Energiemanagement
Een integraal onderdeel van het operationele management

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Energiebesparing en energie-efficiëntieverbetering zijn onderwerpen die momenteel veel aandacht krijgen. Daarnaast dwingen de veranderingen in de energiemarkt tot een actieve rol bij de inkoop van energie waarbij meer inzicht in het eigen gebruik onontbeerlijk is. Energiemanagement maakt het mogelijk om volgens een systeem de energiekosten, die voor de bedrijfsvoering nodig zijn, te beheersen.

Om structureel energie(-kosten) te besparen, zal energiemanagement toegevoegd moeten worden aan het operationele management van een onderneming. In het verleden werden veelal met enige tussenpozen energiebesparingstudies en –projecten uitgevoerd. Er werden hierbij meestal stapsgewijs verbeteringen aangebracht, maar de vraag of een besparingsmaatregel de verwachte verbetering opleverde werd vaak niet beantwoord. Een energiebalans wordt in het kader van een energiebesparingstudie éénmalig opgesteld, maar is vaak na een jaar al weer achterhaald. Verdere energiebesparing zal daarom het beste bereikt worden door structureel de energiestromen te meten en te registreren (monitoren) en daarop het proces te sturen.

Definitie
Er bestaan wel enkele verschillen in bepaalde definities over energiemanagement, maar het komt er altijd op neer dat energiestromen en –kosten beheersbaar worden gemaakt door meten, registreren en bijsturen. Energiemanagement wordt daarmee een integraal onderdeel van het operationele management van een onderneming, net als kostenbeheersing, onderhoud, kwaliteit, veiligheid, kennis, milieu, enz.
De begrippen energiezorg en energiebeheer worden ook gehanteerd en vertonen veel overeenkomsten met energiemanagement. Een energiemanagementsysteem staat voor het systeem dat specifiek voor een bedrijf is ontwikkeld en waarin de methodiek voor energiemanagement is geformaliseerd en vastgelegd. Het omvat het vergaren van informatie door het verrichten van metingen, het registreren, het weergeven in speciaal ontwikkelde grafieken en kengetallen tot en met een organisatorische structuur.
Energiemonitoring betreft het inwinnen van data ten behoeve van energiemanagement. Het gaat hier dus om een data-acquisitiesysteem. Een energiemonitoringsysteem kan een onderdeel zijn van een proces- of een managementinformatiesysteem of een afzonderlijk systeem specifiek gericht op de energiebalans.

Voorwaarden
De belangrijkste voorwaarde voor het slagen van energiemanagement is dat het (operationele) management zich verantwoordelijk voelt voor een succesvolle uitvoering van energiemanagement. Het management moet dus actief doelstellingen vastleggen en vervolgens registreren of de doelstellingen worden gehaald en bijsturen als dat niet het geval is. Het is dus geen project maar een onderdeel van het algemene management dat met een vaste frequentie onder de aandacht dient te komen. Zonder de betrokkenheid van het management en de organisatie zal energiemanagement niet slagen.
Voor het initieel opzetten van een energiemanagementsysteem zal een energiebalans moeten worden uitgewerkt, bijvoorbeeld met een energie(besparings)-onderzoek of een energiepotentieelscan. Op basis van inzicht in de energiebalans van een bedrijf of proces kan men besparingsdoelstellingen of targets vaststellen. Veelal zijn de targets bepaald aan de hand van kengetallen zoals bijvoorbeeld het specifieke verbruik van energiestromen. Zoals kWh per ton product, ton stoom per ton product, energiekosten per ton product of een (streef-)rendement. Er zijn ook niet procesgerelateerde kengetallen zoals aardgasverbruik per graaddag of per vierkante meter gebouwoppervlak. Verder kan gedacht worden aan specifieke verbruiken van de utilities zelf. Indien blijkt dat bepaalde factoren een invloed hebben op het energieverbruik kunnen deze ook meegenomen worden. Denk bijvoorbeeld aan apparaatgebonden kengetallen zoals bijvoorbeeld vervuilingsgraad, (gemeten) warmteoverdrachtscoëfficiënt, … Ook andere aan het proces gerelateerde getallen die voor het energieverbruik van belang kunnen zijn zoals specifiek grondstofverbruik, percentage uitval en afvalwaterstromen kunnen worden gebruikt.
Uit een energiebalans kan worden bepaald welke kengetallen relevant zijn. Vervolgens moeten voor deze kengetallen targets worden vastgelegd. De targets die dan gesteld worden, kunnen bijvoorbeeld het bestaande verbruik zijn. Andere targets kunnen worden vastgesteld aan de hand van literatuur van het proces of uit haalbaarheidsberekeningen van verbeteringsprojecten. Ook kan gekeken worden naar specifieke verbruiken van verschillende batches of ploegen. Het komt soms voor dat een verschillende wijze van bediening tot andere energieverbruiken leidt.
Energiemanagement doorloopt net als arbo-, milieu- en kwaliteitszorgsystemen een cyclus van plannen, uitvoeren, controle en bijsturen, en omvat meestal volgende vier punten:
1/ Meten en registreren
In deze stap worden de essentiële meetgegevens verzameld. In een initiële energiebalans wordt op een moment het verbruik vastgelegd van alle verschillende afnemers in een proces. De grootte van de energiestroom in combinatie met te verwachten of te behalen energiebesparing bepaalt of het zinvol is om een bepaalde stroom te meten. Bij het meten en registreren (monitoring) gaat het om verschillende soorten gegevens:
a. gegevens van het proces
b. gegevens van de opwekking van utilities (stoom, heet water,, perslucht, enz)
c. omgevingsgegevens
Een niet onbelangrijk onderdeel van een energiemonitoringsysteem is een goede dataopslag waarmee over meerdere jaren gegevens beschikbaar zijn. Hierbij moet gezocht worden naar een optimale meetfrequentie, de tijd tussen twee metingen, zodat er geen informatie verloren gaat maar waarbij het aantal meetgegevens ook niet overdreven wordt. Er wordt soms snel te veel bewaard waardoor de gegevens onoverzichtelijk worden. Terwijl de meting vaak continue plaatsvindt, kan gedacht worden aan vijf, tien of vijftien minuten gemiddelden.

2/ Analyseren
De gegevens worden vaak in grote hoeveelheden ingelezen en in bestanden of datasheets weggeschreven. Vervolgens moeten de gegevens geanalyseerd worden om tot bruikbare informatie omgezet te worden. Een eerste stap is om tot een beperking te komen. Zoals reeds aangegeven kan vaak met gemiddelden gewerkt worden. Vervolgens zal de energiebalans worden berekend. Daarna kunnen meestal eenvoudig de kengetallen worden bepaald. Van deze kengetallen kunnen de trends in grafieken worden aangegeven waardoor veranderingen in de tijd zichtbaar worden gemaakt. Het vastgestelde doel kan worden aangegeven en de invloed van projecten en maatregelen worden zichtbaar gemaakt. Op basis van de verkregen gegevens kan in het geval van vervuiling van een warmtewisselaar bijvoorbeeld het optimale onderhoudsinterval worden uitgerekend.
Uiteraard geldt voor het bovenstaande dat de energiestromen ook in kostenstromen kunnen worden vertaald. Daarnaast kan worden geëvalueerd of de piekafname niet kan worden verlaagd en of de contractvorm voor energieafname wel optimaal is.

3/ Rapportage
De resultaten van de analysestap zullen zo beknopt mogelijk moeten worden opgenomen in een rapport (vaak in grafieken) aan het (operationele) management. Per bedrijf zal vastgesteld moeten worden wat de optimale frequentie is van deze rapportering.

4/ Bijsturen
Het operationele management kan aan de hand van de rapporten vaststellen wat de positie is ten opzichte van de doelstellingen. Hierop dienst te worden bijgestuurd maar ook de haalbaarheid van een doelstelling kan worden nagegaan. Bijsturen betekent vaak overleg en terugkoppeling naar bedienend personeel, een energiecoördinator of alle medewerkers. Het is dus van groot belang dat alle medewerkers goed geïnformeerd worden over de implementatie en resultaten van het energiemanagement. Cruciaal is dat bedieningspersoneel zeer gemotiveerd is (wordt) om open en actief mee te werken. Wanneer niet open gecommuniceerd wordt over de resultaten en werkwijzen, zal de uitvoering van het energiemanagement weinig opleveren.

Organisatie
De organisatie van een energiemanagementsysteem kan sterk verschillen per bedrijf. Belangrijk voor het welslagen is dat taken en verantwoordelijkheden duidelijk worden vastgelegd. Zoals reeds aangehaald zal in ieder geval het (operationele) management de eindverantwoordelijkheid dragen. Deze moet zorgen dat de organisatie goed functioneert, stelt de targets en gaat aan de hand van de rapporteringen na in hoeverre moet worden bijgestuurd. De verdere ondersteuning hangt vervolgens sterk af van de omvang van het systeem. Een uitgebreid monitoringsysteem betekent vaak dat een specialist in dataverwerking verantwoordelijk is voor het functioneren van het systeem. Verder zullen de meetinstrumenten onderhouden en gecontroleerd moeten worden.
Analyse van de gegevens en opstellen van de rapporten kan deels automatisch plaatsvinden, maar iemand met kennis van zaken zal moeten toezien op een correcte verwerking. Dit kan bijvoorbeeld een energiecoördinator zijn. Veelal wordt een energiecoördinator door de bedrijfsleiding aangewezen als een coördinator voor het gehele energiemanagement. Dit mag er echter niet toe leiden dat het operationele management zijn managementtaken neerlegt bij diezelfde coördinator.

Energiemonotoring
De hardware van een systeem voor energiemonitoring bestaat uit instrumentatie, bekabeling en een data-acquisitiesysteem. Verder is er software nodig voor het opslaan en verwerken van de gegevens. Voor kantoorgebouwen bestaan reeds standaard gebouwbeheerprogramma’s waarin een energiemonitoringdeel is opgenomen. Deze programma’s zijn over het algemeen niet echt geschikt voor een productieproces, hiervoor zal meestal een op maat gemaakt programma ontwikkeld moeten worden. Dit kan heel redelijk met de moderne spread-sheet-programma’s maar soms wordt een specifiek programma ontwikkeld. Het voordeel van de spread-sheet-programma’s is dat ze heel toegankelijk zijn en gemakkelijk aan te passen.
Grote productieprocessen worden vaak bestuurd met eens DCS (Distributed Control System). De gegevens kunnen uit het DCS worden ingelezen in een procesinformatiesysteem waarmee gegevens in de tijd vastgelegd kunnen worden. In dit informatiesysteem kan energiemonitoring worden opgenomen. De leveranciers van dergelijk DCS hebben vaak zelf een procesinformatiesysteem dat aansluit op hun DCS. In de software kan men zelf berekeningen en grafieken opzetten. Men kan het ook op een eigen pc opzetten, bijvoorbeeld met een spread-sheet. In dat geval moet de leverancier van het DCS een zogenaamde Gateway aanleveren.
Bestaat er geen DCS of vergelijkbaar systeem dan kan men ook denken aan een apart (stand alone) systeem, ook wel Scada genoemd (System Control And Data Acquisition). Dit systeem draait op een industriële pc en is uitgerust met een aantal Input/Output-kaarten om gegevens in te lezen en eventueel regelacties uit te voeren.

Implementatie
Terwijl energiemanagement een permanent onderdeel van de bedrijfsvoering zal zijn, kan de implementatie van energiemanagement het beste worden aangepakt als een project. Het doel, de middelen, de organisatie, het budget en de tijdsplanning moeten van tevoren duidelijk worden vastgelegd. Voor de ontwikkeling en implementatie van energiemanagement en de opzet van een energiemanagement-/monitoringsysteem is kennis nodidg van het bedrijf, van management en van energietechniek. Vaak wordt voor energietechniek een aanvullende ondersteuning van buiten gezocht. Belangrijk hierbij is dat het ondersteunende bureau niet een puur technische benadering hanteert, maar een systeem ontwikkelt vanuit een management perspectief. Sommige adviesbureau’s hebben echter slechts een oppervlakkige kennis van een bedrijf waar energiemanagement wordt ingevoerd, zowel van de processen als van de managementcultuur. Daarom is het van belang dat in het projectteam voor het invoeren van energiemanagement ook medewerkers van het bedrijf deelnemen en in ieder geval een operationele leidinggevende Het functioneren van energiemanagement dient na de invoering te worden geëvalueerd waarna het systeem indien nodig kan worden aangepast en verbeterd.
M.M.

La gestion de l’énergie
Une partie intégrante du management opérationnel

L’économie d’énergie et l’amélioration de l’efficacité de l’énergie sont des thèmes suivis actuellement de très près. Par ailleurs, les changements que traverse le marché de l’énergie imposent un rôle actif en matière d’achat d’énergie et requièrent absolument une meilleure perception de sa propre consommation. La gestion de l’énergie permet de contrôler, à l’aide d’un système, les coûts énergétiques nécessaires à la gestion industrielle.

Pour assurer une économie structurelle des coûts énergétiques, la gestion de l’énergie devra être rajoutée à la gestion opérationnelle de l’entreprise. Autrefois, les études et projets d’économie d’énergie étaient souvent réalisés périodiquement. En général, cela se traduisait par l’implémentation progressive d’améliorations. Cependant, la question visant à savoir si une mesure d’économie apportait l’amélioration escomptée, restait souvent sans réponse. En général, le bilan énergétique est rédigé une seule fois, dans le cadre d’une étude d’économie d’énergie. Malheureusement, il est souvent dépassé après un an. On pourra aller plus loin dans l’économie d’énergie en effectuant une mesure et un enregistrement (monitoring) structurels des flux énergétiques et en y conformant le processus.

Définition
Les définitions de la gestion de l’énergie peuvent présenter certaines différences mais elles reviennent toujours à dire que les flux et coûts énergétiques peuvent être maîtrisés par la mesure, l’enregistrement et l’ajustement. La gestion de l’énergie fait ainsi partie intégrante de la gestion opérationnelle d’une entreprise, tout comme la maîtrise des coûts, l’entretien, la qualité, la sécurité, le savoir-faire, l’environnement… Les notions de contrôle énergétique et d’organisation de l’énergie sont également utilisées et présentent de nombreuses similitudes avec la gestion de l’énergie. Un système de gestion de l’énergie est un système spécialement conçu pour une entreprise, dans lequel la méthode de gestion de l’énergie a été formalisée et définie. Il comprend la collecte d’informations par la réalisation de mesures, l’enregistrement, la présentation au travers de graphiques et d’indices chiffrés spécifiques jusqu’à la structure organisationnelle.
La surveillance de l’énergie porte sur la collecte de données au bénéfice de la gestion de l’énergie. Il s’agit donc d’un système d’acquisition de données. Le système de surveillance de l’énergie peut faire partie d’un système d’information de processus ou de gestion ou constituer un système distinct axé spécifiquement sur le bilan énergétique.

Conditions

La réussite de la gestion de l’énergie dépend surtout du sentiment de responsabilité du management (opérationnel) à l’égard d’une exécution fructueuse de la gestion de l’énergie. Le management doit définir des objectifs et vérifier ensuite si ceux-ci ont été atteints. Si ce n’est le cas, il devra éventuellement les ajuster. La gestion de l’énergie n’est donc pas un projet mais un élément de la gestion générale qui doit être régulièrement examiné de plus près. Sans l’implication du management et de la société, la gestion de l’énergie n’aboutira pas.

Avant la mise sur pied initiale d’un système de gestion de l’énergie, il faudra élaborer un bilan énergétique, par exemple en pratiquant une étude (d’économie) d’énergie ou en passant en revue le potentiel énergétique. En ayant une meilleure vue du bilan énergétique d’une entreprise ou d’un processus, il est possible de déterminer des objectifs d’économie ou des cibles. En général, ces cibles sont définies à l’aide d’indices chiffrés tels que la consommation spécifique des flux énergétiques (par exemple kWh par tonne de produit, tonne de vapeur par tonne de produit, coûts énergétiques par tonne de produit ou rendement (visé)). Il existe aussi des indices chiffrés qui ne sont pas liés au processus comme la consommation de gaz naturel par degré-jour ou par mètre carré de surface du bâtiment. On peut également envisager les consommations des installations utilitaires. S’il s’avère que certains facteurs ont une influence sur la consommation énergétique, ils peuvent également être pris en compte. Pensez par exemple aux indices chiffrés des appareils comme par exemple le degré de pollution, le coefficient (mesuré) de transfert de chaleur… Si d’autres chiffres liés au processus paraissent importants pour la consommation d’énergie (comme la consommation spécifique des matières premières, le pourcentage de déchets et les flux d’eaux résiduaires), ils peuvent également être utilisés. Ensuite, il faut établir des objectifs pour chacun de ces indices chiffrés. Les objectifs fixés peuvent par exemple porter sur la consommation existante. D’autres objectifs peuvent être fixés à l’aide de la littérature existante sur le processus ou d’après des calculs de faisabilité effectués dans le cadre de projets d’amélioration. On peut également vérifier les consommations spécifiques de différents lots ou de différentes équipes. Il arrive parfois, qu’une méthode de commande différente induise d’autres consommations d’énergie. A l’instar des systèmes de contrôle des conditions du travail, de l’environnement et de la qualité, la gestion de l’énergie traverse un cycle de planification, d’exécution, de contrôle et d’ajustement et comprend généralement les quatre points suivants :
1/ Mesure et enregistrement
Au cours de cette étape, les données de mesure essentielles sont collectées. Dans un bilan énergétique initial, on établit à un moment donné la consommation de l’ensemble des consommateurs d’un processus. La taille du flux énergétique en combinaison avec l’économie d’énergie escomptée ou à atteindre déterminent s’il est sensé de mesurer un certain flux. Lors de la mesure et de l’enregistrement (surveillance), différents types de données sont rencontrés :
a. données du processus
b. données sur la génération des utilitaires (vapeur, eau chaude, air comprimé…)
c. données environnementales
Le stockage adéquat des données constitue un élément essentiel d’un bon système de surveillance de l’énergie. Il permet de disposer des données sur plusieurs années. Afin de ne perdre aucune information mais de ne pas exagérer non plus le nombre de données de mesure, il convient de rechercher une fréquence de mesure (intervalle entre deux mesures) optimale. On a parfois tendance à trop conserver, ce qui rend les données peu synoptiques. Tandis que la mesure se fait souvent en continu, on pourrait envisager des moyennes sur 5, 10 ou 15 minutes.

2/ Analyse
Les données sont souvent introduites en grandes quantités et sauvées dans des fichiers ou dans des feuilles de calcul. Ensuite, elles doivent être analysées afin d’être converties en informations utiles. La première étape consiste à établir une restriction. Comme nous l’avons déjà indiqué, il est souvent possible de recourir à des moyennes. Vient alors le calcul du bilan énergétique. Les indices chiffrés peuvent alors généralement être définis avec aisance. Les tendances de ces indices chiffrés peuvent être indiquées graphiquement afin de bien souligner les changements dans le temps. L’objectif fixé peut être indiqué et l’influence des projets et mesures peut être rendue visible. Sur la base des données obtenues, l’intervalle entre deux entretiens peut être calculé, par exemple dans le cas d’une pollution d’un échangeur de chaleur.
Il est évident que les flux énergétiques peuvent également être convertis en flux financiers. Il est également possible d’évaluer si la pointe de consommation ne peut être réduite et si la forme contractuelle de l’achat de l’énergie est bien optimale.

3/ Rapportage
Les résultats de cette étape d’analyse doivent être repris de façon très concise (souvent sous forme de graphiques) dans un rapport adressé au management (opérationnel). La fréquence optimale de ce rapportage sera définie pour chaque entreprise.

4/ Ajustement
A l’aide des rapports, le management opérationnel peut comparer sa position par rapport aux objectifs. En fonction de cela, il convient d’ajuster le tir ou de vérifier la faisabilité d’un objectif. L’ajustement implique souvent une concertation et un retour d’information au personnel de service, au coordinateur de l’énergie ou à l’ensemble des collaborateurs. Il est donc primordial que tous les collaborateurs soient bien informés de l’implémentation et des résultats de la gestion de l’énergie. Il est indispensable que le personnel de service se sente (devienne) très motivé pour collaborer ouvertement et activement. Sans communication ouverte sur les résultats et les méthodes de travail, l’instauration d’une gestion de l’énergie ne donnera que peu de résultats.

Organisation
L’organisation d’un système de gestion de l’énergie peut fortement différer d’une société à l’autre. Pour réussir, il est important de bien définir les tâches et responsabilités. Comme nous l’avons déjà précisé, le management (opérationnel) assumera de toute façon la responsabilité finale. Il doit veiller au bon fonctionnement de l’organisation, il doit fixer les objectifs et vérifier à l’aide des rapports dans quelle mesure ceux-ci doivent être ajustés. Le reste du support dépend ensuite fortement de l’ampleur du système. Un vaste système de surveillance requiert souvent un spécialiste en traitement de données qui assumera la responsabilité du fonctionnement du système. Pour le reste, les instruments de mesure devront être entretenus et contrôlés. L’analyse des données et la rédaction des rapports peuvent être partiellement automatisées mais une personne spécialisée en la matière devra surveiller le bon déroulement des choses. Cette tâche peut par exemple être confiée au coordinateur de l’énergie. Le coordinateur de l’énergie est souvent désigné par la direction pour coordonner l’ensemble de la gestion de l’énergie. Ceci ne peut nullement signifier que le management opérationnel se décharge de ses tâches de gestion auprès dudit coordinateur.

Surveillance de l’énergie
Le matériel d’un système destiné à la surveillance de l’énergie se compose de l’instrumentation, du câblage et d’un système d’acquisition de données. Un logiciel destiné au stockage et au traitement des données est également nécessaire. Il existe déjà des programmes standard de gestion de bâtiment pour les immeubles de bureaux. Ces programmes comprennent une partie dédicacée à la surveillance de l’énergie. En général, ils ne conviennent pas vraiment à un processus de production, qui requiert le développement d’un programme taillé sur mesure. Ce développement n’est pas compliqué avec les tableurs modernes mais parfois, l’on recourt au développement spécifique. L’avantage des tableurs, c’est qu’ils sont très accessibles et facilement adaptables. Les grands processus de production sont souvent pilotés par un DCS (Distributed Control System). Extraites du DCS, les données peuvent être introduites dans un système d’information de processus à l’aide duquel les données sont fixées dans le temps. La surveillance de l’énergie peut être reprise dans ce système d’information. Les fournisseurs d’un tel DCS disposent souvent eux-mêmes d’un système d’information de processus qui s’harmonise avec leur DCS. Le logiciel permet d’élaborer soi-même des calculs et graphiques. On peut également les exploiter sur son propre PC, par exemple à l’aide d’un tableur. Dans ce cas, le fournisseur du DCS doit être à même de fournir un Gateway.

S’il n’existe pas de DCS ou de système similaire, on peut aussi envisager un système distinct (stand alone), également appelé Scada (System Control And Data Acquisition). Ce système tourne sur un PC industriel et est équipé d’un nombre de cartes d’entrées/sorties pour introduire les données et réaliser éventuellement des actions de régulation.

Implémentation
Tandis que la gestion de l’énergie constituera une partie permanente de la gestion industrielle, son implémentation sera plutôt abordée sous la forme de projet. L’objectif, les moyens, l’organisation, le budget et la planification dans le temps doivent être définis clairement au préalable. Le développement et l’implémentation de la gestion de l’énergie et la mise sur pied d’un système de gestion et de surveillance de l’énergie requièrent une bonne connaissance de l’entreprise, de management et des techniques énergétiques. Pour les techniques énergétiques, les sociétés recherchent souvent un support complémentaire à l’extérieur. Il est important que le bureau de conseil ne se limite pas à une approche purement technique mais qu’il développe un système à partir d’une perspective de gestion. Certains bureaux de conseil ne disposent toutefois que de connaissances superficielles sur la société où la gestion de l’énergie est implémentée, tant en termes de processus que de culture de gestion. Raison pour laquelle il est important que l’équipe de projet responsable de l’implémentation de la gestion de l’énergie implique également des collaborateurs de la société et, de toute façon, un responsable opérationnel. Le fonctionnement de la gestion de l’énergie doit être évalué après l’introduction afin d’adapter ou d’améliorer, si nécessaire, le système.

M.M.