Innovatie Netwerk Energie Systemen glastuinbouw Oost Brabant (INES) Aardwarmte, WKK en CO 2 10 januari 2013, Peter Vermeulen

Transcriptie

1 Innovatie Netwerk Energie Systemen glastuinbouw Oost Brabant (INES) Aardwarmte, WKK en CO 2 10 januari 2013, Peter Vermeulen

2 Programma Kosten doublet Warmte aardwarmte berekening Warmtebalans aardwarmte en WKK Kosten aardwarmte per bespaarde m 3 ae CO 2 Gewasopname Ventilatie Productie effect Kosten WKK CO 2

3 Kosten aardwarmte Afhankelijk: Investering doublet en netwerk Afschrijfperiode Rente Warmteproductie doublet Benutting warmteaanbod SDE+ subsidie Pompkosten (elektriciteit) Kosten aanvullende warmte Kosten aanvullend CO 2

4 Investering aardwarmte.. m diep 2500 m 2000 m Vooronderzoek Boorbestek Voorbereiding Boren doublet Boormanagement Diversen Bovengronds Totaal boren Verzekering Netwerk Rente + onvoorzien Boren en netwerk

5 Warmteproductie aardwarmte De warmteproductie (thermisch vermogen: Wth) van een doublet is afhankelijk van; De hoeveelheid water per uur (in m3 per uur) De hoeveelheid warmte formatiewater (J/kg o K) soortelijk gewicht en samenstelling water (kg per m3) Afkoeling water in de warmtewisselaar ( T in K)

6 Warmteproductie aardwarmte Formule: W th = q x p x cv x T Wth = thermisch vermogen q = waterdebiet in m 3 per uur p = dichtheid formatiewater (kg/m 3 ) cvv=warmtecapaciteit formatiewater kj/(kg o K) T =afkoeling water in o K T = T pp - T ip - T ww

7 Warmteproductie aardwarmte Voorbeeld: Debiet:150 m3/uur Uitkoeling: o C = 30 o C Soortelijke warmte water 4,186 kj kg -1 K -1 Dichtheid water: kg/m 3 W= 150 * 30 *4,186 * 1080 = mj/uur = 5,65 mw = ketel 643 m 3 aardgas/uur

8 Benutten warmte: Case als voorbeeld: Bedrijven cluster: 7 ha tomaat, 7 ha paprika en 7 ha komkommer Warmte nu 0,5 mw el. Ha -1 WKK en rest ketel Aardwarmte: Debiet: 150, 125, 175 m 3.h -1 Uitkoeling: 30 o C Warmte tekort winter met WKK CO 2 s zomers CO 2 aankopen

9 Warmtebalans huidige situatie (wkk en ketel) 8,000 Warmtebalans ketel en wkk 7,000 6,000 GJ warmte / week/cluster 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 - week CO2 droogstoken minimumbuis Warmteverlies komkommer 7 ha Warmteverlies paprika 7 ha Warmteverlies tomaat 7 ha warmte wkk's warmte ketels

10 Warmtebalans aardwarmte GJ warmte / week/cluster 8,000 7,500 7,000 6,500 6,000 5,500 5,000 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, Warmtebalans aardwarmte 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 - week aardwarmte 150 m3/h 30 oc aardwarmte 125 m3/h 30 oc aardwarmte 175 m3/h 30 oc Warmteverlies komkommer 7 ha Warmteverlies paprika 7 ha Warmteverlies tomaat 7 ha

11 Warmtebalans aardwarmte + WKK voor CO 2 8,000 aanvullende warmte behoefte en wkk warmte bij... kg co2/ha/h 7,000 6,000 GJ warmte / week/cluster 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 - aan te vullen warmte aardwarmte 150 m3/h 30 oc hele cluster 21 ha aan te vullen warmte aardwarmte 175 m3/h 30 oc hele cluster 21 ha warmte productie wkk 60 kg CO2 week aan te vullen warmte aardwarmte 125 m3/h 30 oc hele cluster 21 ha warmte productie wkk 100 kg CO2 warmte productie wkk 200 kg CO2

12 Conclusies Bij grote oppervlakten: In winter met WKK warmte en CO 2 aanvullen In winter WKK kan voldoende CO 2 produceren In zomer warmte overschot en CO 2 tekort In zomer is WKK geen oplossing

13 Uitkomsten warmtebalans Debiet aardwarmte 30 oc uitkoelen m3/h vollast uren aardwarmte h 6,822 7,087 6,589 bespaard gas m3 a.e./a 4,048,970 3,491,402 4,575,906 beschikbare warmte bron GJ/a 164, , ,535 gebruik warmte ter plekke GJ/a 128, , ,827 benutting aardwarmte 78% 81% 75% aanvullen warmte GJ/a 75,935 93,582 59,258 Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 60 kg kg CO2 2,690,555 2,474,682 2,891,313 Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 100 kg kg CO2 4,655,149 4,330,689 4,958,647 Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 200 kg kg CO2 9,993,651 9,429,262 10,558,188 Draaiuren pomp aardwarmte h/a 7,030 7,270 6,880 totaal elektriciteitsverbruik kwh/a 2,460,500 2,544,500 2,408,000

14 Uitkomsten kosten per bespaarde m 3 gas Debiet aardwarmte m3/h 30 oc uitkoelen Afschrijving15 jaar rente gemiddeld onderhoud elektriciteit extra arbeid sde+ - 5,7 per gj 5500 draaiuren totaal aardwarmte kostenaanvullendco 2 : Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 60 kg Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 100 kg Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 200 kg

15 Uitkomsten kosten per bespaarde m 3 gas Debiet aardwarmte m3/h 30 oc uitkoelen Afschrijving30 jaar rente gemiddeld onderhoud elektriciteit extra arbeid sde+ - 5,7 per gj 5500 draaiuren totaal aardwarmte kostenaanvullendco 2 : Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 60 kg Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 100 kg Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 200 kg

16 Uitkomsten warmtebalans Debiet aardwarmte 40 oc uitkoelen m3/h vollast uren aardwarmte h 6,371 6,668 6,059 bespaard gas m3 a.e./a 5,042,024 4,379,596 5,609,802 beschikbare warmte bron GJ/a 219, , ,714 gebruik warmte ter plekke GJ/a 159, , ,550 benutting aardwarmte 73% 76% 69% aanvullen warmte GJ/a 44,505 65,471 26,535 Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 60 kg kg CO2 3,053,199 2,811,592 3,364,399 Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 100 kg kg CO2 5,195,968 4,838,871 5,889,207 Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 200 kg kg CO2 11,495,290 10,288,028 13,142,284 Draaiuren pomp aardwarmte h/a 6,680 6,940 6,470 totaal elektriciteitsverbruik kwh/a 2,338,000 2,429,000 2,264,500

17 Uitkomsten kosten per bespaarde m 3 gas Debiet aardwarmte m3/h 40 oc uitkoelen Afschrijving15 jaar rente gemiddeld onderhoud elektriciteit extra arbeid sde+ - 5,7 per gj 5500 draaiuren totaal aardwarmte kostenaanvullendco 2 : Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 60 kg Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 100 kg Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 200 kg

18 Uitkomsten kosten per bespaarde m 3 gas Debiet aardwarmte m3/h 40 oc uitkoelen Afschrijving30 jaar rente gemiddeld onderhoud elektriciteit extra arbeid sde+ - 5,7 per gj 5500 draaiuren totaal aardwarmte kostenaanvullendco 2 : Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 60 kg Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 100 kg Aanvullend CO 2 na aanv. warmte met wkk 200 kg

19 Conclusie Conclusie: Kosten warmte per bespaarde m 3 gas Uitkoelen 30 oc ct Uitkoelen 40 oc ct SDE+ circa 14 ct (2013 geschat) Investeer in een betere benutting van de warmte! CO 2 aanvullen in zomer 60 kg.ha -1.h -1 : 6-7 ct 100 kg.ha -1.h -1 : ct 200 kg.ha -1.h -1 : ct Hoeveel CO 2 rendeert?

20 CO 2 opname gewas

21 CO 2 opname gewas per ha per uur gemiddeld nodig: Gewas kg, piek 50 kg Buitenwaarde in zomer is dit voldoende? + 50 ppm 160 kg +100 ppm 280 kg

22 Ventilatieverliezen gewenste CO 2 gehalte kas ppm gewas opname CO2 kg/ha/uur kasinhoud m3/m ventilatie m3/m2/uur te doseren voor ventilatie kg/ha/uur totaal doseren kg/ha/uur CO 2 efficiëntie 100% 90% 82% 75% 70% 66% Ventilatie m3/m2/uur te doseren voor ventilatie kg/ha/uur totaal doseren kg/ha/uur CO 2 efficiëntie 100% 64% 47% 38% 32% 28% ventilatie m3/m2/uur te doseren voor ventilatie kg/ha/uur totaal doseren kg/ha/uur CO 2 efficiëntie 100% 47% 31% 23% 19% 16%

23 Effect CO 2 doseren 1 kg extra CO 2 opname gewas geeft: 6 kg tomaat 11 kg komkommer 5 kg aubergine 4 kg paprika

24 Effect 600 ipv 350 ppm doseren Gewas neemt 6 kg extra per uur per ha op Tomaat 0,50 per kg. Extra 6*6*= 36 kg tomaat * 0.50 = 18,-- Ventilatie 1 keer /uur kost: kg CO 2 à 0,08 = 2,32 Ventilatie 5 keer /uur kost : kg CO 2 à 0,08 = 9.68 Ventilatie 10 keer /uur kost: kg CO 2 à 0,08 = Ventilatie 15 keer /uur kost: kg CO 2 à 0,08 = 28,00 ventilatie beperken! HNT?

25 Kosten WKK CO 2 hangt af van: warmtevraag en benutting WKK warmte Gasprijs = 0,27 Gasverbruik WKK = m 3 / MW el 1 MW el = KG CO 2 elektriciteitsprijs terug leveren = 70 vaste kosten WKK kosten CO 2 emissierechten

26 Kosten CO 2 uit WKK alleen winter Gaskosten 1 MWh: 75,60 (0.27*280) Afschrijving 7,50 Onderhoud 7,00 Rente dagen * 10 uur/jaar Ureum Tekort 96,10 Terug lever prijs elek. 70,00 Totaal tekort 26,10 0,05 per kg CO 2 Benutte warmte max. 37,80 (50% warmte) Totaal tekort voor CO 2

27 Afstemmen WKK op CO 2 behoefte WKK = m 3 per uur per Mw el = +500 kg CO 2 per uur Alleen invullen CO 2 behoefte gewas zomer 40 kg per ha per uur gemiddeld top 50 kg gas m 3 per ha per uur 0,1 MW el per ha 100 kg per uur 0.2 MW el per ha

28 Aardwarmte en WKK voor CO 2

29 Aardwarmte en WKK voor CO 2

30 Aardwarmte en WKK voor CO 2 Seizoenspatroon maakt benutten aardwarmte moeilijk WKK in winter voor aanvullen warmte en CO 2 Alleen kansen aardwarmte op grotere oppervlakten

31 Afsluiting Wageningen UR

32 Hoge Temperatuur Oopslag na laden

33 Hoge Temperatuur Oopslag na ontladen