Warmte van koelinstallaties in beeld in de warmteatlas en potentiele toepassingen

Transcriptie

1 Warmte van koelinstallaties in beeld in de warmteatlas en potentiele toepassingen

2 Rapportnummer DR01 Datum 14 november 2017 Relatienummer ADVISEUR Marcel van den Bovenkamp M.Sc. OPDRACHTGEVER Het onderzoek is uitgevoerd in opdracht van: Rijksdienst voor Ondernemend Nederland Roermond AUTEUR(S) BEWERKT rba Ir. A.M.G. Pennartz GECONTROLEERD INITIALEN AMP PARAAF Marcel van den Bovenkamp M.Sc. KWA Bedrijfsadviseurs B.V. Regentesselaan 2 Postbus BM Amersfoort t /70 f e energie@kwa.nl Rabobank Amersfoort NL86RABO KvK Gooi en Eemland

3 Inhoudsopgave 1 Inleiding Methodiek koppeling gegevens Warmtegebruik Condensorwarmte (30 C-45 C) beschikbaar Condensorwarmte (30 C-45 C) aardgasbesparing Condensorwarmte (30 C-45 C) CO 2 -reductie Persgaswarmte (50 C-60 C) beschikbaar Persgaswarmte (50 C-60 C) aardgasbesparing Persgaswarmte (50 C-60 C) CO 2 reductie HT-warmtepomp (60 C-80 C) beschikbaar HT-warmtepomp (60 C-80 C) aardgasbesparing HT warmtepomp (60 C-80 C) extra elektra verbruik HT-warmtepomp (60 C-80 C) CO 2 -reductie Beschrijving business cases Analyse opties voor efficiencyverhoging, alternatieve koeltechnieken en duurzaamheid Duurzaamheid in de koudetechniek, waar moet ik dan aan denken? We gebruiken altijd die koelcompressoren, zijn er ook alternatieve koeltechnieken? Hoe weet ik of mijn koelinstallatie efficiënt draait? Iets over natuurlijke koudemiddelen, F-gassen en HFO s Conclusie en discussie...24 BIJLAGEN 1 Overzicht SBI codes per sector aanduiding 3-24

4 1 Inleiding In juni 2016 heeft KWA bedrijfsadviseurs in opdracht van RVO het inventarisatierapport Het elektrisch energieverbruik en het warmteaanbod van koelinstallaties voor een veertigtal bedrijfssectoren 1 opgeleverd. Dit onderzoek analyseert het elektrisch energieverbruik van koeling in de sectoren voedingsmiddelen- en genotsmiddelenindustrie (V&G), overige industrie en de groep dienstensector, overheid en agrarische sector. Het energieverbruik voor compressiekoeling blijkt relevant. Op basis van dit onderzoek kan het effect van energiebesparende maatregelen op het energieverbruik en de CO2-uitstoot bepaald worden. Op basis van het energieverbruik van koeling is de hoeveelheid warmte berekend die koelinstallaties aan de omgeving afstaan. Dit is vergeleken met de totale warmtebehoefte van de sectoren. Een groot deel van de (rest)warmte uit koelinstallaties kan die warmtebehoefte vervullen. Om het energiebesparingspotentieel inzichtelijk te maken en handelingsperspectief te bieden is het wenselijk de restwarmtegegevens via het instrument warmteatlas beschikbaar te stellen. De doelgroep is met name provincies en gemeenten die willen weten welke restwarmtebronnen er in hun gebied aanwezig zijn en daarmee de restwarmte kunnen koppelen aan de vraagzijde, bijvoorbeeld lage temperatuurverwarming van gebouwen, kassen, warmtenetten, etc. Daarnaast is het wenselijk bedrijven inzicht te geven in omgevingsfactoren die alternatieven kunnen vormen voor compressiekoelsystemen zoals bijvoorbeeld toepassing van oppervlaktewater. Een koppeling is gemaakt met het handelsregister. Aan de hand van de SBI-codes (deze geven aan in welke sector een bedrijf is gecategoriseerd) en de medewerkersklasse, is een indicatie gegeven waar en hoeveel het restwarmtepotentieel zich lokaal bevindt. Daarnaast is aangegeven welke temperatuurniveaus het betreft en wat de impact op de totale CO2-emissie is. Onderdelen van de scope zijn: Elektrisch gedreven compressiekoelmachines waarvan aangenomen is dat de vrijkomende restwarmte niet benut wordt conform onderzoek juni Inzicht in temperatuurniveaus van het warmteaanbod van de koelmachines. Ten behoeve van business cases zijn naast de hoeveelheden warmte in MJ of tonnen CO 2 -equivalenten ook de kilowatts (elektrisch en thermisch) van belang om investeringen te kunnen inschatten. In de business case is het temperatuurniveau van de vraagzijde aangegeven. Het betreft bedrijven in de voedings- en genotsmiddelen industrie, koel- en vrieshuizen, supermarkten, ICT-datacenters en potentiële leveranciers. De grote chemie- en raffinagesector is in dit onderzoek buiten beschouwing gelaten. 1 KWA (2016) Het elektrisch energieverbruik en het warmteaanbod van koelinstallaties voor een veertigtal bedrijfssectoren. Link:

5 2 Methodiek koppeling gegevens In het vorige KWA onderzoek 2 is inzicht verkregen in de hoeveelheid warmte die koelinstallaties aan de omgeving afstaan op sectorniveau. Bovendien is er een vergelijking gemaakt met de totale warmtebehoefte binnen een sector. Hieruit kwam naar voren dat een groot deel van de warmte uit koelinstallaties die warmtebehoefte kan vervullen. Tabel 2.1: condensorwarmte beschikbaar afkomstig van koelinstallaties Sector Totaal finaal energieverbruik Totaal finaal elektrisch energieverbruik Elektriciteitsverbruik t.b.v. koeling per jaar Elektriciteitsverbruik t.b.v. koeling per jaar Gem. Berekende COP koelinstallaties per branche Vrijkomende condensorwarmte (T=30-45 C) Gemiddelde bedrijfstijd koelinstallaties PJ PJ MWh/jaar PJ/jaar - PJth/jaar uur/jaar Voedingsmiddelen en genotsindustrie Bierbrouwerijen 2,4 0, ,2 3,3 1, Aardappelenverwerkende industrie 6,6 2, ,1 2,2 3, Cacao-industrie 1,7 0, ,1 3,5 0, Diervoederindustrie 2,7 1, ,1 4,0 0, Frisdranken, Waters en Sappen 0,8 0, ,0 3,5 0, Groenten- en fruitverwerkende industrie 1,7 0, ,1 2,5 0, Koffiebranderijen 0,8 0, ,0 3,0 0, Margarine-, vetten- en oliënindustrie 7,0 2, ,5 2,5 1, Meelfabrikanten 0,6 0, ,0 4,0 0, Vleesverwerkende industrie 2,2 1, ,5 3,0 2, Zuivelindustrie 13,5 4, ,7 3,5 7, Broodbakkerijen 3,7 0, ,3 2,5 1, Visverwerkende industrie 0,5 0, ,1 2,5 0, Koek-, chocolade- zoetwaren- en ijsfabrikanten 1,5 0, ,1 2,5 0, Suikerindustrie 5,5 0, ,01 4,0 0, Zetmeelproducenten 6,4 1, ,1 4,0 0, Overige voedingsmiddelen genotsindustrie 24,2 5, ,0 3,0 4, Voedings- en genotmiddelenindustrie 81,8 22, Industrie Chemische industrie 281,1 54, ,6 3,5 29, Raffinaderijen 142,8 4, ,7 3,0 2, Nederlandse olie- en gasproducerende industrie 37,5 13, ,4 3,0 9, Rubber- en kunststofindustrie 5,2 3, ,4 4,0 1, Overige industrie 22,6 7, ,6 3,5 2, Koel- en vrieshuizen 1,2 1, ,0 2,0 3, Industriesectoren zonder koeling 100,4 18, ,2 3,5 0, Overige Industrie (niet MJA of MEE) 21,1 13, ,0 4,0 5, Totaal industrie 612,0 116, Dienstensector, overheid, agrarische sector Supermarkten 6,3 3, ,7 3,0 10, Hoger beroepsonderwijs 1,1 0, ,1 4,0 0, Universitair medische centra 3,4 1, ,1 4,0 0, Wetenschappelijk onderwijs 3,4 2, ,3 4,0 1, Ziekenhuizen 13,1 6, ,1 4,0 5, ICT-sector 7,0 6, ,5 4,0 7, Horeca (alleen airco) 26,6 7, ,1 4,0 5, Kleine commerciële koeling 2, ,3 3,0 1, Kunstijsbanen en binnen-skisport 0,3 0, ,1 2,5 0, Kantoorgebouwen 34,5 10, ,8 4,0 9, Champignonteelt 0, ,1 3,0 0, Bloembollensector ,1 3,0 0, Gekoelde teelt glastuinbouw ,4 3,5 2, Melkkoeltanks ,4 2,5 1, Totaal 96,1 41, Totaal alle sectoren 789,9 180, KWA (2016) Het elektrisch energieverbruik en het warmteaanbod van koelinstallaties voor een veertigtal bedrijfssectoren. Link:

6 Het inzicht van het vorige onderzoek was bepaald op basis van MJA/MEE en CBS-cijfers, die alleen inzicht geven op sectorniveau. Om een indicatie te geven van het energiebesparingspotentieel op lokaal en bedrijfsniveau, zijn in dit onderzoek de sectorgegevens gekoppeld aan geografische posities op basis van de gegevens uit het handelsregister. In het handelsregisters zijn alle in Nederland aanwezige bedrijven opgenomen. Hierin is voor ieder bedrijf aangegeven, middels SBI-codes, tot welke specifieke sector zij behoren. Een indicatie voor de omvang wordt gegeven door middel van een medewerkersklasse (bijvoorbeeld medewerkers). Hiermee wordt aangegeven hoeveel medewerkers er bij een specifiek bedrijf werkzaam zijn. Tevens is de locatie van het bedrijf bekend middels lengte- en breedtegraadcoördinaten. De SBI-codeindeling correspondeert met sectorindeling vanuit de vorige KWA-rapportage. In een aantal gevallen zijn er meerdere SBI-codes per sector. Dit onderzoek richt zich op de voedings- en genotsmiddelen industrie, koel- en vrieshuizen de ICTsector en de supermarkten. In bijlage 1 is een uitgebreid overzicht aangegeven, op welke specifieke sectoren dit onderzoek zich richt en welke SBI-codes hieronder vallen. RVO heeft KWA uit het handelsregister de bedrijven aangeleverd die geregistreerd zijn onder de geselecteerde SBI-codes, waarbij is aangegeven welke medewerkersklasse ze hebben. Er is hier alleen gebruikgemaakt van de bedrijven met meer dan 10 medewerkers. In verband met vertrouwelijkheid van de gegevens hebben de records een uniek nummer en niet een bedrijfsnaam. Op basis van deze gegevens is per sector inzichtelijk, hoeveel bedrijven er in een bepaalde sector zitten en hoeveel medewerkers er actief zijn. Het totale warmtegebruik en beschikbare condensorvermogen van de betreffende sectoren die bekend zijn vanuit het vorige onderzoek, is toegedeeld aan de specifieke bedrijven op basis van medewerkersklasse (en daarmee een indicatie van bedrijfsgrootte). Dit geeft een indicatie van de hoeveelheid restwarmte vanuit de koelinstallatie en het warmtegebruik per bedrijf in een specifieke sector. Binnen een sector zijn er bedrijven die uiteenlopende activiteiten verrichten, waardoor de werkelijke restwarmte vanuit de koelinstallatie en het warmtegebruik kan afwijken van de gegeven indicatie. Echter, het is een eerste indicatie voor het potentieel voor warmte-uitwisseling op een geografische positie. Een deel van de energiegebruiken op sectorniveau van het vorige onderzoek zijn gebaseerd op MJA/MEE-cijfers. Dit betreft met name de sectoren in de voedings- en genotsmiddelenindustrie. Niet alle bedrijven binnen de sectoren zijn MJA-deelnemers (meer dan 80% van het energiegebruik van de sectoren is vertegenwoordigd in de MJA/MEE-cijfers). Om deze reden is hiervoor een correctie uitgevoerd. Hiervoor is het energiegebruik van de sectoren waar het energiegebruik op MJA- cijfers is gebaseerd, verhoogd met 10%. Dit verschil is weer gecorrigeerd in de sectorgroep overige voedingsen genotsmiddelen. 6-24

7 In de tabel 2.2 zijn de beschikbare warmtehoeveelheden op temperatuurniveaus per sector weergegeven. In de volgende paragrafen wordt per kolom toegelicht hoe deze is bepaald en welke informatie dit biedt. KWA levert de onderstaande informatie op bedrijfsniveau aan RVO, zodat dit in de warmteatlas kan worden toegevoegd. Het gaat om meer dan bedrijven waarvan de onderstaande mogelijkheden tot het uitkoppelen van warmte om deze weer elders in te zetten, zijn geinventariseerd. Er zijn drie manieren om de warmte uit de koelinstallatie te koppelen. Elke wijze heeft een eigen temperatuurniveau en warmtehoeveelheid. Deze drie temperatuurranges zijn respectievelijk: - range 30 C-45 C, dit is de volledige condensorwarmte uit de koelinstallaties die nu in de meeste gevallen met condensors aan de buitenlucht wordt afgestaan. - range 50 C-60, dit is met 10% aandeel een onderdeel van de eerder genoemde condensorwarmte die met persgaswarmtewisselaars (of oliekoelerwarmte bij schroefcompressoren) uit de installatie kan worden onttrokken. - range 60 C-80 C, dit warmteniveau en warmtehoeveelheid kan enkel bereikt worden met een extra compressietrap op het bestaande koelsysteem. Deze hogedrukcompressor (HTwarmtepomp) vraagt elektriciteit maar kan met een hoog rendement (COP) de condensatiewarmte, geheel of gedeeltelijk, op een hoger niveau brengen. Per kolom is dit verder toegelicht. 7-24

8 Tabel 2.2: mogelijkheden inzet condensorwarmte op sectorniveau Sector Aantal bedrijven o.b.v. handelsregister Warmte gebruik Condensorwar mte (30 C-45 C) beschikbaar Condensorwar mte (30 C-45 C) aardgas besparing Condensorwar mte (30 C-45 C) CO2 reductie Persgaswarmte (50 C-60 C) beschikbaar Persgaswarmte (50 C-60 C) aard-gas besparing Persgaswarmte (50 C-60 C) CO2 reductie (ton HT warmtepomp (60 C-80 C) beschikbaar HT warmtepomp (60 C-80 C) aard-gas besparing HT warmtepomp (60 C-80 C) extra elektra verbruik HT warmtepomp (60 C-80 C) CO2 reductie Voedingsmiddelen en genotsindustrie PJ/jaar PJ/jaar nm3/jaar ton CO2/jaar PJth/jaar nm3/jaar ton CO2/jaar PJth/jaar nm3/jaar kwh/jaar ton CO2/jaar Bierbrouwerijen 16 1,8 1, , , Aardappelverwerkende industrie 21 5,1 3, , , Cacao-industrie 9 1,3 0, , , Diervoederindustrie 89 1,2 0, , , Frisdranken, Waters en Sappen 12 0,5 0, , , Groenten- en fruit verwerkende industrie 55 1,4 0, , , Koffiebranderijen 13 0,7 0, , , Margarine-, vetten- en oliënindustrie 19 5,5 2, , , Meelfabrikanten 18 0,3 0, , , Vleesverwerkende industrie 149 1,2 2, , , Zuivelindustrie 56 9,6 8, , , Broodbakkerijen 604 3,0 1, , , Visverwerkende industrie 45 0,2 0, , , Koek-, chocolade- zoetwaren- en ijsfabrikanten 125 1,2 0, , , Suikerindustrie 4 5,1 0, , , Zetmeelproducenten 11 4,7 0, , , Overige voedingsmiddelen genotsindustrie 92 16,2 2, , , Koel- en vrieshuizen 63 0,1 3, , , Supermarkten ,3 10, , , ICT-sector 155 0,4 7, , ,

9 2.1 Warmtegebruik Op basis van de eerder genoemde MJA/MEE en CBS-cijfers zijn de warmtegebruiken op sectorniveau bekend. Het totale warmtegebruik van de sector is gedeeld door het totaal aantal medewerkers in een sector, welke afgeleid is uit het handelsregister. 2.2 Condensorwarmte (30 C-45 C) beschikbaar Voor elk bedrijf uit de geselecteerde sectoren is afzonderlijk een indicatie gegeven van de bijschikbare condensorwarmte (30 C-45 C). Deze warmte is de volledige condensorwarmte uit de koelinstallaties die thans in de meeste gevallen met condensors aan de buitenlucht wordt afgestaan. Deze beschikbare warmte is afgeleid uit het vorige KWA-onderzoek 3 en toebedeeld aan de sectoren volgens de methode van het aantal medewerkers in een sector, welke bepaald is op basis van het handelsregister. Binnen een sector zijn er bedrijven die uiteenlopende activiteiten verrichten, waardoor de werkelijk beschikbare condensorwarmte kan afwijken. Ook kan een deel van de warmte reeds door een bedrijf zijn benut voor eigen doeleinden. De kans hierop is groot in de voedings- en genotmiddelensector. Niettemin zijn vaak nog grote hoeveelheden niet gebruikt. 2.3 Condensorwarmte (30 C-45 C) aardgasbesparing Hiermee wordt inzicht gegeven in de potentiele aardgasbesparing wanneer de volledige condensorwarmte kan worden ingezet om een conventioneel opgewekte warmtestroom op basis van aardgas te vervangen. Hierbij is uitgegaan van een ketelrendement van 90%. Berekening is als volgt uitgevoerd: Condensorwarmte (30 C-45 C) beschikbaar MJ/energie-inhoud aardgas (31,65 MJ/nm 3 ) vermenigvuldigd met het opwekkingrendement conventioneel warmtestroom (90%) = potentieel aardgasbesparing door volledig inzet condensorwarmte (30 C-45 C). 2.4 Condensorwarmte (30 C-45 C) CO 2 -reductie De CO 2 -reductie die de potentiele aardgasbesparing door de inzet van condensorwarmte (30 C-45 C tot gevolg kan hebben. Berekening is als volgt uitgevoerd: Potentieel aardgasbesparing door volledige inzet condensorwarmte (30 C-45 C) in nm 3 emissiefactor aardgas (1,887 kg CO 2 per nm 3 aardgas; bron X 2.5 Persgaswarmte (50 C-60 C) beschikbaar Bij een koelmachine komt persluchtwarmte vrij op een temperatuur van circa 50 C-60 C. Dit is circa 10% van de totale warmte die via de condensors aan de buitenlucht wordt afgestaan. (Noot: dan blijft 90% van de warmte uit 2.2 beschikbaar.) Om deze warmte te winnen moet er een warmtewisselaar in de persgasleiding van de compressor worden geplaatst. Deze warmtestroom is met name interessant voor bedrijven die een warmtevraag hebben op een temperatuurniveau van 50 C-60 C, die momenteel door fossiele brandstoffen op een conventionele manier wordt opgewekt. 3 KWA (2016) Het elektrisch energieverbruik en het warmteaanbod van koelinstallaties voor een veertigtal bedrijfssectoren. Link:

10 Om deze stroom te winnen is er dan namelijk geen aanvullende hogetemperatuur-warmtepomp nodig. Dit scheelt in de elektriciteitsgebruik van de warmtepomp en de kosten van de installatie. Dit maakt dat er sneller een business case mogelijk is. Bij schroefcompressoren kan de oliekoeler deze warmte ook leveren. De beschikbare persgaswarmte (50 C-60 C) is als volgt berekend: Beschikbare condensorwarmte (30 C-45 C) TJ X 10% = beschikbare persgaswarmte (50 C-60 C) TJ 2.6 Persgaswarmte (50 C-60 C) aardgasbesparing Hiermee wordt inzicht gegeven in de potentiele aardgasbesparing wanneer de volledige beschikbare persluchtwarmte (50 C-60 C), kan worden ingezet om een conventioneel opgewekte warmtestroom op basis van aardgas te vervangen. Hierbij is uitgegaan van een ketelrendement van 90%. Berekening is als volgt uitgevoerd: Beschikbare persluchtwarmte (50 C-60 C) TJ/energie-inhoud aardgas (31,65 MJ/nm 3 ) X opwekking rendement conventioneel warmtestroom (90%) = potentieel aardgasbesparing door volledige inzet beschikbare persluchtwarmte (50 C-60 C). 2.7 Persgaswarmte (50 C-60 C) CO 2 reductie De CO 2 -reductie die de potentiele aardgasbesparing door de inzet van persgaswarmte (50 C-60 C) (of oliekoelerwarmte) tot gevolg kan hebben. Berekening is als volgt uitgevoerd: Potentieel aardgasbesparing door volledige inzet persluchtwarmte (50 C-60 C) in nm 3 X emissiefactor aardgas (1,887 kg CO 2 per nm 3 aardgas; bron HT-warmtepomp (60 C-80 C) beschikbaar De beschikbare condensorwarmte (30 C-45 C) is in veel situaties op een lager temperatuurniveau dan de warmtevraag. Een hoger temperatuurniveau van de beschikbare condensorwarmte (30 C- 45 C) kan enkel bereikt worden met een extra compressietrap op het bestaande koelsysteem. Deze hogedrukcompressor (HT-warmtepomp) vraagt elektriciteit maar kan met een hoog rendement (COP) de condensatiewarmte, geheel of gedeeltelijk, op een hoger niveau brengen. Op deze manier kan de beschikbare condensorwarmte in meer gevallen worden toegepast. Berekening is als volgt uitgevoerd: Hierbij is uitgegaan van COPH van 4,7 (85 C). Gemiddeld over het stookseizoen is de COPH hoger (= 5,5) doordat niet steeds de hogere CV-watertemperatuur nodig is. (1/COPH-1)+1) X beschikbare condensorwarmte (30 C-45 C) TJ = beschikbare warmte op (60 C-80 C) door inzet hogetemperatuur-warmtepomp. 2.9 HT-warmtepomp (60 C-80 C) aardgasbesparing Hiermee wordt inzicht gegeven in de potentiele aardgasbesparing wanneer de volledig beschikbare condensorwarmte (30 C-45 C) middels een hogetemperatuur-warmtepomp is omgezet naar een hoger temperatuurniveau (60 C-80 C) en kan worden ingezet om een conventioneel opgewekte warmtestroom op basis van aardgas te vervangen. Hierbij is uitgegaan van een ketelrendement van 90%

11 Berekening is als volgt uitgevoerd: Beschikbare warmte op (60 C-80 C) door inzet hogetemperatuur-warmtepomp TJ/energie-inhoud aardgas (31,65 MJ/nm 3 ) X opwekking rendement conventioneel warmtestroom (90%) = potentieel aardgasbesparing door volledige inzet beschikbare condensorwarmte met de toepassing van een hogetemperatuur-warmtepomp TJ 2.10 HT warmtepomp (60 C-80 C) extra elektra verbruik Een hogetemperatuur-warmtepomp gebruikt elektriciteit om te functioneren. In deze kolom is aangegeven hoeveel elektriciteit de warmtepomp gebruikt om de beschikbare condensorwarmte (30 C-45 C) naar een hoger temperatuurniveau te krijgen (60 C-80 C). Berekening is als volgt uitgevoerd: Beschikbare warmte op (60 C-80 C) door inzet hogetemperatuur-warmtepomp /(energie-inhoud elektriciteit (3,6 MJ) X COPH (4,7) *Opwekkingrendement (90%)) = extra elektriciteitsverbruik door inzet hogetemperatuur-warmtepomp HT-warmtepomp (60 C-80 C) CO 2 -reductie Dit is de CO 2 -reductie die wordt bereikt met inzet van beschikbare condensorwarmte met gebruik van een hogetemperatuur-warmtepomp. Hierbij wordt de CO 2 die wordt bespaard door de reductie in gebruik van aardgas, in mindering gebracht met de extra elektriciteit die de hogetemperatuurwarmtepomp nodig heeft om te functioneren. Berekening is als volgt uitgevoerd: aardgasbesparing door inzet beschikbare condensorwarmte met de toepassing van een hogetemperatuur-warmtepomp X emissiefactor aardgas (1,89 kg CO 2 per nm 3 aardgas; bron - extra elektriciteitsverbruik door inzet hogetemperatuur-warmtepomp X emissiefactor aardgas (0,526 kg CO 2 per kwh elektriciteit; bron = CO 2 - reductie die wordt bereikt met inzet van beschikbare condensorwarmte met gebruik van een hogetemperatuur-warmtepomp 11-24

12 3 Beschrijving business cases Zoals genoemd zijn er drie manieren om de warmte aan de koelinstallatie te onttrekken. Elke wijze heeft een eigen temperatuurniveau en maximale warmtehoeveelheid. Deze drie temperatuurranges zijn respectievelijk: Scenario 1 1a. range 30 C-45 C, dit is een deel van of de volledige condensorwarmte uit de koelmachines die nu in de meeste gevallen met condensors aan de buitenlucht wordt afgestaan. 1b. range 50 C-60, dit is 10% tot 12% van de eerder genoemde condensorwarmte die met een persgaswarmtewisselaar of oliekoeler op dit temperatuurniveau uit de installatie kan worden onttrokken. Scenario 2 2. range 60 C-85 C, dit warmteniveau en deze warmtehoeveelheid kan enkel bereikt worden met een extra compressietrap op het bestaande koelsysteem. Deze hogedrukcompressor (HT-warmtepomp) vraagt elektriciteit maar kan met een hoog rendement (COP) de condensatiewarmte, geheel of gedeeltelijk, op een hoger niveau brengen. In deze rapportage zijn drie cases beschreven voor het warmtehergebruik. Aan de hand van een tweetal cases is inzet van condensorwarmte omschreven voor het verwarmen van een woonwijk. In een derde case wordt warmte uitgekoppeld voor een naburig bedrijf dat warmte nodig heeft voor reiniging of opwarming van proceswater. In alle voorbeelden is uitgegaan van een te installeren 500 kw condensatiewarmte-vermogen voor uitkoppeling. Deze moet de koelinstallatie tenminste leveren, ervan uitgaande dat de totale condensatiewarmte drie tot vier keer hoger is. Ook in deellast kan dan de 500 kw geleverd worden. De gegeven voorbeelden zijn indicatief en geven meer een opzet van hoe een eerste haalbaarheid kan worden bepaald dan de exacte getallen voor alle situaties. In de praktijk kunnen verdere optimalisaties plaatsvinden omdat elk project zijn eigen voorwaarden kent. In alle gevallen is een grote CO 2 -reductie te behalen. Een belangrijk aspect bij warmtenetten is het warmteverlies in het distributieleidingnet. Dit speelt met name bij het lokale vertakte distributienet naar woningen. Dit verlies blijkt in de praktijk op 25% te liggen. Deze verliespost is niet in de cases verwerkt maar dient bij concrete projecten meegenomen te worden. Cases 1 en 2 Woningverwarming Er is uitgegaan van een maximum benodigd verwarmingsvermogen per woonaansluiting bij 100% gelijktijdigheid om het aantal te verwarmen woningen te bepalen. Gemiddeld is het verwarmingsvermogen veel lager. De piek van de warmtevraag ligt voor alle woningen gelijk en wel in de ochtenduren. Case 1, bestaande woningen (voor 1999): bij een verwarmingspiek van 10 kw per woning is met 500 kw een aantal van 50 woningen te verwarmen. Het aardgasverbruik per jaar van een woning ligt op m3. Het aantal bedrijfsuren voor verwarming is relatief laag. Bij een stookseizoen van 8 maanden (herfst, winter, lente) is het aantal bedrijfsuren warmtevraag 1440 uren per jaar

13 In tabel 3-1 is voor de drie soorten van warmte-uitkoppeling de besparing aan aardgas per jaar aangegeven en het extra elektraverbruik ten gevolge van de hogetemperatuur-warmtepomp. De focus ligt op de hogetemperatuur-warmtepomp die zowel in de warmte voor ruimte- als tapwater kan voorzien (scenario 2). Bovendien past deze warmte qua temperatuurniveau op de behoefte van oudere woningen die nog met hoge CV-watertemperaturen moeten werken. De directe condensorwarmte heeft een te lage temperatuur. Het vermogen van de persgaswarmte is te laag om daarvoor een uitgebreid warmtenet aan te leggen. Om de warmte uit te koppelen moet men investeren in een warmtewisselaar bij de koelinstallatie (uitkoppelen), een hoofdleiding installeren en een verdeelleidingensysteem bij de huizen aanleggen (inkoppelen), pompen en appendages voor distributie en regeltechniek. Dit is een hoge investering gezien het lage aantal bedrijfsuren van 1440 per jaar. De investering is ook afhankelijk van de afstand van koelinstallatie tot de woonwijk. Voor de woonwijk kan men ook een kantoor of flatgebouw in beschouwing nemen. Dit vereenvoudigt de lokale distributie van het water en verlaagt daarmee de kosten. Deze case is te vergelijken met een HT-warmtepomptoepassing voor twee kantoorgebouwen uit circa 1992 van elk m2 gebruiksoppervlak en een gemiddeld gasverbruik van 10 m3/m2. De eenvoudige terugverdientijd (TVT) ligt rondom de 14 jaar. Case 2, nieuwe woningen: bij moderne nieuwbouw met lage temperatuurverwarming kan men volstaan met alleen condensorwarmte voor ruimteverwarming. Hierop ligt dan ook de focus omdat dit de hoogste CO 2 -reductie geeft. Het aardgasverbruik per jaar van een woning ligt op 800 m3. Met een vergelijkbaar warmtevermogen van 500 kw zijn nu 100 woningen te verwarmen. De bijbehorende persgaswarmte uit scenario 1b is niet voldoende om aan de tapwatervraag te voldoen. De tapwatervraag moet anders worden voorzien. Mogelijkheden zijn elektrisch (groene stroom) of middels een kleine HT-warmtepomp, met een warmtenet nabij de woningen. Dit is niet verder uitgewerkt omdat dit afhankelijk is van het specifieke project. In tabel 3-2 is deze case berekend. Er is bij nieuwbouw uitgegaan van een vermeden investering in nieuwe cv-ketels. In de regel ligt de gemiddelde condensatietemperatuur van een koelinstallatie tussen de 25 C en 30 C. Indien de woningen een hogere watertemperatuur van bijvoorbeeld 37 C vragen dan zal de gemiddelde condensatietemperatuur stijgen naar 40 C. Hierdoor ontstaat extra elektriciteitsgebruik van de koelcompressoren voor het te leveren condensatievermogen van 300 kw volgens de case. Bij woningverwarming dient de warmtebron (het bedrijf met de koelinstallatie) in de weekends en voor een deel s avonds in voldoende mate (de 300 kw) in bedrijf te zijn. Case 3 Warmte leveren aan een naburig bedrijf en warmteopslag De rentabiliteit van de warmte-uitkoppeling neemt toe naarmate het aantal bedrijfsuren en het warmtevermogen toeneemt. Dit kan in het geval dat: - de warmte wordt geleverd aan andere bedrijven met een hogere warmtevraag dan alleen gebouwen, zoals voedingsmiddelenbedrijven (maar deze hebben veelal ook koeling en dus zelf condensorwarmte beschikbaar) of andersoortige bedrijven die een hoge warmwatervraag hebben, bijvoorbeeld voor reiniging of proceswateropwarming. Voorbeelden zijn: groente-verwerkende bedrijven, drankenindustrie, industriële natwasserijen, zwembaden. Dit zijn bedrijven die zelf weinig koeling en dus restwarmte hebben

14 - WKO als MTO, waarbij de directe condensorwarmte in de vorm van hogere temperatuurwarmte (circa 30 C) in de bodem wordt opgeslagen. Warmtepompen in andere projecten kunnen deze warmte weer met een hoger rendement opwaarderen in vergelijking met de warme bron van 17 C van een WKO-systeem. Het rendement van deze warmtepompen zal met circa 30% toenemen. De business case wordt bepaald door de warmtepompen van projecten op een WKO/MTO buiten de scope van dit onderzoek. Deze case is daarom niet uitgewerkt. In tabel 3-3 is de case uitgewerkt voor een uit te koppelen vermogen ten behoeve van een naburig bedrijf, wederom van 500 kw met een gemiddeld thermisch vermogen van 350 kw. Het op te warmen waterverbruik is m3/h per jaar. De HT-warmtepomp levert voor dit geval de hoogste CO 2 -emissie reductie. Door de hogere bedrijfstijd is de terugverdientijd (TVT) lager. De persgaswarmte kan het bedrijf met de koelinstallatie het beste zelf gebruiken. Een extern leidingnet is dan niet rendabel. Een van bedrijf-naar-bedrijf-levering heeft als voordeel de gelijktijdigheid van warmteaanbod en -vraag, namelijk in de avonden en de weekends

15 Tabel 3.1: case - verwarming van 50 woningen Case 1: verwarming van 50 woningen, bestaande bouw Koelinstallatie gemiddeld Te plaatsen warmtevermogen (max) Condensorvermogen 344 kw 500 kw cv ketelrendement 88% elektriciteitskosten 0,22 Euro/kWh incl. COP HT wp 5,5 (30 C - 80 C) gem. deel persgaswarmte 12% gasprijs 0,61 Euro/nm3 incl. Bedrijfsuren vraag 1440 uren e motor rendement 93% CO2 emissie elektra 0,526 kg CO2/kWhel CO2 emissie gas 1,89 kg CO2/nm3 gas Condensorwarmte Condensorwarmte (30 C-45 C) vraagzijde (30 C-45 C) aardgas als basis besparing Condensorwarmte (30 C-45 C) CO2 reductie Persgaswarmte (50 C-60 C) beschikbaar Persgaswarmte (50 C- HT warmtepomp Persgaswarmte (50 C- HT warmtepomp (60 C- 60 C) aardgas (60 C-80 C) extra 60 C) CO2 reductie 80 C) beschikbaar besparing elektra verbruik HT warmtepomp (60 C-80 C) aardgas besparing HT warmtepomp (60 C-80 C) CO2 reductie GJth/jaar nm3/jaar ton CO2/jaar GJth/jaar nm3/jaar ton CO2/jaar GJth/jaar kwh/jaar nm3/jaar ton CO2/jaar , , ,6 Kostenbesparing Kostenbesparing Kostenbesparing netto besparing/jaar Investering Investering Inverstering raming De warmte is te laag in temperatuur om te gebruiken in een Persgaswarmte voldoet niet aan de tapwaterbehoefte. Uitkoppeling bestaande woonwijk dat is uitgelegd voor 60 C-80 C cv water. De investering voor uitkoppeling extern is te hoog. Warmtepomp Een leidingnet voor tapwatervoorverwarmging loont zich niet. Bij voorkeur voor eigen gebruik inzetten. Warmtenet transport Bij voorkeur voor eigen gebruik inzetten. Warmte inkoppeling Totaal TVT 15,0 jaar 15-24

16 Tabel 3.2: case - verwarming van 100 nieuwbouw woningen Case 2: verwarming van 100 woningen, nieuwbouw Koelinstallatie gemiddeld Te plaatsen warmtevermogen (max) Condensorvermogen 300 kw 500 kw cv ketelrendement 90% elektriciteitskosten 0,22 Euro/kWh incl. COP HT wp 6 (30 C - 70 C) gem. deel persgaswarmte 12% gasprijs 0,61 Euro/nm3 incl. Bedrijfsuren vraag 1434 uren e motor rendement 93% CO2 emissie elektra 0,526 kg CO2/kWhel CO2 emissie gas 1,89 kg CO2/nm3 gas Condensorwarmte (30 C-45 C) vraagzijde als basis Condensorwarmte (30 C-45 C) aardgas besparing Condensorwarmte (30 C-45 C) CO2 reductie Persgaswarmte (50 C-60 C) beschikbaar Persgaswarmte (50 C-60 C) aardgas besparing Persgaswarmte (50 C- HT warmtepomp (60 C- 60 C) CO2 reductie 70 C) beschikbaar HT warmtepomp (70 C) extra elektra verbruik HT warmtepomp (70 C) aardgas besparing HT warmtepomp (70 C) CO2 reductie GJth/jaar nm3/jaar ton CO2/jaar GJth/jaar nm3/jaar ton CO2/jaar GJth/jaar kwh/jaar nm3/jaar ton CO2/jaar , , ,7 Kostenbesparing Kostenbesparing Kostenbesparing netto besparing/jaar Investering Uitkoppeling Persgaswarmte voldoet niet aan de tapwaterbehoefte. Warmtepomp De investering voor uitkoppeling extern is te hoog. Warmtenet transport Bij voorkeur voor eigen gebruik inzetten. Warmte inkoppeling Vermeden investering cv ketels Totaal TVT 9,5 jaar HT warmtepomp kan voldoen aan de tapwater behoefte maar de kosten voor een extra leidingnet en warmtepomp zijn hiervoor is te hoog. Voor een rentabiliteitsberekening zie de HT warmtepomp van tabel "bestaande woning" 16-24

17 Tabel 3-3: case - warmtelevering aan een naburig bedrijf met een hoog warmwaterverbruik voor reiniging of opwarming van proceswater Case 3: warmtelevering aan bedrijf met warm water behoefte (b.v. groentenverwerker, overige food, industriële natwasserij) Koelinstallatie gemiddeld Te plaatsen warmtevermogen (max) Condensorvermogen 350 kwth 500 kwth cv ketelrendement 90% elektriciteitskosten 0,08 Euro/kWh incl. COP HT wp 6 (30 C - 70 C) gem. deel persgaswarmte 12% gasprijs 0,36 Euro/nm3 incl. Bedrijfsuren vraag 3200 uren/j e motor rendement 93% CO2 emissie elektra 0,526 kg CO2/kWhel CO2 emissie gas 1,89 kg CO2/nm3 gas Condensorwarmte (30 C-45 C) vraagzijde als basis Condensorwarmte (30 C-45 C) aardgas besparing Condensorwarmte (30 C-45 C) CO2 reductie Persgaswarmte (50 C-60 C) beschikbaar Persgaswarmte (50 C-60 C) aardgas besparing HT warmtepomp (60 C- HT warmtepomp Persgaswarmte (50 C- 70 C) beschikbaar (60 C-70 C) extra 60 C) CO2 reductie elektra verbruik HT warmtepomp (60 C-70 C) aardgas besparing HT warmtepomp (60 C-70 C) CO2 reductie GJth/jaar m3/jaar ton CO2/jaar GJth/jaar m3/jaar ton CO2/jaar GJth/jaar kwh/jaar m3/jaar ton CO2/jaar , , m3/j voorverwarmen tot 35 C m3/j verwarmen tot 55 C m3/j verwarmen tot 65 C Kostenbesparing Kostenbesparing Kostenbesparing netto besparing/j Investering Investering Investering Uitkoppeling ,00 Uitkoppeling ,00 Uitkoppeling ,00 Warmtenet transport ,00 Inkoppeling ,00 Warmtepomp ,00 Warmte inkoppeling ,00 Totaal ,00 Warmtenet transport ,00 Totaal ,00 TVT 4,1 jaar Warmte inkoppeling ,00 TVT 5,9 jaar Totaal ,00 Voor eigen gebruik, dus geen externe levering TVT 7,7 jaar Warm water verbruik per jaar Warmte beschikbaar voor vraag m3/j gemiddeld watergebruik 6,0 m3/h gemiddeld debiet kwhth/j gem

18 4 Analyse opties voor efficiencyverhoging, alternatieve koeltechnieken en duurzaamheid Dit hoofdstuk gaat in op diverse aspecten van koelinstallaties: duurzaamheid in de koudetechniek, alternatieve koeltechnieken, efficiency van koelinstallaties en relevante ontwikkelingen inzake koudemiddelen (beknopt omschreven). 4.1 Duurzaamheid in de koudetechniek, waar moet ik dan aan denken? In feite is koelen met een koelmachine niet duurzaam. Een koelmachine verplaatst namelijk warmte van lage naar hoge temperatuur en dit is tegen de natuurlijke stromingsrichting van warmte in. Deze verplaatsing van warmte kost dan ook energie. De definitie van duurzaamheid in de koeltechniek ligt niet vast. Men kan daar zelf een verstandige invulling aangeven. De elementen die bij verduurzaming bij koelen en vriezen in ieder geval de aandacht dienen te krijgen zijn: 1. Reduceer (vermijd) de koudevraag 2. Gebruik natuurlijke koude, hernieuwbare energie 3. Milieu (MVO, klimaatdoelen), veiligheid, materiaalgebruik 4. Verhoog de energie-efficiëntie bij koude-opwekking 5. Verhoog de energie-efficiëntie door integratie van koude met de warmwatervraag Toelichting op 1: Kies voor hogere koude -temperaturen, definitie producttemperatuur (kern, gemiddeld) Grotere isolatiedikte in productieruimtes van de toekomst Deurverliezenreductie; geen deuren, gebruik snel-loop-deuren, luchtgordijnen Vermindering van vochtbelasting (uit product, van buitenaf) Interne bronnen: ventilatoren, pompen met hoog rendement en deellastregeling, ledverlichting, etc. Drogen van productieruimtes na reiniging met warme lucht in plaats van gekoelde lucht van koelinstallaties Toelichting op 2: Absorptiekoeling met aandrijving door beschikbare restwarmte (overtollig) LiBr/water tot 6 C ( aandrijving = restwarmte > 80 C) De efficiency ofwel COP is gedefinieerd als Q(6 C)/Q(80 C) en ligt op circa 0,7. NH3/water tot -50 C (aandrijving = restwarmte > 160 C) Ook hier is de COP = Qkoude/Qaandrijfwarmte. De waarde ligt tussen de 0,3 en 0,7. Lucht Koude buitenlucht, seizoenbepaald Verdampingskoeling of adiabatische koeling Warmte/koudeopslag in de bodem (WKO). Koude temperatuur ligt op circa 12 C Andere vormen van natuurlijke koeling zijn te vinden in het oppervlaktewater. Deze temperaturen liggen gedurende het Nederlandse seizoen tussen de 10 C en 25 C. Deze watertemperaturen zijn vergelijkbaar met die van koeltorens. In diepe meren (dieper dan 10m) zijn waterlagen te vinden die rond de 8 C liggen

19 In veel industrieën levert koeling met oppervlaktewater, buitenlucht en via WKO onvoldoende lage temperaturen. Een WKO kan s zomers de condensatietemperatuur laag houden om de efficiency van de koelinstallatie te verhogen. In de regel is koeling van condensors met WKO-water niet rendabel. Condensorwarmte die men aan de omgeving kwijt wil, moet men niet opofferen aan nuttig koelpotentieel (het WKO-grondwater). Toelichting op 3 Reductie inhoud koudemiddel: kg/kw koudevermogen: van factor 2 naar 0,3 (o.a. met compacte microchannel warmtewisselaars) Lekdichtheid: vermijding van HFK-lekkage. HFK-koudemiddelen hebben een GWP (Global Warming Potential) vaak boven de Het zijn zware broeikasgassen. Natuurlijke koudemiddelen. Ammoniak heeft het beste energetische rendement, maar vraagt om aanvullende veiligheidsvoorzieningen. Alternatieven zijn o.a. CO 2 en propaan. Reductie van waterverbruik van condensors (kosten voor water en chemicaliën, veiligheid inzake legionella). Modulaire opbouw koelinstallaties: hergebruik van componenten, circulariteit. Een decentrale koelinstallatie opgebouwd uit meerdere units heeft het voordeel van flexibiliteit. Men kan eenvoudig uitbreiden of afbouwen (koelunits verkopen). Een centrale installatie in een gebouw geïntegreerd heeft nauwelijks restwaarde. Analyseer de milieueffecten van koudedragers (glycol, organisch zout, etc.), isolatiemateriaal, leidingen (staal, kunststof). Toelichting op 4 1. Realiseer een efficiënte koelcyclus (toepassen van een efficiënt koudemiddel, toepassen van onderkoeling) 2. Realiseer een hoge Te en lage Tc 3. Gebruik een efficiënte compressor, motor, fan, pomp 4. Pas een goede regeling van de installatie toe vooral voor het deellastbedrijf van alle componenten. Een intelligente regeling heeft een grote impact op de efficiency (15% tot 20%). 5. Stem de regeling af met die van het koelproces. Toelichting op 5 Zet geen koelinstallatie neer zonder de restwarmte van de koeling nuttig te gebruiken voor de warmwatervoorziening en de ruimteverwarming (Voorbeeld: de meeste supermarkten worden tegenwoordig aardgasloos uitgevoerd). Deze warmte kan zijn de persgaswarmte (80 C) of de condensatiewarmte (ca. 55 C) of voor grote warmtevermogens een extra warmtepomp als extra druktrap op de koelinstallatie (tot 80 C). 4.2 We gebruiken altijd die koelcompressoren, zijn er ook alternatieve koeltechnieken? Er zijn alternatieve koeltechnieken die hierna worden opgesomd: Thermo-akoestische koeling (geluidsgolven): geluidsgolven produceren een warme en koude zijde in een akoestische warmtepomp. Kenmerken: geen mechanische onderdelen, toegepast gas is argon, helium, lucht. Temperatuurrange: -150 C tot 400 C. Temperatuurlift: tot 100K. Er zijn prototypes maar de techniek zit nog in de R&D-fase

20 Luchtcyclus koeling, hierbij wordt lucht gecomprimeerd en na warmtewisseling weer geëxpandeerd, Het is een bekende cryogene techniek. het systeem is energetisch rendabel bij T < -60 C. Stirling koelcyclus; dit is een thermodynamisch andere cyclus dan die van compressiekoeling, vooral om zeer lage temperaturen op te wekken. Momenteel geschikt voor kleine vermogens. Electro-osmotische koeling, werkt volgens het principe van een omgekeerde brandstofcel. De techniek zit nog in een R&D fase. Peltierkoeling. Dit zijn thermokoppels, door deze van spanning te voorzien wordt koeling opgewekt. Het rendement is laag en geschikt voor kleine koelvermogens. Temperaturen onder de nul graden zijn mogelijk. Adsorptie- en absorptiekoelsystemen, voor deze laatste zijn de karakteristieken: LiBr/water tot 6 C ( aandrijving = restwarmte > 80 C) NH3/water tot -50 C (restwarmte > 160 C) Vanwege het lage rendement zijn absorptiekoelmachines in de industrie alleen zinvol bij vriesinstallaties op -40 C. Bij deze temperatuur zijn echter hoge aandrijftemperaturen nodig (> 160 C) en daarmee enkel mogelijk met een gasturbine (WKK), brandstofcel of restwarmte op hoge temperatuur. Magnetische koeling: het magnetiseren en demagnetiseren van een bijzondere alliage kan koude opwekken (kleinschalig, zit deels nog in de R&D-fase, maar systemen zijn op de markt beschikbaar)

21 Magnetization => heating cooling T 1 T 2 T 2 >T 1 T3 T4 T 4 <T 3 Een voorbeeld van een exotisch koelproces: een biogel op basis van een biopolymeer, koelen door middel van luminescentie. De biogel neemt infraroodstraling op en zendt straling uit op een golflengte van zichtbaar licht (luminescentie). Het netto effect is dat de biogel afkoelt. De toepassing zit in een innovatiestadium. State of the art: Compressie koude-opwekking, zoals in onderstaande (omgekeerde Rankine) cyclus, heeft nog steeds het hoogste rendement in het temperatuurgebied van koude-opwekking tussen -45 C en circa 5 C) 21-24

22 Compressor PC TC Thermostat Condenser Condensor Evaporator Verdamper Vloeistofvat Liquid receiver Expansion Expansieklep valve Magneetklep Solenoid valve Conventionele koelcompressiecyclus voor een koelcel 4.3 Hoe weet ik of mijn koelinstallatie efficiënt draait? Hierop is geen eenvoudig antwoord te geven. Het vraagt om een gedegen analyse. Hier volgen enkele handreikingen. - Bereken het nuttige koelvermogen, dat wil zeggen de (minimum) warmte die moet worden afgevoerd om het product af te koelen of op temperatuur te houden. Dit levert een kj per kg product getal. Op basis van een jaarproductie levert dit een kj per jaar op. In vergelijking met de kwh per jaar die de compressoren verbruiken, blijkt dat de compressoren in de praktijk 2,5 tot 3x meer koeling leveren dan het product nodig heeft. Dit komt door verliezen in het koudegebruik en koude-opwekking. Het verlies in koudegebruik kan nader geanalyseerd worden. - Het verlies in de koude-opwekking is voor een groot deel terug te vinden in het temperatuurverschil tussen verdampingstemperatuur en producttemperatuur aan de koude kant en het temperatuurverschil tussen condensatietemperatuur en buitenluchttemperatuur (en relatieve vochtigheid) aan de warmte. Door de ontwerpgegevens van verdampers en condensors te vergelijken met de bedrijfscondities in de praktijk (let op vollast en deellast) kan men beoordelen of de efficiency van de installatie volgens ontwerp verloopt. - Ga na of de koelinstallatie over voorzieningen beschikt die tot een hogere efficiency leiden, zoals: economiser, ontluchter, frequentieregeling op compressoren en pompen/fans, regeling afgestemd op het productieproces, condensatiedrukregeling, ontdooikappen op luchtkoelers, persgaswarmtewisselaar, etc. - Monitoring: beschikt de koelinstallatie over alle benodigde kwh-meters, waarmee moderne nieuwe installaties voorzien worden, om het verbruik van de compressor en van alle ventilatoren te meten en de COP te kunnen volgen en te optimaliseren. In detail: meet en registreer de verschillende bedrijfsparameters van de koelinstallatie en het proces om bedrijfscondities in samenhang te beoordelen

23 Het besparingspotentieel voor bestaande installaties of bij nieuwbouw door het stellen van betere ontwerpvoorwaarden bedraagt indicatief: Condensordruk verlaging (reinigen, expansiekleppen, minimum condensatiedruk, drukval leidingen en appendages): 15% besparing Combinatie van luchtgekoelde en verdampingscondensors: 4% energiebesparing + waterbesparing! Grotere verdampers en condensors: 8% Energiezuinige compressoren, fans en pompen: 12% Frequentieregeling: 10% Ontdooisystemen: 5% Integratie regeling koelinstallatie in relatie tot proces. Regelen op nieuwe parameter bijvoorbeeld RV in plaats van temperatuur of regel op producttemperatuur in plaats van luchttemperatuur: 12%- 20% Voor energiebesparingsmaatregelen wordt verwezen naar de lijsten van de MJA en Infomil en de erkende maatregelen. 4.4 Iets over natuurlijke koudemiddelen, F-gassen en HFO s Er zijn de volgende overwegingen te maken. Natuurlijke koudemiddelen zoals NH 3 (R717), koolwaterstoffen bijvoorbeeld propaan (R270), CO 2 (R744) hebben goede rendementen en goede referenties. Aandacht geldt hier voor veiligheid. Voor vriesinstallaties is NH 3 energetisch duidelijk beter (15% à 25%) dan de HFKalternatieven zoals R404a en R507 in vriesinstallaties. Synthetische HFK-koudemiddelen (F-gassen) met GWP* > 1000, zoals bijvoorbeeld R410, R134a, R507, R404a, nemen sinds de R22-uitfasering in de praktijk sterk toe. In Europa zien de beleidsmakers dit met zorg aan, gezien de broeikasgasbijdrage (ons klimaatbeleid). De EU legt met de F-gassen verordening de toepassing van HFK s met hoge GWP s aan banden. Lekdichtheid van HFK-installaties is in elk geval van toenemend belang. HFO s zoals HFO1234yf en andere nieuwe HFK/HFO-mengsels met een lage GWP < 500 ziet men als vervangers van de F-gassen, afhankelijk van de toepassing. De HFO s zijn beschreven in een visiedocument van de NVKL (Branchevereniging Luchtbehandeling en Koudetechniek). *) Global Warming Potential (GWP). Dit getal geeft de broeikasgas bijdrage aan van 1 kg HFK-koudemiddel. Voorbeelden zijn R410 (GWP= 1800), R134a (GWP= 1300), R507 en R404a (GWP= circa 3800)

24 5 Conclusie en discussie In het handelsregister zijn alle in Nederland aanwezige bedrijven opgenomen. Hierin is voor ieder bedrijf aangegeven, middels SBI-codes, tot welke specifieke sector zij behoren. Een indicatie voor de omvang wordt gegeven door middel van een medewerkersklasse (bijvoorbeeld medewerkers). Tevens is de locatie van het bedrijf bekend middels lengte en breedtegraad coördinaten. KWA heeft een eerder onderzoek gedaan naar de restwarmte van koelinstallaties in diverse sectoren in Nederland. De restwarmte kan aan derde partijen worden aangeboden. In dit onderzoek is KWA er in geslaagd de gegevens van warmtevraag en warmteaanbod te relateren aan de bedrijven uit het handelsregister voor de voeding- en genotsmiddelenindustrie, koel- en vrieshuizen, de ICT-sector en de supermarkten. Het doel is dit warmteaanbod in de warmteatlas van Nederland op te nemen. De beschikbare warmtehoeveelheden zijn op een drietal temperatuurniveaus aangegeven. Het gaat om meer dan bedrijven die over restwarmte uit koelinstallaties beschikken. Diverse bedrijven zullen deze warmte voor een deel zelf gebruiken. De overige warmte is beschikbaar voor uitkoppelen. Het tweede deel van het onderzoek betreft de cases. Deze voorbeelden zijn indicatief en geven meer een opzet van hoe een eerste haalbaarheid kan worden bepaald dan de exacte getallen voor alle situaties. In de praktijk kunnen verdere optimalisaties plaatsvinden omdat elk project zijn eigen voorwaarden kent. Door de kosten van het leidingnet en in/uitkoppelen en de afhankelijkheid van de bedrijfsuren zijn de investeringen hoog. De terugverdientijd ligt tussen de 6 en 15 jaar. Inzet vraagt dus een langetermijnvisie. In alle gevallen is een grote CO 2 -reductie te behalen. Het derde deel van het onderzoek betreft een overzicht van systemen voor koude-opwekking en overige koeltechnieken en manieren van energiebesparing en duurzaamheid. Voor verdere energiebesparingsmaatregelen wordt verwezen naar de lijsten van de MJA en Infomil en de erkende maatregelen. De bekende compressiekoelmachine (omgekeerde Rankine-cyclus) heeft nog steeds het hoogste energetisch rendement in het meest voorkomende toepassingsgebied van de koudetechniek

25 Bijlage 1: Overzicht SBI codes per sector aanduiding

26 Sector KWA tabel 3.2 SBI code SBI omschrijving Voedingsmiddelen en genotsindustrie Bierbrouwerijen Vervaardiging van bier Aardappelenverwerkende industrie Vervaardiging van aardappelproducten Cacao-industrie Verwerking van cacao Diervoederindustrie 10.9X Vervaardiging van diervoeders Frisdranken, Waters en Sappen Vervaardiging van frisdranken; productie van mineraalwater en overig gebotteld water Groenten- en fruitverwerkende industrie Vervaardiging van fruit- en groentesap Verwerking van groente en fruit (niet tot sap en maaltijden) Koffiebranderijen Verwerking van koffie en thee Margarine-, vetten- en oliënindustrie 10.4X Vervaardiging van plantaardige en dierlijke oliën en vetten Meelfabrikanten Vervaardiging van meel (geen zetmeel) Vleesverwerkende industrie 10.1X Slachterijen en vleesverwerking Zuivelindustrie Vervaardiging van zuivelproducten (geen consumptie-ijs) Broodbakkerijen 10.7X Vervaardiging van brood, banketbakkerswerk en deegwaren Visverwerkende industrie 10.2X Visverwerking Koek-, chocolade- zoetwaren- en ijsfabrikanten Vervaardiging van consumptie-ijs Vervaardiging van beschuit en koekjes en ander houdbaar banketbakkerswerk Vervaardiging van chocolade en suikerwerk Suikerindustrie Vervaardiging van suiker Zetmeelproducenten Vervaardiging van zetmeel en zetmeelproducten Overige voedingsmiddelen genotsindustrie Vervaardiging van specerijen, sauzen en kruiderijen; zoutraffinage Vervaardiging van kant-en-klaarmaaltijden en snacks Vervaardiging van gehomogeniseerde voedingspreparaten en dieetvoeding Vervaardiging van overige voedingsmiddelen (rest) Vervaardiging van sterk alcoholische dranken door distilleren, rectificeren en mengen Vervaardiging van wijn uit druiven Vervaardiging van cider en van overige vruchtenwijnen Vervaardiging van overige niet-gedistilleerde gegiste dranken Mouterijen 12.0X Vervaardiging van tabaksproducten Industrie Chemische industrie Raffinaderijen Nederlandse olie- en gasproducerende industrie Rubber- en kunststofindustrie Overige industrie Koel- en vrieshuizen Opslag in koelhuizen e.d. Industriesectoren zonder koeling Overige Industrie (niet MJA of MEE) Dienstensector, overheid, agrarische sector Supermarkten Supermarkten en dergelijke winkels met een algemeen assortiment voedings- en genotm Hoger beroepsonderwijs Universitair medische centra Wetenschappelijk onderwijs Ziekenhuizen ICT-sector 63.1X Gegevensverwerking, webhosting en aanverwante activiteiten; webportals Horeca (alleen airco) Kleine commerciële koeling Kunstijsbanen en binnen-skisport Kantoorgebouwen Champignonteelt Bloembollensector Gekoelde teelt glastuinbouw Melkkoeltanks 1-24

27 2-24