Energiemonitoring

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Energiemonitoring is een manier om energiegebruik te beheersen, gebaseerd op het bekende managementaxioma: “Wat niet is te meten, is ook niet te managen”.

Overzicht[bewerken]

Energiemonitoring stelt energiebeheerders in staat om terugkoppeling te verkrijgen over hoe processen draaien in de huidige situatie, wat de resultaten zijn van besparingsmaatregelen en kan ten slotte gebruikt worden om prognoses te maken van het energiegebruik in specifieke periodes of nieuwe situaties.
Het doel van energiemonitoring is om het management informatie te verschaffen, door middel van het bepalen van de relatie tussen het energiegebruik en KPI’s (Key Performance Indicators) zoals productie, gebouwbezetting, weersinvloeden, enzovoort. De managementinformatie heeft ten doel:

  • De identificering en verklaring van fluctuaties in het energiegebruik
  • Het grafisch weergeven van trendlijnen in energiegebruik (wekelijks, seizoensgebonden, per product of proces…)
  • De berekening van het verwachte energiegebruik bij veranderingen in de productie/bedrijfsvoering
  • Analysering van specifieke sectoren, afdelingen, processen waar (veel) energieverlies optreedt
  • Analyseren van de effecten van opgetreden of ingezette veranderingen
  • Het ontwikkelen van targets of streefwaarden voor besparing programma’s of programma’s in het kader van energiezorg of milieuzorg
  • Het actief beheersen van het energiegebruik (en daaraan verbonden kosten) in plaats van het passief accepteren van de huidige situatie.

Het uiteindelijke doel van energiemonitoring is het terugdringen van de energiekosten door middel van efficiënter energiegebruik en beheersing van het energiegebruik. Energiemonitoring levert nog meer voordelen op, zoals efficiënter gebruik van grondstoffen (en overige resources), verbeterde budgettering van de (productie-)kosten en een verlaging van de CO2 (en overige broeikasgassen) emissie.

Geschiedenis[bewerken]

Energiemonitoring is een gevestigde techniek die gedurende de afgelopen twee decennia haar waarde reeds bewezen heeft. In 1980 ging in Groot-Brittannië een nationaal programma voor het gebruik van energiemonitoring van start. Deze aanpak heeft zich sindsdien door Europa verspreid. Momenteel begint men ook in de Verenigde Staten steeds meer belangstelling hiervoor te krijgen.

Voordelen[bewerken]

Bij implementatie van energiemonitoring in talloze projecten (sinds 1980), is bewezen dat toepassing van deze techniek veelvuldig de volgende voordelen oplevert:

  • Besparing op energiekosten: Dit varieert meestal tussen de 5% en 15% op de oorspronkelijke energiekosten
  • Verminderde uitstoot van broeikasgassen: door het lagere energiegebruik worden de emissies verminderd
  • Subsidies: projecten en investeringen om energie te besparen kunnen in aanmerking komen voor subsidies of fiscale voordelen
  • Verbeterde kostendoorbelasting: Door gebruik van aparte bemetering en monitoring kunnen de energie kosten exact verdeeld worden over de verschillende productie afdelingen. Deze kosten kunnen dan bij de kostprijs worden toegevoegd.
  • Verbeterde budgettering: Energiemonitoring is een krachtig hulpmiddel bij het anticiperen van de te verwachten variaties in energiekosten bij toekomstige veranderingen
  • Reductie van energieverlies: Monitoring kan gebruikt worden voor de analyse (en oplossing) van problemen met energieverliezen.

Techniek[bewerken]

Grondbegrippen[bewerken]

Energiemonitoring maakt gebruik van drie grondbeginselen, die samen een constante terugkoppelingscyclus vormen, waarmee het proces van energiegebruik beter beheerst kan worden.

Dataverzameling[bewerken]

Onder dataverzameling verstaat men de standaard inzameling van gegevens over het energiegebruik. Deze data vormt de basis voor het managen van energiegebruik en het verklaren van afwijkingen van het standaard patroon. Naast gegevens over energiegebruik wordt ook data over andere variabelen die invloed hebben op het energiegebruik verzameld, zoals (productiecijfers, energieprijzen, weersinvloeden, enz.). De data kan worden ingezameld met behulp van handmatige meteropname, op afstand uitleesbare dataloggers, een gebouwbeheerssysteem of SCADA-systemen, uit gegevens in bedrijfsdatabases en door aanlevering van meetdata van energieleveranciers. De data wordt in een centrale database opgeslagen.

Vastleggen van streefwaarden[bewerken]

Hierbij worden de door het management gewenste niveaus van energiegebruik vastgelegd. Deze ‘targets’ of streefwaarden worden gebaseerd op de verkregen data uit de dataverzameling over prestaties in het verleden, en gedegen kennis van het bedrijfs- of productie- proces. Er worden doelen opgesteld waarnaartoe kan worden gewerkt: ambitieus, maar haalbaar.

Rapportage[bewerken]

Om continue controle van het energiegebruik, het behalen van targets en het monitoren van effecten van besparingsmaatregelen te bereiken is rapportage aan de juiste managers nodig. Deze rapportage stelt de managers in staat beslissingen te nemen en actie te ondernemen om de beoogde targets te kunnen behalen. Tevens kan op grond van de rapportage worden vastgesteld of doelen wel of niet behaald zijn.

Procedures[bewerken]

Implementatie van energiemonitoring vereist enige voorbereiding. Allereerst moeten de belangrijkste energiegebruikers worden geïdentificeerd. Over het algemeen zijn de grootste verbruiksposten te verdelen over een klein aantal processen, zoals de centrale verwarming of bepaalde machines. Een energiescan van het bedrijf (gebouw en (proces-)apparatuur) is noodzakelijk om de energieverbruikposten te identificeren en hun verbruiksniveau vast te stellen.
Verder moet ook worden vastgesteld wat voor andere metingen benodigd zullen zijn om een goede verklarende analyse van het energiegebruik te kunnen maken. Deze data zal later tegen het energiegebruik worden uitgezet. Het gaat hier om variabelen of factoren die direct of indirect van invloed zijn op het energiegebruik, zoals productiehoeveelheden, temperaturen, graaddagen, gebouwbezetting, enz.

Wanneer de te meten variabelen zijn vastgesteld en de benodigde meters zijn geïnstalleerd, kan het proces van energiemonitoring van start gaan.

1. Meting[bewerken]

De eerste stap is het vergaren van de data van de verschillende meters. Dit gebeurt over het algemeen op elektronische wijze. Eventueel kan een deel van de meters ook handmatig opgenomen worden.

De frequentie waarmee de data wordt verzameld is afhankelijk van de gewenste nauwkeurigheid van de analyses en voorspellingen (forecasts). De gewenste frequentie voor energiemonitoring is in de regel dagelijks, per uur of per kwartier. Sommige meetgegevens kunnen rechtstreeks van de meter uitgelezen en ingevoerd worden, op andere moet eerst een berekening worden uitgevoerd.

2. Definiëring van het standaard verbruikspatroon[bewerken]

De verzamelde meetdata wordt in een grafiek uitgezet om een standaard trend voor het energiegebruik te kunnen definiëren. Het energiegebruik wordt uitgezet tegen de van tevoren gedefinieerde variabelen (productie, temperatuur, enz.), en er wordt een regressielijn door de waardes heen getrokken. Deze lijn is een weergave van het standaard energiegebruik, en hier kan veel informatie aan onttrokken worden:

  • Het snijpunt met de y-as geeft het minimale energiegebruik weer (basislast) bij de afwezigheid van de variabele (geen productie, geen graaddagen, enz.).
  • De helling van de lijn is een weergave van de efficiency van het energiegebruikende proces. Het geeft de relatie weer tussen het gebruik en de desbetreffende variabele.
  • De spreiding van de meetpunten geeft de mate van variatie op die er optreedt in het verband tussen het energiegebruik en de invloedsfactoren.

De hoogte van de nullast (snijpunt met de y-as) is een belangrijke waarde. Een hoge nullast kan duiden op een fout in het gebruiksproces, waardoor er te veel energie wordt gebruikt terwijl er geen productie is (of andere invloedsfactor). Een sterke spreiding van de meetpunten kan aangeven dat er meer factoren zijn die een significante invloed uitoefenen op het energiegebruik. Het kan ook een indicatie zijn voor een gebrek aan controle over het proces.

3. Monitoring van afwijkingen[bewerken]

De volgende stap is het monitoren van het verschil tussen het verwachte en het daadwerkelijke energiegebruik. Een van de meest gebruikte manieren is door het gebruik van de CUSUM methode, een grafiek waarin cumulatieve sommatie van deze verschillen wordt weergegeven. Deze grafiek wordt als volgt aangemaakt:

  • Eerst wordt het verschil tussen de berekende en de daadwerkelijke waardes bepaald (verschil tussen de regressielijn en de gemeten waarde)
  • Vervolgens wordt de CUSUM in een grafiek uitgezet tegen de tijd. Uit deze grafiek kan de energiemanager nog meer informatie halen. Schommelingen rond het nulpunt zijn een indicatie voor een proces dat normaal aan het verlopen is. Opvallende variaties, met scherpe toe- of afnamen zijn over het algemeen een indicatie van veranderingen in de factoren waar het proces van afhankelijk is.
Voorbeeld CUSUM analyse

Bij de CUSUM grafiek is de richtingscoëfficiënt belangrijk. Deze hellingshoek is de belangrijkste indicator van de behaalde besparingen. Een constante negatieve hellingshoek (dalende lijn) duidt op constant optredende besparingen. Een verandering van richtingscoëfficiënt is een indicatie voor verandering(en) in het proces. Een voorbeeld:

In de voorbeeld grafiek, is in de eerste weken te zien dat het gasverbruik voor stoomopwekking stijgende is. In week 14 wordt een besparingsmaatregel doorgevoerd. Deze maatregel blijkt duidelijk effect te hebben. Vanaf week 27 wordt het besparingseffect weer gedeeltelijk tenietgedaan. Er treedt een ontsparing op, vermoedelijk door het Rebound effect. Uiteindelijk heeft de besparingsmaatregel na 22 weken cumulatief nog een besparing opgeleverd van ruim 6.700 m3 aardgas. Met een Cusum analyse kan snel berekend worden wat de totale besparingen over een periode zijn en kunnen zeer goed de effecten van besparingsmaatregelen bewaakt worden.

4. Verklaring van de oorzaken[bewerken]

Energie adviseurs kunnen, samen met de gebouw- of technische managers, de CUSUM analyseren en verklaren waardoor de veranderingen in het energiegebruik veroorzaakt worden. Dit kan een gedragsmatige verandering zijn, een wijziging in het proces, externe invloeden, enz. Deze veranderingen dienen gemonitord en de oorzaken vastgesteld te worden. Op deze manier kunnen energiebesparende maatregelen en gewenst gedrag gestimuleerd worden. Maatregelen of gedrag die leiden tot een verhoogd energiegebruik kunnen ook direct inzichtelijk gemaakt worden, waarna bijsturing kan plaatsvinden.

5. Het vaststellen van targets[bewerken]

Wanneer er eenmaal een standaardverbruikspatroon is vastgesteld, en de oorzaken voor variaties in het energiegebruik zijn geïdentificeerd, is het tijd om doelen (targets of streefwaarden) voor de toekomst te gaan bepalen. Dankzij de verkregen informatie is het mogelijk om realistischere doelen te stellen dan voorheen. De doelen zijn nu namelijk gebaseerd op het daadwerkelijke energiegebruik van het gebouw, het proces of de organisatie. Bij het vaststellen van targets worden twee aspecten bepaald:

  • De gewenste mate van energiebesparing;
  • Het tijdskader waarin de besparingen gehaald kunnen worden.

Een goede initiële doelstelling is de regressielijn die is vastgelegd bij stap 2. Deze lijn geeft weer wat in het verleden het gemiddelde gebruik is geweest. Het energiegebruik in de toekomst op of onder dit niveau houden vormt daarom een haalbaar doel. De uitdaging ligt hierbij in het elimineren van hoge pieken in het gebruik.
Als een ambitieuzer doel kan de laagste waarde uit het verleden als taakstelling gezet worden. Hierbij is de uitdaging gelegen om de beste prestatie uit het verleden als de norm te nemen.

6. Monitoren van resultaten[bewerken]

Hiermee voltooien we de cyclus en komen we weer uit bij stap 1: het meten van het energiegebruik. Een typische eigenschap van energiemonitoring is dat het een continu proces is, in een terugkoppelingslus om een continue verbetering van de energieprestaties te bewerkstelligen. Na vastlegging van de targets en implementatie van de benodigde maatregelen, zorgt de continu voortdurende cyclus ervoor dat managers op de hoogte zijn van de mate waarin de maatregelen succesvol zijn. Op grond hiervan kunnen meteen vervolgacties worden gepland en targets verder aangescherpt worden.