Real-time energiemonitoring rubber- en kunststofindustrie Business case Datum 28 april 2015 Versie Auteur Opdrachtgever Samenwerkingspartner Definitief Dirk-Jan Everts, EY Erik ter Avest, RVO.nl Martin van Dord, NRK
Inhoudsopgave Inhoudsopgave 2 Inleiding 3 Business case real-time energiemonitoring 4 Bijlage Achtergrondgegevens kasstromenoverzicht 9
Inleiding Op 25 maart 2015 heeft EY in samenwerking met NRK en RVO.nl een workshop over real-time energiemonitoring georganiseerd. In een voorafgaande enquête is de informatiebehoefte binnen de branche op dit onderwerp in kaart gebracht. Daaruit bleek er met name meer behoefte is aan inzicht in de business case van real-time-energiemonitoring. Dit rapport voorziet in deze behoefte door de business case van energiemonitoring beknopt uit te werken. De inzichten die tijdens de workshop onderling zijn gedeeld zijn hierin verwerkt.
Business case real-time energiemonitoring Inleiding Real-time energiemonitoring is het meten van energieverbruik met korte tijdsintervallen tussen de verschillende metingen 1. Real-time energiemonitoring wordt in uiteenlopende situaties steeds meer toegepast, denk bijvoorbeeld aan de slimme meters in huis of de verbruiksmeter in de auto. Ook industriële bedrijven gaan over op real-time energiemonitoring van processen en installaties. Machinebouwers spelen bijvoorbeeld op deze trend in door energiemeters te integreren in de machines. De vraag is of real-time energiemonitoring ook interessant is voor een gemiddeld rubber- en kunststofbedrijf en hoe de business case kan worden opgezet. Real-time energiemonitoring als onderdeel van energiemanagement Figuur 1 laat drie dimensies van energiemanagement zien: techniek, structuur en mensen. Energiemanagement werkt goed als deze drie aspecten op de juiste manier met elkaar in verbinding staan. De techniek moet op orde zijn (energiezuinige installaties, regeltechniek, meters, software), er moet een duidelijke structuur zijn waarin taken, verantwoordelijkheden en bevoegdheden zijn vastgelegd Figuur 1 Drie dimensies van energiemanagement: mensen, techniek en structuur 1 De term real-time impliceert een continue meting van gegevens. In dat licht kan een onderscheid worden gemaakt tussen real-time en near-time. Near-time monitoring refereert dan aan niet-continue meting met een beperkte tijdsinterval tussen de metingen (seconden of minuten). In de praktijk worden beide vormen van monitoring (real-time en near-time) echter aangeduid met real-time energiemonitoring. Wij sluiten ons in dit rapport aan bij deze gangbare definitie.
kwh en tot slot moeten de betrokken medewerkers naar constante energie-efficiencyverbetering willen streven, van de directie tot de werkvloer. Toegevoegde waarde real-time energiemonitoring Real-time energiemonitoring is een waardevol element in een efficiënte bedrijfsvoering: Onzichtbaar besparingspotentieel wordt zichtbaar, zowel wat betreft energieverbruik als productiviteit. Het effect van besparingsmaatregelen kan beter worden gekwantificeerd en gecommuniceerd. Dat zorgt voor meer betrokkenheid van alle medewerkers en externe belanghebbenden. Productiviteitsverhoging door energiemonitoring Plastirol heeft in haar productielocatie in Sliedrecht zes extruderlijnen van real-time energiemonitoring voorzien. Sindsdien is een productiviteitsverhoging van 4% gerealiseerd. Daarbij bleek dat een extruder op halve output 33% minder energie-efficiënt werkt dan een extruder die volledig wordt belast. Real-time energiemonitoring geeft gedetailleerd inzicht in de prestaties van processen en kan worden gebruikt om bottlenecks op te sporen en aan te pakken. Een goed voorbeeld hiervan is de manier waarop Plastirol energiemonitoring gebruikt, zie inzet. Het besparingspotentieel van energiemonitoring ligt voornamelijk op de volgende gebieden: Betere capaciteitsbenutting van machines. Door monitoring wordt precies duidelijk wanneer machines niet hebben kunnen draaien of minder output leveren. Doordat gedetailleerde informatie beschikbaar is kan de oorzaak beter worden achterhaald. Zo kunnen verschillende ploegen machines bijvoorbeeld op verschillende manieren instellen. Nullastverbruik van machines. Met name perslucht, koeling, ventilatoren en andere ondersteunende processen hoeven lang niet altijd continu te draaien terwijl dat in de praktijk wel regelmatig gebeurd. Een goede analyse van de basislast legt dit besparingspotentieel snel bloot (zie onderstaande figuur). 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 10.000 besparing Figuur 2 Energiebesparing door verminderen nullastverbruik. In deze situatie is gedurende enkele maanden sprake van nullastverbruik in de weekenden, een typisch voorbeeld van laaghangend fruit.
Benchmark tussen machines. Door goede energiemonitoring wordt het specifieke energieverbruik (kwh / ton product) van verschillende machines snel duidelijk. Slecht presterende machines kunnen op basis van de energiebesparing mogelijk versneld worden afgeschreven. Een business case in zes stappen De eerste stap in het opzetten van een energiemonitoringsysteem is het ontwikkelen van een goede business case. Aan de hand van het volgende stappenplan komen alle relevante elementen aan bod: 1. Bepaal het doel van energiemonitoring Stel van te voren vast waartoe real-time energiemonitoring dient. Dit helpt bij het maken van een goede afweging tussen kosten en baten. Zorg ervoor dat de beoogde doelen door alle relevante belanghebbenden worden gedeeld zoals de directie, de energiecoördinator, de productiemanager en het hoofd technische dienst. Mogelijke doelen zijn: 1. Verhogen van de productiviteit (operational excellence) 2. Energiekostenbesparing 3. Verbeterde kostenallocatie over verschillende producten 4. Verbeterd onderhoud aan machines 5. Betere communicatie over de voortgang van energiebesparingsprojecten 6. Voldoen aan wet- en regelgeving (bijvoorbeeld energiezorg MJA) 2. Bepaal de scope van het monitoringsysteem Om te bepalen welke processen je het beste kunt meten is het van belang om een overzicht van de energieverbruikers in kaart te brengen. In het algemeen kan worden gesteld dat de grootste energieverbruikers ook het grootste absolute energiebesparingspotentieel hebben. Daarbij geldt dat het in veel gevallen verstandig is eerst een deel van het totale productieproces te monitoren en dit stapsgewijs uit te breiden naarmate de ervaring met het monitoringsysteem toeneemt. 3. Stel een meterplan op Voor elke installatie binnen de scope (stap 2) moet een aantal zaken worden vastgelegd: Welke meters zijn nodig en welke meters zijn reeds beschikbaar? Wat is de topologie (wat is de ruimtelijke positionering van de installatie ten opzichte van andere te meten installaties en de datalogger). Het type meter: bedraad of draadloos? De wijze waarop de gemeten data wordt uitgelezen (software). 4. Vraag offertes aan Met een compleet meterplan is het mogelijk een goede offerte aan te vragen voor zowel de hardware (inclusief installatie) en de software die nodig is voor het uitlezen van de
gegevens. Met name het installeren van trafo s 2 vraagt om elektrotechnische kennis en ervaring. 5. Beoordeel of de investering voldoende rendeert Maak op basis van de offerte en een aanname voor de te verwachten energiebesparing en productiviteitsverhoging een inschatting van de rentabiliteit van de investering. Door de jaarlijkse kasstromen in kaart te brengen wordt snel duidelijk of de investering rendeert. Figuur 3 geeft een voorbeeld van een dergelijk overzicht. In bijlage 1 is dit in meer detail uitgewerkt. 200.000 Kasstromenoverzicht real-time-energiemonitoring (fictief) 150.000 100.000 50.000 0 0 1 2 3 4 5-50.000 Tijd (jaren) Baten productiviteitsverhoging Energiekostenbesparing Investering hardware en installatie Investeringen in energiebesparingsmaatregelen Externe advieskosten Cumulatieve kasstroom (alleen energiekostenbesparing) Cumulatieve kasstroom Figuur 3 Kasstromenoverzicht van energiemonitoring. Zie bijlage 2 voor een overzicht van de aannames die ten grondslag liggen aan deze grafiek. 2 Vanaf 80 Ampere is het niet mogelijk om stroom direct te meten. De stroom wordt getransformeerd met trafo s die om de drie stroomkabels van de drie fasen worden geplaatst.
6. Werk de business case uit Leg alle bevindingen uit de voorgaande vijf stappen vast in een business case voor realtime energiemonitoring. De structuur van de business case ziet er dan als volgt uit: 1. Doel en scope van real-time energiemonitoring. 2. Het meterplan. 3. Rendement van de investering. 4. Taken, bevoegdheden en verantwoordelijkheden i. Uitlezen van gegevens en controleren op juistheid. ii. Analyseren van gegevens. iii. Rapporteren van analyseresultaten. iv. Periodiek beoordelen juist functioneren van energiemonitoring. v. Communicatie over behaalde resultaten. 5. Beschrijven risico s en beheersingsmaatregelen. Succesfactoren bij de implementatie van real-time-energiemonitoring Tijdens de workshop op 25 maart 2015, waar acht bedrijven uit de sector aan deelnamen, zijn de volgende praktijkervaringen uitgewisseld die inzicht geven in de succesfactoren van een real-timeenergiemonitoringsysteem: - De business case voor energiemonitoring is voor een gemiddeld rubber- en kunststofbedrijf financieel aantrekkelijk als naast energiebesparing ook andere kostenbesparingen worden gerealiseerd zoals productiviteitsverhoging of verminderde onderhoudskosten. - Real-time-energiemonitoring vraagt om constante aandacht. Alleen de installatie van een geavanceerd monitoringsysteem biedt geen garantie dat het besparingspotentieel ten volle wordt benut. Naast techniek zijn structuur en mensen essentieel. - Het implementeren van een real-time-energiemonitoringsysteem vraagt om goede communicatie met de werkvloer. Doordat het productieproces gedetailleerd wordt gemonitord levert dit informatie op over de prestaties van de betrokken productiemedewerkers. De ervaring leert dat een cultuur van vertrouwen en heldere communicatie belangrijke ingrediënten zijn in de acceptatie van deze vorm van monitoring. - Real-time-energiemonitoring kan naast een beter inzicht in het energieverbruik ook voor inzicht in andere variabelen bieden zoals de arbeidsfactor (cos phi) en de harmonische verstoring. Inzicht in deze beide zaken kunnen tot forse kostenbesparingen leiden.
Bijlage Achtergrondgegevens kasstromenoverzicht In tabel 1 staan de aannames voor de berekening van het kasstromenoverzicht in tabel 2 (de gegevens in tabel 2 komen overeen met de grafiek in het hoofdstuk Business case real-time energiemonitoring ). Het betreft een fictief voorbeeld maar de ordegrootte zal voor een gemiddeld rubber- en kunststofbedrijf kloppen. Als alleen de energiekostenbesparing in beschouwing wordt genomen zal de business case in een aantal situaties onvoldoende aantrekkelijk zijn. Wordt een veronderstelde productiviteitsverhoging ook meegenomen dan kan dat beeld anders worden. Eén en ander is in onderstaande tabellen verwerkt. Naast het meten van energieverbruik kunnen elektriciteitsmeters ook nog andere variabelen meten zoals het opgenomen vermogen, de hoeveelheid blindstroom (cos phi) en de verstoring door harmonischen. Ook op deze aspecten kunnen energiekosten worden bespaard. Zo kan een overschrijding van de gecontracteerde capaciteit (door de optelling van actief en reactief vermogen) een forse kostenpost zijn. Een verbetering van de cos-phi leidt zo tot lagere kosten. Ook kan harmonische verstoring leiden tot overbelasting van de elektriciteitsinfrastructuur en stroomuitval en daarmee productieverlies tot gevolg hebben. Deze zaken zijn niet meegenomen in onderstaand voorbeeld maar kunnen de business case wel versterken. Tabel 1 Aannames kosten en baten real-time energiemonitoringsysteem (fictief voorbeeld) Omschrijving Waarde Eenheid Totale energiekosten 500.000 / jaar Aantal meetpunten 30 - Aantal elektriciteitsmeters 30 - Aantal dataloggers 3 - Gemiddelde kosten meetpunt (abonnement monitoringsoftware) 50 / jaar / meetpunt Gemiddelde kosten per elektriciteitsmeter (inclusief installatiekosten) 700 / meter Gemiddelde kosten per datalogger 1.000 / logger Installatiekosten 6.000 Energiebesparing jaar 1 2,00% - Energiebesparing jaar 2 (cumulatief) 3,00% - Energiebesparing jaar 3 (cumulatief) 4,00% - Energiebesparing jaar 4 (cumulatief) 4,00% - Energiebesparing jaar 5 (cumulatief) 4,00% -
Tabel 2 Kasstromenoverizcht real-time energiemonitoring (fictief voorbeeld) Kasstromenoverzicht Jaar 0 1 2 3 4 5 Investering hardware en installatie -30.000 0 0 0 0 Jaarlijkse kosten (abonnement monitoringsoftware) 0-2.000-2.000-2.000-2.000-2.000 Externe advieskosten -3.000 0 0 0 0 0 Energiekostenbesparing 0 10.000 15.000 20.000 20.000 20.000 Investeringen in energiebesparingsmaatregelen 0 0 0 0 0 0 Baten productiviteitsverhoging 0 25.000 25.000 25.000 25.000 25.000 Totaal (exclusief productiviteitsverhoging) -33.000 8.000 13.000 18.000 18.000 18.000 Cumulatieve kasstroom (alleen energiekostenbesparing) -33.000-25.000-12.000 6.000 24.000 42.000 Totaal -33.000 33.000 38.000 43.000 43.000 43.000 Cumulatieve kasstroom -33.000 0 38.000 81.000 124.000 167.000