Bewaar de zon in de grond

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Bewaar de zon in de grond"

Leopold van der Wal
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Bewaar de zon in de grond J.Van Bael VITO 1

2 Traditionele Hernieuwbare bronnen Zon Water Wind Biomassa 2

3 Het vijfde alternatief : GEOTHERMIE Geo = Aarde en Thermie = warmte Temperatuur op m diepte = contant (12 C) Temperatuur stijgt met 3 K per 100 m diepte (vuistregel) 3

100 m diepte = contant (12 C) Temperatuur

4 ONDIEPE GEOTHERMIE De bodem gebruiken voor onttrekking of seizoenale opslag van warmte / koude Opslaan van (zomer)warmte 4

5 Warmte/Koude Opslag Systemen Beschikbare Systemen ATES (KWO of Koude-WarmteOpslag) BTES (BEO of Boorgat-EnergieOpslag) CTES (REO of Restruimte-EnergieOpslag) ATES CTES BTES 5

6 TESSAS - introductie Europees project met drie partners o ZAE Duitsland o IF Technology Nederland o VITO Belgie Hoge Temperatuur Boorgat-energieopslag o m 3 opslagvolume o Opslag van warmte op 80 C o 144 enkele U-buizen / 30 m lengte o Waterverzadigde zandlaag (formatie van Mol) Pilootopstelling op VITO o Geconstrueerd in 2002 o Warmte direct gebruikt in kantoorgebouw 6

000 m 3 opslagvolume o Opslag van warmte op 80 C o 144 enkele U-buizen / 30 m lengte o

7 TESSAS constructie Hoe bouw je een warmte-opslagvat van 10 miljoen liter water? Hoogspanningsleiding Bovengronds reservoir : φ 35 m, (ondergronds) h = 10 m Technische ruimte BEO-Tessas : m3 (op kelderniveau) 5 m 10 m 18 m Ondergrondse opslag (145 vertikale warmtewisselaars) Start constructie : januari 2002 ENE Afstandsverwarmingsnet 7

8 N M8 N4.c N6.c N8.c N2.c N3.c N5.c N6.b N7.c N9.c N10.c M7 W11.c N1.c N2.b N4.b N5.b N8.b N9.b N11.b N11.c Peilput W12.c N1.b N3.b N4.a N7.b N9.a N10.b N12.b N12.c O1.c W10.c W11.b W12.b W12.a N2.a N5.a N8.a N11.a N12.a O1.b O3.b O2.c M6 W8.c W9.c W9.b W10.b W11.a N1.a N6.a N10.a O1.a O2.b O4.b O4.c O3.c M5 W7.c W8.b W8.a W9.a W10.a N3.a N7.a O2.a O3.a O4.a O5.b O5.c W W6.c W6.b W7.b W5.a W6.a W7.a M4 O7.a O6.a O5.a O7.b O6.b O6.c O M12 W5.c W5.b W4.a W3.a W2.a Z7.a Z3.a O10.a O9.a O8.a O8.b O7.c M3 flow W S N E W3.c W4.c W4.b M11 W2.b W1.a Z10.a Z6.a Z1.a O11.a O10.b O9.b O9.c O8.c W2.c W3.b W1.b Z12.a Z11.a Z8.a Z5.a Z2.a O12.a O12.b M2 O10.c O11.b W1.c Z12.c Z12.b Z10.b Z9.a M10 Z7.b Z4.a Z3.b Z1.b O12.c O11.c M1 Z11.c Z11.b Z9.b Z8.b Z5.b Z4.b Z2.b Z1.c Z10.c Z9.c Z7.c Z6.b Z5.c Z3.c Z2.c M1...3,5,6,7: diepte 30m M4,8...12: diepte 40m TESSAS - bedrijf Z8.c Z6.c Z Z4.c M9 8

a W7.a M4 O7.a O6.a O5.a O7.b O6.b O6.c O M12 W5.c W5.b W4.a W3.a W2.a Z7.a Z3.a O10.a O9.a O8.a O8.b O7.c M3 flow W S N E W3.c W4.c W4.b M11 W2.b W1.a Z10.a Z6.a Z1.a O11.a O10.b O9.b O9.c O8.c W2.

9 TESSAS constructie in 17 stappen Een overzicht van de werkzaamheden flow W M8 1. Graafwerken N5.c N6.b 2. Voorbereiding boringen N4.b W11.c W12.c N1.b N3.b N4.a N7.b N9.a N10.b N12.b N12.c O1.c 3. Voorbereiding verticale warmtewisselaars en W10.c W11.b W12.b W12.a N2.a N5.a N8.a N11.a N12.a O1.b O3.b O2.c M6 temperatuursensors W8.c W9.c W9.b W10.b W11.a N1.a N6.a N10.a O1.a O2.b O4.b O4.c O3.c 4. Boringen W6.c W O 5. Inbrengen M12 W5.c warmtewisselaars W5.b W4.a W3.a W2.a Z7.a Z3.a O10.a O9.a/ O8.atemp-sensors O8.b O7.c M11 6. Installatie collectorputten 7. Installatie collectoren M10 S N E M7 Z11.c Z11.b Z9.b Z8.b Z5.b Z4.b Z2.b Z1.c 8. Horizontale piping Z10.c Z9.c(3 Z7.c VWW s Z6.b Z5.c Z3.c Z2.cin serie) M1...3,5,6,7: diepte 30m Z8.c Z6.c 9. Installatie M4,8...12: diepte 40m terreinleiding W6.b W7.b W5.a W6.a W7.a N N4.c N6.c N8.c N2.c N3.c N7.c N9.c N10.c N1.c N2.b N5.b N8.b N9.b N11.b N11.c Peilput M5 W7.c W8.b W8.a W9.a W10.a N3.a N7.a O2.a O3.a O4.a O5.b O5.c Z O7.a O6.a O5.a O7.b O6.b O6.c W3.c W4.c W4.b W2.b W1.a Z10.a Z6.a Z1.a O11.a O10.b O9.b O9.c O8.c W2.c W3.b W1.b Z12.a Z11.a Z8.a Z5.a Z2.a O12.a O12.b M4 M2 O10.c O11.b W1.c Z12.c Z12.b Z10.b Z9.a Z7.b Z4.a Z3.b Z1.b O12.c O11.c M3 M9 Z4.c M1 9

c 4. Boringen W6.c W O 5. Inbrengen M12 W5.c warmtewisselaars W5.b W4.a W3.a W2.a Z7.a Z3.a O10.a O9.a/ O8.atemp-sensors O8.b O7.c M11 6. Installatie collectorputten 7.

10 TESSAS constructie in 17 stappen 10.Egalisatie oppervlak 11. Installatie isolatie (2 x 10 cm) 12. Afdekking met PE-folie 13.Afwerking met beplanting 14.Installatie transmitters + dataloggers 15.Installatie piping in technische ruimte 16.Installatie elektrische uitrusting / regeling 17.Monitoring 10

Afwerking met beplanting 14.Installatie transmitters + dataloggers 15.

11 TESSAS evaluatie Validatie simulatie aanpassingen aan softwaremodel 11

12 TESSAS evaluatie Kantoorgebouw heeft geen ideal verwarmingssysteem, dit resulteerde in moeizame warmterecuperatie (belangrijk is een laag-temperatuursverwarmingssysteem bv. vloerverwarming) 250 district heating to storage field 200 district heating to building storage field to building Afstandsverwarming Totaal aanbod Afstandsverw. naar opslagveld Afstandsverw. naar gebouw Opslagveld naar gebouw Totaal warmteaanbod gebouw Jaar MWh 1065 MWh 639 MWh 47 MWh 686 MWh Jaar MWh 712 MWh 609 MWh 211 MWh 819 MWh apr/02 mei/02 jun/02 jul/02 aug/02 sep/02 okt/02 nov/02 dec/02 jan/03 feb/03 mrt/03 apr/03 mei/03 jun/03 jul/03 aug/03 sep/03 okt/03 nov/03 dec/03 jan/04 feb/04 mrt/04 Thermal energy flow [MWh] Opslagrendement van 46% in steady state 12

naar gebouw Opslagveld naar gebouw Totaal warmteaanbod gebouw Jaar 1 1704 MWh 1065 MWh 639 MWh 47 MWh 686 MWh Jaar 2 1321 MWh 712 MWh 609 MWh 211 MWh 819 MWh 150 100 50 0 apr/02 mei/02 jun/02

13 TESSAS evaluatie Invloed van opslagtemperatuur, warmtevraagpatroon en de teruglooptemperatuur van de warmteverbruikers η [%] Year of operation T-Return = 30 C T-Return = 40 C T-Return = 50 C η [%] Design parameters Adapted parameters Opslagrendement loopt in ideale condities op tot 75 % Year of operation 13

T-Return = 30 C T-Return = 40 C T-Return = 50 C η [%] 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Design

14 TESSAS evaluatie Graafwerkzaamheden Installatie BEO-veld (boringen + wisselaars + vulling) Collectorputten PB-piping (verbindingsleidingen) XPS-isolatie TOTAAL OPSLAGVELD Piping technische ruimte + isolatie Afsluiters (manueel, gemotoriseerd, ) Temp-, debiet- en energiemetingen Warmtewisselaars + circulatiepomp Elektrotechnische uitrusting + regelsysteem TOTAAL UITRUSTING Installatie sensoren (boringen + installatie + vulling) Temperature sensors + transmitters Datalogging + elektrotechnische uitrusting TOTAAL LOGGING TEMPERATUUR GLOBAAL TOTAAL /m3 water eq TESSAS - Investeringen 14

770 Warmtewisselaars + circulatiepomp 5.078 Elektrotechnische uitrusting + regelsysteem 17.812 TOTAAL UITRUSTING 57.

15 TESSAS-project te Mol heeft geleid tot demo-project Solar District Heating Attenkirchen (nabij München) Zonnecollectoren Seizoenale opslag Warmtecentrale District heating Gebouwtype: 20 ééngezinswoningen 5 twin -woningen Warmtevraag: low energy gebouwen warmtevraag: 385 MWh/a tapwater: 102 MWh/a som: 487MWh/a 15

District heating Gebouwtype: 20 ééngezinswoningen 5 twin -woningen

16 Solar District Heating Attenkirchen Solar System 800 m 2 16

17 Gecombineerde PUT / BEO-opslag 17

18 18

19 Combinatie put / BEO installatie Voordelen van deze hybride opslag: Thermische koppeling tussen beide systemen Put laat toe om zonnevermogenpieken makkelijker op te vangen Put fungeert als korte termijn opslag 19

systemen Put laat toe om zonnevermogenpieken

20 Verwarmingssysteem Zonne-energie Zonnecollectoren: 800 m2 Hybrid storage volume van de centrale waterput: 500 m³ 8.50 m diep, 9.00 m diameter, cylindrisch betonnen vat Geen liner voor afdichting Geen isolatie ringvormige BEO 9850 m³ 90 boorgaten, 30 m diep boorgatdiameter: 150 mm, boorgatafstand: 2 m dubbele-u-lussen (PB-pijp 25x2.3) Warmtepompen 2 warmtepompen (BEO waterput) 2 warmtepompen naar district heating 20

00 m diameter, cylindrisch betonnen vat Geen liner voor afdichting Geen isolatie ringvormige BEO 9850 m³

21 Solar District Heating Attenkirchen System layout 21

22 Jaarlijkse Energiebalans 22

23 Conclusie Opslag van hoge-temperatuurswarmte (zonnewarmte maar ook rest warmte, WKK-warmte, ) in de ondergrond is een haalbare oplossing om energie-efficiëntie te verhogen; Opslag van warmte aan 80 C betekent niet dat warmte kan gerecupereerd worden aan 80 C, een aangepast laag-temperatuur verwarmingsysteem is nodig om directe toepassing mogelijk te maken en zodoende hoge efficiëntie te bereiken; Simulatie van deze systemen in waterverzadigd zand tonen aan dat de energie-overdracht een complex samengaan van processen is 23

24 Dank u voor uw aandacht!!! J.Van Bael, Vito 24

Vergelijkbare documenten

MIP-event Energie ligt op de straat Energie-wegen, Hoe warmte opslaan en gebruiken?

MIP-event Energie ligt op de straat Energie-wegen, Hoe warmte opslaan en gebruiken? H.Hoes, TERRA ENERGY 1 Energie-wegen, Hoe warmte opslaan en gebruiken? De straat als zonnecollector Van geothermie naar