All-electric vergt soms een lange adem

Je kunt nogal wat obstakels op de weg tegenkomen als je als fabrikant je bedrijf op korte termijn all-electric wilt maken. Installateurs kunnen in samenspraak met de technische dienst van het betreffende bedrijf helpen bij de keuzes. Enkele overwegingen en tips uit de praktijk, om in gedachten te houden.

Tekst Joost Melten

Eigenlijk wilde directeur Michel Driessen al in 2017 een grote slag slaan bij het all-electric maken van zijn bedrijf Verstegen Spices & Sauces: “Twee, drie jaar geleden waren onze twee gasgestookte stoomgeneratoren uit het jaar 2000 toe aan vervanging en zijn we hier gaan praten over een duurzamer alternatief. Die generatoren, samen per uur goed voor maximaal 2.500 kilo stoom van 10 bar, gebruikten elk per jaar ongeveer 564.000 m3 aardgas. En ze waren gezamenlijk onze grootste gasgebrui-

KLIMAATACTIES

In 2015 stelde de Verenigde Naties een duurzaamheids-agenda op voor de periode tot 2030, als opvolger van de eerdere, eveneens door de VN ingestelde ‘Millennium Development Goals’. De nieuwe ’agenda’ omvat zeventien Duurzame Ontwikkelingsdoelstellingen die in 2030 moeten zijn bereikt door de 193 lidstaten van de VN. Het in Rotterdam gevestigde Verstegen Spices & Sauces focust zich op vijf van de in totaal zeventien doelstellingen: Geen armoede, Geen honger, Goede gezondheid & welzijn, Verantwoorde consumptie & productie, en tot slot Klimaatactie. Bijgaand artikel heeft betrekking op het doel Klimaatactie. Op dit gebied streeft Verstegen onder andere naar het volledig gasloos maken van het gehele bedrijf, dit door het gebruik van wind- en zonne-energie. ker. Was dit niet een goed moment om over te gaan op een andere manier van stoom maken, niet met aardgas, maar met groene, elektrische energie?”

Advies door externe partijen Familiebedrijf Verstegen gebruikt veel stoom in de ‘sauzenkeuken’, ook wel de ’natte productie’ genoemd. De afdeling waar onder andere de kant-en-klare sauzen worden geproduceerd. Het bedrijf liet zich bij de beoogde transitie

Hadden ze de lat niet te hoog gelegd?

adviseren door externe partijen als KWA Bedrijfsadviseurs, ingenieursbureau Tauw, energieleverancier Engie, installateur Van der Mark Ketelonderhoud en het Stoomplatform, de branchevereniging voor stoom. En daarnaast door een aantal in stoom gespecialiseerde bedrijven.

Elektrische ketel Het bleek allereerst een hele opgave om een geschikte leverancier te vinden voor twee grote elektrisch ‘gestookte’ stoomketels. “De stoombranche in Nederland is heel sterk gasgericht,” vertelt manager technische dienst Paul Beukema, “dus we moesten in het buitenland gaan zoeken. We kwamen in contact met partijen die niet aan onze eisen konden voldoen, bijvoorbeeld omdat ze alleen gespecialiseerd waren in scheepvaart, of alleen konden voldoen aan Amerikaanse richtlijnen en niet aan Europese. Een andere partij was weer te klein en moest er allerlei andere partijen bij betrekken. Sommige bedrijven gaven zelfs geen enkele respons.”

Elektra of gas?

Beukema en Erwin van der Mark waren al zeven adressen verder voor ze eind 2019 uiteindelijk terecht kwamen bij een leverancier in Noorwegen. Een land waar de industrie kan beschikken over grote hoeveelheden goedkope, groene elektrische stroom. “Wat we daar konden kopen was eigenlijk een hele grote waterkoker”, licht Beukema toe. “Als je kijkt naar de energieomzetting in zo’n ketel dan heb je voor een kWh thermisch ook een kWh elektrisch nodig. Maar terwijl je uit een m3 aardgas 9,76 kWh thermisch haalt, heb je voor die hoeveelheid thermische energie bijna 10 kWh elektrische energie nodig. Dan wordt dat best een lastig plaatje, want je bespaart zo wél op je CO2-uitstoot, maar je bezuinigt niet op je energiegebruik en ook niet op je energiekosten. Daarbij komt nog dat Verstegen als groter bedrijf ook te maken heeft met de Europese Energie Efficiëntie Richtlijn (EED), die niet zozeer voorschrijft dat je minder CO2 moet uitstoten, maar dat je juist op je energieverbruik moet besparen.”

Aansluitcapaciteit te klein Al in de beginfase bleek dat de bestaande trafo-capaciteit van het bedrijf - 2.000 kVA, goed voor ongeveer 1.920 A - onvoldoende zou zijn om naast de elektriciteitsafname van de reguliere productie ook nog de stoomproductie te kunnen elektrificeren. Beukema: “Alleen al twee stoomketels à 750 kW thermisch, met een capaciteit van twee keer duizend kilo stoom per uur, zouden bij maximaal gebruik ongeveer 2.200 A als puur ohmse belasting trekken. Gebaseerd op zeventig procent belasting wordt de benodigde trafocapaciteit dan ongeveer 1.600 kVA, alleen al voor de stoomproductie.” Bovendien wil Verstegen uiteindelijk alle ruimteverwarmingen, de totale warmwatervoorziening en ook de luchtdroger van de ‘droge productie’ laten overstappen van gas naar elektriciteit. Om óók nog te kunnen groeien in productie zou de elektrische aansluiting van het bedrijf tot 4.500 A verzwaard moeten worden…

Partijen met een eigen stramien Het bleek dat Stedin - netbeheerder in de regio Rijnmond - onvoldoende stroom kon leveren voor de gewenste hogere aansluitcapaciteit. Om dat te verhelpen zou eerst een nieuwe kabel moeten worden getrokken vanuit een hoofdverdeelstation ruim anderhalve kilometer verderop, dwars door het industrieterrein. Beukema: “We hebben verschillende opties aan Stedin voorgelegd, maar eigenlijk blijft alleen een dergelijke zogeheten ‘MS-rail’-aansluiting over. Driessen had een besluit genomen en dan wil je als onderneming snel schakelen. Maar dat ging dus niet, want het zou een kostbaar traject worden van twee jaar. Dat soort grote bedrijven hebben een eigen stramien en die gaan dat voor jou echt niet veranderen.”

Te hoog gegrepen? Vanwege alle tegenwind had Driessen bijna de handdoek in de ring gegooid. Verstegen had met het gasloos willen maken van de stoomproductie bij nader inzien ook meteen het meest ingewikkelde project binnen het bedrijf aangepakt. Hadden ze voor zichzelf de lat niet te hoog gelegd? Kun je niet beter beginnen met het all-electric maken van bijvoorbeeld de ruimteverwarming of de bereiding van warmtapwater, twee processen waarvoor minder hoge temperaturen nodig zijn? “Dat klopt,” licht Driessen toe, “en daarom hebben we onze focus verschoven naar het

Verstegen Spices & Sauces wil uiteindelijk een stoomketel op elektriciteit of bijvoorbeeld op waterstof, maar heeft voorlopig een gereviseerd, relatief zuinig exemplaar op aardgas.

TIPS

Een installateur kan in samenwerking met de technische dienst van een bedrijf een belangrijke rol spelen bij een energietransitie, onder andere door tips te geven en te verduidelijken wat wel en niet realistisch, haalbaar en verstandig is: - pak niet meteen het ingewikkeldste project aan; - breng het energieverbruik van je processen in kaart; - onderzoek hoe je ze energiezuiniger zou kunnen maken; - misschien kun je stroomvragende installaties slimmer verdelen over de beschikbare transformatoren; - laat je goed informeren door je installateur en zo nodig ook door een adviesbureau; - is het wel zo slim om elektrische energie een-op-een om te zetten in warmte; kun je niet eerst stappen maken met een warmtepomp? - ga na of de netbeheerder wel voldoende elektrische stroom kan leveren voor het gasloos maken van een proces; - hou er rekening mee dat grote gemeenten en netbeheerders logge partijen zijn; - gooi de handdoek niet te snel in de ring.

VAKBLAD VOOR DE ELEKTROTECHNISCH INSTALLATEUR

www.installatiejournaal.nl

N°12 Personeelstekort aanpakken p. 10 Strijden tegen solarbranden p. 12 Hoe maak je een kabelberekening? p. 18 Software voor kabelberekening p. 20 Inspectie elektrische installaties: waar moet je op letten? p. 22 Elektrische verwarming als hoofdverwarming? p. 27 PROJECT Brandventilatie zorgt voor laadvermogen stekkerauto’s Jaargang 37 December 2019 TREND Aardgasloos en de woninginstallatie

p. 14 p. 16

MARKT Visie op de energietransitie p. 30, 34, 36 & 40

TECHNIEK Fouten bij schakelkasten

p. 24

Door het verzwaren van een transformator kan binnenkort een gasgestookte luchtdroger worden vervangen door een exemplaar dat draait in combinatie met een warmtepomp.

gasloos maken van de luchtdroger die we gebruiken bij de ’droge productie’, de afdeling waar kruiden en specerijen worden gemalen, gemengd en verpakt. Daarvoor moest onder andere een transformator wat worden verzwaard, een project dat wél haalbaar bleek.” Voor de broodnodige vervanging van de oude stoomgeneratoren koos het bedrijf voor het tijdelijk inzetten van een gehuurde, gasgestookte stoomketel met een capaciteit van maximaal tweeduizend kg stoom per uur.

Veldtest met industriële warmtepomp Een warmtepomp voor die stoomproductie kwam in beeld toen Driessen eind 2019 op het Food Technology Event van dat jaar een presentatie gaf over de vergroening van zijn bedrijf. “Daar gaf ook TNO-onderzoeker Lennart van der Burg een presentatie, over de voortgang van TNO op het gebied van industriële warmtepompen. Onder andere over de ontwikkeling van een 2 MW-warmtepomp die stoom op vooralsnog 120 graden kan leveren. En hij liet blijken dat TNO nog op zoek was naar bedrijven die zouden willen meewerken aan een zogeheten veldtest met die warmtepomp.”

Afspraak uitgesteld Driessen vond het een interessant verhaal en maakte een afspraak voor een gesprek in Rotterdam over wat Verstegen en TNO voor elkaar zouden kunnen betekenen. Op die bijeenkomst was namens TNO niet Lennart van der Burg, maar Robert de Boer aanwezig, specialist duurzame procestechnologie: “We hebben besproken welke uitdagingen zij hebben met hun energievoorziening en met het verduurzamen daarvan. Én over de eventuele inzet van een warmtepomp en wat je nodig hebt om dat goed te kunnen beoordelen. Er waren plannen om dat gezamenlijk verder te verkennen, maar we zijn ingehaald door het coronavirus. Een vervolggesprek is niet afgesteld, maar alleen uitgesteld.”

Riante energiebesparingen De trafo voor de ‘droge productie’ is inmiddels aangepast. Dat ging trouwens ook niet zonder hobbels. Zo moest bijvoorbeeld uit de traforuimte eerst asbest worden verwijderd. Afgaande op de planning zal er begin 2021 een luchtdroger met een warmtepomp draaien. Naar verwachting zal deze combinatie het thermisch rendement van het droogproces met ruim vijftig procent verbeteren. Wat de gehuurde ketel betreft, die is na ongeveer een jaar vervangen door een gereviseerd exemplaar, geïnstalleerd door Van der Mark Ketelonderhoud.

Stoomdruk “Met een state-of the-art-brander, waardoor de stoomproductie nu bijna veertig procent minder gas vergt dan met de oude generatoren uit 2000”, aldus Beukema. De ketel is ingeregeld op negen bar stoomdruk; de maximale capaciteit is 2.600 kilo stoom per uur. Uit metingen met een stoomflowmeter blijkt dat er een zeer fluctuerende stoomafname is, met pieken tot boven de drieduizend kilo per uur. Voor een eventuele overstap op waterstof, al dan niet in combinatie met aardgas, moet de brander dan worden aangepast.

* Zie ook: ‘Warmtepomp werkt ook met batchgewijze processen’ in deze aflevering van Installatie Journaal.

‘Warmtepomp werkt óók met batchgewijze processen’

Dat een warmtepomp niet geschikt zou zijn voor batchgewijze industriële processen hoort Robert de Boer van TNO wel vaker. Hij plaatst daar twee kanttekeningen bij.

Tekst Joost Melten

De ‘Low-Capex’ warmtepomp van TNO, met een thermisch vermogen van 2MW, waarmee restwarmte van 50 °C (of hoger) wordt opgewaardeerd naar stoom van 120 °C. (foto TNO). Verstegen Spices & Sauces in Rotterdam wilde in het kader van ‘all electric’ twee verouderde, gasverslindende stoomgeneratoren vervangen door twee elektrisch ‘gestookte’ stoomketels. Dat had nogal wat voeten in de aarde en het bleek een leerzame zoektocht die nog niet voorbij is.*

Het begint met goed zicht krijgen op het huidige warmtegebruik

Tijd gekocht Door te kiezen voor een relatief goedkope, zuinige, tweedehands gasketel regelde Verstegen voor zichzelf tijd om toekomstige ontwikkelingen te kunnen afwachten. Want wie weet of waterstof zich in de nabije toekomst zal ontpoppen als goed verkrijgbare alternatieve energiebron? Of hoe industriële warmtepompen zich verder zullen ontwikkelen?

Veldtest TNO werkt - onder andere - aan zo’n industriële warmtepomp, met een thermisch vermogen van 2 MW, die stoom kan leveren van 120 °C. De onderzoeksorganisatie zoekt bedrijven die willen deelnemen aan een veldtest. Paul Beukema, manager technische dienst van Verstegen, weet op dit moment nog niet

zo zeker of de warmtepomp van TNO - of welke andere warmtepomp dan ook - op dit moment al geschikt is voor de stoomproductie van het bedrijf : “We hebben de bewuste warmtepomp eind vorig jaar bij TNO bekeken en hebben begrepen dat hij stoom kan opwekken tot twee á drie bar, terwijl we voor onze processen tot negen bar nodig hebben. Daarnaast is die warmtepomp nog niet uitontwikkeld, terwijl wij een operationeel bedrijf zijn waar betrouwbaarheid en continuïteit heel belangrijk zijn.”

Sterke fluctuaties Beukema: “Bovendien hebben wij een batchgewijs proces, dus fluctueert onze stoomvraag heel sterk. Het ene moment kan de vraag heel laag zijn, zodat de ketel bij wijze van spreken in rust gaat, en op een ander moment kan er zo maar ineens 3.200 kilo stoom gevraagd worden. Dat betekent dat je de apparatuur die dat aan moet leveren, snel moet kunnen schakelen. Zo ’n warmtepomp is eigenlijk meer geschikt voor een continu proces, bijvoorbeeld in een papierfabriek, waar een soort procesrust heerst en constant een bepaalde hoeveelheid stoom nodig is.”

Integratie met buffers Robert de Boer van TNO hoort dit vaker, ook uit andere takken van industrie: “Ja, dat is inderdaad een herkenbaar geluid uit de procesindustrie. Brouwerijen hebben bijvoorbeeld óók dat soort bedenkingen en vragen zich af hoe dat gaat werken. De meeste bedrijven hebben stoomboilers staan die je makkelijk op- en af regelt, die dus heel eenvoudig de vraag kunnen volgen. Maar dat kan echt óók met een warmtepomp in combinatie met het juiste volume aan warmtebuffers. Bij een goede integratie is zo’n systeem net zo goed in te regelen. ”

Procesvoering Maar er speelt volgens hem nog wat anders. “Je kunt meestal ook wel wat aan je procesadvertentie voering sleutelen, om de warmtepomp wat tegemoet te komen. Daarvoor moet er goed zicht zijn op het huidige warmtegebruik. Daar begint het eigenlijk mee. ”

Eerste stappen De Boer: “We hebben bij andere bedrijven gezien dat er bijvoorbeeld stoom van 180 graden op een proces werd gezet om een bepaald product op te warmen, terwijl dat uiteindelijk maar tot zestig graden opgewarmd hoefde worden. Als je dan met een klant in gesprek bent die aangeeft dat er stoom van 180 graden nodig is, dan wordt het een heel moeilijk verhaal voor een warmtepomp als je niet doorvraagt. Op deze schaalgrootte en benodigde temperatuurniveaus is het allemaal nog relatief nieuw. Daar hebben wij partijen zoals Verstegen hard bij nodig, om die eerste stappen te durven nemen.”

* Zie ‘All-electric vergt soms een lange adem’,

in deze aflevering van Installatie Journaal.

Nieuw: Vakbase Verlichting De informatiebron op het gebied van Verlichting

Op de Vakbase Verlichting vindt u alle informatie voor alle middelen, toepassingsmogelijkheden en nieuwe ontwikkelingen op het gebied van verlichting voor utiliteit en woningen.

Kom tot de juiste lichtoplossing

De vakbase bevat meer dan 100 artikelen met informatie over ontwerp en oepassingen van verlichting en achtergrondinformatie om op de hoogte te blijven van t de laatste normen en richtlijnen. De vakbase Verlichting is compleet en actueel. Interessant voor architecten, ichtontwerpers, installateurs en projectontwikkelaars.li

Meer informatie: www.vakmedianetshop.nl/verlichting