Naar de bron van de warmtepomp

Transcriptie

1 C on d e ns o r Ve r d am p e r Studienamiddag : Introductie tot alternatieve en duurzame energieopwekking voor KMO s Energik Voka Mechelen 7 juni 2007 Naar de bron van de warmtepomp H.Hoes 1 Naar de bron van de warmtepomp The fifth alternative Ondiepe geothermische technologieën Praktijkvoorbeelden met open / gesloten systemen Toepasbaarheid en aandachtspunten Besluit 2 Page 1

2 Traditionele Hernieuwbare bronnen Zon Water Wind Biomassa 3 Geothermie Het vijfde alternatief Geo = Aarde en Thermie = warmte Temperatuur op m diepte = contant (12 C) Temperatuur stijgt met 2 K per 100 m diepte (vuistregel) 4 Page 2

3 Het vijfde alternatief Ondiepe geothermie De bodem gebruiken voor extractie van warmte / koude De bodem gebruiken voor seizoenale opslag 5 6 Page 3

4 Condensor Verdamper Warmte Extractie Systemen Grondwatersystemen Systemen met verticale wisselaars Systemen met horizontale wisselaars Benoemd als grondgekoppelde warmtepompsystemen 7 De bronnen van de warmtepomp De WARMTEBRON kunnen zorgen voor de hernieuwbare energietoevoer COP = 2..3,5..6 η prim = % Van elke kwh fossiele energie maakt de warmtepomp 0,75..1,4..3 kwh bruikbare warmte Hernieuwbaar als η prim > 100 % WARMTEBRON WARMTEPOMP WARMTEVRAGER 8 Page 4

5 Afbeeldingen : Stiebel Eltron Welke bronnen? COP COP COP lucht (buiten- ; ventilatie-) water (afval- ; kanaal- ; ) bodem : horizontale warmtewisselaar bodem : verticale warmtewisselaar bodem : grondwater 9 Systemen voor ondergrondse energie-opslag Commerciële Systemen ATES (KWO of Koude-WarmteOpslag) BTES (BEO of Boorgat-EnergieOpslag) CTES (REO of Restruimte-EnergieOpslag) ATES CTES BTES 10 Page 5

6 C on d e ns o r Ve r d am p e r Naar de bron van de warmtepomp The fifth alternative Ondiepe geothermische technologieën Praktijkvoorbeelden met open / gesloten systemen Toepasbaarheid en aandachtspunten Besluit 11 ATES Aquifer Thermal Energy Storage 12 Page 6

7 Beschikbaarheid aquifers VITO, Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek 13 Klina hospitaal Nieuw hospitaal, 400 bedden ATES met omkeerbare warmtepomp Koeling/verwarming ventilatielucht In bedrijf sinds aug 2000 Monitoring ANRE-demoproject ATES-bronnensysteem 1 bronnenpaar / 100 m 3 /h Brondiepte = 65 m Brondiameter = 80 cm Bronafstand = 100 m ATES 14 Page 7

8 Klina hospitaal Zomerperiode ATES 15 Klina hospitaal 100,0 90,0 80,0 Flow Power , ,0 900 [m3/h] 50,0 40, [kw] 30, , , ,0 01/08/04 00:00 01/08/04 18:00 02/08/04 12:00 03/08/04 06:00 04/08/04 00:00 04/08/04 18:30 05/08/04 12:30 06/08/04 06:30 07/08/04 00:30 07/08/04 18:30 08/08/04 12:30 09/08/04 06:30 10/08/04 00:30 10/08/04 18:30 11/08/04 12:30 12/08/04 06:30 13/08/04 00:30 13/08/04 18:30 14/08/04 12:30 15/08/04 06:30 16/08/04 00:30 16/08/04 18:30 17/08/04 12:30 18/08/04 06:30 19/08/04 00:30 19/08/04 18:30 20/08/04 12:30 21/08/04 06:30 22/08/04 00:30 22/08/04 18:30 23/08/04 12:30 24/08/04 06:30 25/08/04 00:30 25/08/04 18:30 26/08/04 12:30 27/08/04 06:30 28/08/04 00:30 28/08/04 18:30 29/08/04 12:30 30/08/04 06:30 31/08/04 00:30 31/08/04 18:30 0 ATES 16 Page 8

9 Klina hospitaal 30,00 Temperature cold well 25,00 Temperature warm well 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 17/01/05 13:30 26/01/05 12:30 04/02/05 09:30 13/02/05 06:30 22/02/05 03:30 03/03/05 01:00 11/03/05 22:30 20/03/05 19:30 29/03/05 17:30 07/04/05 14:30 16/04/05 12:30 25/04/05 09:30 04/05/05 06:30 13/05/05 04:00 22/05/05 01:00 30/05/05 22:00 08/06/05 19:00 17/06/05 17:00 26/06/05 14:00 05/07/05 11:00 14/07/05 08:00 23/07/05 05:00 01/08/05 06:00 10/08/05 03:30 19/08/05 00:30 27/08/05 21:30 05/09/05 18:30 14/09/05 15:30 23/09/05 12:30 02/10/05 09:30 11/10/05 07:00 20/10/05 04:00 29/10/05 03:30 Temperature [ C] 07/11/05 00:30 15/11/05 21:30 24/11/05 19:00 ATES 17 Klina hospitaal Evaluatie (LBK) totale koudevraag = 1789 MWh KWO-koeling (direct) = 1394 MWh (78 %) Warmtepomp-koeling = 395 MWh (22 %) Energiebesparing op koeling = 76 % totale warmtevraag = 2841 MWh KWO-verwarming (direct) = 534 MWh (19%) Warmtepomp-verwarming = 2307 MWh (81 %) Energiebesparing op verwarming = 69 % ATES 18 Page 9

10 Klina hospitaal Evaluation (LBK) reductie primair energieverbruik : 3930 GJ/jaar primaire energiebesparing : 85 % CO2 emissiereductie : 207 ton/jaar CO2 emissiereductie met 63 % globale SPF verwarming : 5,5 globale SPF koeling : 14,8 financiele cijfers : investering KWO : 750 k meerinvestering tov klassieke toepassing : 300 k jaarlijkse besparing : 35 k eenvoudige TVT : 8,5 j (met subsidie 2 j) ATES 19 (Grote) ATES-projecten in Vlaanderen KBC (Leuven, bank) Klina (Brasschaat, ziekenhuis) ETAP (Malle, kantoorgebouw) Campus Blairon (Turnhout, kantoorgebouw) Vito (Mol, laserkoeling) Cipal/Innotek (Geel, kantoorgebouw) St-Dimpna (Geel, ziekenhuis) St-Elisabeth (Turnhout, ziekenhuis) St-Maria (Overpelt, ziekenhuis) OPZ (Geel, psychiatrisch centrum) Herrijgers (Meer, tuinbouwbedrijf) 20 Page 10

11 KWO technologie 2 Koude-opslag/recirculatie in één richting pompen Bovengrondse installatie Proceskoeling Koeler Onttrekkingsbron M M Infiltratiebron Zomer + winter WATERVOERENDE LAAG Zomer Winter 21 KWO koeling in industrie Technologieën : Koeltoren Koelmachine Oppervlaktewater Grondwater KWO 10 à 50 C 5 à 30 C 22 Page 11

12 KWO koeling in industrie Impact temperatuurstraject Aanvoertemperatuur ( C) KWO Koeltoren/ Oppervlaktewater Grondwater Koelmachine 23 KWO koeling in industrie Vergelijking Grondwater KWO Koelmachine Koeltoren Opp.water Waterverbruik (%) Energieverbruik (%) Investering (%) Onderhoud - Corrosie + / / - Milieu + / / - + / - Besluit Koeltoren/Opp.koeling ideaal als aanvoertemp. > 20 C toelaatbaar is!! anders KWO sterk alternatief (9-20 C) 24 Page 12

13 BTES Borehole Thermal Energy Storage 25 Geleidbaarheid : 0-30m VITO, Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek 26 Page 13

14 BTES RVT De Notelaer Beveren Nieuw rustoord Zeer energiezuinig gebouw BTES met warmtepomp Energiezuinige verwarming én top koeling Uitvoering BTES RVT De Notelaer Beveren 28 Page 14

15 Van VWW naar BEO : principetoepassing 29 BTES RVT De Notelaer Beveren Kenmerk BEO-veld Configuratie opslagveld BEO-veld, aantal verticale boringen BEO-veld, diepte verticale warmtewisselaars Totale boorgatlengte (= 50 * 150) Totale buislengte (= 50* 150 *4) Boorgatafstand (onderling) Rusthuis Matrix 50 stuks 150 m m m (5 m) in (5*10)- matrix Bovenoppervlak opslagveld (= 20 * 35 m) 700 m² Opslagvolume (bodemvolume) m 3 Type warmtewisselaar Boorgatdiameter U-buis type U-buis materiaal U-buis asafstand Fluïdum Boorgatvulling - BEO Maximum vloeistoftemperatuurstraject Minimum vloeistoftemperatuurstraject Dubbele U- lus (per 2 in serie) 15 cm 32 x 3 mm HDP E 10 cm Water/glycol (15%) Bentoniet- zand 14/18 C 0/5 C 30 Page 15

16 BTES RVT De Notelaer Beveren BEO-WP zorgt voor energiezuinige verwarming én koeling 55% van de totale verwarming Op dit gedeelte 35% besparing 75% van de totale koeling Op dit gedeelte 75% besparing Gasfactuur daalt drastisch, elektriciteitsfactuur stijgt licht (globaal /jaar besparing op exploitatiekost) Meerinvestering bedraagt 80% op energie-opwekking Terugbetaald op 8,5 jaar - zonder subsidiesteun 70 ton minder CO2-emissie, zijnde ongeveer 30% 31 Uitvoeringsaspecten 32 Page 16

17 ATES - uitvoering 33 ATES - uitvoering 34 Page 17

18 BTES - uitvoering 35 BTES - uitvoering 36 Page 18

19 C on d e ns o r Ve r d am p e r BTES - uitvoering 37 Naar de bron van de warmtepomp The fifth alternative Ondiepe geothermische technologieën Praktijkvoorbeelden met open / gesloten systemen Toepasbaarheid en aandachtspunten Besluit 38 Page 19

20 Besluit Grondgekoppelde warmtepompen voor iedereen beschikbaar Zeer efficiënte verwarming én koeling verwarmen aan hoog rendement (SPF = 3,5 5) vrije koeling aan zeer hoog rendement (SPF = 10 50) Mogelijkheden van grondwatersystemen (ATES) eerst bekijken BTES biedt interessant alternatief als ATES niet mogelijk Terugverdientijden van ± 10 jaar zeker haalbaar (zonder subsidie) Indicatieve kostprijzen : ATES : 250 à 400 /kw (>750 kw) 400 à 500 /kw (>500 kw) 500 à 600 /kw (>300kW) BTES : 600 à 1000 /kw 39 Van grondgekoppelde warmtepomp tot KWO en BEO (Koude-WarmteOpslag en Boorgat-EnergieOpslag) Meer info naar toepassingsmogelijkheden op uw locatie : VITO, Expertisecentrum Energietechnologie Boeretang MOL Hans HOES, hans.hoes@vito.be, T: (014) Johan DESMEDT, johan.desmedt@vito.be, T: (014) Johan VAN BAEL, johan.vanbael@vito.be, T: (014) Page 20