Restwarmtebenutting in de vleesverwerkende industrie. Case. A.(Fons)M.G. Pennartz Ir. Manager team Energie KWA Bedrijfsadviseurs B.V.

Transcriptie

1 Restwarmtebenutting in de vleesverwerkende industrie d.m.v. HT-warmtepompen Case A.(Fons)M.G. Pennartz Ir. Manager team Energie KWA Bedrijfsadviseurs B.V.

2 Aan bod komen: Situatie omschrijving case vleesbedrijf Nieuwe toepassingen van hoge temperatuur (HT) warmtepompen Potentieel van warmtepompen in de case Blik op de toekomst 2

3 HT-warmtepomp in een varkensslachterij Energiestudie inzake beoogde verhuizing van Slachthuis Nijmegen/ Hilckmann Doel: optimalisatie energiehuishouding (warmte/koude, elektriciteit) bij nieuwbouw Restwarmte = condensatiewarmte van de koelinstallatie 3

4 Procesverloop slachterij 4

5 Huidige situatie Veel warmtevraag voor warm water bereiding geleverd door: 1. Restwarmte uit schroeioven 2. Persgaswarmte koelinstallaties 3. Gasmotor die koelcompressor aandrijft 4. Stoomketel p.s. warm water wordt gebufferd tijdens dagbedrijf Koeling: snelkoeltunnel (-25ºC) resp. egalisatie koeling (-5 C) 5

6 Nieuwbouw situatie Warm water bereiding door middel van: 1. Schroeioven met beter rendement 2. Condensorwarmte op 80 C, m.b.v. een HTwarmtepomp 3. HR-ketel (bijverwarming) Idem: toepassing van warm water buffers Koeling: sproeikoeling op 0 C ruimtekoeling met ca. 25% hoger rendement Overige systemen stand der techniek ++ met hoger rendement (perslucht, ventilatie, etc.) 6

7 De techniek van warmtepompen in nieuwe toepassingen voor hoge temperatuur KWA Bedrijfsadviseurs B.V. GEA Grenco B.V. 7

8 Standaard warmtepomp Combinatie koelen en verwarmen Verdampen ca. 0 C Condenseren ca C Warmteopslag in bodem 8

9 Hoge temperatuur warmtepomptoepassingen: Als extra trap op een industriële koelinstallatie met: Hoge druk ammoniaksysteem (1) CO 2 in transkritsche toepassing (2) Als hoge temperatuur warmtepomp met butaan als koudemiddel (3) 9

10 (1) NH 3 warmtepomp als extra trap op bestaande koelinstallatie 80 C Desuperheater 30 C 10

11 (1) Grasso 5HP (hoge druk compressor) beschikbaar voor NH 3 90 Toepassingsgebied Grasso 65HP op NH Tc [ C] % capaciteit Pc - Po = 30 33% capaciteit To [ C] 11

12 Grasso 5HP 12

13 (1) Grasso 65HP met ammoniak To Tc Qo Pe COP H , , , , , , , ,0 13

14 de GEA Grenco oplossing Main Discharge Save fan power Alternative heating source Less water consumption Hot Water Save water treatment chemicals Less effluent / waste water To low side 14

15 (2) CO 2 warmtepompen CO 2 heeft alleen goede COP bij een groot temperatuurtraject in gaskoeler (tapwater) 15

16 (3) Hoge temperatuur warmtepomp Warmtepomp met n-butaan leverbaar bij condensatietemperaturen boven ca. 80 C In normale koude technologie (drukken niet hoger dan 20 bar) Goed rendement 16

17 (3) COP van de theoretische cyclus bij hogere temperaturen R-600 N-butaan 60/100 C: COP=7,1 10/50 C: COP=6,8 17

18 (3) Grasso 10 compressor is geschikt voor n-butaan 18

19 (3) Maatregelen vanwege brandbaar koudemiddel Eex Kleine koudemiddelinhoud door toepassen platen warmtewisselaars 19

20 Resultaten uit de studie (1) Restwarmtebenutting vraagt om goede analyse van de warmtevraag en elektriciteitsvraag Slachthuis Nijmegen monitoort voor een deel de momentane warmteverbruiken Beschouw alles integraal, ook de concurrerende technieken 20

21 HR ketel als concurrent van de warmtepomp (2) Vergelijking opties wp en ketel warmtepomp warmwater ketel warmte vraag warm water kw warmte condensor koelinstallatie kw COP warmtepomp 5,1 vermogen gasmotor rendement warmte % 100 rendement elektrisch % elektrisch vermogen kw 240 draaitijd per dag uren 8 8 productie dagen dagen draai uren per jaar uren gas verbruik m3/h 139 gasverbruik per jaar m E verbruik warmtepomp per jaar kwh E verbruik totaal kwh E primair MJ CO2 gas verbruik kg CO2 electra verbruik kg CO2 totaal kg

22 WKK als concurrenten van de warmtepomp (3) Vergelijking 3 opties warmtepomp WKK-gasmotor warmwater ketel warmte vraag warm water kw warmte condensor koelinstallatie kw COP warmtepomp 5,1 vermogen gasmotor rendement warmte % rendement elektrisch % 35 elektrisch vermogen kw draaitijd per dag uren productie dagen dagen draai uren per jaar uren gas verbruik m3/h gasverbruik per jaar m E verbruik warmtepomp per jaar kwh Everbruik productie=ewkk opgewekt kwh E verbruik totaal kwh E primair MJ CO2 gas verbruik kg CO2 electra verbruik kg CO2 totaal kg

23 Conclusies varkensslachterij als nieuwbouw (4) WKK is concurrent van de HT WP, echter alle elektriciteit moet dan voor eigen gebruik zijn. WKK optie is erg afhankelijk van gas en elektraprijzen. In nieuwe energiehuishouding met sproeikoeling en de HT warmtepomp voor warm water zijn de totaalbesparingen: 7% op elektriciteit 52% op gasverbruik Dit is een totaalbesparing primair: 27% 23

24 HT Warmtepompen op koelinstallaties perspectief in NL Primair energieverbruik Voedingsmiddelensector NL= 60 PJ waarvan 27 PJ elektrisch en 33 PJ warmte. De benodigde temperaturen liggen tussen 60 C en 80 C. Van 27 PJ elektrisch wordt 8 PJ gebruikt voor aandrijving van koelcompressoren. Met HT warmtepompen op deze koelinstallaties is maximaal 18 PJ aan warmte op te wekken. Dit kost een 8 PJ primair extra aan elektriciteit. Reductie potentieel: 23% Wordt elektriciteit toch de energiedrager van de toekomst? 24

25 Contact gegevens KWA Bedrijfsadviseurs BV Regentesselaan 2 Postbus BM Amersfoort Contactpersoon: Fons Pennartz (Energie) specialist Koudetechniek Tel. direct: amp@kwa.nl 25