Stroomgenerator en uitlaatemissiefase V: welke omschakelingen zijn nu zinvol?

Volgens EU-verordening 2016/1628 mogen fabrikanten vanaf 30 juni 2021 geen fase 3A generatoren meer bouwen. Reeds geproduceerde machines kunnen echter nog tot het eind van het jaar verkocht worden. Uitlaatemissiefase V staat dus al in de starblokken en daarmee zijn er - afhankelijk van de vermogensklasse van de machine - verschillende uitlaatgasnabehandelingssystemen. In hoofdzaak gaat het om de verwijdering van fijn stof via mechanische filtersystemen en de vermindering van stikstofoxiden met behulp van selectieve katalytische reiniging door toevoeging van ureum. Dit laatste is bij velen bekend onder de merknaam "AdBlue".

De gebruikte uitlaatgasbehandeling hangt af van de vermogensklasse van de generatoren. Hoewel het voldoende is de motor in het lagere vermogensbereik af te stellen, moeten machines met een motorvermogen van ongeveer 19 kW en meer uitgerust zijn met elektronische snelheidsregeling, een oxidatiekatalysator en een roetfilter. In de vermogensklasse van 56 tot 560 kW wordt de volledige uitlaatgasnabehandeling met ureum en deeltjesfilter gebruikt. In machines met een nog hoger vermogen kan het deeltjesfilter weer achterwege gelaten worden, omdat de geproduceerde deeltjesmassa veel lager is door de hogere verbrandingstemperatuur.

De technische uitdaging van het deeltjesfilter ligt vooral in het feit dat roet zich in het filter verzamelt. Daarom is het zinvol de deeltjesmassa die tijdens de werking van de stroomgenerator wordt geproduceerd zo veel mogelijk te beperken, anders moet het filter al na korte tijd gereinigd worden. Deze reiniging vereist dat het werk op de bouwplaats onderbroken wordt en brengt het, in het ergste geval, tot stilstand. Generatorwerking bij onderbelasting en de daarmee gepaard gaande suboptimale brandstofverbranding doen het roetfilter bijzonder snel dichtslibben.

Een oplossing is om de stroomgenerator te combineren met een accu-opslagsysteem. Deze laatste kunnen overdag worden opgeladen en dragen zo bij tot een betere benutting van de stroomgenerator in fasen met een lagere stroomvraag. ‘s Nachts kan de accu dan de stroomvoorziening volledig overnemen - bijvoorbeeld voor de verlichting van de bouwplaats. Zo ontstaat er praktisch een boxvormig belastingsprofiel voor het generatoraggregaat. Dit betekent dat de energie steeds gelijkmatig wordt gebruikt en dat de vereiste hoeveelheid energie efficiënter en op een beter bedrijfspunt wordt opgewekt. Dit loont ook financieel, zoals het volgende voorbeeld laat zien:

• Voor een generator van 80 kVA die de klok rond draait en ongeveer 12 uur van die tijd in onderbelasting werkt, resulteert dat in brandstofkosten van iets minder dan 210 euro per dag. Door hem te combineren met een accu-opslagsysteem kan het onderbelastingsbereik volledig worden opgeheven; de zuivere bedrijfstijd van de generator is dan nog maar 11 uur. Dit bespaart bijna 30 euro per dag aan brandstofkosten. De veel grotere winst ligt echter in het feit dat de stroomgenerator efficiënter werkt en dat de levensduur daardoor aanzienlijk verlengd wordt.

Voor de juiste dimensionering van de stroomvoorziening en het gebruik van een hybride systeem van

generator en opslageenheid, moet echter bekend zijn hoeveel stroom er op de bouwplaats nodig is. Dit is een probleem omdat veel gebruikers niet weten hoe hun belastingsprofiel zich in de loop van de dag ontwikkelt. De reden die hiervoor vaak wordt gegeven is dat bouwplaatsen altijd verschillend zijn en dat verbruiksprofielen daarom niet over de hele linie kunnen worden opgesteld. Nu is zeker niet elke bouwplaats hetzelfde, maar er zijn altijd gelijksoortige toepassingen, zodat categorieën van werkwijzen kunnen worden vastgesteld en bouwplaats-typen gedefinieerd. Afhankelijk van het type kan dan de passende elektriciteitsopwekking gedimensioneerd en in gebruik genomen worden.

Een vermogensmeter , bijvoorbeeld, is een nuttig hulpmiddel om verbruiksgegevens te verkrijgen. Het kleine kastje kan gemakkelijk en snel via zeven leidingen op de bestaande stroomgenerator worden aangesloten. Een geheugenkaart registreert dan hoeveel energie er op elk moment van de dag op de bouwplaats verbruikt wordt. Aan het eind is een bestand beschikbaar dat in Excel gebruikt kan worden, en dat het verbruik transparant maakt in de vorm van een curve. Een vergelijking van deze grafieken maakt het mogelijk verschillende soorten bouwplaatsen te identificeren, waaraan dan in elk geval een geschikte stroomvoorziening kan worden toegewezen. Ook daarna biedt een Powermeter de mogelijkheid om te controleren of het ontwerp juist was.

Natuurlijk zal de klassieke methode om met een enkele generator te werken ook in de toekomst op de bouwplaats gebruikt worden. Hybride systemen bestaande uit een stroomgenerator en accuopslag worden echter steeds meer een zinvol alternatief. Parallel daaraan zijn er andere oplossingen om een efficiënte en vraaggerichte energievoorziening te realiseren. Zo kunnen bijvoorbeeld twee of meer kleine generatoren parallel werken en via een vermogensbeheersysteem worden aangestuurd. Beide systemen hebben voor- en nadelen.

In het hybride systeem zit alle intelligentie in de accu opslageenheid. Daar wordt beslist wanneer de generator moet worden ingeschakeld. De stroomgenerator is alleen als voeding aangesloten. Door de serieschakeling is de accu de beperkende factor in de stroomvoorziening, want er kan maar een beperkte hoeveelheid stroom doorgevoerd worden. Ook kunnen de volledige systeemprestaties alleen bereikt worden als de generator draait. Anderzijds werkt de opgeladen accu ook als de generator uitgeschakeld is, wat de mogelijkheid opent om onderhouds- en rustperiodes vast te leggen. Bovendien kunnen andere krachtbronnen, zoals een fotovoltaïsch systeem, op de opslageenheid worden aangesloten. De programmering kan al in de werkplaats gebeuren, zodat het systeem op de bouwplaats in minder dan vijf minuten in bedrijf kan worden gesteld. Wijzigingen kunnen worden aangebracht via een systeem voor onderhoud op afstand (GSM).

Bij Powermanagement zit de intelligentie in het bussysteem dat de parallel geschakelde stroomproducenten met elkaar verbindt en aanstuurt. Dit betekent dat de generatoren dynamisch kunnen worden in- of uitgeschakeld. Dit vergt echter enige voorbereiding, want de machines moeten hiervoor van tevoren geparametriseerd worden. Ook andere extra onderdelen kunnen nodig zijn. Bij een plotselinge grote vraag naar belasting, zoals bij tunnelbouw, moeten de stroomopwekkers bijvoorbeeld al van tevoren gesynchroniseerd zijn. Hiervoor kan een extra hoofdschakelaar nodig zijn. Over het geheel genomen is het Powermangement complexer, maar flexibeler in zijn toepassing, ook omdat het systeem naar wens op- en afgeschaald kan worden.

Het komt erop neer dat Powermangement bijzonder geschikt is voor grotere bouwplaatsen, zoals tunnelbouw, of voor bouwplaatsen met redundantie-eisen. Door de complexere voorbereiding worden de systemen vaak gebruikt voor langdurige toepassingen, zo nodig ook in netparallel bedrijf. Het hybride systeem is voorbestemd voor kleinere toepassingen, zoals kleine bouwplaatsen, kraanbedrijf of voor evenementen, en ook voor gebieden waar stiltetijden in acht moeten worden genomen.