Op het terrein van HVC in Dordrecht is een demofabriek geopend die grondstoffen voor een nieuwe, natuurlijke plastic-vervanger produceert uit natuurlijke reststoffen. Deze zijn afkomstig uit afvalwater.

Het materiaal heeft de voordelen van plastic maar niet de nadelen. Het is licht en vormbaar, is verwerkbaar als plastic én volledig biologisch afbreekbaar. Daardoor worden er geen microplastics in de natuur achtergelaten. De samenwerkingspartners achter de fabriek zien legio mogelijkheden voor de toekomst: van schoenzolen tot landbouwplastic en kweekpotjes, tot zelfhelend beton in tunnels en kelders.

Het nieuwe materiaal wordt gemaakt uit natuurlijke reststoffen. Deze zijn afkomstig van afvalwater, waarin veel vetzuren zitten. De bacteriën in de demonstratie-installatie zetten deze vetzuren om. Zoals mensen vet in het lichaam opslaan, slaan deze bacteriën dit materiaal als een energiereserve in hun cel op. De stof wordt uit de bacteriën gehaald en kan vervolgens worden gebruikt als natuurlijke plastic-vervanger.

Samenwerkingsverband

De installatie is mogelijk dankzij een bijzondere samenwerking tussen private en publieke partijen. Het samenwerkingsverband bestaat uit vijf waterschappen: Brabantse Delta, De Dommel, Hollandse Delta, Scheldestromen en Wetterskip Fryslân. Met daarnaast STOWA, Paques Biomaterials en HVC.

Met de demonstratiefabriek willen de samenwerkingspartners een brug slaan naar een commerciële productie van de natuurlijke plastic-vervanger. De demo-installatie maakt het voor een groot aantal geïnteresseerde bedrijven mogelijk om het nieuwe materiaal te testen en toe te passen in hun producten als alternatief voor plastic. Het is de bedoeling na de demofase op te schalen en grotere installaties neer te zetten die de natuurlijke plastic-vervanger op de markt zal brengen.

> Lees hier meer over het project

TU Delft en TNO werken al jaren aan schonere productieprocessen voor de chemische industrie. Binnen het nieuwe samenwerkingsverband e-Chem willen ze grootschalige elektrolyse-installaties bouwen die CO2 uit de lucht omzetten in drie basisbouwblokken voor de chemische industrie: methanol, etheen en kerosine.

In 2050 zouden we volgens het in 2015 gesloten Klimaatakkoord van Parijs een CO2-neutrale samenleving moeten hebben. Dat halen we niet zonder een ingrijpende verandering van de chemische industrie. Eén van de opties is om CO2 uit de lucht te halen en met duurzaam opgewekte elektriciteit om te zetten in grondstoffen voor de productie van onder andere plastics en brandstoffen. Om deze ontwikkeling te versnellen, slaan e-Refinery (TU Delft) en VoltaChem (TNO) de handen ineen binnen het programma e-Chem.

De TU Delft heeft binnen e-Refinery ervaring opgedaan met fundamenteel en toegepast onderzoek naar materialen, processen en reactoren op alle lengteschalen, van het atomaire niveau tot aan de reactorschaal. TNO heeft uitgebreide ervaring met het testen in de praktijk en onderwerpen als levenscyclusanalyse en business modellen. Door die kennis en kunde aan elkaar te knopen, willen beide partijen binnen een paar jaar komen tot demonstratieopstellingen. Deze moeten de industrie er vervolgens van overtuigen om in de technologie te investeren.

Meest kansrijke routes

De onderzoeksagenda richt zich op de meest kansrijke routes naar succes. Martijn de Graaff (Voltachem): ‘Het is bijvoorbeeld een bewuste keuze om als grondstof CO2 uit de lucht te gebruiken. Omdat fabrieken nu al bezig zijn om het CO2-gehalte van hun rookgassen te verlagen, voorzien wij dat die bron van CO2 in de toekomst langzaam zal opdrogen.’

Ook de keuze voor de producten methanol, etheen en kerosine is geen toevallige. ‘Etheen en methanol hebben heel veel toepassingsmogelijkheden, variërend van plastics tot pillen. Ook bij brandstoffen hebben we gekeken waar de meest veelbelovende business case zit. Voor personenvervoer zijn er vergevorderde opties om over te stappen op batterijen of op waterstof. Maar voor de luchtvaart blijft kerosine waarschijnlijk nog lang onvervangbaar. Een schoner productieproces is daar dus ook zeer gewild.’

Vier de industrie! Het wordt tijd dat we de industrie niet alleen vereenzelvigen met het negatieve deel. We kennen het beeld wel, de industrie veroorzaakt veel problemen. Op het gebied van veiligheid, milieu en klimaat bijvoorbeeld. Het is natuurlijk waar. Industriële productie heeft grote nadelen. Als we ons daar niet bewust van zijn, dan zijn de risico’s enorm. Levensbedreigend zelfs.

Tegelijkertijd kan de industrie juist onderdeel zijn van de oplossingen. Ook op dat vlak zijn de grote lijnen wel bekend. Zonder composieten zijn de moderne windmolens niet mogelijk en kunnen onze auto’s nauwelijks lichter en dus zuiniger worden. In de transitie naar schonere energiedragers en grondstoffen speelt de industrie een cruciale rol. En de industrie levert ons medicijnen, voeding, beschermingsmiddelen en ga zo maar door.

Echter, onbekend maakt onbemind. De samenleving lijkt het beeld van de vieze en gevaarlijke industrie te koesteren. Tegelijkertijd hebben veel industriële bedrijven en hun medewerkers moeite om uit hun schulp te kruipen. Misschien doordat ze zich in het defensief gedwongen voelen. Maar zeker ook onder druk van juristen en aandeelhoudersbelangen. Een negatieve status quo zo lijkt het.

Hoopgevend

Dat is jammer. Want er zijn veel mooie verhalen te vertellen over de industrie. Jaar na jaar treffen wij slimme en gedreven mensen in de industrie, bijvoorbeeld voor onze verkiezingen van de Plant Manager of the Year en de Techniekheld. Ze zijn zich terdege bewust van de risico’s, maar ook de kansen van hun vak en industriële omgeving. En ze eisen een rol op in de verbetering van de industrie. Ook zijn er voldoende interessante innovaties. Als redactie moeten we echter ons best doen om een deel van die vernieuwingen boven water te tillen. Alsof de meeste industriële bedrijven niet trots durven te zijn.

Blijkbaar niet genoeg allemaal. Al voor de coronapandemie rees daarom bij ons en enkele partners het idee om meer schijnwerpers op de industrie te zetten. Op de uitdagingen, maar ook de oplossingen. En niet alleen vergezichten, maar vooral de stappen die nu al worden gezet. Eerlijk, open en waar kan hoopgevend.

HYTE

De afgelopen tijd is daarom het idee van een industriefestival geboren. Dat idee begint concrete vormen aan te nemen. Sterker nog, we hebben een datum en een tijd. Samen met founding partner iTanks en – hopelijk veel – andere partners willen we op 22 en 23 juni in de RDM Onderzeebootloods de industrie vieren. Schrijf dus in je agenda: iLinqs, festival van de industrie.

Een festival met innovaties, pitches en demonstraties. Zeker met bekende elementen, bijvoorbeeld van onze congressen Watervisie en Deltavisie. En de verkiezing van de Plant Manager of the Year bijvoorbeeld. Maar ook veel nieuwe side-events over de druk op de technische arbeidsmarkt, de mogelijkheden van digitalisering, ideeën van young professionals en uiteraard thema’s als veiligheid en transitie.

Om het allemaal nog intensiever te maken; een week later ga ik met drie young professionals op pad voor de Hydrogen Trail Europe, ofwel HYTE, van 27 juni tot 8 juli. Via vlogs, blogs, artikelen en een documentaire willen we laten zien waar de industrie in Europa mee bezig is. Dan wel specifiek op het gebied van transitie en met name waterstof. Ook weer op een eerlijke en hopelijk inspirerende manier.

Meer informatie over beide initiatieven volgt de komende weken en maanden. In onze beide magazines Petrochem en Industrielinqs, op onze sites en zeker ook op social media. Volg de pagina’s van Industrielinqs, Petrochem platform en Hydrogen Trail Europe op LinkedIn! Wil je met je bedrijf of organisatie actief deel uitmaken van onze initiatieven, neem gerust contact met me op. Laten we komend jaar vooral met ons allen de industrie vieren.

Reageren? wim@industrielinqs.nl

De industrie is de afgelopen jaren complexer geworden terwijl het Industrial Internet of Things geleidelijk aan is omarmd. Veel installaties kunnen al automatisch worden bijgestuurd op basis van real-time data die slimme sensoren genereren. In de industrie is steeds meer intelligentie nodig om complexe problemen te analyseren en op te lossen. Ook bij asset management speelt digitalisering een belangrijke rol om het juiste moment van onderhoud te kunnen inplannen. Maar met digitalisering alleen, red je het niet. John Bruijnooge, site manager van Sabic in Geleen, legt uit het bedrijf de beschikbaarheid van installaties op peil houdt.

‘Sabic in Geleen telt elf fabrieken waaronder chemische fabrieken, krakers en een aantal polymerenfabrieken. Deze maken vanuit nafta onder meer polypropeen en polyetheen. Om de installaties beschikbaar te houden, hebben we een centrale technische groep die bepaalt welk onderhoudsfilosofie voor bepaalde assets nodig is. Daarnaast is er een centraal uitvoeringsteam in onderhoud. Er is dus een afstemming en gelijkvormigheid tussen de elf fabrieken.’

Criticality

Toch wordt iedere fabriek ook afzonderlijk benaderd. ‘We hebben een Asset Performance Management proces waar we de criticality of kriticiteit van een asset bepalen. Sommige assets produceren een kritisch product. Voor een aantal producten is de marktvraag of zijn de marges hoog, voor anderen minder. Aan de hand van dergelijke factoren bepalen we het niveau van kriticiteit wat leidt tot een specifieke onderhoudsstrategie aangaande de asset. Een heel kritische asset waar we behoorlijk mee kunnen verdienen, daar passen we meer digitale technieken op toe, zoals monitoring. We voeren extra maintenance uit en houden veel reservedelen op voorraad zodat, mocht er wat gebeuren, de fabriek weer snel in bedrijf is.’

Gediversifieerde strategie

Een asset die anderzijds worstelt om diens positie in de Europese markt, daar past Sabic een andere asset managementstrategie op toe. ‘Veiligheid behandelen we over de hele lijn vanzelfsprekend hetzelfde, maar wat betreft beschikbaarheid en betrouwbaarheid nemen we andere risico’s. Verdienen we minder aan een product, dan betekent dit dat we minder reservedelen op voorraad houden, we minder preventief onderhoud uitvoeren maar ook dat we run to failure-strategieën toepassen op bepaalde equipment. Dit leidt tot een optimaler kostenplaatje als geheel dan wanneer je voor deze iets minder kritische assets ook de meest geavanceerde monitoringsstrategieën gaat toepassen en predictief onderhoud inzet. Kortom, we hebben een gediversifieerde assetmanagementstrategie, niet elke asset behandelen we op dezelfde manier.’

Sensoriek

De bewezen onderhoudsmethodieken die in de (petro)chemische industrie alom bekend zijn en sectorbreed worden toegepast, zijn ook bij Sabic geïntegreerd. Bruijnooge: ‘Daarnaast volgen we uiteraard trends en nieuwe methoden om equipment te bewaken, zodat je op het juiste moment (niet te vroeg maar zeker ook niet te laat) het onderhoud (niet te veel of te weinig) uitvoert dat nodig is. Daar helpen de digitale technieken mee. Om dit te kunnen realiseren volgen we wat er op de markt is, we draaien pilots en de meest kritische equipment bewaken we met geavanceerde temperatuur- en trillingssensoriek, waarbij we gebruikmaken van slimme digitalisering. Op dit gebied doen we het niet veel anders dan andere bedrijven in onze sector.’

Stabiel-draaien-concept

Naast bovengenoemde benadering zijn er nog twee andere zaken die Sabic doet om de beschikbaarheid zo hoog mogelijk te houden. ‘Al enige tijd passen we het zogenaamd stabiel-draaien-concept toe. Vanuit de kern van operations en onderhoud is er altijd een intrinsieke drive om na te gaan hoe er nog meer uit de fabriek kan worden gehaald. Men wil dicht tegen de limieten van de fabrieken draaien om er zoveel mogelijk uit te halen. Maar dan neem je ook risico’s. De equipment is niet ontworpen om altijd op de limiet te draaien, waardoor onderdelen mogelijk sneller dan verwacht moeten worden vervangen. Altijd het maximale uit de fabriek halen hebben we jarenlang geprobeerd, wat heeft geleid tot de mindset van records draaien. Wie kent niet de onderlinge strijd tussen ploegen die hun collega’s van andere shifts willen overtroeven? Maar met deze mentaliteit drijf je de fabriek uiteindelijk tot aan de limiet en soms zelfs eroverheen, waardoor zaken stuk gaan en moeten worden schoongemaakt of vervangen.’

Minder stress

Daarom heeft het bedrijf nu een andere mindset geïmplementeerd. ‘Ons motto luidt: “Zoek het meest optimale punt om de fabriek stabiel te laten draaien voor een langere periode waardoor ongepland onderhoud drastisch vermindert.” Dit is logischerwijs niet het allerhoogste punt. Bereik je voor een langere periode die stabiele situatie, dan kun je nagaan of je door bepaalde instellingen of parameters te veranderen, je een niveau hoger kunt komen zonder in te boeten aan die hoge betrouwbaarheid en beschikbaarheid. Door deze mindset toe te passen, haal je veel meer uit de fabriek. Er zijn minder ongeplande storingen en reparaties, er is minder afval, een betere energiehuishouding en -gebruik en het leidt tot minder stress bij de operators en monteurs die te pas en te onpas een noodreparatie moeten uitvoeren. Onder de streep is er meer output en zijn er minder kosten.’

Aandacht

Deze strategie bereik je alleen door de juiste mentaliteit. ‘Er zijn geen bijzondere digitale middelen nodig om hiertoe te komen. Vanuit je productiemanagementsysteem en je data historiesysteem, Excel en dagelijkse ochtendbesprekingen, ga je na of je de verwachte productie hebt gehaald. Mocht het vooropgestelde doel niet zijn bereikt, dan ga je na wat heeft geleid tot instabiliteit. Het is een proces dat we dagelijks bespreken. De tools zijn eenvoudig, maar de mindset is contra-intuïtief. Het is best tegenstrijdig aan de noodzaak en behoefte om meer te doen en harder te gaan. Het is daarom belangrijk om hier als management continu aandacht aan te besteden, zodat iedereen begrijpt waarom je voor deze aanpak kiest en wat het oplevert.’

Optimaliseren

Een tweede aspect dat bijdraagt aan de hoge beschikbaarheid is het werken met een decision support tool. ‘Veel onderhoudsactiviteiten en turnarounds worden bepaald op basis van de historie en de actuele gegevens. Maar ook hier zijn mogelijkheden tot verbetering’, stelt Bruijnooge.

‘Op globaal niveau werken we met adviesbureau The Woodhouse Partnership. Zij hebben een decision support tool (DST) waarmee we optimaler kunnen bepalen wanneer welke interventie op onze equipment het beste kan plaatsvinden. In elke fabriek zijn er diverse onderhoudstaken: reparatie van equipment, het vervangen van specifieke onderdelen, preventieve tests van instrumentatie, inspecties, etc. Alle onderdelen van een fabriek hebben ieder afzonderlijk hun meest optimale moment van interventie. Dat komt nooit honderd procent overeen met de andere onderdelen. Het ene onderdeel heeft in optimale omstandigheden na drie jaar onderhoud nodig, het andere deel pas na vijf jaar, jaarlijks of maandelijks. Alle onderdelen hebben daarnaast een eigen risicoprofiel. Wacht je te lang met onderhoud, dan zorgt dit voor problemen. De grootte van de problemen hangt af van de kriticiteit van de assets. Voor een stop bijvoorbeeld zijn typisch zo’n 20-25 taken de reden om te moeten stoppen. Voor ieder van deze taken wordt een optimaal moment van interventie bepaald.’

John Bruijnooge (Sabic): ‘We zijn van twee korte stops per jaar naar één korte stop per jaar gegaan in een aantal fabrieken.’

Levensduur

De DST maakt gebruik van algoritmes die dan over deze groep van taken het optimale moment van de stop bepalen. ‘Hiermee hebben we intervals van stops verlengd, en zijn we van twee korte stops per jaar naar één korte stop per jaar gegaan in een aantal fabrieken. Dat hebben we dankzij deze tool voor elkaar gekregen, omdat inzichtelijk wordt welke equipment de bottleneck is. Als je weet wat je ervan weerhoudt om van vijf naar zes jaar te gaan, dan kun je onderzoeken of je daar wat aan kunt doen. Soms kun je de bottleneck oplossen of weghalen door bijvoorbeeld te investeren in een dubbele uitvoering, zodat heel de fabriek een extra jaar kan doordraaien. We hebben er onze small stops en grote turnarounds mee kunnen optimaliseren en voor complexe en dure vervangingen of reparaties een aantal keren significant meer levensduur uit bestaand equipment gehaald. We kijken naar de limieten van het equipment zonder aan veiligheid in te boeten.’

Maximale waarde

Vaak zijn het geen grote investeringen die je ervan weerhouden om een turn­around met een jaar op te schuiven, stelt Bruijnooge. ‘Denk bijvoorbeeld aan interventies die nodig zijn omdat bepaalde pijpleidingen door vuilophopingen dichtslibben. Door een bypass of tweede pijpleiding te maken, kun je de productie omleiden en draaiende houden zodat je het nodige onderhoud kunt uitvoeren. Deze taak is hiermee niet langer stop-gerelateerd. Die bypass vergt een investering, maar in vergelijking met het verlengen van de onderhoudsintervallen heb je die zo terugverdiend. We zetten kosten af tegen risico’s, in wezen optimaliseren we reliability met availability en gaan voor de maximale waarde (value).’

Cirkel van verbetering

De polypropyleenfabrieken van het chemiebedrijf in Geleen zijn dankzij de DST in 2021 van twee kleine stops naar één kleine stop overgegaan. ‘Hiermee hebben we meteen twee weken per jaar gewonnen, wat financieel enorm veel oplevert. We verliezen een beetje doorzet in de laatste weken voor de stop maar winnen total uptime; de OEE gaat omhoog. Als je onderzoekt wat het vervuilingsproces is, moet je weten hoe snel dit verloopt en wat het risico is als je de volgende periode niet haalt. Je mag niets overlaten aan het onderbuikgevoel of sturen op basis van ervaring hoe je het in het verleden deed. Belangrijk is dat je weet wat je waarom doet. Professionele acilitering van de studie dwingt je om op basis van data te werken. Hoe vuil is een ‘vuile pijpleiding’? Je kunt hier een waarde aan geven door de dikte van het slib binnenin de pijpleiding te meten. We doen niet langer wat we deden, maar nemen beslissingen op basis van data. En dat leidt tot nieuwe kansen en dat in een continue cirkel van verbetering .’

Modulaire opzet

‘In onderhoud worden modulaire concepten steeds belangrijker’, stelt Wouter van Gerwen, New Business & Innovation engineer bij Bilfinger Tebodin. Dit heeft een aantal redenen. ‘Bij turnarounds vinden er veel activiteiten tegelijkertijd plaats, terwijl de omstandigheden waarin wordt gewerkt op iedere turnaroundlocatie kunnen verschillen. Hoe meer werk je kunt voorbereiden door installatiedelen in modules te bouwen, des te minder constructie-uren op de bouwplaats. De onderhoudsperiode is hierdoor des te veiliger en goed te plannen. Het verminderen van de uren ter plaatse kan een belangrijke bijdrage leveren aan het verkorten van de stop en des te minder is er sprake van de derving van inkomsten.’

Wouter van Gerwen (Bilfinger Tebodin): ‘Het uitwisselen van een unit gaat veel sneller dan ter plekke onderhoud te moeten uitvoeren.’

Of het nu gaat om preventief, correctief of predictief onderhoud, een modulaire opzet verlaagt de stoptijden wat leidt tot een hogere productiviteit. ‘Units kunnen snel worden uitgewisseld, waarna er offline onderhoud kan worden uitgevoerd. Hier kan de procesindustrie nog leren van voorbeelden van onderhoud in de automotive of luchtvaartindustrie. Uitgangspunt is het sturen op inkomsten. De goedkoopste manier om de capaciteit te vergroten is het aantal productieve uren te verhogen. Daar kan een modulaire opzet aan bijdragen. Het uitwisselen van een unit gaat veel sneller dan ter plekke onderhoud te moeten uitvoeren.’

Aanpassingsvermogen

Denken en werken in modulaire concepten heeft ook een positieve invloed op investeringen. Van Gerwen: ‘Als je de investering kunt opknippen in modulaire stappen die de klantvraag volgen, creëer je meer beslismomenten. Je kunt bijsturen op elk moment, zowel in productievolumes als in installatie-optimalisatie. Dit is fijn vanuit een financieringspers­pectief aangezien het leidt tot een snellere – want lagere – eerste investering.’

In het huidige tijdperk zijn de marktvraag en de randvoorwaarden vaak moeilijk te voorspellen. ‘Aanpassingsvermogen is daartegen de belangrijkste remedie. Als je niet een volledig nieuwe productie-installatie hoeft te bouwen, maar een aantal modules kunt aanpassen, kun je sneller schakelen.’

Hogere restwaarde

Het komt regelmatig voor dat installatiedelen op het eind van hun economische levensduur of nut nog lang niet aan hun technische levensduur zitten. Van Gerwen: ‘Nu gaat, zelfs bij het benutten van de tweedehandsmarkt voor werktuigbouwkundige apparatuur, veel waarde verloren. Tot wel 75 procent. Is de fabriek echter modulair opgebouwd, dan leidt dit ertoe dat je volledige, zelfstandig functionerende units terug kunt brengen naar hun leverancier. Deze ontvangt waardevolle informatie over het gebruik ervan, kan het ontwerp aanpassen en na refurbishment krijgt de module een tweede leven, dankzij het netwerk van de leverancier. Dit geeft bovendien mogelijkheden voor leaseconstructies met onderhoudscontracten.’

Steeds meer bedrijven overwegen delen van hun productie te elektrificeren. Ze moeten zich daarbij wel realiseren dat overstap van een gasgestookte installatie naar een elektrische variant impact heeft op het bedrijfsproces, de lay-out van installaties en utilities en de onderhoudscycli. Dat hoeft echter geen reden te zijn om er niet aan te beginnen. De belofte is immers groot.

Bedrijven kunnen verschillende motivaties hebben om delen van hun processen te elektrificeren. De meest voor de hand liggende is natuurlijk om processen efficiënter te maken. Maar ook de druk vanuit de overheid en de maatschappij om meer duurzame energie in te zetten, kan een drijfveer zijn om fossiel gestookte assets te vervangen voor elektrische varianten. En dan komt er de komende jaren nog een grote hoeveelheid intermitterend vermogen op de markt, met name van de offshore windparken. Om die energie daadwerkelijk te kunnen inzetten, zijn energiegrootverbruikers een welkome aanvulling op de elektriciteitsmarkt.

Terugverdienen

Het argument dat veel bedrijven gebruiken om geen elektrische warmtepomp te installeren is dat er nog veel risico’s en onzekerheden rondom de technologie zijn. ‘Dat argument kan sowieso van tafel’, zegt Andreas ten Cate van ISPT. ‘Warmtepompen en compressoren bestaan allang en hebben hun betrouwbaarheid in de praktijk bewezen. De werking van een warmtepomp is vergelijkbaar met een koelinstallatie en die draaien al decennialang in de industrie. De risico’s praten we onszelf aan. Natuurlijk moet er iets veranderen in de lay-out van een installatie. Waar bedrijven normaal overtollige warmte afvoerden via een koeltoren, moeten ze deze warmte nu weer terug het proces inleiden. Dat vraagt wel om een andere manier van werken en een andere lay-out van een warmtesysteem. Maar ook die aanpassingen zouden geen argument moeten zijn om er niet aan te beginnen.’

Een ander veelgehoord excuus om alles bij het oude te laten, zijn de hoge investeringen en lange terugverdientijd van warmtepompen of bijvoorbeeld mechanische stoomrecompressiesystemen. ‘Het is natuurlijk maar de vraag waar je zo’n investering mee vergelijkt’, zegt Ten Cate. ‘Een koeltoren heeft helemaal geen terugverdientijd, dus in dat licht is een terugverdientijd van zes à zeven jaar altijd beter dan niets. Zeker bij de huidige gasprijzen. Simpel gezegd is alles met een coëfficiënt of performance (COP, red.) boven de twee een verstandige investering. Die score is afhankelijk van de restwarmtetemperatuur en het rendement van de warmtepomp. Bedrijven die hun warmte moeten wegkoelen, komen al snel boven die ondergrens en kunnen hun investering terugverdienen.’

Ten Cate heeft meer argumenten klaarliggen om wél een elektrische warmtepomp te overwegen. Bijvoorbeeld omdat de scope 1 emissie zwaarder zal worden belast en elektriciteit onder scope 2 valt.

Peakshaving

Een betrekkelijk nieuw argument dat elektrificatie de komende jaren moet aanjagen, is de volwassenheidsfase waarin de duurzame energiemarkt is gekomen. Offshore wind is winstgevend zonder subsidies en het aantal concessies voor offshore windparken groeit gestaag. Als gevolg daarvan moet in 2030 twintig gigawatt aan duurzaam vermogen de weg naar de eindgebruikers vinden. En dat is op zijn minst een uitdaging voor de netbelasting.

Ten Cate: ‘Tien keer meer windenergie betekent tien keer meer amplitude op het net. Ofwel grote pieken bij veel wind en grote dalen op windstille dagen. De producenten en netbeheerders kunnen hier met name via het prijsmechanisme in sturen. Dat betekent dat de prijzen zakken bij een hoog aanbod en stijgen als de vraag het aanbod overschrijdt. Partijen die het beste kunnen inspelen op die prijsfluctuaties, kunnen hier het meeste geld mee verdienen of kosten besparen. Blijf je bij het oude, dan betaal je sowieso de hoofdprijs omdat je geen alternatieven voor handen hebt. Dan moet je bij piekprijzen de rekening betalen die op zulke momenten erg hoog op kan lopen. Dus ook hier moeten bedrijven over nadenken voor hun toekomstige energievoorziening.’

In dit spel worden e-boilers interessant worden. Anders dan warmtepompen, zijn e-boilers niet zozeer efficiënter dan hun gasgestookte tegenhangers. Ze zijn simpelweg een alternatief als de elektriciteitsprijzen onder de gasprijzen duiken. Ten Cate: ‘Nu zit er nog een duidelijke afhankelijkheid tussen beide, maar naarmate het duurzame aanbod stijgt, gaan de prijzen meer uit elkaar lopen.’

Er zit bovendien nog een maatschappelijke component vast aan industriële elektrificatie. Nu al lopen de netbeheerders tegen de grenzen aan van de netcapaciteit. Uitbreiden van de netten kost niet alleen veel tijd en geld, maar ook schaarse ruimte. ‘Veel van de netcongestieproblemen zijn aan regio’s gebonden. Grote industriële energiegebruikers in deze regio’s zouden hier de congestie kunnen helpen verlichten door hun productie terug te draaien wanneer dat noodzakelijk is. Of wellicht door direct stroom af te nemen van zonne- of windparken. Bedrijven helpen zo niet alleen het milieu, maar steunen ook hun omgeving op weg naar een duurzamere energievoorziening.’

Andreas ten Cate (ISPT): ‘Bedrijven moeten hun productieplanning afstemmen op de verwachte energieopbrengst.’

Aanbodgestuurde productie

Naarmate de balans verschuift naar elektriciteit, moeten bedrijven wel steeds meer rekening houden met een volatiel energieaanbod, met per seizoen een ander patroon. Ten Cate: ‘In de kern is de boodschap dat de energievoorziening verschuift van vraaggestuurd naar aanbodgestuurd. Bedrijven zouden dus hun productieplanning moeten afstemmen op de verwachte energieopbrengst.’

Op zich is dat niet geheel nieuw. De suikerindustrie doet dat al jaren met de bietencampagne, die pas start in het oogstseizoen. Ook het energieaanbod zal gedurende de seizoenen fluctueren. ‘Toch zal die druk op de industriële flexibiliteit in de praktijk minder willekeurig zijn, dan je in eerste instantie denkt. De weermodellen worden steeds beter en je kunt natuurlijk ook voorsorteren op de seizoenseffecten. Waarom zou je in de winter evenveel moeten produceren als in de zomer? Wellicht kan je afspraken maken met afnemers en produceren wanneer dat het gunstigste is. Anders kan je nog voorraden aanleggen of energie bufferen als warmte, stroom of waterstof.’

Robuust

Dat de praktische bezwaren overkomelijk zijn, bewees Dow Terneuzen met de installatie van een mechanische damp­recompressor. Technology innovation manager Kees Biesheuvel geeft wel toe dat de omstandigheden gunstig waren. ‘Omdat we ervaring wilden opdoen met een dergelijk systeem, kozen we eerst voor een pilotopstelling die tien ton stoom per uur met een druk van drie bar ophoogt naar een druk van twaalf bar. We deden dat op een stuk van het Dow-terrein waar alle utilities, zoals stoom en stroom, al aanwezig waren. Daarbij is de unit niet kritisch voor het proces, zodat we hem konden laten bouwen terwijl we nog in bedrijf waren. De aansluiting op het stoomsysteem en de stroomtoevoer konden we al maken tijdens een reguliere onderhoudsstop.’

Inmiddels draait de installatie alweer even en de resultaten van de pilot vallen zeker niet tegen. ‘Het systeem is eigenlijk een tweetraps compressor en die technologie is niet geheel nieuw voor ons’, zegt Biesheuvel. ‘Net als onze andere compressoren blijken ook deze systemen zeer robuust en onderhoudsvriendelijk. Uiteindelijk hebben we een kleine aanpassing moeten doen, maar dat was snel geregeld met de leverancier. Ook de beloofde COP van zes tot acht zien we in de praktijk terug. De kans dat we de technologie doorontwikkelen is groot.’

elektrificatie

MVR compressor (c) ISPT

Overigens ziet Biesheuvel deze stap vooral als een efficiencyverbetering en geen doel om duurzame energieproductie te ondersteunen. ‘We kunnen als dat nodig is de stoomrecompressor iets terugschakelen, maar het zal de laatste machine zijn die we uitzetten. De milieuwinst zit in de extra energie die we uit restwarmte kunnen halen. We besparen nu al twintigduizend ton CO2-uitstoot per jaar en kunnen dus nog veel meer milieuwinst halen en geld besparen.’

Warmtepomp

Holland Malt gaat nog een flinke stap verder en nam zich voor volledig te elektrificeren. De mouterij van Royal Swinkels Family Brewers is daarmee de duurzaamste in zijn soort. Een combinatie van een e-boiler, warmtepomp en een warmtebuffer in de vorm van een thermisch geïsoleerde opslagtank zou voldoende moeten zijn om van het gas af te gaan. Maar volgens operations manager Edwin Evers moet hij daarvoor wel flink ingrijpen in het hart van de productie. ‘In het moutproces hebben we verschillende stappen waar warmte moet worden toegevoegd aan het proces. Met name het drogen is redelijk energie-intensief. De drooglucht wordt opgewarmd door aardgasgestookte luchtheaters. Na het drogen is er nog een restwarmte over van 23 graden maar wel honderd procent verzadigd. Door de lagetemperatuurwarmte via een elektrische warmtepomp te liften naar de benodigde procestemperatuur, kan de gasgestookte ketel er straks uit.’

De ambitie van de mouterij is om al in 2024 emissievrij te produceren. Evers: ‘Om dat te bereiken overwogen we meerdere verduurzamingsopties, zoals de inzet van geothermie of aansluiting op warmtenetten. Elektrificatie kwam uiteindelijk als beste optie uit de bus, maar dat vergt wel een herijking van het basisproces. Eenvoudig gezegd dwingt zo’n stap je veel beter te kijken naar de wet van het behoud van energie en massa. Want waarom zouden we aardgas verbranden op een hoge temperatuur als er maar 85 graden Celsius procestemperatuur nodig is ? Drogen bij die temperaturen vraagt wel om een andere manier van warmteoverbrenging, met een groter contactoppervlak.’

Kennis delen

Het voordeel van een warmtepomp is dat deze in theorie een hoge coëfficiënt of performance (COP) heeft. ‘Die prestatie is met name afhankelijk van de starttemperatuur en de efficiency van de pomp zelf’, zegt Evers. ‘Maar misschien nog wel belangrijker is dat hij het beste presteert bij een vlakke productie. Daar moet een operator wel rekening mee houden. Een gasinstallatie kan je gemakkelijk even harder of zachter zetten terwijl de prestaties van een warmtepomp daarmee zouden kelderen. Ook wat betreft het onderhoud, zal het even wennen worden. Een gasbrander is redelijk recht toe recht aan, terwijl een warmtepomp een complexere machine is. Je kunt dat onderhoud niet meer zelf uitvoeren, maar je moet dat overlaten aan daarin gespecialiseerde bedrijven.’

Ook fysiek zijn uiteraard de nodige aanpassingen nodig. Zo moet de mouterij een extra aansluiting laten aanleggen om de warmtepomp en de e-boiler te kunnen voeden. ‘We willen ruim achttien miljoen kuub gas vervangen voor elektriciteit. Dat vraagt wel wat van het net. Gelukkig kunnen we het systeem zo inrichten dat we kunnen inspelen op overschotten of tekorten aan duurzame energie. Met name de e-boiler kunnen we inzetten als peakshaver. We hebben onze eigen pieken en dalen al goed in beeld en we zouden eventueel een warmtebuffer kunnen inbouwen om de duurzame energie nog efficiënter in te kunnen zetten.’

Operations manager Evers wil nog wel een tip kwijt voor bedrijven die nog twijfelen. ‘Wij krijgen veel hulp van RVO die ons zowel bijstaat bij de aanvraag van subsidies als technische kwesties. Er is al veel kennis aanwezig over de kansen en uitdagingen van elektrificatie, maak daar gebruik van.’

 

openingsfoto: Royal Swinkels Family Brewers

Industrielinqs pers en platform levert als kennispartner voor de industrie een bijdrage aan een duurzame industrie. Dat doen we het hele jaar door met journalistieke producties en bijeenkomsten, zoals onze magazines Industrielinqs en Petrochem, verschillende nieuwssites, online talkshows, congressen, films en natuurlijk via social media.

Eén maal per jaar maken we de Industrielinqs Catalogus. Dit naslagwerk biedt al jaren een compleet overzicht van honderden leveranciers, opleiders, kennispartners en dienstverleners. Ook voor 2022 is dit complete naslagwerk uw gids voor de industriële delta.

We geven u bovendien een journalistieke blik op de toekomst dankzij een aantal artikelen over in het oog springende industriële trends. U leest onder meer:

  • Op de valreep van 2021 werd duidelijk dat de industrie een nog prominentere rol krijgt in de transitie naar een CO2-emissieloos energiesysteem. Daarmee lijken veel projecten die al in de steigers stonden, nu definitief op hun plaats te vallen. Tel daarbij absurd hoge gas- en CO2-prijzen op en het mag duidelijk zijn dat 2022 een scharnierpunt wordt voor de energietransitie.
  • Het is haast cynisch. De sectoren die tijdens corona-lockdowns als cruciaal worden gezien, kampen het meest met personeelstekorten. Denk aan de zorg, het onderwijs, maar niet te vergeten ook de industrie. Al decennialang klaagt de industrie over een dreigende krapte op de technische arbeidsmarkt. Vaak boden automatisering en efficiëntieslagen de nodige verlichting. Zal dat nu ook voldoende zijn?
  • Voor velen is het niet de vraag of er autonome fabrieken komen, maar meer wanneer. De technische vooruitgang gaat zo snel, dat steeds meer werk uit handen wordt genomen door digitale systemen. Zes trends maken de autonome fabriek mogelijk en het grootste deel is al begonnen.

Dit en meer vindt u in de Industrielinqs Catalogus 2022. Lees nu alvast digitaal!

Eind vorig jaar verrees bij TNO in Petten een nieuwe pilotreactor op het terrein. De 10 ton reactor is een belangrijke stap naar de opschaling van een technologie om CO2 met waterstof om te zetten in dimethylether.

Dimethylether (DME) is een belangrijke chemische stof en brandstof die rechtstreeks uit CO2 en waterstof kan worden gemaakt. Bij deze reactie ontstaat ook water. Het proces waar TNO nu aan werkt, sorption-enhanced DME synthesis (SEDMES), verwijdert dit water met absorberend materiaal. Daardoor krijgt je een hogere opbrengst en gaat de katalysator langer mee.

Plug and play

De reactor en de pilot zijn ontwikkeld binnen het E2C-project (Electrons to high-value chemical products) en is gebouwd in samenwerking met verschillende partners. De technologie werkt al in een labomgeving en gaat nu dus naar een grotere schaal, namelijk drie kilogram per uur. De volgende stap zal de koppeling met groene waterstof in het Fieldlab for Industrial Electrification in Rotterdam zijn.

De reactor en pilot is zo ontworpen dat deze kan worden verplaatst. Het is een soort ‘plug and play’ principe waardoor testen op andere (industriële) locaties ook mogelijk is. Het zijn drie parallelle kolommen die cyclisch opereren, zodat er samen een continu proces ontstaat.

Synthesegas

SEDMES sluit prachtig aan op een andere technologie van TNO, namelijk SEWGS (Sorption Enhanced Water Gas Shift). Deze technologie zet synthesegas om in waterstof en kooldioxide en scheidt deze twee stoffen bovendien in dezelfde reactor. SWEGS maakt net als SEDMES gebruik van een absorberend materiaal. In dit geval bindt het CO2, waardoor de omzetting efficiënter wordt.

TNO demonstreerde de werking van het SEWGS-proces al succesvol op industriële schaal bij het Zweedse SSAB. Deze staalproducent houdt hoogovengas, oftewel synthesegas, over bij de omzetting van ijzererts naar staal. De SEWGS-installatie verwerkte 800 kubieke meter hoogovengas per uur van een van de staalfabrieken. Dagelijks ving de pilot installatie veertien ton CO2 af.

Fieldlab Industrial Electrification ontwikkelt een demo-locatie op Plant One om de energietransitie in de industrie te versnellen. Vanaf medio 2022 moet de locatie operationeel zijn zodat technologieën op industrieel relevante schaal in een praktijkomgeving kunnen worden getest.

In het Fieldlab komen drie typen technologieën te staan die passen bij het cluster en die in de praktijk kunnen worden gedemonstreerd. Het gaat daarbij om technieken op het gebied van industriële warmte, inpassing van groene waterstof en directe conversie van CO2, die allemaal gebruikmaken van duurzame elektriciteit. Denk aan een vliegwiel dat zowel energie kan leveren als opvangen en opslaan. Of een hybride boiler, die stoom uit aardgas kan vervangen door stoom uit duurzame elektriciteit.

Het Fieldlab Industrial Electrification is een gezamenlijk initiatief van Port of Rotterdam, InnovationQuarter, TNO, Deltalinqs en FME. Bedrijven die geïnteresseerd zijn of direct aan de slag willen met e-boilers, elektrische aandrijvingen, warmtepompen of andere elektrificatie-oplossingen kunnen contact opnemen met het Fieldlab via info@flie.nl.

Gebruikerscase

Fieldlab Industrial Electrification behandelt tijdens de European Industry & Energy Summit 2021 een gebruikerscase met polypropyleenproducent Ducor. Door een reboiler en propyleen heater te vervangen door een warmtepomp kan Ducor een deel van 3,5 megawatt aan overtollige warmte benutten. > Meer info

Het MultiPLHY-project gaat de volgende fase in. Samen met partners bouwt en integreert Neste het komende jaar een hoge-temperatuur elektrolyzer in haar Rotterdamse raffinaderij. De installatie krijgt een capaciteit van ongeveer 2,4 megawatt.

Het MultiPLHY-project ging begin 2020 van start. Inmiddels is het conceptuele ontwerp voltooid en wordt de laatste hand gelegd aan de gedetailleerde uitwerking. In de volgende fase begint Neste met de bouwwerkzaamheden.

De technologie van de hoge-temperatuur elektrolyzer is van Sunfire. ‘We kijken uit naar de implementatie en ingebruikname van onze SOEC-electrolyzer’, zegt Nils Aldag, CEO van Sunfire. ‘Samen met het MultiPLHY-consortium gaan wij een innovatieve oplossing demonstreren over hoe de raffinage-industrie duurzamer kan worden.’

Rendement

SOEC staat voor solid oxide electrolysis cell. De technologie werkt bij hoge temperaturen van 850 graden Celsius. Dankzij het gebruik van warmte heeft de hoge-temperatuur elektrolyzer aanzienlijk minder elektriciteit nodig om één kilogram groene waterstof te produceren. Sunfire claimt een rendement dat ten minste twintig procent hoger ligt dan dat van een elektrolyzer die bij lage temperatuur werkt.

In mei kon het bedrijf al een succesvolle test met een 225 kilowatt elektrolyzer melden. Deze module bestaat uit zestig stacks met 1.800 cellen die in serie zijn verbonden. Hij produceert 5,7 kilo waterstof per uur en het energieverbruik van de module is minder dan veertig kilowattuur per kilo waterstof. Voor het MultyPLHY-project combineert Sunfire meerdere van deze modules.

Naast Neste en Sunfire zijn de partners van het MultiPLHY-consortium onder meer de Franse publieke onderzoeksorganisatie CEA, ingenieursbureau en technologieleverancier Paul Wurth en ENGIE.

Air Liquide en BASF willen de CO2 van vijf fabrieken op de BASF-site in Antwerpen gaan afvangen en opslaan. Het gezamenlijke project heet Kairos@C en is geselecteerd voor financiering door de Europese Commissie via haar Innovatiefonds. Als het project doorgaat, moet het in 2025 operationeel zijn.

Doel is om de CO2-uitstoot van het industriële cluster in de Antwerpse haven aanzienlijk te verminderen. De twee bedrijven verwachten 14,2 miljoen ton CO2 te kunnen vermijden in de eerste tien jaar van afvang en opslag. Het gaat om de CO2 van vijf verschillende eenheden: twee ethyleenoxidefabrieken, een ammoniakfabriek en twee waterstoffabrieken van Air Liquide op de site van BASF in Antwerpen. De twee partners voorzien CO2-opslag in de Noordzee (Nederland, Noorwegen en/of het Verenigd Koninkrijk).

Naast het op grote schaal combineren van CO2-afvang, liquefactie, transport en opslag, omvat het project verschillende innovatieve technologieën. Voor het afvangen van de CO2 zet Air Liquide haar Cryocap-technologie in, en voor het drogen van de CO2 past BASF haar Sorbead-oplossing toe. Ook willen de twee partners vaten ontwerpen waarin vloeibare CO2 kan worden opgeslagen voor transport.

CO2-infrastructuur

Kairos@C wordt aangesloten op een gedeelde CO2-transport- en exportinfrastructuur. Denk daarbij aan de activiteiten van het project Antwerp@C. Het consortium achter Antwerp@C onderzoekt de haalbaarheid van CO2-infrastructuur in de haven van Antwerpen. Het gaat om een centrale pijpleiding op beide oevers en verschillende gemeenschappelijke behandelingsunits. Ook een gemeenschappelijke installatie voor het vloeibaar maken van CO2 en de tussentijdse opslag ervan zijn onderdeel van deze infrastructuur.

Het ontvangen van financiering via het Europese Innovatiefonds weegt straks mee bij het nemen van een definitieve investeringsbeslissing over Kairos@C.