1. Elektrische
Energie-efficiëntie:
Huidige Aanpak
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 1

2. Situering
1. Kennis elektrische parameters en facturatie
2. Kennis verbruikers
3. Kennis verbruikspatronen
4. Kennis installatie onderdelen
5. Kennis invloedsparameters
6. Pragamtiek
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 2

3. Trias Energetica
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 3 2012 – 3
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

4. Rationeel Energie Gebruik
Terugdringen van de primaire energievraag
zonder comfortverlies of kwaliteitsverlies
1. Efficiëntere verlichting voor huizen, kantoren, bedrijven en wegen.
2. Efficiëntere systemen voor verwarming en koeling.
3. Efficiëntere DC-voedingen en “stand by verbruik”
4. Efficiëntere elektrische aandrijvingen
5. Efficiëntere energieverdeling en verbruik
6. “Plug-In Hybrid Electric Vehicle (PHEV)” & Opslag
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 4 2012 – 4
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

5. Energiefactuur: Kostenverdeling
Opgedeeld in 4 delen niet alleen in functie van het verbruik
Eigenlijke energiekost volgens tarieven overeengekomen tussen de klant en zijn
energieleverancier op basis van meerder parameters, zoals vermogenpiek,
uitschakelbaarheid, ….
Transportkost voor transport via transmissienet. De tarieven worden bepaald door de
transmissienetbeheerder, en worden ook doorgegeven aan de transmissienetbeheerder
Transportkost voor distributie via distributienet. Tarieven bepaald door de
distributienetbeheerder van het gebied van de klant, en worden doorgegeven aan deze
distributienetbeheerder.
Heffingen en belastingen volgens tarieven bepaald door de Belgische staat en
doorgegeven aan de Belgische staat (bijdrage groene stroom, wkk, …)
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 5 2012 – 5
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

6. Energiefactuur: Analyse
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 6 2012 – 6
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

7. Energiefactuur: Vermogenverdeling
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 7 2012 – 7
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

8. Energiefactuur: Kostenverdeling
Mogelijke variaties:
Overschrijden reactieve limiet
Overschrijden vermogenterm
WE tarief
Afschakelbaar vermogen
…..
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 8 2012 – 8
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

9. Verbruiksprofiel: Analyse
Interessante items voor de verbruiksanalyse
Vergelijking van het verbruik van de verschillende energiebronnen
Vergelijking van de kostprijs van de verschillende energiebronnen
Verloop elektriciteitsprijs
Verloop afgenomen vermogen
Verloop van de afzonderlijke verbruiken op jaarbasis
Procentuele verdeling van energiefactuur (basisprijs, transport, heffingen)
Procentueel elektriciteitsverbruik van aanwezige verbruikers
…
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 9 2012 – 9
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

10. Verbruiksprofiel: Energieverdeling
Productiemachines
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 10 2012 – 10
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

11. Verbruiksprofiel: Vermogen afname
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 11 2012 – 11
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

12. Tijdstip (kwartuur)
Kwartuurpieken
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 12 2012 – 12
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november
15/12/2006 11:17
15/12/2006 8:53
15/12/2006 6:29
15/12/2006 4:05
15/12/2006 1:41
14/12/2006 23:17
14/12/2006 20:53
14/12/2006 18:29
14/12/2006 16:05
14/12/2006 13:41
14/12/2006 11:17
14/12/2006 8:53
14/12/2006 6:29
14/12/2006 4:05
14/12/2006 1:41
13/12/2006 23:17
13/12/2006 20:53
13/12/2006 18:29
13/12/2006 16:05
13/12/2006 13:41
13/12/2006 11:17
13/12/2006 8:53
13/12/2006 6:29
13/12/2006 4:05
13/12/2006 1:41
12/12/2006 23:17
12/12/2006 20:53
12/12/2006 18:29
12/12/2006 16:05
12/12/2006 13:41
12/12/2006 11:17
12/12/2006 8:53
12/12/2006 6:29
12/12/2006 4:05
12/12/2006 1:41
11/12/2006 23:17
11/12/2006 20:53
11/12/2006 18:29
11/12/2006 16:05
11/12/2006 13:41
11/12/2006 11:17
Vermogen ([kW]
Verbruiksprofiel: Kwartierpiek
284 kW
Kwartuurpieken
300
250
200
150
100
50
0

13. Verbruiksprofiel: Reactief Verbruik
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 13 2012 – 13
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

14. Verbruiksprofiel: Balancing
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 14 2012 – 14
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

15. Verbruiksprofiel: Balancing
Belasting
WKK opbrengst
PV opbrengst
Belasting met PV en WKK
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 15 2012 – 15
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

16. Netwerkverliezen
Transport en distributie verliezen
Energie efficiëntie van
verbruikers
Transformatorverliezen
Kabelverliezen
Energie efficiëntie van
lineaire verbruikers
Verliezen bij condensatorbatterijen
en passieve filters
Verliezen bij
actieve filters
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 16 2012 – 16
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

17. Netwerkverliezen
Netwerkverliezen wereldwijd: 1279 TWh/j





9,2% van totale elektriciteitsverbruik
Energievoorziening voor 365 miljoen gezinnen
Tussen 3,7% en 26,7% van elektriciteitsverbruik
70% verlies in distributie, 30% in transmissie
1/3de van totaal netwerkverlies in trafo’s
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 17 2012 – 17
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

18. Netwerkverliezen: Transformatoren
Sankey Diagram
Verhoogde verliezen door
harmonische belasting
97 à 99% van primair
vermogen
Overige wervelstroomverliezen
0,7 à 2%
lastverliezen
Wervelstroomverliezen
Joule verliezen
0,1 à 0,2%
nullastverliezen
Hysteresis verliezen
Wervelstroom
80%95%
15%
5%20%
X%
85%
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 18 2012 – 18
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

19. Netwerkverliezen: Transformatoren
NAW
Verdisconteerde Pay
Back
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 19 2012 – 19
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

20. Netwerkverliezen: Kabelverliezen
Kabelverliezen:

2
2
2
Pv  R Iph  Iph  Iph
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 20
 ( 3Iph )2


21. Netwerkverliezen: Kabelverliezen
Bepaling van kabelkost: Case study
Hogere sectie aluminium of alternatief koper?
225
200
175
225
200
100
175
75
150
TCO [€/meter]
125
50
Kabel 95mm² - Al
25
Kabel 150mm² - Al
125
100
75
tijd [jaar]
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
50
Kabel 70mm² - Cu
25
Kabel 95mm² - Cu
tijd [jaar]
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 21 2012 – 21
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
9
10
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
14
12
10
8
6
4
2
0
0
TCO [€/meter]
150

22. Netwerkverliezen: Kabelverliezen
20 PC's per fase, gelijkmatig verdeeld over de drie fasen
Irms-fase
Prms
14,3A
24,9A
I1-fase
Srms
8,9A
0A
THD(Ifase)
127%
∞
PF
DVrms-lijn [%] DVrms-fase [%] Kabeltemp. [°C] Kavelverlies [W]
Sectie [mm²]
4
2,51
7,59
50
618
6
1,61
4,84
38
388
10
0,96
2,88
31
227
16
0,61
1,82
25
138
25
0,42
1,26
23
87
Bepaling van kabelkost: Case study
Irms-fase
I1-fase
THD(Ifase)
Voedingssysteem voor PC’s, waarin een gelijkmatige
verdeling van 10 PC’s per fase.
Nulleider heeft een hoog gewicht aan derde orde
harmonischen, wat aanleiding geeft tot verhoogde
temperaturen en bijgevolg ook verhoogde kabelverliezen.
6kW
9,87kVA
0,606
Fractie Ptot
10%
6%
4%
2%
1%
40
verwachte levensduur kabel, N [jaren]
afschrijvingsperiode, M [jaren]
4924
3836
0,0387
0,08447
2,00%
1,22
40,00%
60,00%
11,98%
3,68%
33,99%
7,20%
30
20
30
TCO [€/meter]
aantal uren per jaar aan stille uren tarief h,su [h]
aantal uren per jaar aan normale uren tarief h,nu [h]
initieel nacht tarief C,su [€/kWh]
initial day tariff C,nu [€/kWh]
groei percentage energie prijs E [%]
Milieutaksen [€/MWh]
geleend kapitaal [%]
eigen kapitaal [%]
opbrengst eigen kapitaal [%]
kost geleend kapitaal [%]
marginale aanslagvoet, t [%]
WACC [%]
20
10
Kabel 4mm²
Kabel 6mm²
Kabel 10mm²
Kabel 16mm²
Kabel 25mm²
tijd [jaar]
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 22 2012 – 22
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0

23. Verbruiksverliezen: dPF Correctie
Situering
Compenseren van blindstroom
Beperken van de stroomgrootte in de kabels
Beperken van kabel en transformatorverlies
Veelal beperkte terugverdientijd 60%
Ir
0,5267
0,85
0,95
31,79°
0,312
18,19°
Iact
Reductie van de kabelverliezen
•
•
•
•
dPF=0,900
dPF=0,925
dPF=0,950
dPF=0,975
dPF=1,000
50%
40%
30%
20%
10%
0%
0,7
0,75
0,8
0,85
Initiële dPF
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 23
0,9
0,95
1

24. Verbruiksverliezen: dPF Correctie
Case Studie
Terugverdientijd condenstorbatterijen
kostprijs per kVAr
aanschafprijs
aantal normale uren per jaar
aantal stille uren per jaar
energieprijs tijdens normale uren
energieprijs tijdens stille uren
percentage in belasting tijdens normale uren
percentage in belasting tijdens stille uren
jaarlijkse energiebesparing door compensatie
payback met filter
payback zonder filter
met filter
25
2500,8
3660
5100
0,15
0,1
0,5
0,1
Cu
833,0
Cu
3,002122
1,801273
zonder filter
15 €/kVAr
1500,5 €
h
h
€/kWh
€/kWh
Al
951,4 €
Al
2,6286356 jaar
1,5771814 jaar
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 24

25. Verbruiksverliezen: Motoren
Efficiënte klassen inductiemotoren
Efficiënte in deellast
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 25 2012 – 25
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

26. Verbruiksverliezen: Motoren
Snelheidsvariatie
0-200
0-100
50-100
0-100
Belastingsgraad
0-150
0-100
0-100
50-100
Rendementsverschil
EEF2 - IE2 [%]
3,52
2,50
2,18
3,30
Snelle payback bepaling
Energieprijs: €90/MWh
Vervanging EFF2 (IE1) naar EFF1 (IE2)
Kostprijs nieuwe motor type IE2: € 450 inclusief vervanging.
Snelheids- Belastingsvariatie
graad
0-200
0-150
0-100
0-100
50-100
0-100
0-100
50-100
Rendementsverschil
EEF2 - IE2 [%]
3,52
2,50
2,18
3,30
Energiekost @
3500 Hr
496
352
308
466
Besparing
[€]
49,66
35,24
30,80
46,60
Payback
[jaren]
9,75
13,75
15,73
10,39
Snelheidsvariatie
0-200
0-100
50-100
0-100
Rendementsverschil
EEF2 - IE2 [%]
3,52
2,50
2,18
3,30
Energiekost @
5900 Hr
827
587
513
776
Besparing
[€]
82,77
58,74
51,34
58,26
Payback
[jaren]
5,85
8,25
9,44
6,24
Belastingsgraad
0-150
0-100
0-100
50-100
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 26 2012 – 26
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

27. Verbruiksverliezen: Verlichting
Sankey Diagram
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 27

28. Verbruiksverliezen: Verlichting
Het rendement is sterk afhankelijk van de configuratie!
(Metingen gebeuren telkens met zelfde ballast)
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 28

29. Verbruiksverliezen: Verlichting
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 29 2012 – 29
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

30. Verbruiksverliezen: Sluimerverbruik
Volcontinu verbruik:
• Nullastverliezen transformatoren
• Beweegdetectoren
• Toeganscontroles en gebouwenbeheersystemen
• IT-equipment
• Verlichting
• Slaapstand
• ……
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 30

31. Verbruiksverliezen: Sluimerverbruik
Sluimerverbruik:
• 24/dag 365 dagen/jaar = 8760 uren
• Slaapstanden tot 80% van nuttig verbruik
• Groot aantal dergelijke verbruikers
• Foute interpretaties:
• 1W sluimerverbruik kost +/- €1,5/jaar (gemidd. €100/jaar/gezin)
• Verbruik door dimming:
• Spaarlampen
Prof. dr. ir. Ing J. Desmet Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – Energie - 14 2013 – 31 2012 – 31
Prof. dr. ir. – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische 11 Oktober november

32. Conclusies

Groot aandeel aan netwerkverliezen (trafo’s + kabels)

Vergelijken tussen energieleveranciers steeds
aangewezen

Localisatie en kwantificeren van verbruikers

Hoogrendementstoepassingen niet altijd economisch
interessant

Verlichting en sluimerverbruik opvolgen

Implementatie van hernieuwbare bronnen steeds
aangewezen
Prof. dr. ir. Ing. Jan Desmet Desmet - Presentatie DT-Plan -- Kiwanis RoeselateOktober 2013Juni 2011
Prof. dr. ir. Jan - Gastlezing “Smart Grids” Demodagen – 11 - Vrijdag 10 – 32
-
32

33. Conclusies
 Kennis installatie onderdelen is belangrijk
 Kennis verbruikspatroon en benuttiging bepaalt winst
 Sluimerverbruik belangrijk gezien volcontinu
 Ondoordachte aanpak kan leiden tot meerverbruik
 Hoog potentieel aan besparingsmogelijkheden
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 33

34. You don’t need eyes to see
You need vision
Prof. dr. ir. Jan Desmet
Manager
Research group Lemcko – UGent
Graaf Karel de Goedelaan 34
B-8500 Kortrijk
Tel.: +32 56 24 12 39
Fax: +32 56 24 12 34
jan.desmet@howest.be
www.lemcko.be
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 34