Energiebesparingen voor tuinbouw en gebouwen

Transcriptie

1 Energiebesparingen voor tuinbouw en gebouwen KHK, Geel 19 april 2007 Dirk De Keukeleere vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 1 Overeenkomst tuinbouw -gebouwen vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 2 1

2 Aanpak TUINBOUW BBT GEBOUWEN EPBD WKK WKK Energieopslag Energieopslag vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 3 Wat? BBT: Beste Beschikbare Technieken Technieken end-of-pipe + aanpassingen proces organisatorische maatregelen Beste (voor het milieu in zijn geheel) geïntegreerd : water, lucht, energie, licht, Beschikbare bewezen in de praktijk geen overmatige kosten redelijk t.o.v. resultaat haalbaar voor bedrijven vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 4 2

3 BBT Glastuinbouw Energie (1) Teeltruimte optimaal gebruiken Ongewenste ventilatie beperken / vermijden altijd BBT Optimale vormgeving en oriëntatie serre Optimale warmteproductie en verdeling BBT voor alle nieuwe bedrijven vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 5 BBT Glastuinbouw Energie (2) Teeltomstandigheden verwarmde teelten optimaliseren mbv klimaatcomputer BBT voor alle nieuwe bedrijven en alle grote moderne bestaande bedrijven Goed geïsoleerde zijwanden BBT bij warme niet-lichtgevoelige teelten vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 6 3

4 BBT Glastuinbouw Energie (3) Warmtekrachtkoppeling (WKK) BBT bij warmtebehoefte én grote energievraag (b.v. assimilatiebelichting) Warmteopslagbuffer BBT voor bedrijven > 2ha, bij warme CO 2 - behoeftige teelten, indien voldoende warmteoverschot, én bij aardgas of lamppetroleum vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 7 BBT Glastuinbouw Energie (4) Rookgascondensor (aardgasverwarmingsketels) BBT indien nuttige toepassing voor laagwaardige condensorwarmte b.v. groeibuis of grondverwarming vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 8 4

5 BBT Glastuinbouw Energie (5) Beweegbare energieschermen BBT voor alle gespecialiseerde glasgroentebedrijven met niet-lichtgevoelige warme teelten, alle kasplantenbedrijven met warme teelten en alle snijbloemenbedrijven met warme teelten, mits nieuwe serretypes, én voldoende lange overgangstermijn Vaste schermen BBT bij warme teelten vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 9 Overzicht BBT BBT glastuinbouw vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 10 5

6 Energie Adviesprocedure Onderzoek van 5 delen : - Gebouwschil - Verwarmingsinstallatie - Sanitair Warm Water - Zomercomfort (optioneel) - Ventilatie (optioneel) vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 11 EPA : gebouwschil vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 12 6

7 EAP-Audits : eerste resultaten Verdeling van de labels/evaluaties : Building envelope Installation Sanitary Hot Water A+ A+ A+ A A A B B B C C C D D D E E E vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 13 Energie-Audit (verwarming, sanitair warm water) Gebouwschil, verwarming, sanitair warm water. Test van de EAP-software (CSTC, VITO, UCL- ARCH, ICEDD) N=40, geïnteresseerd in (de vermindering van) hun energieverbruik vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 14 7

8 Technische analyse : Mogelijke energiebesparing? kwh/year Yearly energy Consumption of all audited houses Total theoretical Consumption [kwh] [House ID] vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden Technische analyse : Mogelijke energiebesparing? Yearly energy Consumption of all audited houses kwh/year Tussen 2% en 60% energiebesparing Reduction Sanitary Hot Water [kwh] Reduction Heating installation [kwh] Reduction Building envelop [kwh] Remaining Consumption [kwh] [House ID] vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden

9 Aanbeveling Reflecterende folie achter radiatoren Controle ketel Deuren en Vensters Binnenmuurisolatie Isolatie van verwarmingsleidingen Vloerisolatie Spaardouchekop Regelingssysteem (Thermostaat) Isolatie van reservoir Buitenmuurisolatie Dakisolatie Zonneboiler Ketelvervanging Besparing in primaire energie [kwh/jaar] Gemiddeld Minimum Maximum vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 17 WKK Scheers Kontich Hogere tomatenopbrengst door CO 2 -bemesting CO 2 geproduceerd door gasketels problemen bij zonnige dagen hoge CO 2 -vraag lage warmtevraag beperking capaciteit warmteopslag CO 2 geproduceerd door WKK + minder problemen bij zonnige dagen WKK levert warmte EN elektriciteit lagere thermische efficiëntie t.o.v. gasketel hogere ratio CO 2 -productie/warmteproductie hogere groei en opbrengst vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 18 9

10 WKK Scheers Kontich Scheers te Kontich - Tuinbouwbedrijf - Tomatenkweek op substraat - Verwarmde oppervlakte: m² Eerste WKK project in Vlaanderen met rookgascondensor en rookgasreiniging Subsidies via de Vlaamse Overheid (programma van de energiedemonstratieprojecten (VEA)) Opgevolgd en geëvalueerd door VITO vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 19 WKK Scheers Kontich rookgassen serre Rookgassencondensor 117 kw Rookgassenkoeler 247 kw C ± 36 C 117 kw ± 95 C Katalysator motorwaterkoeler 315 kw warm water 651 kw elektriciteit E Generator 475 kw Gasmotor oliekoeler 55 kw interkoeler 34 kw G C aardgas vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 20 10

11 Resultaten Meetperiode = 1 jaar WKK h/jaar - aardgasverbruik : m³/jaar - elektriciteitspoductie : MWh/jaar - warmteproductie : GJ/jaar - hoge temperatuur : GJ/jaar(91%) - lage temperatuur : GJ/jaar(9%) - rendementen - elektrisch : 33% - thermisch : 59% - totaal : 92% Gasketel - warmteproductie : GJ/jaar = 35% of van de warmteproductie bij Scheers vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 21 Resultaten GJ/jaar GJ/jaar GJ/jaar hoogw. warmte WKK laagw. warmte WKK gasketel warmtevraag (GJ) okt-97 nov-97 dec-97 jan-98 feb-98 mrt-98 apr-98 mei-98 jun-98 jul-98 aug-98 sep-98 vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 22 11

12 Primair energieverbruik WKK elektriciteit warmte Primair energieverbruik (GJ/jaar) Reductie = GJ/jaar of 31% WKK referentie vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 23 CO2-emissie (ton/jaar) CO 2 -emissies WKK elektriciteit warmte Reductie = GJ/jaar of 43% WKK referentie vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 24 12

13 Economische evaluatie WKK referentie kost/opbrengst kost/opbrengst [*1000 ] [*1000 ] Energiekost (kost per jaar) > hogetemperatuurwarmte WKK 52 > aardgasverbruik ketel (hoge- en lagetemperatuur) 82 Energiebesparing (kost per jaar) 30 Exploitatiekost (kost per jaar) > ureum, water en onderhoud 5 Netto opbrengst > energiebesparing - exploitatiekost 25 Investering > rookgascondensor en rookgasreiniging 136 Terugverdientijd jaar > zonder subsdie 5,4 > met subsidie 3,5 vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 25 sociale woningbouw met 12 woningen Installatie verwarmingsketels Condenserende ketel: 100 kw WKK: 12,5 kwth en 5,5 kwe zonneboiler 18,5 m² vlakke plaat 500 liter kringen verwarmingskring radiatoren woningen verwarmingskring piekboiler vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 26 13

14 sociale woningbouw met 12 woningen T8 D D D C C C3 C C4 T4 T5 T6 M T7 C5 M KW T9 T3 T1 M C1 T2 M E1 C2 G2 G1 G E vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 27 sociale woningbouw met 12 woningen vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 28 14

15 sociale woningbouw met 12 woningen 7 Gasverbruik WKK Gasverbruik ketel 6 Aardgasverbruik (m³/h) februari 2002 vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 29 sociale woningbouw met 12 woningen Vaststellingen 1) condenserende ketel condenseert weinig 2) WKK draait quasi niet 3) lusverliezen werden effectief opgemeten en zijn vrij hoog vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 30 15

16 sociale woningbouw met 12 woningen Advies 1) verlaging van de stooklijn conform de dimensioneringsberekeningen 2) verlaging van de stooklijnafstand zodat retourdebiet verhoogt 3) hydraulische aanpassing waarbij WKK warmte pas na de condensor van de condensatieketel geïnjecteerd wordt 4) bijplaatsen van een buffer voor de WKK 5) omlooppomp voor het sanitair warm water s nachts uitschakelen vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 31 sociale woningbouw met 12 woningen Resultaat 1) WKK draait ongeveer h/jaar i.p.v. 890 h/jaar. 2) condenserende ketel condenseert ongeveer 90% van de brandtijd 3) circulatieverlies sanitair warm water gedaald met kwh/jaar of 30%. vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 32 16

17 IWT Gesloten kas (Geskas) De projectpartners : Vlaamse instelling voor technologisch onderzoek Mol onderzoek naar innovatieve decentrale energiesystemen Proefbedrijf der Noorderkempen - Meerle onderzoek naar teelt van aardbei, tomaat en paprika Proefstation voor de Groenteteelt St-Katelijne-Waver onderzoek naar alle gangbare groenteteelten Katholieke Universiteit Leuven onderzoeksgroep kwaliteitsbeheersing laboratorium agrarische bouwkunde vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 33 IWT Gesloten kas (Geskas) Wetenschappelijke doelstelling : Onderzoek naar duurzame klimaatbeheersingssystemen in de glastuinbouw, gebruikmakend van innovatieve, geïntegreerde en energiebesparende technologieën met als doel de kwaliteit en kwantiteit van het geoogste product per geïnvesteerde eenheid energie te maximaliseren en tegelijkertijd de milieu-impact te minimaliseren door het sluiten van de kas. vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 34 17

18 IWT Gesloten kas (Geskas) Cruciale onderzoeksvragen : Welke technische installatie is voor welke teelt het meest aangewezen om een gesloten kas te realiseren? Welke productmeerwaarde kan er gerealiseerd worden? Hoeveel energiebesparing kan gerealiseerd worden voor welke teelt en hoe duurzaam is een gesloten kas? Wat is het kostenplaatje en de rendabiliteit? vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 35 IWT Gesloten kas (Geskas) Ketel (WKK) KT buffer Afgifte : buis-systeem Gewone open kas CO2 vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 36 18

19 IWT Gesloten kas (Geskas) Luchtgroep Warmte, koude, CO2 Klimatisatie gesloten kas Energiesysteem KT-buffer LT-buffer Warmte, koude, CO2 Warmte, koude, CO2 Warmte, koude, (CO2) vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 37 IWT Gesloten kas (Geskas) vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 38 19

20 Condensor Verdamper De bronnen van de warmtepomp De WARMTEBRON kunnen zorgen voor de hernieuwbare energietoevoer WARMTEPOMP COP = 2..3,5..6 η prim = % Van elke kwh fossiele energie maakt de warmtepomp 0,75..1,4..3 kwh bruikbare warmte WARMTEVRAGER Hernieuwbaar als η prim > 100 % WARMTEBRON vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 39 Systemen voor ondergrondse energie-opslag Commerciële Systemen ATES (KWO of Koude-WarmteOpslag) BTES (BEO of Boorgat-EnergieOpslag) CTES (REO of Restruimte-EnergieOpslag) ATES CTES vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden BTES 40 20

21 ATES Aquifer Thermal Energy Storage (KWO of koude-warmteopslag) vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 41 Klina hospitaal Nieuw hospitaal, 400 bedden KWO met omkeerbare warmtepomp Koeling/verwarming ventilatielucht In bedrijf sinds aug 2000 Monitoring ANRE-demoproject KWO-bronnensysteem 1 bronnenpaar / 100 m 3 /h Brondiepte = 65 m Brondiameter = 80 cm Bronafstand = 100 m vertrouwelijk ATES 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 42 21

22 Klina hospitaal Zomerperiode vertrouwelijk ATES 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 43 Klina hospitaal Energy amounts [MWh] Verdamperkoude energy deliverance (indirect) koelmachine(s) energy deliverance (direct) Koelvraag gebouw 395 MWh condensor heat stored in warm well 1789 MWh koude balans evaporator cold stored in cold well 1850 MWh MWh 456 Koude MWh grondwatersysteem Condensorwarmte koelmachine(s) 0 ATES-warm to cold well ATES-cold to warm well Heat pump - cold deliverance Heat pump - heat deliverance Verdamperkoude koelmachine(s) Koelvraag gebouw 395 MWh 1789 MWh koude balans vertrouwelijk ATES 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 456 MWh Condensorwarmte koelmachine(s) 1850 MWh MWh Koude grondwatersysteem 44 22

23 Klina hospitaal Evaluatie (Luchtgroepen) 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 % vertrouwelijk ATES 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 45 Klina hospitaal Evaluatie (Luchtgroepen) 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) vertrouwelijk ATES 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 46 23

24 BTES Borehole Thermal Energy Storage (BEO Boorgat-energieopslag) vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 47 BEO RVT De Notelaer Beveren Nieuw rustoord Zeer energiezuinig gebouw BEO met warmtepomp Energiezuinige verwarming én top koeling Uitvoering vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 48 24

25 BEO RVT De Notelaer Beveren ENERGIE-VRAAG ENERGIE-VRAAG Rusthuis: WINTER en TUSSENSEIZOEN Warmte hoge temperatuur (radiatoren) Warmte hoge temperatuur (radiatoren) Warmte lage temperatuur (vloerverwarming) Koude lage temperatuur (vloerkoeling) Koude hoge temperatuur (ventilo) Koude lage temperatuur (vloerkoeling) Rusthuis : ZOMERSEIZOEN Warmte lage temperatuur (vloerverwarming) Koude hoge temperatuur (ventilo) ENERGIE-AANBOD ENERGIE-AANBOD Gasgestookte HR+ ketels Condensor Verdamper Elektrische Compressiewarmtepomp Gasgestookte HR+ ketels Verdamper Condensor Verdamper Condensor Verdamper Koeltoren BEO-veld Elektrische Condensor Compressiekoelmachines Elektrische Koeltoren BEO-veld Elektrische Compressiewarmtepomp Compressiekoelmachines vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 49 BEO 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% vertrouwelijk 2005, VITO NV alle rechten voorbehouden 50 25