Restwarmtebenutting in de vleesverwerkende industrie d.m.v. HT-warmtepompen Case A.(Fons)M.G. Pennartz Ir. Manager team Energie KWA Bedrijfsadviseurs B.V.
Aan bod komen: Situatie omschrijving case vleesbedrijf Nieuwe toepassingen van hoge temperatuur (HT) warmtepompen Potentieel van warmtepompen in de case Blik op de toekomst 2
HT-warmtepomp in een varkensslachterij Energiestudie inzake beoogde verhuizing van Slachthuis Nijmegen/ Hilckmann Doel: optimalisatie energiehuishouding (warmte/koude, elektriciteit) bij nieuwbouw Restwarmte = condensatiewarmte van de koelinstallatie 3
Procesverloop slachterij 4
Huidige situatie Veel warmtevraag voor warm water bereiding geleverd door: 1. Restwarmte uit schroeioven 2. Persgaswarmte koelinstallaties 3. Gasmotor die koelcompressor aandrijft 4. Stoomketel p.s. warm water wordt gebufferd tijdens dagbedrijf Koeling: snelkoeltunnel (-25ºC) resp. egalisatie koeling (-5 C) 5
Nieuwbouw situatie Warm water bereiding door middel van: 1. Schroeioven met beter rendement 2. Condensorwarmte op 80 C, m.b.v. een HTwarmtepomp 3. HR-ketel (bijverwarming) Idem: toepassing van warm water buffers Koeling: sproeikoeling op 0 C ruimtekoeling met ca. 25% hoger rendement Overige systemen stand der techniek ++ met hoger rendement (perslucht, ventilatie, etc.) 6
De techniek van warmtepompen in nieuwe toepassingen voor hoge temperatuur KWA Bedrijfsadviseurs B.V. GEA Grenco B.V. 7
Standaard warmtepomp Combinatie koelen en verwarmen Verdampen ca. 0 C Condenseren ca. 45 75 C Warmteopslag in bodem 8
Hoge temperatuur warmtepomptoepassingen: Als extra trap op een industriële koelinstallatie met: Hoge druk ammoniaksysteem (1) CO 2 in transkritsche toepassing (2) Als hoge temperatuur warmtepomp met butaan als koudemiddel (3) 9
(1) NH 3 warmtepomp als extra trap op bestaande koelinstallatie 80 C Desuperheater 30 C 10
(1) Grasso 5HP (hoge druk compressor) beschikbaar voor NH 3 90 Toepassingsgebied Grasso 65HP op NH3 80 70 60 Tc [ C] 50 40 30 20 100% capaciteit Pc - Po = 30 33% capaciteit 10 10 15 20 25 30 35 40 45 To [ C] 11
Grasso 5HP 12
(1) Grasso 65HP met ammoniak To Tc Qo Pe COP H 15 55 254 54 5,7 60 239 59 5,1 65 224 64 4,5 25 65 336 69 5,9 70 318 76 5,2 75 299 83 4,6 35 70 455 78 6,8 75 433 87 6,0 13
de GEA Grenco oplossing Main Discharge Save fan power Alternative heating source Less water consumption Hot Water Save water treatment chemicals Less effluent / waste water To low side 14
(2) CO 2 warmtepompen CO 2 heeft alleen goede COP bij een groot temperatuurtraject in gaskoeler (tapwater) 15
(3) Hoge temperatuur warmtepomp Warmtepomp met n-butaan leverbaar bij condensatietemperaturen boven ca. 80 C In normale koude technologie (drukken niet hoger dan 20 bar) Goed rendement 16
(3) COP van de theoretische cyclus bij hogere temperaturen R-600 N-butaan 60/100 C: COP=7,1 10/50 C: COP=6,8 17
(3) Grasso 10 compressor is geschikt voor n-butaan 18
(3) Maatregelen vanwege brandbaar koudemiddel Eex Kleine koudemiddelinhoud door toepassen platen warmtewisselaars 19
Resultaten uit de studie (1) Restwarmtebenutting vraagt om goede analyse van de warmtevraag en elektriciteitsvraag Slachthuis Nijmegen monitoort voor een deel de momentane warmteverbruiken Beschouw alles integraal, ook de concurrerende technieken 20
HR ketel als concurrent van de warmtepomp (2) Vergelijking opties wp en ketel warmtepomp warmwater ketel warmte vraag warm water kw 1.225 1.225 warmte condensor koelinstallatie kw 630 630 COP warmtepomp 5,1 vermogen gasmotor rendement warmte % 100 rendement elektrisch % elektrisch vermogen kw 240 draaitijd per dag uren 8 8 productie dagen dagen 250 250 draai uren per jaar uren 2000 2000 gas verbruik m3/h 139 gasverbruik per jaar m3 278.409 E verbruik warmtepomp per jaar kwh 480.392 0 0 E verbruik totaal kwh 480.392 0 E primair MJ 4.323.529 8.820.000 CO2 gas verbruik kg 494.802 CO2 electra verbruik kg 322.343 0 CO2 totaal kg 322.343 494.802 21
WKK als concurrenten van de warmtepomp (3) Vergelijking 3 opties warmtepomp WKK-gasmotor warmwater ketel warmte vraag warm water kw 1.225 1.225 1.225 warmte condensor koelinstallatie kw 630 630 630 COP warmtepomp 5,1 vermogen gasmotor 1.885 rendement warmte % 65 100 rendement elektrisch % 35 elektrisch vermogen kw 240 429 draaitijd per dag uren 8 8 8 productie dagen dagen 250 250 250 draai uren per jaar uren 2000 2000 2000 gas verbruik m3/h 214 139 gasverbruik per jaar m3 428.322 278.409 E verbruik warmtepomp per jaar kwh 480.392 Everbruik productie=ewkk opgewekt kwh 857.500 857.500 857.500 E verbruik totaal kwh 1.337.892 857.500 857.500 E primair MJ 12.041.029 13.569.231 16.537.500 CO2 gas verbruik kg 761.234 494.802 CO2 electra verbruik kg 897.726 575.383 CO2 totaal kg 897.726 761.234 1.070.185 22
Conclusies varkensslachterij als nieuwbouw (4) WKK is concurrent van de HT WP, echter alle elektriciteit moet dan voor eigen gebruik zijn. WKK optie is erg afhankelijk van gas en elektraprijzen. In nieuwe energiehuishouding met sproeikoeling en de HT warmtepomp voor warm water zijn de totaalbesparingen: 7% op elektriciteit 52% op gasverbruik Dit is een totaalbesparing primair: 27% 23
HT Warmtepompen op koelinstallaties perspectief in NL Primair energieverbruik Voedingsmiddelensector NL= 60 PJ waarvan 27 PJ elektrisch en 33 PJ warmte. De benodigde temperaturen liggen tussen 60 C en 80 C. Van 27 PJ elektrisch wordt 8 PJ gebruikt voor aandrijving van koelcompressoren. Met HT warmtepompen op deze koelinstallaties is maximaal 18 PJ aan warmte op te wekken. Dit kost een 8 PJ primair extra aan elektriciteit. Reductie potentieel: 23% Wordt elektriciteit toch de energiedrager van de toekomst? 24
Contact gegevens KWA Bedrijfsadviseurs BV Regentesselaan 2 Postbus 1526 3800 BM Amersfoort www.kwa.nl Contactpersoon: Fons Pennartz (Energie) specialist Koudetechniek Tel. direct: 033-422 13 33 amp@kwa.nl 25