De Cleanzone laat zien hoe energie-efficiëntie in de praktijk kan worden gebracht

De blik van de sector richt zich tegenwoordig sterker op energie-efficiëntie. Bron: Messe Frankfurt Exhibition GmbH

De energie-efficiëntie van cleanrooms is de afgelopen twintig jaar uitgegroeid tot een top-thema. Daarbij zijn er veel succesbepalende schroeven. Welke dat zijn en hoe je ze bedient, leren de bezoekers van de Cleanroom-beurs Cleanzone op 25 en 26 september 2024 in Frankfurt am Main.

Oorlogen en crises wereldwijd doen de toekomstige energievoorziening onzeker lijken, of de kosten stijgen. Of beide. Daarnaast is het noodzakelijk om de CO2-voetafdruk en de uitstoot van verdere broeikasgassen te verminderen. Dit komt tot uiting in de "Europese Green Deal": klimaatneutraliteit tot 2050. De EU-taxonomeverordening legt hiervoor het technische kader vast. Volgens deze moet het niveau van ecologische duurzaamheid van een investering meetbaar worden, gekoppeld aan openbaarmakingsverplichtingen voor "niet-financiële" ecologische en duurzame kwaliteiten van bedrijven.

Al dit alles dwingt tot energiebesparing. Maar juist in de cleanroom?

Ideeën voor energie-efficiëntie met multiplicatoreffect

Het is inderdaad correct: een cleanroom moet vooral schoon zijn. De energie-efficiëntie neemt daarbij een ondergeschikte rol in. Tot in de jaren 2000 dacht men nauwelijks na over energiekosten, maar richtte men zich vooral op de benodigde zuiverheid voor het proces. Nu vergt vooral het conditioneren en reinigen van lucht veel energie, en deze werd en wordt steeds duurder. Daarom is energie in de afgelopen twintig jaar geëvolueerd van een altijd beschikbare commodity tot een kostenbepalende factor.

Zo richt de blik vandaag meer op de energie-efficiëntie, ook omdat de numerieke betekenis ervan sterker bewust wordt. Bijvoorbeeld, maar liefst 60 procent van de kosten voor het totale energieverbruik bij de Fraunhofer-Gesellschaft kan worden toegeschreven aan cleanrooms. Het goede hieraan: ideeën voor energiebesparing zouden een groot multiplicatoreffect moeten hebben, en bij de Fraunhofer-Gesellschaft wordt al gewerkt aan het benutten van dat potentieel.

Ook bij de vereniging Deutscher Ingenieure (VDI) ontstaan grote activiteiten. Een werkgroep ontwikkelt momenteel een nieuwe richtlijn voor energie-efficiëntie. Haar opdracht bestaat uit het herzien van de sinds 2011 bestaande (en dus niet meer helemaal "vers") richtlijn VDI 2083 blad 4.2 "Cleanroomtechniek – Energie-efficiëntie".

Aan tafel zitten vertegenwoordigers van alle geïnteresseerde kringen, dat betekent in wezen planners, installateurs en beheerders van cleanroominstallaties, vertegenwoordigers van onderzoek en onderwijs, fabrikanten van regel- en besturingstechniek en van cleanroomcomponenten. "We hopen dat we de ontwerpversie binnenkort kunnen goedkeuren," zegt Thomas Wollstein, wetenschappelijk medewerker in deze VDI-werkgroep. Zo veel kan hij al over de inhoud van de nieuwe richtlijn zeggen: de focus ligt op de twee punten "Cleanroom- en ventilatieconcept" en "Energie-efficiëntie in bedrijf". Daarnaast worden specifiek behandeld: "Energiebehoefte van cleanrooms", "Energiebelastende parameters en bijzonderheden van cleanrooms", "Proces voor beoordeling en verbetering van energie-efficiëntie", "Gebruikersvereisten, planvorming", "Inbedrijfstelling" en "Energiegerelateerde bedrijfsoptimalisatie (eBO)".

Nieuwe inhoud van de VDI 2083 lijkt vaak op de bijbehorende normdelen van DIN EN ISO 14644. Dat is logisch, want VDI-werkgroepen zijn doorgaans betrokken bij de wereldwijde gremia, en zo krijgen hun voorschriften altijd internationale betekenis. De branche richt haar blik vandaag meer op energie-efficiëntie.

Wie zich eenmaal bewust is van het onderwerp "Energie-efficiëntie in de cleanroom", vindt snel een reeks aanpakpunten. Bijvoorbeeld, het is te overwegen om een cleanroom niet zeven 24-uursdagen lang met de hoogste luchtwisselingsgraad te laten draaien, maar alleen tijdens de productietijden. Ook zijn er verschillende – en verschillend "energiehongerige" – manieren om bepaalde luchttoestanden en zuiverheden te bereiken.

Verwarming, ventilatietechniek en ventilatie staan vaak voorop. En volgens de stelregel dat de goedkoopste cleanroom degene is die je niet nodig hebt, moet bij een nieuwbouw altijd worden overwogen: is een schone ruimte niet voldoende? Is een lagere cleanroomklasse niet voldoende?

Bij een bestaande cleanroom helpt een strategische aanpak om energie te optimaliseren. Bijvoorbeeld, de beheerder kan zich oriënteren op een vierpuntenplan en zichzelf de volgende vragen stellen:
1. Kan ik bestaande filters vervangen door betere?
2. Heeft mijn cleanroom al mogelijkheden voor warmteterugwinning?
3. Hoe sterk kan mogelijk het aantal luchtwisselingen per uur worden verminderd?
4. Hoe kan de efficiëntie van motoren of aandrijvingen worden verbeterd?

Het is cruciaal om deze vragen echt open te stellen. Traditionele vuistregels zoals dat 20-voudige luchtwisselingen en 30 procent buitenlucht onmisbare minimale waarden zijn, behoren "in de mottenkist". Een belangrijke schakel is de luchtgeleiding. Vooral moet van buiten via een eindfilter in de cleanroom gezogen lucht beslist niet weer naar buiten worden geblazen. In plaats daarvan moet al gezuiverde lucht in de cleanroom blijven en daar in een kringloop worden geleid. Daarvoor bestaan bijvoorbeeld praktische filter-ventilatie-eenheden (kort: FFU). Ze reinigen lucht herhaaldelijk en voeren zuurstofrijke lucht van buiten aan. Ook in het algemeen vormen recirculatieconcepten de kern voor een goede energie-efficiëntie in de cleanroom.

Een andere schakel zijn toleranties. Sommige cleanroombeheerders hebben deze bij de start vastgesteld, zonder aan energie-efficiëntie te denken. Maar als het te vervaardigen product 20 tot 80 procent vocht verdraagt, hoeven de grenzen niet nauwer te worden gesteld. En als de temperatuur in plaats van 21 °C ± 1 °C op 21 °C ± 3 °C kan worden gezet, levert dat nog een energiebesparing op.

Als de buiten- en binnentemperatuur overeenkomen, biedt zich zelfs de overgang naar vrije koeling aan, en bespaart men (tenminste tijdelijk) op de hele energieverslindende koeling.

Hoe een strategische aanpak voor het verhogen van de energie-efficiëntie in de cleanroom eruitziet en welke producten daarvoor geschikt zijn volgens de stand van de techniek, wordt getoond op de Cleanroom-beurs Cleanzone op 25 en 26 september 2024 in Frankfurt am Main.