Heeft u de kennis om een elektrische werf op te starten? (Deel 1)
Wie de denkoefening maakt, verlaagt de drempel naar elektrisch werken
Elektrificatie is ‘trending’. Er wordt veel over gesproken, maar vooralsnog houden heel wat aannemers de boot af. Volgens experts is veel te wijten aan een gebrek aan kennis. Dat er een rol voor de overheid als versneller is weggelegd, is evident, maar er komen vanuit die hoek voorlopig geen concrete initiatieven. In deel één van deze tweedelige reeks leest u wat de elektrificatie van een werf precies inhoudt. In het tweede deel geven we een overzicht van de te nemen stappen en beschrijven we verschillende oplossingen om elektriciteit te tanken op uw toekomstige bouwplaatsen.
Geen weg terug
Wat vijf jaar geleden nog op een modegril leek, is vandaag een onomkeerbare trend. Steeds meer bouwmachinefabrikanten zetten in op elektrificatie. Patrick De Smet, commercial product manager bij SMT Belgium: "Oorspronkelijk waren het de kleine, compacte machines die batterij-elektrisch werden aangedreven. Nu zien we ook een stijgende trend in batterij-oplossingen binnen het segment grotere graafmachines, wielladers en knikdumpers."
Los van het bouwmaterieel dat op uw werf draait, moet er ook voldoende energie voorhanden zijn om andere verbruikers te voeden. Op een bouwwerf moeten namelijk ook werfketen, camera’s, lichtmasten, pompen, beveiliging, torenkranen, voertuigen en tijdelijk elektrisch materieel van stroom voorzien worden. Als u overweegt om over te schakelen naar elektrisch, dan vereist dat een stevige denkoefening. Begin bij de vraag: hoeveel energie vraagt deze werf, op welk moment en met welke pieken?
“De elektrische werf is veel meer dan een batterij op de werf zetten om een uurtje uw graafmachine of knikdumper op te laden”, klinkt het bij Brecht Maes, sales and business development bij Locquet Power & Light. “Voor elke energievraag op de werf moet een oplossing op maat worden uitgedokterd.”
Eerst rekenen, dan kiezen
Het is belangrijk om eerst uw grootste verbruikers in kaart te brengen. Welke verbruikers zijn aanwezig? Welke machines moeten elektrisch laden? Hoeveel uur per dag werken ze? Wanneer staan ze stil? En hoeveel vermogen is er beschikbaar via het net? De vijf antwoorden die een aannemer klaar moet hebben zijn:
- het beschikbare aansluitvermogen;
- de grootste verbruikers;
- batterijcapaciteit van de machines;
- indicatie van het verwachte verbruik per shift;
- het beschikbare laadvenster.
Dat laadvenster is cruciaal. Een machine die ’s nachts tien uur kan laden, vraagt een andere oplossing dan een machine die tijdens de middagpauze of een break snel even moet worden bijgeladen. Volgens Maes begint de juiste oplossing niet bij het toestel, maar bij de analyse. “We gaan niet met een bazooka op een mug schieten. Het juiste materiaal op het juiste moment op het juiste project inzetten: dat is wat telt. Er bestaat geen één standaardoplossing, het is puur maatwerk.”
De Smet: "Voor vaste werven en bedrijven waar continu stroomvoorziening voorhanden is, kunnen bijvoorbeeld ook machines ingezet worden die via een vaste kabel worden gevoed."
kVA, kW en kWh
Wie over werfstroom spreekt, moet drie begrippen uit elkaar houden: kVA (kilovoltampère), kW (kilowatt) en kWh (kilowattuur). Zowel kVA (schijnbaar vermogen) als kW (actief of werkelijk vermogen) drukken een vermogen uit op een bepaald moment, terwijl kWh de hoeveelheid verbruikte energie over een bepaalde periode weergeeft. Een aansluiting van 40 kVA bepaalt dus niet hoeveel energie een werf per dag verbruikt, maar wel hoeveel vermogen er gelijktijdig uit het net kan worden afgenomen. Bij een driefasige aansluiting van 400 V komt 40 kVA theoretisch overeen met ongeveer 58 A per fase. In de praktijk spelen echter ook de cos phi (de verhouding tussen actief vermogen en schijnbaar vermogen), de beveiligingen, de netconfiguratie, de kabellengtes en de gelijktijdige belasting een rol.
De netaansluiting is de eerste realiteitscheck
Als er netstroom beschikbaar is, blijft dat meestal de eerste keuze. Zelfs een beperkte aansluiting kan zijn nut bewijzen, op voorwaarde dat het vermogen, de beveiliging en de aansluitvoorwaarden volstaan. Pieter Willems, Business Line Manager Power and Flow bij Atlas Copco Group, bevestigt: “Op kleinere werven is er bijna altijd ergens een netaansluiting. Ongeacht hoe groot die aansluiting is; die stroom is bruikbaar.”
Maar een netaansluiting is niet altijd zonder zorgen. Tijdelijke werven krijgen niet altijd snel genoeg het gevraagde vermogen. Soms is er capaciteit beschikbaar, maar vaak ook niet. Soms is de aansluiting technisch haalbaar, maar is de doorlooptijd/wachttijd (administratie, verzwaring netaansluiting, ...) te lang voor de planning van de werf. Daardoor blijft hybride werken noodzakelijk. Het net is namelijk niet overal even betrouwbaar en klaar voor de vermogensvraag van de moderne werf.
Van domme laadpaal tot slim laadplein
Plug-and-play
De eenvoudigste manier om een compacte bouwmachine zoals een kleine graafmachine te laden is via een zogenaamde ‘domme laadpaal’. Als er een sterke netaansluiting beschikbaar is, dan kan een standaard laadpaal volstaan. Dan is het gewoon een kwestie van aansluiten en laden.
Zodra meerdere machines, voertuigen of verbruikers tegelijk stroom vragen, komt slim laden om de hoek loeren. Een energiemanagementsysteem (EMS) bewaakt dan het beschikbare vermogen en verdeelt het over de verschillende laadpunten. Staat er één machine te laden, dan kan die meer vermogen krijgen. Komen er meerdere voertuigen of verbruikers bij, dan wordt de stroom verdeeld. Vraagt de werf op dat moment zelf veel energie, dan kan het laden tijdelijk worden teruggeschroefd. Het is het verhaal van prioriteiten stellen.
Het systeem bepaalt waar de beschikbare energie op dat moment het meeste nut heeft. “Vandaag maakt vooral het energiemanagementsysteem het verschil”, stelt Maes. “De batterij is één onderdeel, maar de slimme sturing bepaalt hoe efficiënt je met de beschikbare energie omgaat.”
Niet elk EMS stuurt de volledige werf
Het begrip energiemanagementsysteem wordt breed gebruikt, maar verdient nuance. Niet elk batterijmanagementsysteem is automatisch een volledig werfbreed EMS. Sommige batterijen sturen vooral de interactie tussen batterij, net en generator. Ze reageren op de energievraag en zorgen ervoor dat de batterij laadt of ontlaadt wanneer dat nodig is. Een apart EMS kan het volledige verbruik van de werf aansturen: laadpunten, pompen, verlichting, ketenpark, camera’s en prioriteiten tussen verbruikers.
Willems maakt dat onderscheid expliciet. De batterijen kunnen communiceren met net en generator, maar de werfbrede prioriteiten kunnen ook door een extern energiemanagementsysteem worden bepaald. Verschillende producten van verschillende merken kunnen zo met elkaar communiceren, maar alleen wanneer protocollen, interfaces en gateways compatibel zijn.
AC of DC?
AC-laden kan volstaan voor kleinere machines, zeker wanneer ze ’s nachts of tijdens langere periodes van inactiviteit kunnen laden. Typische laadvermogens liggen vaak in de grootteorde van 11 tot 22 kW, afhankelijk van installatie, toestel en machine.
Bij AC-laden wordt wisselstroom aangeboden en bepaalt de onboard lader van de machine in belangrijke mate hoeveel vermogen effectief kan worden opgenomen. De laadpaal kan technisch meer aanbieden dan de machine aankan, maar de machine bepaalt mee de werkelijke opname.
DC-laden komt vooral in beeld wanneer veel energie in korte tijd ‘getankt’ moet worden. Bij DC-laden gebeurt de omzetting grotendeels in de externe lader en wordt gelijkstroom aan de batterij geleverd. Daardoor zijn hogere laadvermogens mogelijk, op voorwaarde dat machine, batterij, lader, aansluiting en sturing dat toelaten.
Heeft uw machine bijvoorbeeld een batterij van 600 kWh en moet die in tien uur volledig worden opgeladen, dan is theoretisch minstens 60 kW gemiddeld laadvermogen nodig. In werkelijkheid moet rekening worden gehouden met tal van factoren zoals laadverliezen, de laadcurve, de bruikbare batterijcapaciteit en eventuele vermogensbegrenzing door lader of aansluiting.
Wie in vijf uur wil laden in plaats van tien uur, heeft in principe dubbel zoveel gemiddeld laadvermogen nodig. DC-laden is daarom geen luxe, maar vaak een praktische noodzaak bij zwaardere toepassingen of korte laadvensters. Vooral bij machines die over de middag moeten worden bijgeladen, wordt het laadvermogen een bepalende factor in de planning.
Patrick De Smet, SMT Belgium: "De autonomie van elektrische machines is sterk toegenomen. Afhankelijk van de omstandigheden en de belasting, zijn er exemplaren die makkelijk 5 à 6 uur kunnen werken zonder bijladen"
Laadvermogen geen synoniem voor autonomie
Een veelgemaakte denkfout is dat een zware lader automatisch alle autonomieproblemen oplost. Dat klopt niet. Het laadvermogen bepaalt hoe snel energie kan worden geladen. De batterijcapaciteit van de machine bepaalt hoeveel energie de machine kan opnemen. Het verbruik tijdens het werk, het type werf en de rijbewegingen bepalen hoe snel die energie opnieuw verdwijnt. Daarom moet de laadstrategie gekoppeld worden aan de werkdag. Hoeveel uur draait de machine effectief? Hoe zwaar is het werk? Zijn er periodes van inactiviteit? Kan er tijdens de middag of bij wachttijden worden bijgeladen? En is het beschikbare vermogen dan ook effectief vrij? Een machine die acht uur continu zwaar draait, vraagt een andere aanpak dan een machine die korte cycli draait en regelmatig stilstaat. Elektrificatie vraagt dus niet alleen een laadpaal, maar een laadplan.
Rendabiliteit hangt af van gebruik
De overstap naar elektrisch werken is niet voor elke aannemer een te bewandelen piste. Voor een kleine aannemer die een elektrische machine beperkt inzet, blijft de investering vandaag nog moeilijk te verantwoorden. Wordt een machine dagelijks en intensief gebruikt, dan kan dit ook voor kleinere bouwbedrijven een rendabele oplossing zijn. Daarom is huren een logische tussenstap. Aannemers kunnen ervaring opdoen zonder meteen zwaar te investeren. Ze zien hoe een batterij, laadpaal, generator en netaansluiting in de praktijk samenwerken. Als de oplossing technisch werkt en economisch rendeert, is aankoop of huurkoop later nog altijd een optie.
“Het verlaagt de risico’s”, zegt Maes. “Als aannemers de voordelen ontdekken en merken dat het een rendabele oplossing is of kan zijn, kunnen ze later nog altijd beslissen om de investering te doen.”
Minstens even belangrijk is het inzicht in de huidige kosten. Veel aannemers weten niet exact hoeveel diesel hun generatoren verbruiken. Brandstof wordt getankt in machines, generatoren en tijdelijke voorzieningen, maar de werkelijke kost per werf blijft vaak onduidelijk. Pas wanneer dat verbruik zichtbaar wordt op papier, kan een eerlijke vergelijking worden gemaakt met een elektrische of hybride oplossing. Maes: “Veel bedrijven schieten vandaag letterlijk geld in de lucht met diesel.”
Een aannemer overtuigen om zijn werf te elektrificeren is met andere woorden een verhaal van feiten, cijfers en statistieken.
De machinist wordt deel van het laadplan
Elektrisch werken vraagt niet alleen andere apparatuur, maar ook andere gewoontes. Het laden zelf is meestal eenvoudig, plug-and-play. De echte verandering zit in de planning van de werkdag. Elke pauze, wachttijd of stilstand kan in principe een laadmoment zijn. Dat vergt discipline op de werf. Bouwplaatsmachinisten moeten leren vooruitdenken. “Als je een uur niet werkt met een elektrische machine, moet ze aan de lader”, zegt Maes. Die reflex kan het verschil maken tussen een elektrische machine die de werkdag uitdoet en een machine die de verwachte autonomie niet inlost.
Testen verlaagt de drempel
Voor aannemers die twijfelen, zijn demonstraties en huurformules essentieel. Elektrificatie blijft voor veel bedrijven een abstract verhaal zolang ze niet zien hoe batterij, generator, netaansluiting en verbruiker samen reageren op een echte werfsituatie.
“Wij organiseren zelf ook regelmatig demo’s”, zegt Willems. “Dat heeft als grote voordeel dat de aannemer eerst kan zien en ervaren hoe een batterij, generator en verbruiker zich samen gedragen op een realistische werfsituatie.” Die praktijkervaring is belangrijk. Wie vandaag test, leert waar de pieken zitten, hoe lang machines werkelijk laden en welke gewoontes op de werf moeten veranderen.
Begin met het energieprofiel
De eerste stap naar elektrificatie is niet de aankoop van een elektrische machine, batterijcontainer of laadpaal. De eerste stap is inzicht en kennis. Wat verbruikt de werf vandaag? Waar zitten de pieken? Wanneer kunnen machines laden? Hoe sterk is de netaansluiting? En welke verbruikers zijn echt prioritair? Pas daarna wordt duidelijk welke oplossing past: een eenvoudige laadpaal, een slim laadplein, een batterijbuffer of een hybride systeem.
Wie die denkoefening vandaag maakt, verlaagt de drempel naar elektrisch werken morgen. In deel 2 bekijken we welke concrete oplossingen vandaag beschikbaar zijn: van een batterij voor de werfkeet tot een volledige off-grid powerplant.
Met de medewerking van Atlas Copco, Locquet Power & Light en SMT Belgium
