Centraal in die benadering staat het begrip exergie. De exergie-inhoud van warmte en materie is de daaruit maximaal winbare hoeveelheid arbeid. Maximaal, want volgens de tweede hoofdwet van de thermodynamica kan nooit alle in energiebronnen en grondstoffen opgeslagen energie in nuttige arbeid of produkten worden omgezet. Het rendement van omzettingsprocessen is dus per definitie geen 100 procent; er treedt altijd aanzienlijk energieverlies op in de vorm van warmte of uitstoot van materie. Alle aardse omzettingsprocessen leiden tot een onomkeerbare toename van 'entropie'.
Je moet die verspilling terugbrengen door een duurzaam gebruik van grondstoffen en energie, stelt hoogleraar Energietechnologie dr.ir. G. Hirs. In dat licht pleitte hij in 1992 voor een 'belasting op toegevoegde entropie' als alternatief voor de voorgestelde energieheffing. Zijn idee was dat je niet energie-input moet belasten maar energieverlies - de hoeveelheid energie dus die niet in nuttige arbeid of produkten wordt omgezet.
Aan de ingenieur de taak om dat energieverlies zoveel mogelijk te beperken, vindt Hirs. Hij maakt zich sterk voor de 'thermodynamische of exergie-analyse' als een instrument om industriële produktieprocessen door te lichten op onnodig energieverlies. Met behulp van een integrale aanpak van de gehele keten van produktie, gebruik en afdanking kunnen grondstoffen en energie vervolgens efficinter en milieuvriendelijker worden gebruikt. Bij zo'n thermodynamische optimalisering spelen volgens Hirs naast technische oplossingen ook bestuurlijke en managementaspecten een rol.
Volgens Hirs heeft de exergie-analyse in de energiesector inmiddels voet aan de grond gekregen. Nu wil hij ook de industrie er warm voor maken. Die boodschap draagt hij o.a. uit via de Werkgroep Procesintegratie & Exergieanalyse, waarin naast Gasunie, SEP, Kema, TUD en UT, ook bedrijven als AKZO, Shell en Hoogovens deelnemen. Zo hielp Hirs AKZO bij een exergie-analyse van een chemische fabriek in Delfzijl. 'AKZO wil die analyse nu ook toepassen bij nieuwe fabrieken.' Ook internationaal is Hirs actief, als oprichter van de E-group, een club van Europese ingenieurs en wetenschappers die, op basis van 'verstandige thermodynamische principes', werken aan de besparing van energie en grondstoffen in industrie en landbouw.
Volgens Hirs moet de exergie-analyse van produktieprocessen worden aangevuld met een 'levenscyclusanalyse' van produkten, waarbij een produkt 'van wieg tot graf' op milieu-effecten wordt gescreend: benodigde grondstoffen, energieverbruik tijdens produktie en gebruik, het resulterende afval, de mogelijkheid van hergebruik. 'Al die effecten tel je bij elkaar op. En dan blijkt bijvoorbeeld dat bij een koelkast het energiegebruik - zoveel Kilowattuur in 20 jaar - verreweg de belangrijkste milieu-ingreep is. De conclusie: primair moet je die dingen zuiniger maken', aldus Hirs. Uiteindelijk moet de analyse uitmonden in een verbeterd ontwerp.
Hirs en zijn CSTM-collega dr. M. Arentsen blijken enthousiast over een nieuw project om de thermodyamische aanpak te introduceren in het midden- en kleinbedrijf in de regio Twente. Het betreft een 'totaalbenadering' waarbij via exergie- en levenscyclusanalyses grondstofgebruik, energiegebruik en milieu-effecten onder één noemer worden gebracht. De opgedane kennis wordt op bedrijfsniveau in een managementsysteem verwerkt, zodat menuiteindelijk op fysische kengetallen zal kunnen aansturen.
Arentsen: 'Iedereen is enthousiast. Het is een potentiële versterking van de industriële infrastructuur in de regio.' Inmiddels is al een aantal deelnemers geselecteerd. 'Het gaat vooral om bedrijven die aan fysische en chemische omzettingen doen, want bij hen kun je het hoogste rendement verwachten', zegt Arentsen. Het Europees Fonds voor de Regionale Ontwikkeling (EFRO) heeft een subsidie van 800 duizend gulden toegezegd.
De thermodynamische analyse kan volgens Hirs en Arentsen ook buiten specifieke produktieketens en op andere schaalniveaus worden toegepast, bijvoorbeeld bij de exergetische optimalisering van industrieterreinen door logistieke maatregelen. Want via het concentreren en integreren van produktieprocessen kunnen negatieve milieu-effecten worden verminderd. 'Potentieel is via deze aanpak grote winst te boeken', meent Arentsen.
Energiecentrales en vuilverbrandingsinstallaties zijn altijd in uithoeken neergezet. Maar met de nieuwe rookgasreinigers is dat niet meer nodig, zegt Hirs. Het is efficiënter om ze naast andere bedrijven op een gewoon industrieterrein neer te zetten, zodat bijvoorbeeld fabrieken voor bulkchemicaliën gebruik kunnen maken van de stoom of het koelwater. De warmte-krachtcentrale bij Moerdijk laat een geslaagde integratie zien van vuilverbranding, warmte-krachtcentrale en stoomproduktie voor de chemie.
Hirs en Arentsen denken mee met plannen van de gemeente Hengelo voor de ontwikkeling van een op integraal ketenbeheer gebaseerd 'eco-bedrijvenpark' bij de Afvalverwerking Boeldershoek (Twentekanaal-Zuid). 'Vestiging bij een vuilverbrander is aantrekkelijk voor bedrijven met een grote afvalproduktie of een grote behoefte aan proceswarmte of water', zegt Hirs. Hij wil vanuit zijn exergetische benadering de Hengelose plannen begeleiden. 'Exergie-analyse moet ook een rol spelen in de ruimtelijke ordening.
