Duurzaam energiegebruik niet altijd duur

KENNISPARTNER - De wereldbevolking groeit ieder jaar aanzienlijk. Dat betekent dat ook voedselproductiebedrijven groeien. Tegelijkertijd kan de aarde het niet aan om zo exorbitant belast te worden als nu het geval is. Sterker nog: de huidige belasting begint zijn tol al te eisen. Productiebedrijven moeten meer dan ooit hun verantwoordelijkheid nemen en zorgen dat de 'footprint' van voedselproductie geminimaliseerd wordt.

De oplossing zit volgens Michel van der Linde – projectleider bij Synergo – in verschillende facetten van voedselverwerking. Energiegebruik en -verbruik is daarbij een hoofdthema. Dat staat volgens van der Linde als een paal boven water. “We hebben te maken met eindigheid van dingen. Ook van energie. Althans, de conventionele energiebronnen. ‘Trias Energetica’ is een driestappenstrategie waardoor bedrijven hun energiegebruik significant kunnen reduceren.”

Stap 1: Reduceer consumptie

Energieverspilling is een groot en onnodig probleem. Thuis kunnen eenvoudige aanpassingen gedaan worden, zoals een warme trui aantrekken, zodat de kachel niet hoeft opgestookt te worden. Voor bedrijven kan gedacht worden aan stoomgebruik. “Wanneer je door een gemiddelde fabriek loopt, kom je op tal van plekken waar stoom en/of condensaat onnodig vrijkomt. Allemaal kleine hoeveelheden die op het eerste oog te verwaarlozen zijn, maar wat bij elkaar opgeteld toch een behoorlijk volume is”, aldus van der Linde. Deze overbodige verliezen kunnen opgelost worden door goed te isoleren, geen kranen onnodig open te zetten en soortgelijke minimale handelingen. “Waarom we dit soort verspillingen toch nog tegenkomen? Omdat het bedrijven financieel weinig oplevert ten opzichte van de kostprijs van hun eindproduct. Maar daar moeten we vanaf.”

Stap 2: Gebruik zoveel mogelijk duurzame bronnen

Huizen gaan langzamerhand van het gas af. Bedrijfspanden nog in mindere mate. Toch is het van belang afscheid te nemen van dit soort conventionele energiebronnen. Dit begint al bij het ontwerpen van een productielijn. Daar moet al nagedacht worden over het energiegebruik. ‘Kunnen we dit opwekken via zonnepanelen?’ ‘Kan ik nuttige reststoffen uit mijn waterstromen halen?’ ‘Kan ik warme lucht die vrijkomt tijdens productie ergens anders inzetten?’. Allemaal vragen die volgens van der Linde standaard moeten worden gesteld tijdens het ontwerpproces.

Stap 3: Zet energie zo efficiënt mogelijk in

Wanneer alle stappen doorlopen zijn en er zijn geen mogelijkheden meer om energiegebruik te verminderen, zorg dan dat de energie die gebruikt wordt zo efficiënt mogelijk wordt benut. Zo kan het hele productieproces nog eens kritisch nalopen worden en waar mogelijk kunnen aanpassingen worden doorgevoerd. Volgens van der Linde zijn tal van andere opties mogelijk om energie efficiënter te benutten. Energie heeft immers een kwaliteitseigenschap.

Kostbare conventionele energiebronnen dienen eerst ingezet te worden voor hoogwaardige energieproductie, zoals het opwekken van elektriciteit. Dit proces heeft zelf ook energiereststromen. Deze reststromen kunnen vervolgens voor warmteprocessen ingezet worden. Dit noemt men energiecascade (cascade = waterval). De energie doorloopt een pad van hoogwaardige inzet tot laagwaardige. Voorbeeld: Het is verspilling van de kwaliteit van energie om gas te stoken voor warmte, zoals in huizen. Gas verbrandt immers bij hoge temperaturen (+1000°C) en met deze temperaturen kunnen beter eerst andere dingen gedaan worden zoals elektriciteit opwekken (of andere arbeidsprocessen laten draaien). De reststromen van deze processen zijn altijd nog warm genoeg om een huis te verwarmen op 20°C. Dezelfde hoeveelheid energie is dus nu gebruikt voor elektriciteit en warmte. Tegenwoordig zie je dit in cv-installaties met een zogenaamde sterling-motor.

Synergo 180109 Trias Energetica KPbijdrage maart 2019

Exergie is het deel van de energie wat gebruikt kan worden om dingen te laten bewegen. Dit noemt men arbeid. Arbeid is hoogwaardiger dan bijvoorbeeld warmte. De chemische thermodynamica heeft een equivalente term: vrije Gibbsenergie. Hoewel beide energieën worden gemeten in kilojoule (kJ) of kWh mogen ze eigenlijk niet met elkaar worden vergeleken vanwege het verschil in kwaliteit. Met de ene stroom kun je immers meer doen dan met de andere. Met 100 kJ aan warmte van 20°C kan veel minder gedaan worden dan met 100kJ aan chemische energie in de vorm van aardgas. De kwaliteit van energie wordt vaak niet meegenomen in energiestudies, omdat veel energiedeskundigen die deze studies uitvoeren met hun studie zijn gestopt bij de eerste hoofdwet van de thermodynamica (energie gaat nooit verloren). Deze eerste hoofdwet beschrijft helaas niet de kwaliteit van energie. Daarvoor is de tweede hoofdwet van de thermodynamica nodig (energie wordt omgezet van een hoogwaardige naar een laagwaardige energie). Met de eerste kunnen energiebalansen gemaakt worden en de grootte van de energiestromen worden weergegeven. Met de tweede hoofdwet kan aangegeven worden waar een proces nu echt niet goed zit qua energieomzetting."

In de voedselindustrie wordt ook veel koude gebruikt. Denk aan koelhallen van max 6°C of vrieshallen van rond de -20°C. Om deze koude op te wekken wordt ook veel energie gebruikt. Grote, op elektriciteit aangedreven compressoren pompen koelmiddel rond. Ook hier bestaan technieken om restwarmte uit processen om te zetten in koude. Een dergelijke techniek is een absorptiekoelmachine. Het energetisch rendement van een dergelijke machine is lager dan die van een compressiekoelmachine, maar omdat deze een reststroom gebruikt, die anders misschien zomaar onbenut gebleven zou zijn, wordt het totaal toch duurzamer.

Duurzaamheid levert geld op

Van der Linde is het niet eens met de stelling dat alles wat duurzaam is vooral veel geld kost of ten koste van economische groei gaat. “Wanneer een bedrijf besluit om zelf energie op te wekken via zonnepanelen en deze energie zelf op te slaan om dit vervolgens te kunnen delen, betekent dit op korte termijn een financiële investering. En dáár hoor je mensen over. Maar bereken eens wat dit in een periode van tien jaar oplevert. Overigens: onnodige energieconsumptie reduceren kost niets.”

Hoe die verandering van mindset teweeggebracht kan worden is niet eenvoudig. Van der Linde: “Ook adviesbureaus moeten hier niet reactief in zijn. Ik zie dit als een uitdaging: niet wachten tot de vraag komt uit de markt, maar zelf actief informeren en overtuigen. Iedereen is het erover eens dat verandering noodzakelijk is, maar weinigen weten of en hoe dit zo goed mogelijk gedaan kan worden. Het begint met de juiste kennis en informatie aandragen en feiten van fictie onderscheiden.”

Investeren in duurzaamheid en economische achterstand hoeven niet hand in hand te gaan. Nederland heeft juist veel innovatiekracht en zou nog steeds een industry leader kunnen worden. Door te innoveren worden technologieën goedkoper en kan er zelfs een economie rondom duurzame ontwikkeling ontstaan. Zie bijvoorbeeld de “Energiewende” in Duitsland. Deze heeft de zonnepanelenindustrie een flinke impuls gegeven. Dit heeft er mede toe geleid dat zonnepanelen nu betaalbaar en rendabel zijn. In de jaren 80 begon Denemarken met windturbines. De kosten van energieopwekking waren toen vele malen hoger dan conventionele energie (vergelijking van levelized cost of electricity (LCOE)). Toch is men blijven investeren met als resultaat dat windenergie eenzelfde of zelfs lagere LCOE heeft dan conventionele alternatieven. Zelfs wind op zee heeft flinke stappen gemaakt zoals windpark Borssele en is concurrerend met conventionele bronnen (behoudens de problematiek van regelbaarheid en variabiliteit). Door investering kan doorontwikkeld worden totdat zaken economisch rendabel zijn. Dit vraagt om durf en visie. En ja, ook hier geldt de wet van de remmende voorsprong. Hier moet voor gewaakt worden en er moet vooral doorontwikkeld worden. Bovendien is verandering moeilijk. Het vereist andere keuzes en gedrag. Verandering gebeurt niet door erover te praten maar door het te doen."

Auteur: Michel van der Linde, projectleider bij Synergo, kennispartner van VMT