Energie in de glastuinbouw: Klare taal rond energieproblematiek

Transcriptie

1 Energie in de glastuinbouw: Klare taal rond energieproblematiek Studiedag Energiekenniscentrum KHK 19 april 2006 Herman Marien

2 Energie en vermogen in de serre 1. Vermogen Warmteverliezen Warmteproductie Buisverwarming Buffer Verwarmingsinstallatie 2. Energie Verbruik Profiel Kengetal Opslagcapaciteit 3. Klimaatsregeling Situering van de Energieproblematiek Glastuinbouw is zeer intensief: één derde van productie van hele land- en tuinbouw op 8 % van de oppervlakte glastuinbouw 70 % van het energieverbruik Bef/m² /m² Dit is niet houdbaar!? Welk zijn mogelijke oplossingen? Energiebesparing Alternatieve brandstoffen Warmtekrachtkoppeling Restwarmte 19 april

3 1. Vermogen Grootheid = energie per tijdseenheid Joule/sec = Watt Verwarmingsinstallatie van kw Ketel kan een vermogen van kw per sec opnemen Kcal/h = Energie per tijdseenheid (Kilocalorieën per uur) 1 kw = 860 kcal/h 1 kcal/h = 1,163 W Ketelvermogen van kw = * 860 = Kcal/h kcal/h = W of kw Thermisch / elektrisch Vermogen kw th : energie die per tijdseenheid kan overgebracht worden in water kw e : energie die per tijdseenheid op het elektriciteitsnet kan worden gezet. 0,25 100,0 % 0,75 109,2 % 9,0 1,50 122,9 % 2,50 141,3 % 1.2 Warmteverliezen uit de serre Ventilatie n aandacht voor kleine openingen (n<0.5) Zijwanden afdichten bewuste vochtregeling 78,5 % Transmissie U-waarde (K) isolerende materialen Scherming Straling onderschepping 5,5 % 7,0 % Ondergrond 17.5 w/m² Niet te vochtig 19 april

4 1.2 Serre: benodigd vermogen Vermogen Niet geschermd = ± 8,5 W/m²/ C Δ t 5,0 C 7,5 C 10,0 C 12,5 C 15,0 C 17,5 C 20,0 C 22,5 C 25,0 C W/m² ha in kw miljoen kcal/h 0,37 0,55 0,73 0,91 1,10 1,28 1,46 1,64 1,83 Vermogen Geschermd = ± 6,5 W/m²/ C Δ t 5,0 C 7,5 C 10,0 C 12,5 C 15,0 C 17,5 C 20,0 C 22,5 C 25,0 C W/m² ha in kw miljoen kcal/h 0,28 0,42 0,56 0,70 0,84 0,98 1,12 1,26 1,40 Welk vermogen inzetten? 1,8 ha en Δ 20 C : in serre Geschermd: 1,8 * 1,3 MW = 2,34 MW Niet geschermd: 1,8 * 1.7 MW = 3,06 MW 1.3 Warmtevermogen: buis Warmteafgifte door verwarmingsbuis via Straling Convectie 8,00 7,50 7,00 Straling - convectie vermogen 51mm Bij groter verschil ruimte/buis wordt convectie >= straling 6,50 W/m²/C 6,00 5,50 5,00 4,50 Bij relatief lage buistemperaturen is het aandeel straling het grootst convectie-18 C convectie-24 C straling-18 C straling-24 C 4, buistemperatuur C 19 april

5 Theepottest : resultaat Theepot-Test temperatuur 85 C 80 C 75 C 70 C 65 C 60 C 55 C 50 C 45 C 40 C 35 C 30 C 25 C 20 C 15 C 19:00 19:32 20:05 20:37 21:10 21:42 22:15 22:47 23:20 23:52 0:25 tijd 0:57 1:30 2:02 2:35 3:07 3:40 4:12 4:45 5:17 Theepottest : resultaat Inox glas steen afkoeling 70 C 60 C per 1 C 50 C 40 C per 1 C 30 C 25 C per 1 C blinkend metaal Δ tijd doorzichtig Δ tijd Wit Δ tijd 19:38 19:11 19:15 20:17 0:38 19:39 0:27 19:39 0:24 0:03:51 0:02:45 0:02:24 21:13 1:34 20:14 1:03 20:12 0:57 22:37 2:59 21:12 2:01 21:02 1:46 1:24 0:08:27 0:58 0:05:48 0:49 0:04:57 0:56 5:18 22:58 3:47 22:32 3:16 2:53 7:14 0:33 5:21 23:57 4:42 1:56 0:23:18 1:34 0:18:54 1:25 0:17:06 Besluiten: Van buiten blinkende voorwerpen(metaal) isoleren beter. Wit (zwart) straalt veel warmte uit. Hoe hoger de temperatuur hoe groter (sneller) de warmteafgifte. Dus hoe groter het vermogen. 19 april

6 1.4 Warmtevermogen: buis Warmteafgifte buisverwarming in Watt per vierkantemeter serre (W/m²). Niet geschermd 170 W/m² = buisrail 70 C + Groeibuis 60 C Geschermd 130 W/m² = buisrail 65 C op 1,33 m of Buisrail 70 C op 1,60 m Ø 51,0 mm gemiddelde buistemperatuur buisrail 2 per 1,60 m ruimtetemperatuur 74 W 30 C 35 C 40 C 45 C 50 C 55 C 60 C 65 C 70 C 15,0 C ,5 C ,0 C ,5 C ,0 C Ø 45,0 mm gemiddelde buistemperatuur buisrail 2 per 1,33 m ruimtetemperatuur 79 W 30 C 35 C 40 C 45 C 50 C 55 C 60 C 65 C 70 C 15,0 C ,5 C ,0 C ,5 C ,0 C Ø 32,0 mm gemiddelde buistemperatuur groeibuis 1per 1,60 m ruimtetemperatuur 25 W 30 C 35 C 40 C 45 C 50 C 55 C 60 C 65 C 70 C 15,0 C ,5 C ,0 C ,5 C ,0 C Warmtevermogen: debiet Pompkeuze: Maximumvermogen Circulatieverschil (Δ t 12,5-15 bij Δ t 25 C binnen-buiten) Weerstand(~Debiet²) - hoogteverschil Verloop buistemperatuur bij 1 toerenpomp kcal/h - Δ t 15 C m²= 66,6 m³/h 2-traps pomp of frequentieregeling wenselijk buistemperatuur in C buis-t Vertrek-T Retour-T , , , ,5 182 warmtevraag in W/m² 19 april

7 1.6 Warmtevermogen: buffer Beschikbaar vermogen in kw tijdens 10 uren op 1 ha Δ t 100 m³ 200 m³ 300 m³ 400 m³ Δ 55 C Δ 50 C Δ 45 C Δ 40 C Δ 35 C Δ 30 C Δ 25 C Δ 20 C Δ 15 C Het maximum vermogen van een buffer wordt bepaald door: Maximum vultemperatuur Retourtemperatuur Voorbeeld Buis 52,5/45 buffer 90 C = 1048 kw Buis 70/60 buffer 90 C = 698 kw Buis 52,5/45 buffer 60 C = 349 kw Verwarmend oppervlak vaak te klein om potentieel naar de serre te brengen 1.7 Warmtevermogen: ketel/brander Brander: verbranden brandstof Luchttoevoer voor O 2 Brandstof Ketel: opname warmte in ketelwater Stralingsverwarmd oppervlak Stromingsverwarmd oppervlak Opgave: vermogen leveren aan verdeelstuk of buffer zodat buisverwarming gewenste vermogen kan afgeven 19 april

8 1.8 Vermogen WKK Inputvermogen brandstof per tijdseenheid kw As vermogen ηgen 950 kw 97% Elektrisch vermogen ηe 922 kw 40,1% 22 kw 15 kw netto elektrisch vermogen 885 kw 38,5% hulpvoorzieningen verliezen transformator Thermisch vermogen - ηth kw 52,2% 2 Energie Joule (W * sec) Warmte nodig om 1 g droge lucht + 1 C GigaJ = 1000 MegaJ= KJ = J Calorie Warmte nodig om 1 g water + 1 C 1 calorie = 4,19 J 1 J = 0,24 cal Kilowattuur Energieverbruik teruggerekend naar 1 uur 1 kwh = 1 kw gedurende 1u =1000 J/s x 3600 s = 3,6 MJ = 0,0036 GJ 19 april

9 2.1 Energie: verbruik Energiekengetal van uw bedrijf I Oppervlakte m² Teelt II Aangekochte brandstof vul hier uw aangekochte hoeveelheden in Energierekening: brandstof 1 brandstof 2 brandstof 3 EZO 1% Lamppetroleum Januari Kg Liters Aankoop van grondstoffen Februari Kg Liters Maart Kg Liters April Omzetting Kg naar bruikbare Liters energie Mei Kg Liters Juni Energiebenutting Kg Liters Juli Kg Liters Augustus Kg Liters September Kg Liters Oktober Kg Liters November Kg Liters Warmte en CO 2 in serre Elektriciteit op net December Kg Liters Rendement Brandstof III Aangekochte energie Installatie IV Nuttig Afstellen energieverbruik in / de onderhoud serre Komkommer Totaal Kg Liters 0 per 1 m² 35,00 Kg 4,75 Liters 0,00 totaal in GigaJ GJ GJ 0 GJ GJ per 1 m² 1,49 GJ 0,18 GJ 0,00 GJ 1,67 GJ installatie 1 installatie 2 installatie 3 totaal 90% 103% 90% om in te vullen stookrendement in GigaJ GJ GJ 0 GJ GJ per 1 m² 1,26 GJ 0,17 GJ 0,00 GJ 1,43 GJ I I I Bedrijfsgegevens II II II Enkel Aardgasketel aardbei paprika potplanten komkommer tomaat warm m² m² Aardgas27 27 /MWh 23,9 55,7 44,7-16,1-6,5-10,9-14,8-15,2-12,2-12,6 2 CO 2 energie CO 2 Buffer 2 0,07 /kg 0,0 0,0 kg kg -0,2-0, MJ/m² kg kg 10,0 l/m² Totaal -15,2-6,7-12,2 2.2 Energie: profielen aardbei komkommer potplanten paprika tomaat warm Warmte-CO2-vraag Gasketel-grafiek WKK-grafiek Energieprofiel+CO2 2 2 vraag 60,0 2,0 2,0 E-potplanten E-aardbei E-komkommer E-paprika E-tomaat warm warm CO2/week 1,8 1,8 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,0 week week week week week 1 1 week week week week week 3 3 week week week week week 5 5 week week week week week 7 7 week week week week week 9 9 week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week week ,6 1,6 1,4 1,4 1,2 1,2 1,0 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 19 april

10 2.3 Energie: Kengetallen voorraad CO 2 91 % Buffertank Ton / liters / m³ / kwh GJ of kwh Energieprofiel in de serre Tomaat: MJ/m² Paprika: MJ/m² Komkommer: MJ/m² Aardbei: 750 MJ/m² Sla: 250 MJ/m² CO 2 -behoefte in de serre Vermogens/rendement Ketel/brander Warmtebuffer Verwarmingsnetten Energiecapaciteit Brandstof opslag Brandstof aanvoer Warmtebuffer 2.4 Energie: verbruik in serre Oppervlakte Vermogen Niet geschermd = ± m² 8,5 W/m²/ C Δ t 5,0 C 7,5 C 10,0 C 12,5 C 15,0 C 17,5 C 20,0 C 22,5 C 25,0 C W/m² ha in kw Energie op in MWh 4 u 1,70 2,55 3,40 4,25 5,10 5,95 6,80 7,65 8,50 8 u 3,40 5,10 6,80 8,50 10,20 11,90 13,60 15,30 17,00 10 u 4,25 6,38 8,50 10,63 12,75 14,88 17,00 19,13 21,25 12 u 5,10 7,65 10,20 12,75 15,30 17,85 20,40 22,95 25,50 Oppervlakte Vermogen Geschermd m² 6,5 W/m²/ C Δ t 5,0 C 7,5 C 10,0 C 12,5 C 15,0 C 17,5 C 20,0 C 22,5 C 25,0 C W/m² ha in kw Energie op in MWh 4 u 1,30 1,95 2,60 3,25 3,90 4,55 5,20 5,85 6,50 8 u 2,60 3,90 5,20 6,50 7,80 9,10 10,40 11,70 13,00 10 u 3,25 4,88 6,50 8,13 9,75 11,38 13,00 14,63 16,25 12 u 3,90 5,85 7,80 9,75 11,70 13,65 15,60 17,55 19,50 19 april

11 2.5 Energieopslag Waarom Nuttig gebruik warmte bij CO 2 -dosering Tijdelijk groter vermogen kunnen aanbieden Optimaliseren van energieproductie Tot vandaag korte termijn opslag Dag ->Nacht 48 u, (Wkk-toepassing) Weken/maanden => toekomst 2.6 Energie: bufferopslag 1 m³ -> 4187 kj/ C of 1,163 kwh Energieopslag (MWh) in functie van buffergrootte en temperatuurverschil. Temperatuurverschil 100 m³ 200 m³ 300 m³ 400 m³ 500 m³ 750 m³ m³ m³ Δ 55 C 6,40 12,80 19,20 25,61 32,01 48,01 64,01 80,02 Δ 50 C 5,82 11,64 17,46 23,28 29,10 43,65 58,19 72,74 Δ 45 C 5,24 10,48 15,71 20,95 26,19 39,28 52,38 65,47 Δ 40 C 4,66 9,31 13,97 18,62 23,28 34,92 46,56 58,19 Δ 35 C 4,07 8,15 12,22 16,29 20,37 30,55 40,74 50,92 Δ 30 C 3,49 6,98 10,48 13,97 17,46 26,19 34,92 43,65 Δ 25 C 2,91 5,82 8,73 11,64 14,55 21,82 29,10 36,37 Δ 20 C 2,33 4,66 6,98 9,31 11,64 17,46 23,28 29,10 Δ 15 C 1,75 3,49 5,24 6,98 8,73 13,09 17,46 21,82 19 april

12 voorjaar geschermd Energie voorjaar niet geschermd CO 2 -herkomst 10 u gasketel Wkk gasketel Wkk Doseercap. 75 m³/u/ha 6,75 3,48 6,75 3,48 MWh Binnen - buiten verschil Δ 10 C Δ 10 C Δ 10 C Δ 10 C C energie-n 12 u 7,80 7,80 10,20 10,20 MWh buisvermogen bij W/m² buistemperatuur C Vertrektemperatuur C Buffer 90 C 200 m³ 9,31 9,31 6,98 6,98 MWh Geschermd: Gasketel: bijna voldoende om nacht in te vullen Wkk: kan meer draaien zowel voor buffer te vullen als nacht Niet geschermd Gasketel:meer bijstoken tijdens nacht; kleinere bufferruimte Wkk: meer bijstoken nacht; buffer ontoereikend voor nachtbehoefte Energie zomer Zomer Normaal Warm CO 2 -herkomst 10 u gasketel Wkk gasketel Wkk doseercap. 100 m³/u/ha 9,00 4,64 9,00 4,64 MWh Binnen - buiten verschil Δ 7,5 C Δ 7,5 C Δ 5 C Δ 5 C C energie-n 8 u 5,10 5,10 3,40 3,40 MWh buisvermogen bij W/m² buistemperatuur C Vertrektemperatuur C Buffer 90 C 200 m³ 9,31 9,31 10,48 10,48 MWh Normaal: Gasketel: warmte kan opgeslagen en benut worden tijdens opstook Wkk: heeft naast normale uren nog ruimte in buffer Warm: Gasketel: overschot wordt te veel en buffer geraakt vol Wkk: naast energie voor nacht, kan energie benut worden tijdens opstook 19 april

13 3 Energie en klimaatsregeling Nuttig gebruik van energie voor: Temperatuur - luchtbeweging langs plant Stimuleren verdamping - gewasbescherming Activeren wortel - uitgroei en afrijpen bevorderen plantprocessen klimaatprocessen groei; ontwikkelingssnelheid fotosynthese, assimilatie verdamping, afkoeling temperatuur CO 2 luchtvochtigheid Klimaatscomputer ademhaling, energie vrijmaken licht GlasReg: moto Uw brandstofrekening daar steken we energie in. Contact: Kilto vzw Kleinhoefstraat 4, 2440 Geel Tel: Fax: glasreg@khk.be 19 april