Business case voor het Varkens Innovatie Centrum in Sterksel

Transcriptie

1 Business case voor het Varkens Innovatie Centrum in Sterksel WARMTETRANSPORT MET LATHERM CONTAINERS Joost Ottenheim ( ) en Lotte Bruens ( ) Begeleider van VIC: Rik Verheijen Begeleiders van de UU: Johan Wempe en Jan Klingen , Entrepreneurship of the Future, Universiteit Utrecht

2 Pagina 1 van 31

3 Inhoudsopgave Inleiding... 3 Het Varkens Innovatie Centrum Sterksel... 4 Biogasproductie... 6 Business opportunity... 8 Biogas transport (1)... 8 Warmte op locatie benutten (2)... 8 Restwarmteopslag en transport (3)... 8 De techniek achter LaTherm containers... 9 Financiële uitwerking Beschikbare warmte Financieel overzicht Invulling financieel model Uitkomsten Verdeling kosten Aantekeningen bij het model Rendement verhogen Conclusie Referenties: Supplement 1 Rendement & Risico Allocatie Inleiding Het model Rendement & risico allocatie voor warmtetransport Intern vs. extern uitvoeren Energy Service Companies Conclusie Supplement 2 Contact met partners Contactpersonen Pagina 2 van 31

4 Inleiding In het kader van de cursus Entrepreneurship of the Future aan de Universiteit Utrecht hebben wij, Joost Ottenheim en Lotte Bruens, een business case uitgewerkt voor het Varkens Innovatie Centrum (VIC) in Sterksel. VIC heeft een biogasinstallatie om de mest van de varkens om te zetten in biogas. Dit biogas wordt vervolgens met behulp van een warmtekrachtkoppeling (WKK) omgezet in elektriciteit. Dit is een mooi principe, maar het probleem is dat het momenteel niet rendabel is. Dit is probleem speelt ook voor veel andere agrarische bedrijven met een biogasinstallatie. Zeker wanneer in 2016 de MEP subsidie eindigt die op dit moment nog uitgekeerd wordt voor de productie van biogas. Daarom is het voor VIC, als innovatie centrum, interessant om mogelijkheden te onderzoeken om biogasinstallaties (meer) rendabel te maken. Een van deze mogelijkheden is het benutten van de restwarmte die vrijkomt bij de WKK om een extra opbrengstenstroom te creëren. In deze business case hebben wij uitgezocht of hiervoor de warmteopslag containers van LaTherm gebruikt kunnen worden. Deze containers zouden bij VIC de restwarmte op kunnen slaan en ze zouden vervolgens naar een andere locatie getransporteerd kunnen worden. Op deze locatie zou de warmte dan weer gebruikt kunnen worden. De gemeente Heeze-Leende heeft al aangegeven zeer veel interesse te hebben in het afnemen van deze warmte. Uit onze berekeningen blijkt dat over 10 jaar het gehele project voor beide partijen rendabel is met een totale Net Present Value van Echter, hier moeten een aantal aantekeningen bij worden geplaatst, waarvan de belangrijkste is dat LaTherm momenteel geen containers levert vanwege het lage rendement. Ons advies is dus ook dat de tijd nog niet rijp is voor het gebruik van warmteopslag containers. De techniek zal eerst verder moeten ontwikkelen waardoor het rendement verhoogd zal worden. In het volgende verslag vindt u een uitgebreide uitwerking van deze business case. Hierin zal eerst het business model van VIC worden beschreven. Vervolgens zal het probleem worden uiteengezet en zullen verschillende oplossingen worden aangedragen. Het voorstel van het gebruik van LaTherm zal worden uitgewerkt en de geldstromen zullen worden berekend. Als laatste zal er een advies worden gegeven voor de toekomst. Pagina 3 van 31

5 Het Varkens Innovatie Centrum Sterksel Het Varkens Innovatie Centrum (VIC) in Sterksel is hèt multifunctionele onderzoekscentrum voor de moderne, innovatieve en duurzame varkenshouderij in zowel het binnen- als buitenland. Hier wordt onderzoek gedaan naar alle aspecten van de varkenshouderij, waaronder welzijn, gezondheid, voeding, huisvesting, emissies en mineralenmanagement. Het doel van VIC is de varkenshouderij continue te optimaliseren voor zowel het varken als de varkenshouder. Naast het feit dat VIC in multifunctioneel onderzoekscentrum is, is het ook een modern varkensbedrijf met ongeveer 360 zeugen, vleesvarkens en een grote variëteit aan systemen. Dit samen biedt de mogelijkheid onderzoek te doen naar alle segmenten van de varkenshouderij. Aan de hand van het business model canvas worden de verschillende aspecten van het bedrijf duidelijk (Figuur 1). Dit canvas schetst een beeld door aan te geven wat het bedrijf doet, voor wie het bedrijf dit doet en hoe de kostenstromen lopen. De belangrijkste activiteit van VIC (key activities) is het doen van innovatief onderzoek op het gebied van varkenshouderij (blauw in figuur). Daarnaast voert VIC ook validatieonderzoek uit en houdt het bedrijf zelf ook vleesvarkens die worden verkocht (roze in figuur). De mest die de varkens produceren wordt samen met restproducten uit de levensmiddelenindustrie gebruikt om biogas te produceren (groen in figuur). Dit biogas wordt vervolgens gebruikt om m.b.v. een warmtekrachtkoppeling (WKK) elektriciteit en warmte op te wekken. De waardepropositie (value proposition), oftewel de waarde die VIC op de markt heeft, is dus gebaseerd op het creëren van innovatieve ideeën over de varkenshouderij, de validatie van onderzoek, het leveren van vleesvarkens en elektriciteit. De klanten (customer segments) die dit afnemen zijn de gehele varkensindustrie die behoefte heeft aan innovatie en hogere efficiëntie, de supermarkten en andere consumenten die het vlees afnemen. Bovendien nemen energiemaatschappijen de geproduceerde elektriciteit af via het net. VIC heeft nauwe banden met de bedrijven werkzaam in de varkenshouderij en het werkt veel samen met deze bedrijven (customer relationships). De bedoeling is niet alleen informatie te zenden, maar ook informatie te ontvangen. Hiervoor vinden netwerksessies plaats en worden er excursies georganiseerd op het bedrijf waar input erg op prijs wordt gesteld (channels). Daarnaast is er veel informatie te vinden op de website en is er een tweemaandelijkse nieuwsbrief. Dit is nog niet zo vanzelfsprekend. De Nederlandse varkensindustrie is namelijk al erg efficiënt en behoort tot de top van Europa. Daarom vinden sommige varkenshouders innovatie geen top prioriteit. VIC is echter van mening dat continue innovatie erg belangrijk is om deze top positie te behouden, aangezien andere landen snel dichterbij komen en Nederland bij stilstand zal worden ingehaald. Daarom is VIC constant bezig met het besef te creëren dat innovatie binnen de varkensindustrie erg belangrijk is. De partners van VIC die dit ook erg belangrijk vinden zijn het Ministerie van Economische Zaken, het Productschap Vee en Vlees (PVV) en verscheidene private partijen (key partners). Dit zijn dan ook de belangrijkste partners en zij voorzien VIC van de grootste inkomstenbronnen, namelijk subsidies en sector gelden (revenue streams). Andere belangrijke inkomstenbronnen zijn de verkoop van de vleesvarkens en de verkoop van elektriciteit afkomstig van de WKK. Het is de bedoeling dat de Pagina 4 van 31

6 Figuur 1. Business model canvas. Dit figuur omschrijft de huidige situatie van VIC. Blauw geeft aan wat betrokken is bij het onderzoek, grijs geeft aan wat te maken heeft met vleesproductie en groen geeft weer wat betrokken is bij de biovergister. Geel geeft algemene zaken weer. varkenshouderij en de biogasinstallatie zelfvoorzienend zijn. Het geld uit de sector en de subsidie bekostigen het onderzoek (cost structure). Al met al bestaat VIC dus uit drie losse onderdelen: het onderzoek, de varkenshouderij en de biovergisting. Deze drie aspecten zijn financieel onafhankelijk van elkaar en zullen apart minimaal kostendekkend moeten zijn. Voor de biovergisting is dit momenteel niet het geval en in dit verslag zal worden gekeken of m.b.v. warmtetransport dit proces wel rendabel kan worden gemaakt. Pagina 5 van 31

7 Biogasproductie Bij het houden van varkens wordt mest geproduceerd. VIC gebruikt deze mest voor de productie van biogas door middel van co-vergisting. Voor dit proces wordt de mest aangevuld met organische coproducten. Dit zijn sterk wisselende reststromen uit de levensmiddelenindustrie, waaronder afgekeurde hondenbrokken en afval van bierproductie. Dit mengsel wordt vergist bij 40 C waardoor biogas ontstaat. Het geproduceerde biogas wordt vervolgens gebruikt om energie op te wekken d.m.v. twee warmtekrachtkoppeling (WKK) motoren. Deze motoren produceren groene stroom voor ongeveer 1500 gemiddelde eengezinswoningen. Het opereren van een biogasinstallatie met een WKK brengt echter ook problemen met zich mee, die momenteel een aandachtspunt zijn binnen de sector. Net als normale verbrandingsmotoren, zetten WKK s namelijk maar 40% van het biogas om in groene stroom, terwijl 60% omgezet wordt in warmte. Een deel van deze warmte wordt bij VIC terug gewonnen door de warmte over te brengen naar water. Dit verwarmde water wordt vervolgens gebruikt om onder andere het kantoor, de stallen en de vergister te verwarmen. Een deel van de warmte wordt ook gebruikt voor de hygiënisatie van het digistaat, hoe het product na de vergisting wordt genoemd. Bij hygiënisatie wordt het digistaat minimaal een uur boven 70 C verwarmd. Dit vermindert het aantal ziekteverwekkers en na dit proces mag het digistaat geëxporteerd worden naar bijvoorbeeld Duitsland. Een gedeelte van de restwarmte wordt dus al gebruikt. Echter, het andere deel gaat ongebruikt de lucht in. Dit gehele proces is zonder subsidies niet rendabel en dit probleem speelt ook in de rest van de sector. In de agrarische sector staan er momenteel rond de 75 tot 100 biovergisters. De bouw van deze vergisters is door de overheid gestimuleerd door het verstrekken van verschillende subsidies waaronder de MEPsubsidie (Milieukwaliteit van de Elektriciteitsproductie). Deze subsidie levert een premie van 9,7 eurocent per opgewekte kwh op 1. De bedoeling was dat biogasinstallaties met deze ondersteuning zelfstandig konden draaien. Echter door gestegen grondstof prijzen en door het in zakken van de energie prijzen is dit niet mogelijk. Daar bovenop komt dat deze subsidie in 2016 afloopt 2. De agrarische bedrijven gaan dus erg veel moeite krijgen hun biogasinstallatie draaiende te houden. Een alternatieve subsidie is de SDE+ subsidie 3. Deze subsidie wordt verstrekt voor het opwekken van duurzame energie en het duurzaam gebruik van restwarmte. Deze subsidie levert minder op dan de MEP, namelijk maximaal 7 eurocent per kwh 4 en het is dus belangrijk dat deze subsidie maximaal gebruikt wordt. Om dit te doen zal er moeten worden gekeken hoe de restwarmte die bij de biogasinstallaties vrijkomt maximaal benut kan worden. Dit besef is al doorgedrongen in de sector. Zo gebruiken varkenshouders van de coöperatie Heyde Hoeve een deel van de restwarmte van de biogasinstallatie voor het kweken van champignons. Een ander deel wordt gebruikt voor het drogen van mest, wat een verkoopbaar product oplevert. Zoals eerder gezegd, gebruikt VIC ook al een deel van de restwarmte binnen het eigen bedrijf. Hierover ontvangen ze al een Pagina 6 van 31

8 stuk van de SDE+. Echter, om de volledige subsidie te ontvangen zal VIC een groter deel van de restwarmte moeten benutten. Pagina 7 van 31

9 Business opportunity VIC produceert GJ warmte waarvan GJ nog niet benut wordt. Op het moment dat deze warmte wel gebruikt wordt kan hierover SDE+ subsidie aangevraagd worden. De business opportunity is dus een manier te vinden waarop deze warmte kan worden benut. Hiervoor zijn er drie scenario s mogelijk: (1) het biogas transporteren naar een locatie waar een WKK elektriciteit kan genereren en waar de warmte ook gebruikt kan worden; (2) de warmte volledig gebruiken op eigen locatie; en (3) de warmte opslaan, transporteren en benutten op een andere locatie. Biogas transport (1) In plaats van zelf het biogas te gebruiken, kan het biogas ook worden getransporteerd naar een locatie waar de restwarmte gebruikt kan worden. Op deze locatie zou het biogas dan omgezet kunnen worden in elektriciteit en warmte door middel van een WKK. Deze optie is voor VIC niet meer relevant, aangezien er al WKKs aanwezig zijn op het terrein van VIC. Wel is deze optie onderzocht op het moment dat een tweede WKK aangeschaft zou worden. Toen is er samen met het expertise centrum voor epiletologie, slaapgeneeskunde en neurocognitie Kempenhaeghe in Heeze bekeken of de WKK bij dit centrum kon staan zodat de restwarmte gebruikt zou kunnen worden om de gebouwen van Kempenhaeghe te verwarmen. Dit plan is echter niet doorgegaan omdat Kempenhaeghe bang was voor geluidsoverlast. Warmte op locatie benutten (2) De optie om de warmte volledig op locatie te benutten is door VIC ook al onderzocht. Er is voorgesteld om de restwarmte te gebruiken om het digistaat in te dikken of te drogen. Een mestindikker zou per jaar opleveren plus de extra warmtebonus van Hiervoor zou een investering van ongeveer moeten worden gedaan. Aangezien de gemiddelde levensduur van een droger/indikker ongeveer 4-5 jaar is, achtte het management van VIC deze investering niet rendabel genoeg. Naast het indikken of drogen van mest, kan de restwarmte ook op een andere manier gebruikt worden op de locatie van VIC zelf. Hierbij kan gedacht worden aan het drogen van aardappelen van een nabijgelegen boerderij, het drogen van houtsnippers of het kweken van champignons zoals gebeurt bij Heyde Hoeve. Een ander, niet voor de hand liggende, mogelijkheid is het gebruik van de warmte voor aquacultuur. Er is een groeiende interesse in dit concept, aangezien vissen en garnalen in de zee en andere wateren steeds schaarser worden. Vanwege de hoge energiekosten van verwarmde aquaculturen, vindt deze kweek vooral plaats in landen met een tropisch klimaat. Het gebruik van restwarmte van biogasinstallaties zou de kweek van tropische vissoorten in Europa kunnen bevorderen. VIC zou dus een kweker kunnen zoeken die de restwarmte zou kunnen gebruiken voor aquacultuur naast het terrein van VIC. Restwarmteopslag en transport (3) Als derde optie kan de restwarmte opgeslagen en getransporteerd worden. Op een andere locatie kan de warmte vervolgens benut worden. De techniek hiervoor is ontwikkeld door het van oorsprong Duitse bedrijf LaTherm. Dit bedrijf produceert containers die warmte op kunnen slaan en zonder rendementsverlies op een ander tijdstip en op een andere locatie de warmte weer vrij kunnen geven. In Pagina 8 van 31

10 dit scenario zou VIC de warmte kunnen verkopen aan een andere partij die de warmte gebruikt. De gemeente Heeze-Leende heeft aangegeven hier interesse in te hebben, aangezien zij vanuit de overheid duurzaamheidscriteria krijgen opgelegd 5. Bovendien levert dit de gemeente een duurzaam imago op. Voor de gemeente zou dit scenario interessant zijn wanneer de kosten hiervoor niet hoger zijn dan de kosten van zelf warmte maken via hun cv-ketel en aardgasverbranding. Dit is dus afhankelijk van de aardgasprijs. Voor VIC zou dit interessant zijn als de kosten hiervoor lager zijn dan de opbrengsten via de subsidie en de eventuele opbrengsten via de gemeente. De kosten voor het transport en investeringskosten zouden door VIC of de gemeente betaald kunnen worden, afhankelijk van de hoogte van alle kosten. Voorbeeld van dit model is te zien in Figuur 2. Aangezien de eerste twee scenario s al door VIC bekeken zijn, zal gefocust worden op het derde scenario van warmteopslag en transport. De haalbaarheid en het rendement zullen berekend worden. Om dit te berekenen is kennis over deze containers vereist. Daarom zal eerst de techniek die gebruikt wordt in de LaTherm containers worden besproken. Figuur 2. Business model canvas voor het warmtetransport project. 5 Interview met Michiel Hendrikx van gemeente Heeze-Leende Pagina 9 van 31

11 De techniek achter LaTherm containers Om restwarmte van VIC naar het gemeentehuis van Heeze-Leende te vervoeren zal VIC warmteopslagcontainers van LaTherm gaan gebruiken (Figuur 3). Deze containers zijn gevuld met een phase-change material (PCM). Deze PCMs zijn materialen met een relatief hoog smeltpunt, dus met een vrij hoge temperatuur waarbij de stof van vaste naar vloeibare vorm gaat. Tijdens de verandering van vast naar vloeibaar wordt warmte geabsorbeerd, terwijl tijdens het omgekeerde proces deze warmte weer vrijkomt. Op deze manier kan warmte worden opgeslagen en weer worden afgegeven. Om inzicht te krijgen of deze vorm van techniek geschikt is in de situatie van VIC moet gekeken worden hoe deze PCMs werken. Figuur 3. De LaTherm warmteopslag container Het PCM dat gebruikt wordt in de LaTherm container is het zout natriumacetaat (CH3COONa) 6. Dit is hetzelfde materiaal dat gebruikt wordt in heat packs en in zowel heat packs als in de LaTherm container is er sprake van een oververzadigde oplossing van natriumacetaat in water. Het smelt/vriespunt van dit zout is 58 C. Wanneer het natriumacetaat wordt gemengd met water zullen drie watermoleculen aan het zout binden zodat trihydraten worden gevormd. Wanneer de oplossing tot boven de 58 C wordt gebracht laten de watermoleculen los van het natriumacetaat en valt het trihydraat uiteen. Wanneer de oplossing weer afkoelt zullen deze trihydraten weer vormen en zal het zout kristalliseren. Echter, bij een verwarming van boven de 79 C zullen natriumacetaat moleculen uiteenvallen in ionen en deze lossen dan op in water. Op dat moment is er nog steeds een oververzadiging van trihydraten in water en dit voorkomt dat bij afkoeling het natriumacetaat kan kristaliseren. Zelfs onder het vriespunt van 58 C zal het als oververzadigde oplossing blijven bestaan en zal er geen kristallisatie plaatsvinden. De oplossing is op dat moment zogenaamd supercooled, en de warmte is dan in de oplossing opgeslagen. Om de oplossing te laten kristalliseren is een trigger nodig. In een heat pad is dit in de vorm van een knik in een metalen plaatje. Door deze knik ontstaat het eerste kristal die als groeikern fungeert. De rest van de natriumacetaat moleculen kunnen nu evolueren tot een trihydraatkristal en het vriesproces wordt gestart. Dit is een exotherme reactie en de warmte die opgeslagen was in de oververzadigde oplossing komt dus vrij. Dit is weergegeven in de volgende reactie: CH3COONa.3H2O (aq) CH3COONa (s) + 150kJ/kg 6 Pagina 10 van 31

12 Figuur 4. Het warmteopslag proces van natriumacetaat trihydraat vergeleken met water. Wanneer de oplossing vervolgens weer opgewarmd wordt tot boven de 79 C kan het proces weer opnieuw beginnen. In Figuur 4 is de warmteopslagcapaciteit van natriumacetaat weergegeven vergeleken met water 7. Bij LaTherm zit natriumacetaat trihydraat opgeslagen in een container met afmetingen 6 x 2.5 x 2.6 m (l x b x h) en deze container heeft ruimte voor 17 m3 natriumacetaat trihydraat. Wanneer de container opgeladen wordt met een temperatuur van 100 C en ontladen wordt met 30 C zal de totale capaciteit van de container ongeveer 2,5 MWh zijn. Het uitkristalliseren (van 100 C naar 58,4 C) duurt dan uur en levert 125 kwh per uur op. De rest van de warmte komt vervolgens zeer langzaam beschikbaar met 30 kwh per uur. Op dat moment is het economisch interessanter om de container te wisselen. Er zit dan nog rond de 300 tot 400 kwh in de container. Deze gegevens zijn op basis van een oplaadtemperatuur van 100 C en een ontlaadtemperatuur van 30 C. Echter, met een andere laadtemperatuur verandert de op- en ontlaadduur en de capaciteit (Tabel 1). Volgens LaTherm gaat minder dan 0.5% van de lading verloren per dag. Dit betekent dus dat container in opgeladen status een tijd bewaard kan worden totdat hij ontladen wordt. In de zomer kan dit handig zijn aangezien er dan maar op een beperkt aantal momenten warmte nodig is. Naast de containers zijn er ook aansluitpunten nodig bij VIC om de containers op te kunnen laden en bij het gemeentehuis om de containers te kunnen ontladen. In het volgende stuk zal worden berekend of de investering in de containers en de aansluitpunten rendabel is wanneer er wordt gekeken naar de opbrengsten van de warmte en de kosten van bijvoorbeeld het transport. Tabel 1. Container eigenschappen bij verschillende op- en ontlaadtemperaturen Op- en ontlaad temp. Oplaadduur Ontlaadduur Capaciteit 100 C / 30 C 6-8 uur uur 2.5 MWh 100 C / 40 C 6-8 uur > uur 2.3 MWh 90 C / 40 C > 6-8 uur > uur 2.1 MWh 7 Pagina 11 van 31

13 Financiële uitwerking Om te kunnen kijken of de business opportunity om restwarmte op te slaan en het te transporteren naar de gemeente rendabel is, moet het project financieel uitgewerkt worden. Aan de hand van het totaalplaatje kan vervolgens ook gekeken worden hoe het project rendabel gemaakt zou kunnen worden voor alle partijen. Beschikbare warmte Het totale thermische vermogen (vermogen van de warmte die per seconde ontstaat) bij VIC is momenteel 775 kw thermisch (kwth). Dit zou uitgebreid kunnen worden naar 825 kwth bij aanschaffing van een rookgaskoeler. VIC ontvangt een SDE+ subsidie wanneer een deel van de restwarmte benut wordt. Deze subsidie is verstrekt op basis deze 825 kwth en een draaitijd van 4000 uur per jaar, wat neerkomt op subsidie voor benutting van GJ warmte per jaar (figuur 5). Op dit moment wordt al GJ warmte per jaar binnen de subsidie gebruikt voor de hygiënisatie van het digistaat en voor het verwarmen van de stallen en het kantoor; er blijft dus GJ warmte per jaar over waar, bij benutting, nog subsidie voor verkregen kan worden. De installatie bij VIC draait echter meer uren, waardoor er ook warmte vrij komt waar geen subsidie voor verkregen kan worden. In totaal draait de installatie zeker 8000 uur, wat neerkomt op GJ aan warmte die vrijkomt op jaarbasis. Hiervan werd al GJ warmte per jaar benut op het moment dat de subsidie aangevraagd was, waardoor deze GJ buiten de subsidie valt. De rest van de warmte (6.900 GJ) blijft onbenut. Echter, subsidie die in de eerdere jaren niet benut is, kan later ingehaald worden. Over een deel van deze onbenutte warmte kan dus nog subsidie verkregen worden op het moment dat het wel benut wordt. Tot aan mei 2014 gaat dit om subsidie voor GJ warmte in totaal. De looptijd van de subsidie is tot augustus 2017, wat betekent dat dit om GJ warmte per jaar gaat. In totaal kan er dus subsidie verkregen worden als GJ ( GJ) warmte benut wordt. Figuur 5. Overzicht van de restwarmte per jaar bij VIC. Voor een deel van de warmte kan subsidie verkregen worden bij benutting. Een deel van de warmte wordt al benut, deels voor subsidie. Ongebruikte subsidie uit het verleden kan worden ingehaald. Pagina 12 van 31

14 Figuur 6. Financieel model in excel voor het project. Te zien is dat het project, bij een vereiste rate of return van 4% een NPV heeft van in 10 jaar. Pagina 13 van 31

15 Financieel overzicht Met Excel is een financieel model gemaakt om de haalbaarheid te onderzoeken. Afhankelijk van de ingevoerde waardes, zal dit model aangeven binnen welke periode het project kostendekkend is en hoe de kosten verdeeld kunnen worden. Figuur 6 toont een overzicht hiervan. De nummers die in deze tekst genoemd worden verwijzen naar de plek van deze waardes in het financiële model in Excel. Invulling financieel model VIC ontvangt subsidie voor het benutten van restwarmte. Deze subsidie bedraagt 8,20 per GJ (1) en loopt nog tot augustus 2017 (2). Deze kan worden verkregen bij het benutten van 7400 GJ warmte per jaar (4). Ongebruikte subsidie uit het verleden kan worden ingehaald, wat omgerekend neerkomt subsidie voor benutten van 2900 GJ per jaar extra (5). Bij VIC komt in totaal op jaarbasis GJ warmte vrij nog te benutten is, waarvan deels tegen subsidie (3). Dit is 39 GJ per dag, wat het maximum zou zijn wat per dag getransporteerd kan worden. De containers waarin de warmte opgeslagen worden, kosten per stuk (6) en kunnen 1,6 MWh energie bevatten (8). De inhoud van de container is eigenlijk 2,1 MWh, maar doordat er bij een lagere temperatuur opgeladen wordt en er 0,4 MWh achter blijft in de container, wordt uitgegaan van 1,6 MWh. De containers gaan in principe onbeperkt mee, maar LaTherm rekent met een economische levensduur van 10 jaar (7). De warmte zou vanuit VIC naar twee locaties van de gemeente getransporteerd worden (15). Per locatie is er 1 container nodig, in totaal dus 3. Daarnaast is er per locatie een warmtewisselaar nodig om de warmte in en uit de containers te krijgen. De investeringskosten hiervoor zijn ,- per locatie (10). Voor de onderhoudskosten wordt gerekend met 800,- per jaar (11) en voor transportkosten 25,- per retour rit (12). Voor de laadtijd van de containers gaan we uit van 12 uur (9), dit is echter afhankelijk van de temperatuur waarmee opgeladen wordt. Met deze laadtijd kunnen er maximaal 2 containers per dag geladen worden. Dit komt, op basis van de inhoud van de container (8), overeen met een maximum van 12 GJ per dag. Omdat dit lager is dan de 39 GJ warmte die per dag die vrij komt, is de laadtijd van de containers de beperkende factor in de hoeveelheid warmte die per dag getransporteerd kan worden in dit project. De gemeente koopt gas in voor 0,64 per m3 (13). Momenteel is de gasprijs constant, maar een eventuele constante jaarlijkse gasprijsstijging kan meegenomen worden (14). Bij de verbranding van het gas door de cv-installatie bij de gemeente ontstaat 10 kwh/m3 gas (15). De gemeente heeft twee locaties waarna de warmte getransporteerd zou worden. Om in het model alleen het gemeentehuis mee te nemen kan een 1 ingevuld worden bij locaties (16). Het gemeentehuis ligt op 4,7 km (20) afstand van VIC en het sportcomplex op 5,7 km (20). De energieverbruiken per maand over de afgelopen 3 jaar per locatie staan in het tabblad gegevens gemeente van het model. Gemiddeld gezien gebruikt de gemeente m3 per jaar en de sporthal m3 (18). Het verbruik varieert gedurende het jaar en is hoger in de winter dan in de zomer. In een aantal maanden van de winter is het energieverbruik groter dan wat geleverd zou kunnen worden met 1 container per dag per locatie. Om die reden moet de cv-installatie in de wintermaanden bijstoken. In totaal gaat het om m3 voor de gemeente en m3 voor de sporthal (19). Pagina 14 van 31

16 N P V (x ) Uitkomsten Aan de hand van de benodigde warmte kan berekend worden dat er in totaal 2400 GJ warmte op jaarbasis benodigd is, wat overeenkomt met ,- euro subsidie voor VIC per jaar zolang de subsidie loopt. Voor de gemeente zou dit een jaarlijkse besparing van ,- op hun energiekosten opleveren. Voor projecten als deze maakt de gemeente gebruik van een vereiste rate of return van 4% (21). In dat geval heeft het project, wanneer alle kosten, opbrengsten en besparingen bij elkaar opgeteld worden, een positieve NPV in 8 jaar. In 10 jaar tijd zou het project in totaal een NPV van ,- hebben (figuur 7) N P V m e t s u b s id ie z o n d e r s u b s id ie J a a r Figuur 7 NPV per jaar van het project met en zonder subsidie. Verdeling kosten Om de kosten en de opbrengsten eerlijk te verdelen zijn verschillende opties mogelijk. Allereerst zou VIC eindverantwoordelijke kunnen zijn en alle kosten op zich kunnen nemen. De gemeente zou enkel hun eigen warmtewisselaars aanschaffen en de warmte kopen bij VIC tegen een vast bedrag. Voor een bedrag van 88,50 per container zou het project in dit geval voor VIC en de gemeente in 8 jaar voor rendabel zijn. Een andere optie is dat de gemeente alle kosten op zich neemt en de warmte gratis van VIC zou ontvangen. VIC zou alleen verantwoordelijk zijn voor de investeringen aan hun kant, maar wel de volledige subsidie ontvangen. In dat geval is het project rendabel in 10 jaar voor de gemeente. Een verdere uitwerking en toelichting op de verdeling van de kosten, investeringen, opbrengsten en risico s is te vinden in het additionele essay. Aantekeningen bij het model Deze berekeningen zien er positief uit, maar er moeten een aantal kanttekeningen geplaats worden. Allereest is de temperatuur die bij VIC vrij komt 70-80:C. De minimale temperatuur die nodig is, is echter 85:C, waardoor de vrijgekomen warmte nog licht verhit moet worden. De hoeveelheid warmte die in dat geval in de container past zal in dat geval wel stijgen tot 1,7 MWh. Het model houdt hier geen rekening mee. Ten tweede is de oplaadtijd afhankelijk van de temperatuur waarbij de warmte opgeslagen wordt Pagina 15 van 31

17 N P V in 1 0 ja a r (x ) N P V in 1 0 ja a r (x ) N P V in 1 0 ja a r (x ) N P V in 1 0 ja a r (x ) en weer vrijkomt. In het model is uitgegaan van 12 uur. De oplaadtijd bij is 100:C8. De oplaadtijd onder de 100:C is langer, maar het is onbekend hoeveel langer, daarom is uitgegaan van 12 uur. Ten derde is de warmte die door de gemeente afgenomen wordt niet constant over het jaar. In de zomer is er natuurlijk minder warmte nodig dan in de winter, terwijl er in de winter juist bijgestookt moet worden. Wanneer de benodigde warmte constant is gedurende het jaar, zou het hele jaar op volle capaciteit gewerkt kunnen worden, waardoor de opbrengsten toe zouden nemen. Als vierde moet er vermeld worden dat het transport van de containers mogelijk buiten kantooruren plaats moet vinden, aangezien er iedere 12 uur een wissel van containers plaats moet vinden. Als vijfde moet er nog rekening mee gehouden worden dat er warmte verloren gaat. Er gaat 0,5% warmte per dag verloren uit de container en bij het ontladen zal ook warmte verloren gaan. Het is onbekend hoeveel. Ten slotte blijft er bij VIC nog altijd 5000 GJ warmte per jaar over waar subsidie voor ontvangen kan worden bij benutting, maar wat nu onbenut blijft. L a a d tijd c o n ta in e r s C a p a c ite it c o n ta in e r s L a a d tijd c o n ta in e r (u u r) C a p a c ite it c o n ta in e rs (M W h ) R a te o f r e tu r n B e n o d ig d e w a r m te V e re is te ra te o f re tu rn (% ) B e n o d ig d e w a rm te (m 3 ) 8 Pagina 16 van 31

18 N P V in 1 0 ja a r (x ) N P V in 1 0 ja a r (x ) N P V in 1 0 ja a r (x ) G a s p r ijs D u u r s u b s id ie G a s p rijs ( /m 3 ) D u u r s u b s id ie (ja a r) T r a n s p o r t k o s te n T ra n s p o rtk o s te n ( /rit) Figuur 8 Effect van verschillende variabelen op de NPV van het project in 10 jaar. Rendement verhogen Om het project rendabeler te maken zouden er een aantal aanpassingen gedaan kunnen worden. Verschillende factoren hebben namelijk een invloed op de NPV van het project over 10 jaar. Hiervan zijn diagrammen gemaakt (figuur XXXX). In de figuren zijn ook de huidige waardes aangegeven met een verticale lijn. Te zien is dat voornamelijk de hoeveelheid warmte die afgenomen wordt en de capaciteit van de containers een grote invloed hebben. Met de sensitiviteit van een aantal variabelen kan gekeken worden hoe het model rendabeler gemaakt kan worden. Hiervoor zijn verschillende mogelijkheden. Allereerst kan de hoeveelheid afgenomen warmte verhoogd worden. In de zomer worden er namelijk maar 5 containers per maand afgenomen, terwijl er capaciteit is voor 2 containers per dag. Wanneer voor de zomermaanden een afnemer wordt gevonden die in die maanden ook 2 container per dag kan gebruiken zou het project winstgevender gemaakt kunnen worden. Voor een extra warmteafnemer voor in de zomermaanden zou wel een extra warmtewisselaar aangeschaft moeten worden voor De NPV over 10 jaar zou wel stijgen tot als er op volledige capaciteit gedraaid wordt. Er wordt momenteel ook onderzoek gedaan naar het gebruik van TCMs (thermo chemische materialen) in plaats van PCMs als middel om warmte op te slaan en te transporteren. Deze TCMs splitsen in twee componenten wanneer ze worden verwarmd en dit is een endotherm proces. Deze twee componenten kunnen vervolgens gescheiden worden en op deze manier is de warmte op te slaan. Wanneer de Pagina 17 van 31

19 componenten weer bij elkaar worden gebracht komt deze warmte weer vrij. De capaciteit van deze stoffen is ongeveer twee keer zo groot als de capaciteit van PCMs9. Wanneer dus TCMs gebruikt zouden worden in de warmteopslag containers zou een veel grotere hoeveelheid warmte vervoerd kunnen worden. Het model zou dan rendabeler zijn, mitst de aanschafkosten van deze containers niet veel hoger zijn dan die van PCM containers. Er zou ook een Energy Service Company opgericht kunnen worden. Een ESCO is gespecialiseerd in het op grote schaal leveren van goedkopere duurzame energie of energiebesparingen. Dit zou een uitkomst kunnen zijn om de kosten omlaag te brengen en om beter met de investeringskosten en risico s om te kunnen gaan. Een verdere toelichting is te vinden in het additionele essay. 9 /media/8c4667d a37869ef9f pdf Pagina 18 van 31

20 Conclusie Om de rendabelheid van de biogasinstallatie bij het Varkens Innovatie Centrum in Sterksel te verhogen is gekeken naar de mogelijkheid om restwarmte te verkopen door de warmte op te slaan en vervolgens te transporteren. Veel biogasinstallaties zijn namelijk momenteel net kostendekkend of leiden verlies. Doordat subsidies die de biogasinstallaties ondersteunen aflopen, zoekt men noodgedwongen naar manieren om de installaties winstgevender te maken. Veelal wordt er gekeken naar het benutten van restwarmte, waarmee een extra subsidie verkregen kan worden. Voorbeelden zijn mestdrogen, champignons kweken of gebouwen verhitten. Voor VIC is gekeken naar de mogelijkheid om de restwarmte op te slaan en te transporteren naar het gemeentehuis en een sportcomplex in Heeze. Dit opslaan zou gebeuren met een container gevuld met Phase Change Materials (PCM) van het bedrijf LaTherm. PCMs smelten bij een temperatuur boven de 58 C waarmee warmte opgeslagen kan worden, waarmee tot wel 2,5 MWh warmte per container opgeslagen kan worden. De restwarmte die bij VIC vrijkomt, kan benut worden, waarna er subsidie ontvangen wordt. Zodra de restwarmte bij de gemeente gebruikt wordt, levert het een besparing op de energiekosten op, doordat gebouwen niet meer via de reguliere cv-installatie verwarmd hoeven te worden. Als kosten zijn er investerings-, transport- en onderhoudskosten. Als de opbrengsten en kosten vervolgens doorberekend worden, zou het project rendabel zijn in 8 jaar en in 10 jaar een net present value hebben van ,-. Aan deze berekening zitten diverse kanttekeningen, doordat bijvoorbeeld de laadtijd onbekend is voor de temperatuur waarmee de restwarmte vrij komt en zou de restwarmte minimaal 85 C moeten zijn. Het project zou meer opleveren wanneer de afnemer van de restwarmte gedurende het hele jaar op maximale capaciteit warmte af zou nemen. De gemeente zou dit slechts in de drie koudste maanden van het jaar doen. Daarnaast is LaTherm gestopt met het leveren van de containers, aangezien projecten met deze containers geen hoog genoeg rendement hebben. Over enkele jaren zal opslag en transport van restwarmte waarschijnlijk winstgevender zijn. Dit zou door stijgende gasprijzen kunnen komen, waardoor de besparingen voor de afnemers groter zullen zijn. Daarnaast zijn er ontwikkelingen met thermo chemische materialen die een twee keer zo grote capaciteit hebben. Zodra deze volledig ontwikkeld zijn zou er dus twee keer zoveel warmte in iedere container passen, wat projecten als deze veel winstgevender maakt. Om de biogasinstallatie bij VIC winstgevender te maken zou restwarmte opgeslagen en getransporteerd kunnen worden, waarna het gebruikt kan worden bij de gemeente. Dit zou een net present value van ,- opleveren in 10 jaar. Doordat LaTherm de benodigde containers momenteel niet meer levert, het model een lange terugverdientijd heeft en er veel onzekerheden zijn, wordt geadviseerd de huidige ontwikkelingen af te wachten. In de toekomst kan warmte opslag en transport rendabeler worden en dus interessanter. De eerder onderzochte optie van een mestindikker zou een net present value van ,- hebben in 4 jaar en dus een veel rendabeler alternatief zijn voor de benutting van restwarmte. Pagina 19 van 31

21 Referenties: /media/8c4667d a37869ef9f pdf LaTherm website: latherm.de - Deckert, M., Scholz, R., Binder, S. & Hornung, A. Economic Efficiency of Mobile Latent Heat Storages. Energy Procedia 46, (2014). Pagina 20 van 31

22 Supplement 1 Rendement & Risico Allocatie Inleiding Net als veel andere bedrijven in de agrarische sector maakt het Varkens Innovatie Centrum (VIC) in Sterksel gebruik van bioreactoren om biogas te produceren. Dit biogas wordt vervolgens gebruikt om een warmtekrachtkoppeling (WKK) installatie aan te drijven, wat energie oplevert. Voor een biogasistallatie is een subsidie te verkrijgen, maar desondanks hebben de meeste biogasinstallaties nog altijd een laag rendement. Om deze installaties rendabeler te maken kan gezocht worden naar mogelijkheden om de restwarmte die vrij komt te benutten. Hiermee zou een extra subsidie verkregen kunnen worden om een deel van de kosten te dekken. Warmteopslagcontainers kunnen hier een oplossing bieden. Door middel van het gebruik van deze containers kan restwarmte bij de WKK opgeslagen worden en vervolgens gebruikt worden op een andere locatie. In het scenario van VIC zal dit het gemeentehuis in Heeze-Leende zijn. Bij dit project zijn er dus twee partijen die de investeringen, kosten en opbrengsten zullen moeten verdelen. Bovendien zijn hier risico s aan verbonden die ook verdeeld moeten worden. Om dit zo goed mogelijk te doen, i.e. om het rendabel te maken voor beide partijen, is er een model ontwikkeld dat als leidraad kan dienen. Dit model zal voor VIC worden uitgewerkt en vervolgens zal er worden beschreven hoe dit uitgebreid kan worden naar andere agrarische bedrijven. Het model Bij elk project dat gestart wordt waarbij meerdere partijen betrokken zijn, zullen de risico s en het rendement verdeeld moeten worden over de verschillende partijen. Echter, naar ons weten is er geen allesomvattend model dat als leidraad kan dienen voor de allocatie van zowel de risico s als het rendement. Wel heeft Bing et al. in 2005 omschreven hoe risico s verdeeld kunnen worden over partijen binnen de private en de publieke sector10. Dit model is toegespitst op constructie projecten en het begint met het uiteenzetten van alle risico s. Vervolgens worden deze risico s d.m.v. onderhandelingen over de partijen verdeeld en de partijen zullen daarna zelf moeten bepalen hoe met deze risico s om te gaan. In dit model wordt er bij de verdeling geen rekening gehouden met het verschil in rendement tussen de partijen. Bovendien geeft het geen handvatten over hoe omgegaan moet worden met verschillende risico s. Daarom hebben wij een model ontwikkeld dat risico allocatie, risico management en rendement allocatie in oogschouw neemt. Voor het deel over risico management hebben wij COSO (2004)11 en het artikel van Sheehan, 2010 geraadpleegd12. Het model is gebaseerd op het idee dat de hoogte van de risico s per partij in balans moet zijn met de hoogte van het rendement per partij en dus met de kosten en opbrengsten. Hiermee wordt bedoeld dat een partij die hogere risico s draagt recht heeft op een hoger rendement en vice versa. Het model is niet een simpel stappenplan dat direct leidt 10 Bing et al. (2005). The allocation of risk in PPP/PFI construction projects in the UK. International journal of project management. 11 COSO (2004), Enterprise Risk Management Integrated Framework: Executive Summary, The Committee of the Sponsoring Organizations of the Treadway Commission. 12 Norman T. Sheehan (2010). A risk-based approach to strategy execution. Journal of business strategy 31: Pagina 21 van 31

23 Figuur S1. Risico en rendement allocatie model. In dit model worden de investeringen, opbrengsten, kosten en de bijbehorende risico s over de verschillende partijen verdeeld. Pagina 22 van 31

24 tot de correcte allocatie van de risico s, kosten en opbrengsten. Het is daarentegen een beginpunt en leidraad voor de onderhandelingen tussen de verschillende partijen. De stappen van het model zijn weergegeven in Figuur S1. (1) Als eerste moet er bepaald worden welke partijen er direct betrokken zijn bij het project. Dit zijn alle partijen die rendement willen halen en waarvoor het aantrekkelijk moet zijn om mee te doen met het project. (2) Vervolgens moeten alle investeringen, kosten en opbrengsten in kaart worden gebracht. Hierbij moet ook gedacht worden aan de kostenbesparingen en aan de niet-financiële opbrengsten zoals bijvoorbeeld het imago. Bij de financiële posten kan worden aangegeven hoe hoog deze zijn. (3) Als derde worden alle risico s in kaart gebracht die betrekking hebben op de investeringen, kosten en opbrengsten die onder punt 2 geïdentificeerd zijn. (3a.) Vervolgens worden deze risico s in een impact vs. waarschijnlijkheid matrix geplaatst (Figuur S2). De plaatsing in het matrix geeft aan welke risico s de prioriteit hebben. Zo zullen de risico s met grote impact en hoge waarschijnlijkheid als eerste bekeken moeten worden, vervolgens de hoge impact en lage waarschijnlijkheid en de lage impact en de hoge waarschijnlijkheid en als laatste de lage impact en lage waarschijnlijkheid. (3b.) Per risico kan dan vervolgens gekeken worden hoe ermee omgegaan moet worden. Risico s met een lage waarschijnlijkheid en een lage impact kunnen geaccepteerd worden. Op het moment dat het probleem zich voordoet zal er een oplossing worden gezocht. Voor de risico s met een ander profiel daarentegen, zal moeten worden gekeken of de waarschijnlijkheid of de impact omlaag kan worden gebracht. Dit kan door middel van het verzachten Figuur S2. Impact versus waarschijnlijkheids matrix. Op de horizontale as staat de waarschijnlijkheid van een bepaalde gebeurtenis en op de verticale as staat de impact die deze gebeurtenis heeft. van de impact door bepaalde maatregelen te nemen binnen de partijen. Daarnaast kan dit door het risico te delen of door het risico over te brengen naar een externe partij, bijvoorbeeld door een verzekering. Als laatste kan er ook voor worden gekozen om het risico te vermijden door de activiteit die het risico met zich mee brengt niet uit te voeren. (4) Na het bepalen van de risico s kunnen de investeringen gealloceerd worden naar draagkracht en logische fit. Hiermee wordt bedoeld dat grote investeringen beter gedaan kunnen worden door een partij met hogere liquide middelen dan door een partij met maar weinig liquide middelen. Daarnaast ligt het meer voor de hand dat investeringen die nodig zijn voor één partij, en niet voor de ander, bekostigd worden door die ene partij. (4a.) Wanneer de investeringen verdeeld zijn over de verschillende partijen kan worden gekeken of deze allocatie nog steeds klopt wanneer de bijkomende risico s in ogenschouw worden genomen. Wanneer dit niet het geval is kunnen de investeringen en de bijbehorende risico s anders gealloceerd worden of kunnen alleen de risico s anders worden verdeeld. (5) Vervolgens wordt hetzelfde gedaan met de opbrengsten en de kosten. Eerst worden de opbrengsten en kosten verdeeld naar draagkracht en logische fit en vervolgens (5a.) wordt er gekeken of deze verdeling ook voor beide partijen klopt wanneer de bijkomende risico s worden bekeken. (6) Wanneer dit het geval is wordt de vraag gesteld of alle Pagina 23 van 31