waterketen Omvang en metingen Zwolle 24 mei 2011 Jeroen Kluck

Transcriptie

1 Thermische h energie in de waterketen Omvang en metingen Zwolle 24 mei 2011 Jeroen Kluck

2 Inhoud Energie in de waterketen t Meetproject t Zwolle Meer energie voor water

3 Energie in de waterketen? Elektriciteit + chemicaliën (drinkwaterbedrijf) Operationele chemicaliën energie Elektriciteit (gemeente en waterschap) Elektriciteit + chemicaliën Brandstoffen (gemeente en (waterschap en waterschap) slibverwerker) Chemische energie Thermische energie Organische stof Warmte slib lb

4 Energie Water Energie Joule (J) Vermogen Joule per seconde of Watt (W) Volume m 3 Debiet m 3 /s 1 suikerklontje 80 kj 1 kop thee = 100 kj 1 liter benzine = kj Computer gebruikt 200 W Lamp 60 Watt 11 W Elektriciteitsrekening 3500 kwh/jaar Energiegebruik NL 3000 PJ/jaar J Watt per persoon (Wpp) Joule per seconde per persoon (gemiddeld over de dag) Verlichting 30 Wpp

5 Energiegebruik thuis 800 Wpp Verwarmen en warm water Verlichten Diverse apparaten Wassenendrogen Koelen Koken aardgas Verwarmen aardgas Warm water aardgas

6 50% 100% 50%

7 Energiegebruik thuis elektriciteit overig waterketen elektriciteit licht elektriciteit overig gas elektriciteit licht gas gas & elektrisch primair primair thuis thuis waterketen Waterketen dus relatief klein! 10 Wpp elektrisch (20 Wpp)

8 Operationele energie waterketen Plaatje waterketen Grootheden en energie huishoudens Operationele energie Thermische energie Chemische energie drinkwater inzameling zuivering

9 Chemische energie 20 Wpp circa 1 klontje per uur 1 gram suiker =16 kj 1 klontje ca 80 kj Slibvergisting

10 Chemische energie 20 Wpp Slibvergisting Maar niet alles omzetbaar: en nat. 8 Wpp afvalwaterketen t energieneutraal (6-12 Wpp)

11 Thermische energie 4,2 kj/kg/graad Verwarmen en warm water Verlichten Diverse apparaten Wassen en drogen Koelen Diverse apparaten Koken aardgas Koken aardgas Verwarmen aardgas Verwarmen aardgas Warm water aardgas g 100 Wpp 125 l/inw/dag 28 graden 100 Wpp

12 Energi ie in Wpp Operationeel Chemisch Thermisch

13 Thermische energie Hoe meer ik douche, hoe meer ik bespaar Kansen: Douche wtw 60 Wpp 30 Wpp Wc spoeling 5 Wpp Drinkwater + 5 graden (niet in zomer) > 20 Wpp Beïnvloed bewoners! Warmtepomp & WKO

14 Warmtepompen en LTV Thermische energie opwerken gaat ten koste van elektrische energie! (CoP) Bron: ODE, Warmtepompen voor woningverwarming

15 Overige energie Dakwater: 0,1 Wpp Pompenergie Al het regenwater naar de rwzi 1 Wpp Dus geen sterk argument in keuze Ook beperken transport bij gescheiden sanitatie Energiewinst zeer beperkt

16 Dus Thermische h energie zeer interessant t Maar - Hoeveel bruikbaar? - Effect op rwzi? - Technieken? Technieken? Zwolle TEA onderzoek -+ ja, dus let op! Voorbeelden uit Duitsland & Zwitserland Zie rapport AgentschapNL gemeente Zwolle, Stowa provincie Overijssel waterschap Groot Salland, Saxion, Stichting RIONED Tauw bv

17 Meetpunten Zwolle

18 Meetpunten 20 in Berkum en Dieze Oost Gemaal/RWZI Meetlocatie Debiet en temperatuur Bedrijventerrein Hessenpoort Effluent Gemaal Dieze-Oost Gemaal Berkum RWZI Hessenpoort influent en effluent

19 Opstelling meetapparatuur

20 Invloed op de metingen Vorstperiode Ophoping van vuil

21 Meetprogramma Temperatuurmeting ti per minuut, vanaf april per 2 minuten Debietgegevens van gemalen (niet compleet) Drinkwatergegevens Huishoudens en standaardverdeling Inzicht in temperaturen en debieten Thermische energie

22 Warmte locaties 4 en 5 Druk Tempera

23 Warmte huisaansluiting

24 Gemiddelde dagtemperaturen (riolering, buitentemp en grondwater) Continu hogere temperaturen in de Lombokstraat (bedrijventerrein en flatgebouwen) Tem peratuur r ( C) In de zomerperiode lage temperatuur vanaf bedrijventerrein Vrolijkheid 6 Villawijk Berkum (MP01) Woonwijk Maatgraven (MP02) 4 Transportriool (MP04) Kantorenterrein Berkum (MP08) Lage temperatuur in de Villawijk Berkum (invloed kleine afvoer i.c.m. koude luchttemperatuur?) Bedr.terrein Vrolijkheid (MP10) Gemaal Dieze-Oost (MP13) Influent Berkum & Dieze-Oost Grondwater Lombokstraat (MP12) Verzorgingstehuis (MP16) Effluent RWZI Buitentemperatuur (BAR01) Jan 31-Jan 02-Mar 01-Apr 02-May 01-Jun 01-Jul 01-Aug Datum

25 Te emperatu uur in gra aden Ce lsius 25,0 Buitenlucht Grondw ater 20,0 15,0 10,0 50 5,0 Villaw ijk Berkum Industriegebied Lombokstraat Gemaal Dieze-Oost Effluent rwzi Influent rw zi 0,0 januari februari maart april mei juni juli

26 Afkoeling 0,5 graden over 600 m. Gemiddelde dagtemperaturen (riolering, buitentemp en grondwater) 22 MP05 20 Afvalwater koelt af tussen MP05 en MP04 MP04 18 Tempera atuur ( C) MP04 en MP02 vormen MP03 10 Gemaal Berkum (MP03) Woonwijk Maatgraven (MP02) 8 Transportriool (MP05) Transportriool (MP04) 6 01-Jan 31-Jan 02-Mar 01-Apr 02-May 01-Jun 01-Jul 01-Aug Datum

27 Conclusies Zwolle Gemiddelde dagtemp: 6-21 graden Diezen oost energie voor 16 huizen/ T Dus 160 huizen bij T = 10 graden Afkoeling met afstand & door grondwater en buitentemperatuur Effect op influenttemp. rwzi beperkt? Kansen terugwinning Bij perceel hoge temp, weinig water wtw douche of perceel In rioolstelsel lage temp. zoek groot debiet zoek toepassing, - Industriegebied zwembad - verzorgingstehuis - Sophia ZH onderzoek ook effect op influenttemp Effluent rwzi Groot debiet, lage temp zoek toepassing

28 Vervolg Onderzoek Debietmetingen of schattingen Hele jaar metingenivm meting nalevering warmte uit bodem Meting in andere situaties ti (grondwater, diepte riool) Rekenmodel afkoeling met afstand Projecten Onderzoek toepassing 4 pilots: Energetisch, kosten, technisch INNERS - Groot Salland Warmte inzetten in rwzi Energiebinas Quickscans

29 Samenvattend Energie in de waterketen t in Watt per persoon Wpp tov 1000 in huishouden Chemisch ca 8 Wpp Thermisch 100 Wpp Zwolle Warmte zichtbaar, maar afkoeling Invloed buitentemp en grondwater Debiet is energie Kansen: debiet en gebruiker n Wpp Energie i Operationeel Chemisch Thermisch

30 Meer energie voor water Duurzaamheid ki kringloop Beperken verbruik (grondstoffen en energie) Voorkomen ophoping verontreinigingen in milieu Hogere doelen: Water zuiveren Medicijnen, hormonen, microverontreiningingen Terugwinnen grondstoffen (gescheiden sanitatie?) Waterketenenergie beperkt

31 Dank en vragen 1e vraag Hoever kun je autorijden op je operationele waterketenenergie van 1 dag? Autoafstand dagelijkse waterketenenergie 400 m

32 rwzi vb

33 Gemiddelde dag temperatuur DWA dagverloop Percentage Uur

34 Conclusie effect op rwzi N-lozing neemt toe in wintermaanden Na trekken of het schadelijk kan zijn, gelet op verruiming N-norm KRW (van 2,2 mg/l tot 10 mg/l in Overijssel) Oplossingen zijn mogelijk via proces aanpassing Bij TEA uit effluent zijn er geen effecten

35 Bedrijventerrein Vrolijkheid (MP10/11 mei/jun)

36 Gemaal Dieze-Oost & Lombokstraat (mei/jun)

37 Invloed neerslag op temperaturen Temperatuur vs. debieten Influent temp Effluent temp Influent Q Effluent Q ) Tem mperatuur ( C) Deb biet (m3/dag) 0.0 1/2 16/2 3/3 18/3 2/4 17/4 2/5 17/5 1/6 Datum 0

38 Resultaten (juni, droogweer situatie, drempel 10 C) Gemaal/RWZI Meetlocatie T = 15,0 C Q = 1300 m³/dag P = 310 kw T = 16,2 C Q = 1500 m³/dag P = 445 kw T = 16,3 C Q ± 1000 m³/dag P ± 340 kw T =??,? C Q ± 300 m³/dag P =??? kw Influent Effluent Gemaal Dieze- Oost Gemaal Berkum

39 Warmtewinning in huis Kosteneffectief bij minmaal liter afvalwater per dag = 70 personen = 30 appartementen (situatie Zwitserland) Opbrengst = kw T afvalwater = 23 0 C T na warmtepomp = 60 0 C

40 Warmtewinning uit influent riolering Interne of externe warmtewisselaar Vervuild water Relatief warm water Afstand tot consument

41 Externe warmtewisselaar Rioolwater oppompen voorzuivering i wtw terug in riool Debiet: 2-30 l/s (modulair) COP: 4 Opbrengst: kw (na warmtepomp) Tafvalwater > 10 0 C T na warmtepomp = C Kosten: Aanleg: EUR 3.000,- per hh EUR 0,15 per kwh

42 Interne warmtewisselaar Plaatsen in (bestaande) riolering i Stroomsnelheid > 1m/s Q min = 15 l/s = 55 m 3 /h = dwa personen Opbrengst: 200 l/s, T=12 0 C, dt= 6 0 C 25kW/ 2,5 kw/m 2 20 l/s, T=12 0 C, dt = 4 0 C 1,6 kw/m 2 Onderhoud: niet tot maandelijks