Moderne spuitcabines gaan veel bedachtzamer met energie om

Combinatie van debiet beperken en warmteterugwinning

Spuitcabines verbruiken veel energie. Door hun functie valt daar niet aan te ontsnappen. Met name de verwarming en de motoren die de ventilatoren aandrijven, vergen de nodige kilowatts. Toch springt de huidige generatie van spuitcabines er veel doordachter mee om, net door die twee grootste verslinders rechtstreeks aan te pakken. Ecoprogramma’s die het debiet beperken bovenop een frequentiesturing zijn in de praktijk al vrij standaard en zorgen voor een eerste belangrijke reductie. Een kruisbatterij om warmte te recupereren, zal nog een extra hap uit het totale energieverbruik wegnemen, maar de grootte van de investering maakt dat warmteterugwinning vooralsnog veel minder algemeen verspreid is.

Nooit écht duurzaam

Duurzaam betekent weinig belastend voor het milieu dankzij een beperkt gebruik van grondstoffen. Spuitcabines zullen altijd worstelen om die belofte waar te maken. Een kleine rekenoefening maakt duidelijk waarom.

Grote geïnstalleerde vermogens

Je weet dat de wetgever de sector verplicht om tijdens de spuitfase uitsluitend met buitenlucht te werken. Stel nu met een extreem voorbeeld voor Vlaanderen dat het buiten -10 °C is en we willen in de spuitcabine naar een temperatuur van 20 °C. Dan hebben we een ΔT van 30° te overbruggen met een luchtsnelheid van 0,3 m/s.

Voor een spuitcabine van 7 x 4 m – niet eens een grote – komt dat neer op een debiet van 30.000 m³/u, het equivalent van een gebouw van 6.000 m² dat 5 m hoog is. Dat veronderstelt een immens calorisch vermogen.

Zuiver elektrisch weinig economisch

Precies vanwege het hoge gevraagde calorische vermogen lijken volledig elektrische spuitcabines (trouwens ook in de toekomst) weinig waarschijnlijk. Behalve de zware belasting op het elektriciteitsnet en de benodigde investeringen in een hoogspanningskast naast gigantisch dikke voedingskabels, ligt de huidige verbruikskost nog altijd drie keer hoger dan de prijs van gas.

Vandaar dat de overgrote meerderheid van de hedendaagse spuitcabines gebruikmaakt van direct gestookte, modulerende gasbranders die zowel op aardgas als op propaan, butaan en LPG kunnen functioneren.

Technisch behoort ook waterstof al tot de mogelijkheden, maar vooralsnog werpen problemen met opslag en vergunningen barrières van praktische aard op. In vergelijking met indirect gestookte gasbranders ligt het rendement van direct gestookte veel hoger: 100% versus 80%. Bovendien komen die laatste veel sneller op temperatuur.

Rationeel verbruik

Spuitcabines zullen dus altijd worden gekenmerkt door een grote energiebehoefte, maar dat wil niet zeggen dat er niet kritisch naar het verbruik gekeken kan worden. Ten opzichte van een aantal jaren geleden hebben de fabrikanten al flinke stappen gezet.

Ecoprogramma’s die het debiet beperken bovenop een frequentiesturing zijn al vrij standaard

Debiet beperken

Aangezien de verwarming de grootste slokop is en die rechtstreeks afhangt van het debiet, valt daar de meeste winst te boeken. Ecoprogramma’s in combinatie met frequentiegestuurde motoren laten toe dat een krachtige PLC de juiste ventilatiestand berekent.

Door middel van persluchtdetectie (de Engelse term ‘flowswitch’ is gangbaarder) en een HMI-aanraakscherm weet de sturing wanneer er daadwerkelijk gespoten wordt. Op die manier wordt alleen het volle vermogen aangesproken in de korte periode dat dat echt noodzakelijk is tijdens het spuiten.

Niet alleen zorgt dat voor een significante besparing op het elektriciteitsverbruik van gemiddeld 30%, ook de warmtevraag zal drastisch dalen als gevolg van het werken met een kleiner debiet want 85% van de warmte wordt gerecycleerd.

Andere technologieën

De beperking van het debiet is zeker de belangrijkste maatregel, maar daarnaast bieden fabrikanten nog andere technologieën aan om het energieverbruik te beperken. We zetten er een paar op een rijtje:

Dikkere isolatielaag

Op de markt is een isolatielaag van 50 mm rotswol vrij standaard. Sommigen kiezen echter voor een laag van 60 mm of eentje met hogere densiteit en trekken die door tot en met het plenum. Daarnaast komt het erop aan koudebruggen tot het strikte minimum te beperken. Bijvoorbeeld door het gebruik van een efficiënt tand- en groefsysteem en grote panelen.

Doordat de lakken tegenwoordig veelal luchtdrogend zijn en de temperatuur daardoor niet meer boven de 30 °C uitstijgt, weegt dit punt wel iets minder zwaar door dan vroeger. Bovendien verlies je, in de meeste gevallen, meer warmte via het afblaaskanaal.

Quick Dry System

Na het aanbrengen van de verf volgt er sowieso een zekere droogperiode. Door in dezelfde tijdspanne als normaal met hogere temperaturen te werken, slaagt dit systeem – een soort van derde fase met een eigen temperatuur en luchtsnelheid – erin de droogtijd te reduceren. Wordt in hoofdzaak toegepast tussen twee lagen in.

Drogen aan kamertemperatuur

Aansluitend op het vorige punt, verffabrikanten hebben verfsoorten ontwikkeld die sneller drogen bij kamertemperaturen. Analyses moeten uitwijzen of dat voor jouw specifieke carrosseriebedrijf voordeliger is, want het drogen duurt nog altijd langer dan bij geforceerd drogen.

Hoogrendementsventilatoren

De keuze van ventilator is bepalend voor het elektrische vermogen van de motoren. Een ventilator die niet op zijn maximale debiet wordt geselecteerd, zal een kleiner motorvermogen vragen en als bijkomend voordeel ook stiller werken.

Aanpasbare installatie

Bij sommige fabrikanten kan de installatie zich aanpassen aan de grootte van het te spuiten werkstuk dankzij een stand voor onderdelen, gewone voertuigen (personenwagen, kleine bestelwagen) of uit de kluiten gewassen exemplaren (SUV, bestelwagen). Hoe groter het volume van het onderdeel, hoe lager het verbruik.

Een energie-efficiënte spuitcabine vereist een vorm van warmterecuperatie

Warmterecuperatie

Alles wat tot hiertoe ter sprake is gekomen, mag je tegenwoordig redelijk standaard noemen. Om werkelijk van een energie-efficiënte spuitcabine te kunnen spreken, moet die eigenlijk over een vorm van warmterecuperatie beschikken.

Twee gangbare systemen

Als je een deel van de verloren warmte wilt recupereren, wordt meestal voor een platenwisselaar of kruisbatterij gekozen. Daarbij wordt de aangezogen lucht van buitenaf voorverwarmd met de warmte van de afgeblazen lucht door middel van een platenwisselaar.

Een alternatief voor de kruisbatterij vormt de twincoil. Het werkingsprincipe is vergelijkbaar, alleen verwarmt dit systeem de verse lucht voor via een tussenmedium (water-glycolmengeling): de uitgaande lucht zal het water verwarmen vooraleer het wordt verpompt naar de plek waar de verse lucht passeert. Door een beroep te doen op pompen en kleppen is het twincoilsysteem iets complexer, waardoor technische problemen ook moeilijker zijn op te lossen.

Voor- en nadelen

Het ligt voor de hand dat de energiebesparing dé reden is om in dergelijke systemen te investeren. Bij langere fases spreken we toch over een besparing van grosso modo 50%. In het geval van gemengd gebruik zakt die winst tot 35 à 40%. Uitgedrukt in euro’s komt dat toch al snel neer op een jaarlijkse besparing van € 6.000. Daar staat natuurlijk een belangrijke investering tegenover, die naargelang de fabrikant en het type spuitcabine kan oplopen tot € 30.000.

Qua ROI kijken we dus tegen een periode van 5 à 6 jaar aan. Weet immers dat er extra filters geplaatst moeten worden. Vaak gaat het om een extra nafilter en een voorfiltercassette, als die laatste tenminste niet standaard aanwezig is. Besef eveneens dat de spuitcabine als gevolg van een grotere drukval van zwaardere motoren moet worden voorzien. Het geïnstalleerde elektrische vermogen zal daardoor stijgen.

Wat heeft de toekomst in petto?

Zowat iedereen uit zijn twijfels bij de economische haalbaarheid van zuiver elektrische spuitcabines, maar er zijn wel fabrikanten die geloven in hybrideoplossingen die enerzijds energie aftappen van duurzame natuurlijke bronnen en anderzijds een beroep doen op fossiele brandstoffen als gas. 

Heel concreet wordt er gewag gemaakt van de combinatie van een warmwaterbatterij en een directe gasbrander. De bron van het warme water zou dan een warmtepomp kunnen zijn, maar evengoed een stadsnet of warmtekrachtkoppeling (WKK). 

Het moet gezegd dat er ook sceptici bestaan. Hun voornaamste tegenargument is dat carrosseriebedrijven in tegenstelling tot andere sectoren niet kunnen terugvallen op de restwarmte van productieprocessen. De voorstanders werpen dan weer op dat de aanmaak van elektriciteit zelf voor de restwarmte (ontstaan tijdens het koelen van de generator) zorgt en er dus geen andere productieprocessen nodig zijn.

Los van hybrideoplossingen en weliswaar niet nieuw, wijzen de fabrikanten nog op de ontwikkeling van IR-panelen in combinatie met reflecterende wanden. IR heeft het belangrijke voordeel dat er veel gerichter en dus efficiënter gedroogd kan worden.

Met medewerking van CSB², Garmat en Sima