Transcriptie

1 Oppervlaktewater en ondergrondse energieopslag Themabijeenkomst NVOE, 5 november 2009 Kees Wisse DWA installatie- en energieadvies Bodegraven Herinnering aan Holland 2 1

2 Onze toekomst?

3 Aandacht bouwen met water Water: meer dan GigaJoules Water als decor Water als openbare ruimte Water als panorama Water integraal gebruiken Waterberging Water als energiebron

4 Water als energiebron Twee hoofdlijnen Open systeem Rivier Ander stromend water Gesloten systeem Vijvers 7 Temperaturen oppervlaktewater Open water (IJ Amsterdam) 8 4

5 Temperaturen oppervlaktewater 25 Temperatures urban surface water computations natural equilibrium (tempref) measurements Temperature ( O C) date (dd - mm) Gesloten systeem, ondiep 9 Temperaturen oppervlaktewater 10 Temperatuurontwikkeling dag/nacht-cyclus 8 Temperatuur (oc) Tijd (uur); maand februari Gesloten systeem, ondiep (detail) 10 5

6 Temperaturen oppervlaktewater 25 Temperatures urban surface water computations natural equilibrium (tempref) computations exchange rate 0.16 (tempref) Temperature ( O C) date (dd - mm) Gesloten systeem, ondiep, met warmteuitwisseling 11 Waarom energetisch interessant? heat loss to underground 6% net radiative cooling 14% Heat loss undisturbed urban surface water convection 32% Heat gain undisturbed urban surface water convection 7% evaporation p / condensation 1% heat loss to underground 3% evaporation / condensation 48% solar irradiation 89% Verdamping (verschil met asfaltcollector/ energiedak) 12 6

7 Concepten met oppervlaktewater Voorbeeld: Inzet vijver 13 Andere concepten? Passive house standard Bio energy / Geothermal 14 7

8 Praktische aandachtspunten Eerst groffiltering (korf 2 cm maaswijdte) in water Technische ruimte: fijnmazig, zelfreinigend filter let op benodigde drukverschil Warmtewisselaar Voorbeeld: titanium platenwarmtewisselaar Leidingwerk (ook inpandig): HDPE en geen RVS RVS: gaat mis bij stilstaand water 15 Wet en regelgeving Situatie-afhankelijk Vergunning aanvragen (indien van toepassing) Rijkswaterstaat Hoogheemraadschap Beperking aan het lozen van warmte (voorbeeld): Maximaal 3K temperatuurstijging o formele eis, kan ingeperkt worden o In verband ecologie vijver Aangetoond met simulatiemodel 16 8

9 Temperatuurstijging als gevolg van onttrekking Temperatuurontwikkeling dag/nacht-cyclus 10 Te emperatuur (oc) Tijd (uur); maand februari 17 Invloedsfactoren energieopbrengst Open systemen: Aantal uur geschikte watertemperatuur Beschikbaarheid brondebiet Incl./ excl. brondebiet: 440 uur versus 1500 uur (voorbeeld koudeladen, T water <= 6ºC) Gesloten systemen: Temperatuurtraject koude- / warmteladen Brondebiet in relatie tot volume van de vijver (circulatievoud) Maximaal toelaatbare stijging ten opzichte van natuurlijk evenwicht Quickscan: 1,3 GJ/m2 haalbaar voor koudeladen 18 9

10 Ervaringen gerealiseerde projecten Open systemen Vopak Rotterdam o Maaswater Oostelijke Handelskade Amsterdam oij-water Gesloten systemen Paleiskwartier s Hertogenbosch o Vijver op het dak van een parkeergarage 19 De Oostelijke Handelskade Mix bebouwing: kantoren, hotel, muziekgebouw 160 woningen Exploitant: NUON Bouwperiode 1998 tot

11 21 Enkele aangesloten gebouwen PTA Muziekgebouw IJtoren Pakhuizen 22 11

12 Het distributienet Onderlinge uitwisseling van warmte en koude Koude laden met IJ-water en warmtepomp in verwarmingsbedrijf ijf Ontwerp: 12% koude laden met IJ-water verwarmen verwarmen koelen Warmtepomp ruimte Warmtepomp ruimte Warmtepomp ruimte 13 C 6 C 13 C 6 C 16 C 13 C 13 C Bronnensysteem distributienet 8 C Koude laden winterbedrijf 23 Temperaturen distributienet Temperatuur [ C C] Temperatuurverloop in distributienet in een jaar (laden 8-13 en ontladen C) Uren Tbu Tret Taan Ontwerp en Praktijk 26 mei C 11 C 7 C 24 12

13 Energiebalans in de bodem Balans bereikt door koude laden met IJ- water laden/ontladen rgie [Tera Joule] Ge ener 5,0 4,0 3,0 2,0 10 1,0 0, laden/ontladen gie cumm. [Tera Joule] Gel ener mrt-09 feb-09 jan-09 dec-08 nov-08 okt-08 sep-08 aug-08 jul-08 jun-08 mei-08 apr-08 per maand ontladen cumm. ontladen per maand geladen cumm. geladen 25 Paleiskwartier Den Bosch Mix van utiliteitsbouw en woningbouw m2 utiliteit 200 appartementen Gefaseerde bouw: Exploitatie: Essent Vijver ontworpen voor warmte te laden in zomer Koeling levert voldoende warmte tot nu toe Toekomstige gebruikers nog aansluiten 26 13

14 Meetproject / modelvalidatie Samenwerking DWA, TU-Delft en Deltares Meetcampagne in vijver Paleiskwartier Gedetailleerde temperatuurmetingen 3D temperatuurbeeld Gelaagdheid belangrijk? 27 Meetopstelling Paleiskwartier (1)

15 Meetopstelling Paleiskwartier (2) R10 R7 R4 R Metingen en berekeningen Temperature [oc] Measurements R2 Temperatures R2 R2 simulations design model time [days] Conclusie: - rekenmodel is geschikt om dag/nacht cyclus te voorspellen - belangrijk voor potentie van warmte/koude laden 30 15

16 Kennisontwikkeling gesloten systemen Doelgroep: architecten / stedebouwkundigen Kengetallen: Hoeveel m2 vijver voor 1 m2 gebouw bij gemiddelde parameters en referentiegebouw Ontwerpdiagrammen: Input Doelgroep: installatie-ontwerpers o Circulatiedebiet o Diepte van de vijver o Drempelwaarde voor laden van warmte / koude Output o kwh/m2 warmte of koude o Gemiddelde temperatuurstijging ten opzichte van natuurlijk evenwicht 31 16