Energy Potential Mapping en andere ontwikkelingen richting duurzame energiesystemen

Transcriptie

1 Energy Potential Mapping en andere ontwikkelingen richting duurzame energiesystemen Eco2profit Gent, 29 September 2011 ir. Siebe Broersma TU Delft, Faculteit der Architectuur, afdeling Bouwtechnologie, Climate Design & Sustainability

2 Methodieken, aanpakken en strategieën richting duurzame energiesystemen Ons doel: fossielvrij worden ( CO 2 -neutraal energieneutraal) Algemeen: Nieuwe Stappenstrategie REAP (Rotterdam Energy Approach) Energy Potential Mapping (EPM) natuurlijke lokale potenties karteren (zon/wind/water/biomassa, etc) antropogene lokale bronnen/vragers (div. bronnen van restwarmte) Veenkoloniën (case regio) Energie-nul-meting beginsituatie De Groene Compagnie (case wijk) Warmtekaarten (EPM voor warmte)

3 Trias enegetica Nieuwe stappenstrategie nieuwe stappenstrategie [Dobbelsteen]

4 Ons huidige energiesysteem

5 Exergie & entropie van energie [Cullen & Allwood, 2010]

6 Cascaderen: tot 6 keer effectiever

7 TU Delft, GW Rotterdam, ds+v Rotterdam, DJSA [Tillie, Dobbelsteen, Doepel, Jager, Joubert, Mayenburg 2009] REAP (Rotterdam Energy Approach & Planning) vraag verminderen reststromen benutten duurzaam opwekken schoon leveren stad energievraag voorkomen door stedelijke maatregelen aansluiten op centrale energienetten met restenergie energie centraal duurzaam opwekken energie Xcentraal schoon en efficient opwekken met fossiele bronnen wijk energievraag voorkomen door stedenbouwkundige maatregelen uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op wijkniveau energie duurzaam opwekken op wijkniveau buurt cluster energievraag voorkomen door omgevingsmaatregelen uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op buurtniveau energie duurzaam opwekken op buurtniveau gebouw energievraag voorkomen door bouwkundige maatregelen reststromen hergebruiken op gebouwniveau energie duurzaam opwekken op gebouwniveau energie op gebouwniveau X schoon en efficient opwekken met fossiele bronnen

8 TU Delft, GW Rotterdam, ds+v Rotterdam, DJSA REAP (Rotterdam Energy Approach & Planning) reduce vraag the reststromen reuse waste duurzaam produce deliver schoon clean demand streams sustainably and efficiently verminderen benutten opwekken leveren Stad city aansluiten op centrale energienetten met restenergie energie centraal X schoon & efficient opwekken met fossiele bronnen Wijk district Uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op buurtniveau energie duurzaam opwekken op wijkniveau neigh- Buurt/cluster bour- hood Uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op buurtniveau energie duurzaam opwekken op buurtniveau Individueel building gebouw Energievraag voorkomen door bouwkundige maatregelen Hergebruik afval in het gebouw energie duurzaam opwekken op gebouwniveau energie op gebouwniveau X schoon & efficient opwekken met fossiele bronnen

9 Vraagpatronen van verschillende functies (W = warmte, K = koude, E = elektriciteit, alles per m 2 BVO)

10 Slimme combinaties maken

11 De methodiek van Energy Potential Mapping

12 Veenkoloniën energiepotentiestudie [Broersma, Fremouw, Dobbelsteen, Stremke 2011]

13 Zonne-energie Potenties uit zonne-energie oppervlakte VK ha aantal inwoners totaalvraag PJ vraag: 238 GJ/ha zoninstraling GJ/ha PV (10%) 3450 GJ/ha PV (15%) 5175 GJ/ha ZC (35%) GJ/ha daken (zonder kas) 1383 ha geschikt deel (%) 29% geschikt dakoppervlak 401 ha aantal woningen geschikt dakopp op woningen 301 ha geschikt dakopp per woning 35 m2 Energiepotentiestudie De Veenkoloniën

14 Windenergie vraag: 238 GJ/ha windturbines GJ/ha miniwindmolen 2.2 GJ/st opp. 2MW molen 23 hectare opp. 5MW molen 81 hectare Energiepotentiestudie De Veenkoloniën

15 Biomassa-reststromen en -teelt biomassa in de Veenkolonien uit reststromen: TJ mest 286 RWZI 39 hout 228 uit 5000 ha GFT 487 groenafval 140 totaal 1180 GJ/ha tot.e-vraag VK: biomassateelt: algenteelt 640 koolzaad 194 energiemais 242 hout uit bosonderhoud 46 Energiepotentiestudie De Veenkoloniën

16 Geothermie Geothermie standaard doublet in 30 jr 3 PJ opp. Standaard doublet 450 ha stand. Db per jaar 100,000 GJ Energiepotentiestudie De Veenkoloniën

17 Restwarmtebronnen en energieintensieve voorzieningen (vraag en/of aanbod) restwarmte Eska 2x 0.13 PJ Andere intensieve industrie Kassen Ziekenhuis Zwembaden WK-centrales biovergisters Energiepotentiestudie De Veenkoloniën

18 Geschiktheid bodemwarmtewisseling In combinatie met elektrische warmtepomp (COP 3 a 4) Maximaal vermogen bodemwarmtewisselaar Droge zanderige bodem W/m² Vochtige zanderige bodem W/m² Droge leemachtige bodem W/m² Vochtige leemachtige bodem W/m² Bodem met grondwater W/m² Energiepotentiestudie De Veenkoloniën

19 Warmte- en koudeopslag In combinatie met elektrische warmtepomp (COP +/-6) Energiepotentiestudie De Veenkoloniën

20 Veenkoloniën energiepotentiestudie [Broersma, Fremouw, Dobbelsteen, Stremke 2011] zon wind biomassa industriele restwarmte e.d. hoogte uitwisseling ondergrond warmte en koude in aquifers zoutkoepels geothermische warmte

21 Energie-nul-meting ( CO 2 -nul-meting) CO 2 -uitstoot per PJ: Olie: 71 Kton/PJ Gas: 55 Kton/PJ Kolen: 87 Kton/PJ primair Gas bedrijven etc. Elektriciteit bedrijven etc. Brandstof vervoer Gas woningen Elektriciteit woningen Huidig primair energiegebruik Veenkoloniën

22 Energie-nul-meting Gas bedrijven etc. Elektriciteit bedrijven etc. Brandstof vervoer Gas woningen Elektriciteit woningen primair vraag Huidige energievraag Veenkoloniën

23 Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit energiedragers vraag per type Stap 1:energie-nul-meting

24 2 extreme duurzame energievisies Alleenkoloniën Veenkometro

25 Onderbouwing Visie 1 (Alleenkoloniën) Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit reductie door isoleren vraagverschuiving door elektrificatie (vervoer en warmtepompen) -30% W-vraag woningen 75% E-mobiliteit 25% vraagreductie bedrijvigheid energiedragers vraag per type verschuiving Warmtenet + WKO&WP: + 17% Elek. 5% nieuwbouw = Energie-nul Stap 1 Stap 2: vraagreductie en -verschuiving

26 (PJ) Stap 3: invulling met potenties Visie Biogas Houtafval PV mini Wind Windturbines Zon coll. Geothermie Restw armte gebruik biomassareststromen + restwarmte op daken: 50% PV + 50% Zonnecollectoren + helft miniwindmolens 130x 2 MW + 42x 5 MW windmolens 2x geothermiebron

27 Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit energiedragers vraag per type verschuiving Stap 1 Stap 2 Stap 3: invulling potenties uit visie

28 Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit energiedragers vraag per type verschuiving restvraag/overschot Stap 1 Stap 2 Stap 3 Stap 4: bepalen restvraag en overschot

29 Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit energiedragers vraag per type verschuiving potenties restvraag/overschot overblijvende vraag Stap 1 Stap 2 Stap 3 Stap 4 Stap 5: restvraag voor biomassateelt elektriciteit vervult overige warmtevraag elektriciteit voorziet in gedeelte processen industrie

30 Energiepotentiestudie De Groene Compagnie [Broersma, Dobbelsteen, 2008]

31 Energieproducerende nieuwe wijk IV: Autarkische kleine buurten II: Kippenmest appartementen III: Energie cooperatie I: autarkische pioniers

32 Duurzame energievoorziening op lokale potenties!

33 Warmtekaarten Nederland [Broersma, Fremouw, Dobbelsteen, Rovers 2010]

34 Warmtekaart van Emmen

35 Warmtekaart voor Rotterdam centrum

36 Exergie (kwaliteit) in warmtekaarten

37 Ontwerp intelligente energiesystemen voor de gebouwde omgeving! [afb.: Eric Verdult]