Verschillen tussen dieselaggregaten en mobiele batterijen

Opwek vs. opslag

Op het meest elementaire niveau voeren een dieselgenerator en een mobiele batterij verschillende taken uit. Enerzijds wekt de generator met een motor energie op uit brandstof. De in de brandstof opgeslagen chemische energie wordt omgezet in mechanische energie door verbranding. Deze wordt op zijn beurt omgezet in elektrische energie door middel van een wisselstroomdynamo, die de mechanische energie gebruikt om zijn hoofdrotor in een magnetisch veld rond te draaien. Hierdoor wordt een wisselstroom (AC) geproduceerd, die elektriciteit is. Daarom is bij gebruik van een dieselgenerator geen andere energiebron nodig. Wanneer een dieselgenerator wordt gebruikt, zal de generator in de meeste toepassingen worden aangezet en draaien op een statisch vermogensniveau. Daarom is het noodzakelijk om de hoogste piekvraag te kennen om ervoor te zorgen dat de generator altijd voldoende energie kan leveren. Daarnaast kan een dieselgenerator met een overschot aan vermogen worden gekozen om ervoor te zorgen dat de geleverde energie voldoende is, vooral wanneer de energievraag onduidelijk is, of veranderingen in de vraag worden verwacht.

Een mobiele batterij daarentegen slaat energie op. Deze kan worden aangesloten op een of meer energiebronnen om de energie op te slaan voor wanneer dat nodig is en om een optimaal gebruik te garanderen. Vooral wanneer er grote schommelingen in de energievraag zijn, kan een oplossing voor energieopslag er door peakshaving voor zorgen dat de nodige stroom altijd beschikbaar is. Dit gebeurt door de elektriciteit bij hoge productie op te slaan totdat de batterij is opgeladen en vervolgens vrij te geven wanneer er vraag naar is. Met deze methode kunnen zelfs relatief kleine energiebronnen worden gebruikt om een veel hoger vermogen te leveren, met een batterij als buffer ertussenin.

Energiebron

Het zit al in de naam. Dieselgeneratoren werken uiteraard gewoonlijk op dieselbrandstof. Deze generatoren maken gebruik van een interne verbrandingsmotor, die kan worden vergeleken met die van een dieselauto. Door gebruik te maken van compressie wordt de dieselbrandstof in de injectiekamer verbrand, waarbij vervolgens energie vrijkomt. Aangezien diesel al op grote schaal beschikbaar is en bekend staat als een betrouwbare en krachtige brandstof, wordt het begrijpelijkerwijs voor vele doeleinden gebruikt. Bovendien kan het gemakkelijk worden bewaard. Dieselbrandstof leidt echter ook tot hoge koolstof- en stikstofemissies en de dieselprijzen zijn de laatste jaren gestegen.

Wat de eigenlijke energiebron betreft, zijn er veel mogelijkheden voor mobiele batterijen. Afhankelijk van de situatie kan het zo eenvoudig zijn als de batterij aan te sluiten op een aansluiting op het elektriciteitsnet, zodat de gebruikte elektriciteit afhangt van welke elektriciteit aan het net wordt geleverd. Daarnaast zijn er ook duurzamere opties, zoals het aansluiten van de mobiele accu op zonnepanelen of een windmolenpark. In dat geval wordt er niet direct uitstoot geproduceerd, en kan de batterij ervoor zorgen dat de energie altijd beschikbaar is.

Sommigen van jullie hebben misschien al eens in een elektrische auto gezeten. De acceleratietijd van een elektrische auto in vergelijking met een auto met een verbrandingsmotor (ICE) is over het algemeen sneller. Sterker nog, de snelste auto om een mijl (400 meter) te racen op het carwow leaderboard is momenteel een elektrische auto, de Rimac Nevera, met een tijd van 8,6 seconden. Hetzelfde geldt voor mobiele batterijen en dieselgeneratoren. Aangezien mobiele batterijen elektriciteit gebruiken voor alle interne en externe operaties, kan het opstarten in het algemeen veel sneller gebeuren dan bij dieselgeneratoren. De opstarttijden kunnen ook worden beïnvloed door aspecten zoals de buitentemperatuur, de verbinding met een andere component die synchronisatie vereist en verschillende generatoren en batterijen kunnen ook verschillen in hoe snel ze opstarten. Dit verschil in opstarttijden is vooral van belang wanneer een mobiele batterij als back-up energiebron wordt gebruikt, aangezien deze snel kan reageren in geval van een stroomstoring.

Een ander aspect waarmee rekening moet worden gehouden is het stand-by-verbruik van dieselgeneratoren. Aangezien generatoren sterk in grootte kunnen verschillen, kan in dit geval geen standaardgemiddelde worden gegeven. Uit onze gegevens kunnen we echter wel een voorbeeld van stand-by-verbruik afleiden. Uit onze monitoring blijkt dat een dieselgenerator met een vermogen van 200 kVA een gemiddeld stand-byverbruik heeft van 7,3 liter per uur. Als de belasting bij het draaien van de generator laag en niet constant is, kan dit leiden tot een hoge verspilling van dieselbrandstof, evenals van emissies.

Emissies

Zoals gezegd staat diesel bekend als vervuilend en heeft het de laatste jaren een slechte reputatie gekregen. Gemiddeld veroorzaakt een dieselauto bijvoorbeeld zo’n 2,62 kg CO2-uitstoot (FleetNews, 2020)[1] en 50 tot 1000 ppm stikstofuitstoot per liter diesel (Dieselnet, 2020)[2].

Voor batterijen is de uitstoot afhankelijk van de specifieke opstelling. In de onderstaande tabel heeft onze data-analist Minou Grimbere gegevens verzameld over hoeveel diesel en draaiuren wij tijdens onze projecten hebben bespaard. Dit is een vergelijking met het geval waarbij dieselgeneratoren worden gebruikt in plaats van de batterij of een combinatie-opstelling. Hoewel de combinatie van onze accu met een netaansluiting of zonnepanelen de meest duurzame optie is, kan zelfs een combinatie met alleen een dieselgenerator in een off-grid situatie een besparing van 40 – 50% aan diesel en 70 – 75% aan draaiuren opleveren. We hebben de draaiuren in dit geval meegerekend, omdat de directe emissies van dieselgeneratoren, evenals het lawaai en het stand-by verbruik, worden verminderd door deze draaiuren te besparen.

Overlast

Dieselgeneratoren werken met compressie in de motor. Het geluidsniveau is dan ook hoog.

Tijdens een onderzoek van Arbouw naar “Lawaai in de Bouw” werd vastgesteld dat het geluid van een hydraulische generator, zoals een ICE-dieselgenerator, gemiddeld 100 tot 105 decibel bedraagt. Bij de berekening van decibel (db) moet men voor ogen houden dat een toevoeging van 3 db een verdubbeling van het geluid betekent. Bovendien moet de werkgever de werknemers gehoorbescherming bieden wanneer het geluidsniveau meer dan 80 db bedraagt volgens de Nederlandse wet. Deze beperking is gekozen omdat geluid boven 80 db schadelijk is voor het menselijk oor (Stichting Arbouw, 2002)[3].

Vanwege de emissies en het gebruik van dieselbrandstof hangt er aan elk dieselaggregaat een sterke dieselgeur. Dit kan onaangenaam zijn voor mensen die in de buurt van de generator moeten werken. Bij nieuwere generaties generatoren worden andere filters en betere technologieën gebruikt om stiller en minder vervuilend te zijn, en op hun beurt minder sterk te ruiken. Bovendien is de uitstoot van dieselmotoren giftig en in de bouwsector lopen werknemers vaak een hoog risico op blootstelling als gevolg van apparatuur en verkeer in de buurt van bouwplaatsen. Dieseluitlaatgassen tasten vooral de longen en de luchtwegen aan (van Thienen & Spee, 2008)[4].

Omdat batterijen elektriciteit gebruiken, is de geluidsoverlast veel lager in vergelijking met een dieselgenerator. Het luidruchtigste onderdeel van een mobiele accu is de airconditioning. Bovendien zijn er geen directe emissies en onaangename geuren verbonden aan het gebruik van een mobiele batterij.

Efficiëntie

Efficiëntie is een andere factor, die van essentieel belang is voor duurzame energiepraktijken. Met een standaard-dieselaggregaat op zijn optimale belasting van 65 – 70% wordt ongeveer 3 kWh per liter gegenereerd. Dit vertaalt zich in een rendement van 30% bij de omzetting van brandstof in elektriciteit. Dit is een benadering en kan verschillen afhankelijk van het type generator, de optimale belasting, en andere factoren. Nieuwere generaties generatoren kunnen een hoger rendement hebben en het opgegeven percentage is berekend op basis van onze data.

Bij batterijen kan de omzetting van wisselstroom naar gelijkstroom en omgekeerd ook tot enige verliezen leiden. In het algemeen wordt een rendement van 85% waargenomen. Hoewel dit in het algemeen een hoger cijfer is dan het rendement dat wordt waargenomen bij dieselgeneratoren, is het belangrijk de energiebron in het oog te houden. Door de batterij te combineren met het net, een dieselgenerator of duurzame energiebronnen kan de efficiëntie worden verbeterd, aangezien de elektriciteit beschikbaar is wanneer dat nodig is.  Bovendien zal de dieselgenerator alleen worden ingeschakeld wanneer dit nodig is en bij zijn optimale belasting, wat de efficiëntie van de generator, die normaal gedurende lange perioden bij een inefficiënte belasting zou werken, nog verhoogt. Om ervoor te zorgen dat de generator en de accu perfect samenwerken, zijn een uitgebreide voorbereiding en gegevens over het energieverbruik nodig om het gebruik en de impact van batterijen nauwkeurig te kunnen beoordelen.