week. Daarnaast hebben technische problemen bij Van Beek Ingenieurs parten gespeeld. Hierdoor was de internet site meerdere malen niet toegankelijk voor de deelnemers en kon Van Beek Ingenieurs soms niet snel door deelnemers aangeleverde data verwerken. Van Beek Ingenieurs Pagina 9 uit 15

Conclusies (t.a.v. benchmark algemeen): Bedrijven met veel persluchtverbruik hebben behoefte aan kentallen over hun persluchtverbruik en efficiency van opwekking. Bij deze deelnemers bleek het goed monitoren van perslucht- en bijbehorend elektriciteitsverbruik een knelpunt, vanwege onvoldoende meetmogelijkheden. De meeste deelnemers hebben via de monitoring toch een redelijk inzicht gekregen in hun persluchtverbruik en efficiency van opwekking. Hierdoor kan men ook beter beoordelen welke mogelijke verbeteropties interessant zijn, bv. toepassing van intelligente besturing of toepassing frequentieregeling. Benchmark (het vergelijken van de persluchtefficiency van de deelnemers onderling) heeft alleen zin wanneer bedrijven voldoende vergelijkbare data kunnen aanleveren. In deze groep was dat onvoldoende het geval. Aanbevelingen: Voor gebruikersgroepen perslucht is monitoring essentieel. Hierbij dient bij werving van de bedrijven rekening gehouden te worden (voldoende meetmogelijkheden). Bedrijven dienen op basis van de monitoring een analyse uit te voeren van nullasturen, lekverlies en efficiency van persluchtopwekking. Dit geeft inzicht in mogelijke verbeteracties.. Van Beek Ingenieurs Pagina 10 uit 15

Bijlagen Bijlage 1. Berekening perslucht- en elektriciteitsverbruiken VL = draaiuren vollast NL = draaiuren nullast E = elektriciteitsverbruik (kwh) P = persluchtverbruik (m 3 ) kw [vl] = nominaal vermogen vollast (kw) kw [nl] = nominaal vermogen nullast (kw) Q = nominaal debiet (m 3 per uur) S = specifiek verbruik = E/P (kwh/ m 3 ) 1. Deelnemers met kwh meter(s) en flowmeter(s). Hier worden E en P gemeten. Bij deze bedrijven is het persluchtverbruik en bijbehorende elektriciteitsverbruik direct bekend. Hieruit wordt het specifiek verbruik S berekend. 2. Deelnemers met registratie vollast en nullast draaiuren. Verbruiken per periode worden berekend a.d.h.v. draaiuren en nominaal debiet en - vermogen : P = VL*Q (m 3 ) E = VL*kW[vl] + NL*kW[nl] (kwh) 3. Deelnemer met 5 minuten waarden van het elektriciteitsverbruik (kwh/ 5min.) (kwh/ 5min.) = kw[vl]* VL + kw[nl]*nl en VL + NL = 1/12 uur (5 min.) Uit deze twee vergelijkingen is VL en NL per 5 minuten te berekenen. Vervolgens verdere berekening als bij punt 2. Van Beek Ingenieurs Pagina 11 uit 15

Bijlage 2. Efficiency (kwh/m3) volgens opgave leverancier Compressor kwh/m3 kw m3/min BPI H 0,111 30 4,5 BPI K 0,097 35 6 Deen BR 0,096 55 9,5 Deen C 30 0,122 22 3 Deen C15 0,122 11 1,5 Deen ASD 0,105 22 3,5 Helvoet 96 0,128 96 12,5 Helvoet 48 0,133 48 6 Helvoet 30 0,132 30 3,8 Sekisui S95 0,130 42 5,4 Sylvaphane 61 0,099 45 7,6 Sylvaphane 26 0,103 18,5 3 Sylvaphane GA 55 0,099 55 9,3 Synprodo CE 4 0,105 132 21 Trelleborg SSR 0,102 55 9 Van Beek Ingenieurs Pagina 12 uit 15

Bijlage 3. Efficiency (kwh/m3) theoretisch Indicatief verbruik compressor (7 bar werkdruk) 0,14 0,13 0,12 0,11 kwh/m3 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 1,2 3 6 9 12 30 60 90 120 m3/min. (X-as niet lineair!) Zuiger min. Zuiger max. Schroef min. Schroef max. Theoretisch Schotten min. Schotten max. Indicatie kw vs. m3/min. 180 160 140 120 kw 100 80 Zuiger Schroef 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 m3/min Van Beek Ingenieurs Pagina 13 uit 15

Bijlage 4. Vollast nullast draaiuren In onderstaande grafieken wordt een voorbeeld gegeven van het aantal uren dat een compressor wekelijks in vollast en nullast draait. In de weken van 17 en 24 juli draait de compressor 60 uur/wk in vollast en ruim 40 u/wk in nullast. Het nullastvermogen is ca. 25% van het vollastvermogen. In een week met 60 vollasturen en 40 nullasturen is het aandeel van nulast in het elektriciteitsverbruik: 40*0,25/(60+40*0,25) = 14%. De efficiency daalt ook met 14% ten opzichte van continu vollast, oftewel het specifiek verbruik in kwh/m 3 stijgt met 14% van ca. 0,100 tot 0,114 kwh/m 3. Van Beek Ingenieurs Pagina 14 uit 15

Van Beek Ingenieurs Pagina 15 uit 15