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

De blik van de branche richt zich tegenwoordig steeds meer op energie-efficiëntie. (Bron: Messe Frankfurt Exhibition GmbH) / The industry is focusing more and more on energy efficiency issues today. (Source: Messe Frankfurt Exhibition GmbH)

De energie-efficiëntie van cleanrooms is in de afgelopen twintig jaar uitgegroeid tot een topthema. Er zijn veel succesvolle stuurmiddelen. 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 over de hele wereld maken de toekomstige energievoorziening onzeker, of de kosten stijgen. Of beide. Daarnaast is er de noodzaak om de CO2-voetafdruk en de uitstoot van andere broeikasgassen te verminderen. Dit komt tot uiting in de “Europese Green Deal”: klimaatneutraliteit tot 2050. De EU-taxonomeverordening bepaalt hiervoor het technische kader. Volgens deze moet het niveau van ecologische duurzaamheid van een investering meetbaar worden, gekoppeld aan openbaarmakingsplichten 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 aan energiekosten, maar richtte men zich vooral op het bereiken van de benodigde reinheid voor het proces. Nu vergt vooral het conditioneren en reinigen van lucht veel energie, en deze wordt en wordt steeds duurder. Daarom heeft energie zich in de afgelopen twintig jaar ontwikkeld van een altijd beschikbare grondstof tot een kostenbepalende factor.

Zo richt de aandacht zich tegenwoordig sterker op de energie-efficiëntie, ook omdat de numerieke betekenis ervan meer bewustwording krijgt. Bijvoorbeeld, maar liefst 60 procent van de kosten voor het totale energieverbruik bij de Fraunhofer-Gesellschaft kan worden toegeschreven aan cleanrooms. Het goede eraan: ideeën voor energiebesparingen 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) vinden grote activiteiten plaats. Een werkgroep ontwikkelt momenteel een nieuwe richtlijn voor energie-efficiëntie. De opdracht bestaat uit het herzien van de sinds 2011 bestaande (en daarom niet meer helemaal “vers”) richtlijn VDI 2083 blad 4.2 “Cleanroomtechniek – Energie-efficiëntie”.

Aan tafel zitten vertegenwoordigers uit alle geïnteresseerde kringen, dat betekent in wezen planners, installateurs en exploitanten van cleanroominstallaties, vertegenwoordigers uit 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. Hij kan al iets zeggen over de inhoud van de nieuwe richtlijn: de focus ligt op de twee punten “Cleanroom- en ventilatieconcept” en “Energiezuinig bedrijf”. Daarnaast worden specifiek behandeld: „Energiebehoefte van cleanrooms“, „Energiebewuste parameters en bijzonderheden van cleanrooms“, „Proces voor beoordeling en verbetering van energie-efficiëntie”, „Gebruikersvereisten, planningsvoorwaarden”, „Inbedrijfstelling” en „Energiegerelateerde operationele optimalisatie (eBO)”.

Nieuwe inhoud van de VDI 2083 lijkt vaak op de betreffende normdelen van DIN EN ISO 14644. Dat is niet verwonderlijk, want VDI-werkgroepen zijn doorgaans betrokken bij internationale gremia, waardoor hun richtlijnen altijd internationale betekenis hebben.

Implementatie van richtlijnen en aanbevelingen in de praktijk

Wie eenmaal bewust is van het thema “energie-efficiëntie in de cleanroom”, vindt snel een reeks aanpakken. Bijvoorbeeld door niet zeven dagen per week 24 uur per dag met de hoogste luchtwisselingssnelheid te werken, maar alleen tijdens de productieperioden. Ook zijn er verschillende “energie-intensieve” manieren om bepaalde luchtcondities en reinheidsniveaus te bereiken. Verwarming, ventilatietechniek en ventilatie staan vaak voorop. En volgens het principe dat de goedkoopste cleanroom degene is die je niet nodig hebt, moet bij nieuwbouw altijd worden overwogen: is een schone ruimte niet voldoende? Is een lagere cleanroomklasse niet voldoende?

Bij een bestaande cleanroom helpt een strategische aanpak voor energiebesparing. Bijvoorbeeld kan de exploitant zich richten op een vier-puntenplan en zichzelf de volgende vragen stellen:

1. Kan ik bestaande filters vervangen door betere?
2. Heeft mijn cleanroom al mogelijkheden voor warmte-terugwinning?
3. Hoe sterk kan mogelijk het aantal luchtwisselingen per uur worden verminderd?
4. Hoe kan de efficiëntie van de 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 kast”.

Een belangrijke stuurmiddel is de luchtgeleiding. Vooral moet lucht die van buiten via eindfilters in de cleanroom wordt gezogen, absoluut niet weer naar buiten worden geblazen. In plaats daarvan moet reeds 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 keer op keer en voeren zuurstofrijke lucht van buiten aan. Ook in het algemeen vormen recirculatieconcepten de basis voor een goede energie-efficiëntie in de cleanroom.

Een andere stuurmiddel zijn toleranties. Sommige cleanroomexploitanten hebben deze bij de start vastgesteld, zonder aan energie-efficiëntie te denken. Maar als het te produceren product 20 tot 80 procent vocht kan verdragen, hoeven de grenzen niet strenger te worden gesteld. En als de temperatuur in plaats van op 21 °C ± 1 °C op 21 °C ± 3 °C kan worden gezet, levert dat nog een extra energiebesparing op. Als buiten- en binnentemperatuur overeenstemmen, is zelfs de overgang naar vrije koeling mogelijk, waardoor men (al dan niet tijdelijk) het hele energieverslindende koelapparaat kan vermijden.

Hoe een strategische aanpak voor het verhogen van 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.