peak shaving Archieven - Utilities

ESD-Sic is de meest duurzame producent van silicium carbide. De meerwaarde die dit oplevert, wordt echter niet altijd in geld gewaardeerd. Daarvoor is de concurrentie uit landen met lage energieprijzen of lagere ecologische normen te groot. Desondanks blijft research en process development manager Joost Demmink investeren in innovatie.

Tseard Zoethout

Op zich is het een vrij eenvoudige technologie: stuur stroom door een kern van grafiet waarop een berg petroleum cokes en kwartszand ligt en je houdt siliciumcarbide over. Dat halffabrikaat, een slijpmiddel bijna zo hard als diamant, wordt wereldwijd aan de vuurvaste en metallurgische industrie verkocht. Maar ‘the devil is in the details’: het zo optimaal mogelijk inregelen en inkopen van elektriciteit luistert nauw. ‘Wij zijn het enige EU bedrijf in deze sector dat ook procesgas afvangt’, zegt Joost Demmink, utility manager bij ESD-SIC BV.

ESD-SIC, een zelfstandige dochteronderneming van het REF Processing GmbH, kent een lange geschiedenis die tot voor 1922 teruggaat. Nadat de Amerikaan Acheson in 1891 bij toeval siliciumcarbide had ontdekt toen hij diamant probeerde te maken, startten diverse bedrijven tijdens het interbellum, eerst in de Verenigde Staten en later in Duitsland, de productie van dit slijpmiddel op. Nadat het Acheson proces rond de oliecrisis aanzienlijk werd verfijnd, streek het Beierse Elektroschmeltzwerk Kempten als Elektroschmeltzwerk Delfzijl ook in Nederland neer. Na de bouw van een energieterugwinningscentrale voor het procesgas in de jaren ’80 en de aanleg van een ontzwavelings- en waterzuiveringsinstallatie in de jaren ’90 volgden diverse overnames totdat ESD in 2009 de huidige naam van ESC-SIC aannam. Bij ESD-SIC staan nu bijna honderd werknemers op de loonlijst. Een gelijk aantal flexwerkers wordt tijdens pieken en onderhoud ingeschakeld. Met een jaarlijkse productie van 65 kiloton siliciumcarbide, gelijk aan vier procent van de wereldhoeveelheid, is het verreweg de grootste producent in de Europese Unie. Noorwegen, Roemenië en Spanje volgen op ruime afstand. Door de jarenlange band van ESD-SIC met Duitsland komt meer dan tachtig procent van hun halffabrikaat bij onze oosterburen terecht.

Energieslurpend proces

Joost Demmink, opgeleid tot chemisch procestechnoloog aan de RuG en sinds zijn afstuderen werkzaam bij ESD-SIC, is verantwoordelijk voor de utilities, van waterzuivering en gasafvang tot aan de inkoop van stroom en energie efficiency. De manager research en process development legt kort uit hoe men van cokes en zand op het 200 bij 300 meter omheinde terrein vlakbij de Waddenzee hun slijpmiddel maakt.

‘Vanuit Zuid-Nederland en België laten we wit zand aanvoeren, cokes betrekken we van de wereldmarkt. Nadat beide grondstoffen in de haven van Delfzijl zijn gelost, mengen we die en bouwen vierduizend ton van die mix, overeenkomend met de lading van twee binnenvaartschepen, rondom een grafietkern. Elke bult is ongeveer 22 meter lang, vijf meter hoog en zes meter breed. We hebben er op ons terrein maar liefst 24 van. Die bulten – we spreken trouwens liever van ovens – brengen we gedurende twee weken met maximaal 500 Volt op spanning, acht tot tien Megawatt per oven. Elke oven gebruikt per twintig minuten net zoveel elektriciteit als een huishouden per jaar verbruikt. Tijdens het proces loopt de temperatuur rond de kern tot 2000 à 2500 graden Celsius op. Aan de buitenkant van de oven valt dat maar nauwelijks te merken. Daar is het handwarm.’

Het unieke van ESD-SIC is dat de onderneming, mede als gevolg van de strenge milieuregelgeving en het beperken van stankoverlast naar de omliggende dorpen, als een van de weinigen ter wereld het vrijkomende procesgas afvangt (alleen Washington Mills in de VS doet dat ook, red.). ‘Daarvoor hebben we over elke oven een isolatielaag geplaatst’, vervolgt Demmink. ‘Het procesgas – een mix van waterstof, kooldioxide, zwavel, koolmonoxide en wat vluchtige verbindingen – vangen we namelijk af en voeren dat naar de ontzwavelingsinstallatie. Het bijproduct gaat in de vorm van vloeibaar zwavelzuur naar een klant in de EU. Met het zuivere gas drijven we een stoomketel op ons terrein aan. Dat bespaart zo’n zeventien procent op ons energieverbruik. We zijn de enige ter wereld die ook het vrijkomende proceswater zuivert en als koeling herbruikt.’

Halffabrikaat

Het op spanning brengen van de enorme ovens is natuurlijk slechts een deel van het verhaal. Demmink: ‘Van onze 24 ovens zijn er maximaal zeven in bedrijf. Na twee weken is onze mix onder invloed van fysisch-chemische processen in siliciumcarbide omgezet. We laten de oven eerst afkoelen en halen na twee dagen de beschermende isolatie weg om de oven aan de buitenkant met sproeiers nat te maken. Daarna pellen we de berg laag voor laag tot een harde wals af en verwerken het product tot A en B kwaliteit. Het meest zuivere deel van het product vindt zijn weg naar de keramische industrie, het andere deel gaat naar de metallurgische sector en naar handelaren. Het halffabrikaat, vrijwel onbekend buiten de sector, zie je onder meer terug in halfgeleiders, in remschijven en in roetfilters voor dieselmotoren. Wanneer het afpellen na ook twee weken is voltooid, verwijderen we de grafietkern. Dat wordt tijdens een nieuwe cyclus van de ovens weer gebruikt.’

Alternatieven

Intussen kijkt ESD-SIC, zij het voorzichtig, naar alternatieven voor het gebruik van petroleum cokes, haar duurzame doelstellingen en ‘best reference’ in de sector indachtig. Circa twintig procent van de kostprijs van hun halffabrikaat gaat richting cokes. Alternatieven moeten echter wel aan een hele trits criteria voldoen. Demmink schetst er een aantal. ‘Op dit moment hebben we goede beschikbaarheid van petroleum cokes. Als we een klein deel biogene grondstoffen zouden gaan gebruiken, moeten die geen verontreinigde materialen bevatten, uit zo weinig mogelijk vluchtige koolwaterstoffen bestaan en bovendien niet verkleven tijdens de enorm hoge temperaturen in de ovens.’

Volgend jaar zal ESD SiC met Torrgas uit Amsterdam experimenten op zijn terrein uitvoeren om de kwaliteiten van biogene grondstoffen te gaan testen. Demmink verwacht niet dat dergelijke materialen, net als in kolengestookte energiecentrales die biomassa bijstoken, tot aanzienlijke percentages bijmenging zullen leiden. ‘Zouten, vluchtige stoffen en het asgehalte spelen bij biogene materialen een grote rol. Willen wij zulke materialen ook als grondstof kunnen inzetten, dan zullen ze qua fysisch-chemische eigenschappen op petroleum cokes moeten lijken. Ook als experimenten succesvol worden, gaan biogene grondstoffen voorlopig minder dan twee procent van de materiaalmix innemen, maximaal één- tot tweeduizend ton per jaar. Bovendien moeten we wel goede afspraken maken. De kostprijs van zulke biomaterialen bedraagt op dit moment ruim het dubbele van die van petroleum cokes. Dat zullen we op een of andere wijze, bijvoorbeeld via subsidies of CO2 emissierechten, moeten compenseren (de SDE+ regeling geldt, vreemd genoeg, nog namelijk niet voor grondstoffen. red.). Onze klanten letten daar minder goed op.’

Energiemanagement

Dat ESD-SIC met zestig tot zeventig Megawatt stroomconsumptie, naast hun buur Klesch Aluminium (het vroegere Aldel), een industriële grootverbruiker in de regio is, is min of meer een open deur intrappen. Zo’n 95 procent van dat verbruik komt voor rekening van de ovens, waarvan ruim zestig procent voor het fysisch-chemische proces. Aan directe energiebesparing kan het bedrijf, uitgezonderd wat aanpassingen aan frequentieomvormers en het reduceren van perslucht, dus maar weinig doen. Bovendien vragen zijn klanten niet om energieefficiency en duurzame energie. Reputatie en imago spelen, in tegenstelling tot bijvoorbeeld grote zuivelbedrijven die op de consumentenmarkt opereren, in deze sector geen rol omdat meerkosten niet naar hun afnemers kunnen worden doorberekend. Alles draait om de kostprijs en kwaliteit van het slijpmiddel. Wel is het productieproces van ESD-SIC van dien aard dat een of meerdere ovens gedurende korte tijd, minuten tot uren, geen of minder elektriciteit tot zich hoeven te nemen. Juist die flexibiliteit in de productie opent voor de onderneming kansen tot scherpe inkoop.

‘De afgelopen tien jaar hebben we via meerdere platforms ingespeeld op de behoefte aan stroom van het publieke net’, verklaart Demmink. ‘Zo leggen we onze productie tijdens de duurdere uren stil, afhankelijk van de beschikbaarheid van stroom, terwijl de gasproductie intussen gewoon doorloopt. We kennen nu drie vormen van elektriciteitsinkoop: over the counter (OTC) contracten die circa 75 procent van onze behoefte afdekken, inkoop op de day-ahead markt (zoals APX) en inkoop op de spotmarkt, dus voorafgaand aan onze productie per dag en per uur. Het is, met andere woorden, een voordurend zoeken naar de balans tussen risico’s en kosten geworden.’

Mondiale markt

Dat zoeken naar de balans heeft zo zijn consequenties voor de bedrijfsvoering. Was het eerder nog mogelijk ongepland onderhoud uit te voeren, door concurrentiedruk uit Azië en Rusland behoort dat inmiddels tot het verleden. ‘De marges in deze mondiale sector zijn maar klein’, besluit Demmink. ‘Tot 2011 waren er in de EU anti-dumping maatregelen van kracht. Nu die zijn afgeschaft, zien we weer Chinees materiaal op de markt komen. De kostprijs van elektriciteit in China en Azië is door verborgen staatssteun bovendien niet transparant. Waar we ons tegenwoordig zorgen over maken, is de explosieve import uit Latijns-Amerikaanse landen. Sinds 2013 brengen die ook een vergelijkbaar hoogwaardig slijpmiddel op de markt. Zonder echter gebruik te maken van gasafvang of zuivering van proceswater waarin wij wereldwijd de standaard zetten. Of dat gewicht in de schaal legt, zal de tijd uitwijzen.’