Opleiding Duurzaam Gebouw :

Transcriptie

1 Opleiding Duurzaam Gebouw : Hernieuwbare energie systemen Leefmilieu Brussel Biomassa, bio-warmtekrachtkoppeling en windenergie Jonathan FRONHOFFS Cenergie cvba

2 Doelstelling(en) van de presentatie Introductie in technieken gebruikmakende van; biomassa, wkk en wind Voordelen en aandachtspunten van de verschillende opties Toepasbaarheid in de context van Brussel Regelementaire zaken omtrent Ecodesign en EPB 2

3 Algemeen schema van de presentatie Vooraf: verwarmingsinstallaties en Ecodesign 1. Biomassa 2. Bio-warmtekrachtkoppeling 3. Windenergie 4. Regelementair: EPB en Ecodesign 3

4 1. BIOMASSA 4

5 1. Biomassa Biomassa = organisch materiaal afkomstig van dieren en planten Houtachtige materialen: pellets/snippers (wellicht afkomstig uit afvalstromen) Bio-olieën: koolzaad- / palm- / suikerbiet- Reststromen: rioolslib, compost, organisch afval (gras, stronken) 5

6 1. Biomassa - Conversietechnieken Biomassa Bron: ecp-biomass.eu 6

7 1. Biomassa Verbranding Chemische reactie: Biomassa + O2 CO2 + H2O + warmte Vaak onvolledige verbranding door gebrek aan O2: Vorming van CO Vorming van fijnstof Daarom: goede verbrandingscondities belangrijk (juiste luchttoevoer en schouwtrek)! 7

8 1. Biomassa Uitstoot Vergelijking van emmissies van brandstoffen voor residentiële toepassingen in de stad Bron: European Environment Agency, EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 8

9 1. Biomassa Uitstoot Vergelijking van emmissies van verschillende technieken voor residentiële toepassingen in de stad Bron: European Environment Agency, EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 9

10 1. Biomassa Uitstoot Bron: Presentatie S. Bram (VUB) 10

11 1. Biomassa Uitstoot Dus bij toepassing pelletketels of houtkachels (houtverbranding): Vermindering uitstoot CO2 en vergroting hernieuwbare energie Maar: Verhoging uitstoot fijnstof PM10 Verhoging uitstoot COV en dioxine Verhoging roetgehalte = invloed op de gezondheid! 11

12 1. Biomassa Kosten brandstoffen Eenheidsprijs verschillende brandstoffen in BHG Bron: Gids Duurzame Gebouwen 12

13 1. Biomassa Technieken Houtpelletketel 1. Voorraadtank 2. Transportschroef 3. Invoerbuis 4. Brandhaard 5. Luchtinvoer 6. Luchtuitvoer 7. Ventilator 8. Bedieningspaneel 9. Toevoer koude lucht 10. Rookuitgang 13

14 1. Biomassa - Technieken Gemiddelde investering (met installatie): 350 /kw Gemiddeld verbruik pellets: +/- 300 kg/jaar per kw warmteverlies Rendement pelletketel: 85-92% 14

15 1. Biomassa - Technieken Houtkachel: Verwarmd direct de ruimte waarin de installatie staat (individueel systeem) Rendement: 70 90% Vermogen moeilijk regelbaar 15

16 1. Biomassa Aandachtspunten verwarmingsinstallaties op hout Kies de juiste houtsoort en kwaliteit (energieinhoud, waterinhoud, lengte etc.) Kies voor luchtinlaat van buiten (systeem type C) Goede dimensionering (kwaliteit verbranding!) Ruimtegebruik; opslagruimte biomassa En: toegang tot brandstof (aanvoer biomassa) Asvorming (+/- 0,3 à 0,5% van input) Onderhoud is cruciaal (kwaliteit verbranding!) 16

17 1. Biomassa Technieken Stookolie mengen/vervangen door bio-olie Condensatieketels op bio-olie Concentratie bio-olie ongeveer 20%; nog in ontwikkeling Ketels op koolzaadolie Bron: Viessmann 17

18 1. Biomassa Technieken Bio-vergister: In stedelijke context? 18

19 1. Biomassa Toepasbaarheid Voordelen: Organisch materiaal Bijna CO2 neutraal (door fotosynthese) Gebruik van reststromen Bron: Valblom 19

20 1. Biomassa Toepasbaarheid Aandachtspunten: Logistiek in Brussel: productie/distributie grondstoffen Biomassa heeft ruimte nodig om te groeien Bevooradingsproblematiek Opslag van voorraad Investering en onderhoud installaties Kwaliteit van de biomassa zeer bepalend voor energie-output! 20

21 1. Biomassa Toekomst in BHG Toepassingen op grotere schaal: Grotere appartementsgebouwen met centrale verwarming Op wijkniveau: composthoop / vergister Bron: Matriciel 21

22 2. Bio-Warmtekrachtkoppeling (bio-wkk) 22

23 2. WKK - Principe µ-wkk indien Pe < 50 kw Huishoudelijke µ-wkk: +/- 1kWé 11% 36% elec 100% 53% therm Principe van WKK: de gecombineerde productie van twee vormen van energie (elektriciteit en nuttige warmte ) vanuit een zelfde energiebron. Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK, BIM 23

24 2. WKK Technieken Verschillende brandstoffen: WKK op aardgas niet hernieuwbaar WKK op biomassa wel hernieuwbaar Met brandstoffen zoals voorgaand beschreven in sectie biomassa: Bio-ölien Pellets/houtsnippers Maar ook: rioolslib, compost en organisch afval 24

25 2. Bio-WKK Voorbeeld in BHG WKK op koolzaad-olie op De Zavelberg (collectieve huisvesting) 25

26 2. Bio-WKK Vergelijking Bio-WKK vergeleken met klassieke WKK: Toegepaste bio-wkk s in BHG zijn WKK s op koolzaadolie Voordelen: Hogere CO2 reductie door gebruik biomassa Daarmee ook meer GroeneStroomCertificaten (GSC) Nadelen: Sterk fluctuerende brandstofprijs Hogere investering Meer onderhoud nodig 26

27 2. WKK: Waar beginnen? Algemene energieaudit van het gebouw! Prioriteiten! Indien de vervanging van de ketel voorzien is, is het meestal interessanter om direct de WKK te installeren De globale rentabiliteit van het project wordt verbeterd Mogelijkheid installatie WKK vs. REG maatregelen Houdt rekening met verbruik voor dimensionering Verlaagde warmtevraag door REG: overdimensionering Overdimensionering ketels: 1 vervangen door WKK Dikwijls een goede oplossing om plaats te maken Juiste dimensionering cruciaal voor goede werking! 27

28 2. Begrip «correct gedimensioneerde» WKK Vaststelling : Voor een zelfde gebouw, is het mogelijk om verschillende vermogens van WKK te plaatsen kw th Monotone des besoin thermiques pour le CA - SPW Bd du Nord (Namur) uren Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK, BIM 28

29 2. Begrip «correct gedimensioneerde» WKK Gedimensioneerd op de totale warmtevraag van de site Rekening houdend met de eventuele vermindering hiervan door (toekomstige) REG maatregelen Waarvan het vermogen minstens 90% van de maximale thermische productie door WKK toelaat 29

30 2. Micro-WKK? Rendabiliteit nog niet aangetoond voor Brussel kw Thermisch 1 kw Elektrisch à (zonder installatie) 30 Bron: Vaillant & Remeha

31 2. De 6 stappen om een WKK project goed te laten verlopen : 1. Een voorstudie (COGENcalc) 2. Een haalbaarheidsstudie (COGENsim) 3. De beste financieringsformule kiezen (eigen middelen, banklening, derde investeerder, ) en de mogelijke investeringspremies zoeken 4. Engineering, opstellen van de lastenboeken, plannen, vergunningen, 5. Vergelijking van de offertes 6. Installatie en opvolging van de prestaties van de installatie Onderhoudscontract met resultaatgaranties Laat u begeleiden door een competent studiebureel! 31

32 2. bio-wkk Toekomst in BHG Houtgestookte bio-wkk? Investering groot door installatie silo voor opslag biomassa Resultaten nog afwachten 32

33 3. WINDENERGIE 33

34 3. Windenergie Windenergie in Brussel? Het is mogelijk!...maar Bron: Wintegrate (tijdelijke proefopstelling tweejarig onderzoeksproject aan VUB Innoviris) 34

35 3. Windenergie - Toepasbaarheid Uitdagingen voor BHG: Geschikte daken Vanaf 40m hoogte In Brussel +/- 50 geschikte daken Windsnelheden t.g.v. omliggende bebouwing Rotorhoogte m boven het gebouw Kosten installatie Inhuren van een kraan verhoogt kosten met +/- 33% Gebrek aan goede technologie Markt voor kleine windturbines is nog onvolwassen Bron: Wintegrate (resultaten) 35

36 3. Windenergie - Techniek Verticale- en horizontale-as windturbines Constante en variabele snelheid windturbines Constant: rotor draait op één snelheid Variabel: Pitch-control: veranderen van hoek om op rated-power niveau te draaien Stall-control: vaste hoek, maar snelheid en output worden constant gehouden bij hogere windsnelheden 36

37 3. Windenergie - Techniek Wind: luchtverplaatsingen van hogere naar lagere drukgebieden veroorzaakt door zonne-instraling Energieinhoud: Pwind = ½ Cp ρ V³ A Cp = 0,593 (maximaal deel van het vermogen dat aan de wind ontrokken kan worden (Bertz limiet) ρ = luchtdichtheid (kg/m³) V = windsnelheid (m/s) A = captatieoppervlak (m²) 37

38 3. Windenergie - Techniek Windsnelheid (= afhankelijk per locatie!): Plaatsing (aan de kust / in de stad) Hoogte Tijd ( s nachts hardere wind dan overdag) Seizoen (in winter hardere wind dan in zomer) Probleem: meest productieve windsnelheden komen minder vaak voor 38

39 3. Windenergie - Techniek Captatieoppervlak: Hoe groter hoe beter (energetisch gezien) Constructief / stabiliteit Ruimtegebruik.. Opbrengst: horizontale-as windturbine van 5 kw produceert in Brussel +/ kwh/j 39

40 3. Windenergie Toekomst in BHG Situering van de turbine is cruciaal voor opbrengst! Onafhankelijke en gedetailleerde haalbaarheidsstudies nodig Ontwikkeling van wetgeving: Haalbaarheidsstudie verplicht stellen Eisen shadow-flicker effect Nieuwe focus op randgebied met industrie (medium-sized wind turbines) Bron: Wintegrate 40

41 3. Windenergie Toekomst in BHG Technisch: andere architectuur urban windturbines? Bron: IbisPower 41

42 4. ECODESIGN & EPB 42

43 4. Verwarmingstechnieken en Ecodesign Energielabels verplicht vanaf: 26/09/2015 voor micro-wkk installaties 01/04/2017 voor pelletketels Ecodesignverordening met minimale producteisen: 26/09/2015 voor micro-wkk installaties Minimum rendement tot 70 kw: 86% 01/01/2020 voor pelletketels 43

44 4. Effecten in het kader van EPB Conversiefactor primaire energie: biomassa = 0,32 (ter vergelijking: factor gas = 1), maar vanaf 01/01/2016 wordt dit ook een factor 1! Rendementen verwarming: Rendementen WKK: 47% voor biogas 49% voor plantaardige olie Elektriciteitsproductie is een plus; waardoor kleinere Cpe Ketels (enkel op hout): Verschil in verhouding onderste- en bovenste verbrandingswaarden (0,93 voor hout t.o.v. 0,9 voor gas) 44

45 4. Effecten in het kader van EPB Conversiefactor primaire energie: Biomassa = 0,32 (ter vergelijking: factor gas = 1), maar vanaf 01/01/2016 wordt dit ook een factor 1! Effect op EPB-berekening: Biomassaketels (enkel op hout): Verschil in verhouding onderste- en bovenste verbrandingswaarden (0,93 voor hout t.o.v. 0,90 voor gas) Bio-WKK: Wind: Rendementen bio-wkk iets lager dan klassieke WKK Elektriciteitsproductie is een plus; waardoor kleinere CPEwaarde Nog niet verwerkt in EPB; maar kan wel als innovatief concept worden ingevoerd Tenminste 8% besparing met toepassing t.o.v. niet toepassen 45

46 Nuttige hulpmiddellen, websites, enz. : WKK-tools BIM: Infofiches: L.PDF?langtype= L.PDF?langtype= Winden ergie_potentieel_bhg_nl.pdf?langtype=2067 CogenCALC software Verwijzingen naar EPB-berekeningen: hemes/%c3%89nergie/01_peb_et_climat_int%c3%a9rieur/01travaux_peb/0 7L%C3%A9gislation/ARRETE_210213_AnnexeIX_NL.pdf hemes/%c3%89nergie/01_peb_et_climat_int%c3%a9rieur/01travaux_peb/0 7L%C3%A9gislation/ARRETE_210213_AnnexeX_NL.pdf 46

47 Om te onthouden van de presentatie Brussel geeft een lastige context aan bovengenoemde technieken Echter: in de juiste situaties kunnen biomassaketels, bio-wkk en kleine windturbines geschikt zijn Haalbaarheidsstudies zeer belangrijk! De technieken kunnen complementair ingezet worden 47

48 Contact Jonathan FRONHOFFS Projectleider Energiezorg Coördinaten : : 02/ jonathan.fronhoffs@cenergie.be 48