05/05/2015 Haalbaarheid van een collectieve energie + CO2 voorziening voor glastuinbouwbedrijven Dries Vos, Mathias Coomans
Inhoud 1. Inleiding 2. Aannames 3. Collectieve stookplaats met als warmteproductie: a) WKK s + gasketel b) WKK s + thermische zonnecollectoren + gasketel c) WKK s + diepe geothermie + gasketel d) WKK s + restwarmte + gasketel 4. Conclusies 05/05/2015 2
1. Inleiding» Onafhankelijke onderzoeksorganisatie» Energie, leefmilieu, aardobservatie en materialen (overheid + industrie)» Energietechnologie» MIP 2+3, Balmatt, Geskas, Smartkas,» Milieu Risico & Gezondheid» Emissiemetingen en selectie van emissie reducerende technieken voor industrie en Vlaamse overheid» Kenniscentrum Glastuinbouw» Aanspreekpunt glastuinbouwsector» WKK (wetgeving, energiemarkt)» Duurzaam Energiegebruik (klimaatregeling, energiebesparende maatregelen)» Economische analyses van investeringen»» Kennis- en adviescentrum, Smartkas, GlasReg, VEA, 05/05/2015 3
1. Inleiding Opdracht» Technische en economische haalbaarheid onderzoeken van een collectieve stookplaats op basis van:» WKK + gasketels» WKK + thermische zonnecollectoren + gasketels» WKK + diepe geothermie + gasketels» WKK + restwarmte + gasketels Aanpak» Bepaling referentiecase: decentrale energie + CO2 voorziening met behulp van WKK s» Bepaling alternatieve cases met collectieve energie + CO2 voorziening» Vergelijking tussen decentrale en centrale energievoorziening 05/05/2015 4
1. Inleiding Warmtenet:» Transport van warmte van producent naar consument» Ondergrondse staal-pur-pe leidingen» Aanvoerleiding op hoge temperatuur en druk» Retourleiding op lage temperatuur en druk» Grootte orde maten: DN200-DN350» Individuele warmtewisselaars/afnemer» Gasketel in backup 05/05/2015 5
1. Inleiding Waarom een collectieve energievoorziening toepassen? Voordelen van een collectieve energievoorziening» Schaalvoordeel door grotere WKK s» Technische karakteristieken WKK (ηe )» Lagere specifieke investeringskosten» Lagere specifieke onderhoudskosten» Voordeel bij brandstofaankoop» Reductie benodigd buffervolume Extra kosten van een collectieve energievoorziening» Investeringskosten warmtenet» Operationele kosten warmtenet» Investeringskosten CO2 voorziening» Operationele kosten CO2 voorziening Onderzoeksvraag: zijn de voordelen voldoende groot in vergelijking met de extra kosten? 05/05/2015 6
Belangrijk! 1. Inleiding» Alle gevalstudies zijn zoveel mogelijk gebaseerd op reële situaties:» Oppervlaktes, teelten, installaties (WKK, buffer, gasketels), verbruiken,» Verkregen via KHK om studie zo realistisch mogelijk te maken» WKK s gebaseerd op gasmotor krijgen maar certificaten tot 5 MWe» Vergelijkingsbasis: euro/mwh waarbij alle kosten/opbrengsten in rekening worden gebracht over een periode van 30 jaar: brandstofkosten, WKK certificaten, investeringskosten, onderhoudskosten, Vergelijkingsbasis = kosten opbrengsten geleverde warmte 05/05/2015 7
Inhoud 1. Inleiding 2. Aannames 3. Collectieve stookplaats met als warmteproductie: a) WKK s + gasketel b) WKK s + thermische zonnecollectoren + gasketel c) WKK s + diepe geothermie + gasketel d) WKK s + restwarmte + gasketel 4. Conclusies 05/05/2015 8
2. Aanames Warmtevraagprofielen» Opgemeten profielen van KHK op uurbasis» Tomaat, Paprika, Pepers, Aardbei» 2011, 2012, 2013 05/05/2015 9
2. Aannames Decentrale warmteproductie (referentiecase) Back-up ketel» dimensionering op pieklast» Draait niet/zeer weinig onder normale omstandigheden» Seizoensrendement van 90% op de bovenste verbrandingswaarde (BVW) Buffers» gebruikt om werking WKK te optimaliseren 05/05/2015 10
WKK 2. Aannames Decentrale warmteproductie» Voorziet in CO2 voor teelten» Gedimensioneerd adhv teelt en oppervlakte bedrijf (bestaande + nieuwe bedrijven)» Opvallend bij bestaande bedrijven: WKK+buffer+ketel optimaal gedimensioneerd» Gecontroleerd met informatie VREG Voorbeeld 6 ha tomaat 05/05/2015 11
2. Aannames Centrale warmteproductie» Centrale warmtevraagprofiel = som van decentrale warmtevraagprofielen» Centrale stookplaats met WKK s en buffers» Warmte + zuivere CO2 of CO2 transport via WKK s en ondergrondse leidingen» Onderscheid tussen bestaande en eventuele nieuwe tuinders (owv buffer) 40/90 C 05/05/2015 12 35/55 C
2. Aannames Gasprijzen:» Decentraal: 26 euro/mwh» Centraal: 25,5 euro/mwh Elektriciteit:» Eigenverbruik (enkel bij decentraal) = 2,5 %» Elektriciteitsproductie: Piek: 60% Dal: 40%» Verkoopprijs Piek: 54 euro/mwh (gemiddelde van 2011-2013) Dal: 42 euro/mwh (gemiddelde van 2011-2013) Gemiddelde jaarprijs: 49 euro/mwh» Aankoopprijs Piek: 110 euro/mwh Dal: 70 euro/mwh Gemiddelde jaarprijs: 94 euro/mwh WKK-certificaten (looptijd 10 jaar, niet degressief): 31 per certificaat Periode cashflowberekening: 30 jaar 05/05/2015 13
2. Aannames Jaarlijkse CO2-behoefte» Zuivere CO2 vraag (indien geen WKK) Tomaat: 30 kg/m² Paprika/Pepers: 20 kg/m² Aardbei: 7 kg/m²» Bedrijf met WKK: Tomaat: 70 kg/m² Paprika/Pepers: 50 kg/m² C02 prijs» Zuivere CO2: 0,1 /kg» CO2 net gevoed vanuit centrale WKK s» geen meerkost voor CO2» Centraal: investering CO2-net + Compressor 05/05/2015 14
2. Aannames Technische parameters Specifiek voor elk scenario Warmtenet» Centraal: # WKK s om aan vraag te voldoen, buffer (volume, isolatiedikte, verliesoppervlak), Investeringskosten (COGEN, DACE), jaarlijks onderhoud» Per tak/sectie: Lengte, Leidingdiktes, Debiet, Warmteverlies, Drukval, Pompen (vermogen, elektriciteitsverbruik, kost elektrische aansluiting), Investeringskosten (incl. piping, drukregeling, waterbehandeling), Jaarlijkse onderhoudskost» Per afnemer: Warmtewisselaar (oppervlakte zuiver, extra oppervlakte vervuild, totale oppervlakte, investeringskosten, jaarlijkse onderhoudskost), Aansluiting Warmtenet (50m extra leidingwerk) CO2-net» Per tak: Richtwaarde productie (adhv grootste #draaiuren WKK s), Debiet, Gassnelheid (richtwaarde 7 m/s), Lengte, Leidingdikte, Drukval, Compressor (vermogen, elektriciteitsverbruik, elektrische aansluiting), Investeringskosten, Jaarlijks Onderhoud 05/05/2015 15
Inhoud 1. Inleiding 2. Aannames 3. Collectieve stookplaats met als warmteproductie: a) WKK s + gasketel b) WKK s + thermische zonnecollectoren + gasketel c) WKK s + geothermie + gasketel d) WKK s + restwarmte + gasketel 4. Conclusies 05/05/2015 16
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels Algemeen» Reële situatie» 9 bedrijven» 59 ha glas (63% Tomaat; 37% Paprika)» Lengte warmtenet: 2,5 km» 249 GWh/jaar warmtevraag Specifieke onderzoeksvragen 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied i. Zuivere CO2 ii. CO2 gevoed vanuit centrale WKK s en CO2 net 2. Effect van beperking van certificaten op 5 MWe 3. Effect van gefaseerde aansluiting 05/05/2015 17
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied» Centrale case:» Houden ons aan 5 MWe/WKK» 7 WKK s blijkt optimaal» 4900 m³ buffervolume nodig» 1-3% van warmtevraag opvangen met individuele back-up ketel is optimaal 8 WKK 6300 m³ 6 WKK 4200 m³ 05/05/2015 18
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied» Decentraal» Waar gevraagd elektrisch vermogen > 5MWe opsplitsen in meerdere WKK s» Kleinere WKK s» Totaal geïnstalleerd vermogen is wel groter» Groter buffervolume nodig door modulaire opbouw centrale stookplaats 05/05/2015 19
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied Centraal * Hoger gasverbruik * Meer Eprod 05/05/2015 20
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied Centraal» Hoger gasverbruik» Meer Eprod (meer certificaten) Centraal * Hoger elek. rend * Lager therm. rend 05/05/2015 21
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied Centraal» Hoger gasverbruik» Meer Eprod (meer certificaten)» Lager therm. Rendement» Hoger elek. rendement Centraal * Lagere investeringskost 05/05/2015 22
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied Centraal» Hoger gasverbruik» Meer Eprod (meer certificaten)» Lager therm. Rendement» Hoger elek. Rendement» Lagere investeringskost * CO2 net leidt tot veel lagere operationele kosten 05/05/2015 23
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied Centraal» Hoger gasverbruik» Meer Eprod (meer certificaten)» Lager therm. Rendement» Hoger elek. Rendement» Lagere investeringskost» CO2 net Centraal * Hogere opbrengsten 05/05/2015 24
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 1. Haalbaarheid collectieve energie + CO2 voorziening voor een nieuw te ontwikkelen gebied Centraal» Hoger gasverbruik» Meer Eprod (meer certificaten)» Lager therm. Rendement» Hoger elek. Rendement» Lagere investeringskost» Hogere opbrengsten» Hogere kosten Lagere energiekost!!! 25% reductie mogelijk 05/05/2015 25
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 2. Effect van beperking van certificaten op 5 MWe» Grotere WKK s» Schaalvoordeel wordt groter» Lagere totale investeringskost» Hoger elek. Rend.» Hoger totaal Rend.» Lagere onderhoudskosten» Gunstig indien WKK certificaten» Ongunstig indien geen WKK certificaten 05/05/2015 26
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + gasketels 3. Effect van een gefaseerde aansluiting» Bestaande bedrijven koppelen pas na verloop van tijd aan (aanname 5 jaar)» Als hun WKK einde levensduur is» Uitgestelde investeringen» Uitgestelde extra opbrengsten» Effect is minder uitgesproken maar is nog wel duidelijk» Decentrale buffers en back-up ketels zijn reeds aanwezig 05/05/2015 27
Inhoud 1. Inleiding 2. Aannames 3. Collectieve stookplaats met als warmteproductie: a) WKK s + gasketel b) WKK s + thermische zonnecollectoren + gasketel c) WKK s + diepe geothermie + gasketel d) WKK s + restwarmte + gasketel 4. Conclusies 05/05/2015 28
3. Warmtenet a. Collectieve stookplaats met WKK s + zonnecollectoren + gasketels Thermische zonnecollectoren» 3,8 ha collectorveld» Continue afzetmarkt is gunstig voor zonnecollectoren» 8% dekking van totale warmtevraag» Onregelmatige productie» Besparing gasfactuur» Gemiste opbrengst elektriciteitsverkoop + certificaten» Relatief hoge investeringskost in vergelijking met opbrengst 05/05/2015 29
Inhoud 1. Inleiding 2. Aannames 3. Collectieve stookplaats met als warmteproductie: a) WKK s + gasketel b) WKK s + thermische zonnecollectoren + gasketel c) WKK s + diepe geothermie + gasketel d) WKK s + restwarmte + gasketel 4. Conclusies 05/05/2015 30
3. Warmtenet c. Collectieve stookplaats met WKK s + diepe geothermie + gasketels Aardwarmte Schematisch 05/05/2015 31
3. Warmtenet c. Collectieve stookplaats met WKK s + diepe geothermie + gasketels 05/05/2015 32
3. Warmtenet c. Collectieve stookplaats met WKK s + diepe geothermie + gasketels Voordelen diepe geothermie» Onafhankelijkheid (stabiele energieprijzen)» Lokaal beschikbaar» Moduleerbaar/modulaire opbouw» Lage onderhoudskosten» Minimaal ruimtegebruik» Weinig tot géén milieuhinder 05/05/2015 33
3. Warmtenet c. Collectieve stookplaats met WKK s + diepe geothermie + gasketels Case KWOpotentieel geologisch 1.1 Meirberg Goed debiet tot 110 m³/u/put 1.2 Rijkevorsel Goed debiet tot 110 m³/u/put 2 Merksplas Goed debiet tot 110 m³/u/put 3 Sint- Katelijne- Waver Laag Debiet lager dan 30m³/u/put Diepe geothermie Krijtreservoir 770-800m TAW T: 35-40 C Pth<0,5MW 630-650m TAW T: 30-35 C Pth<0,5MW 720-750m TAW T: 35-37 C Pth<0,5MW <500m T<25 C 05/05/2015 34 Diepe geothermie Dinantiaanreservoi r 3300 3500m TAW T: 130 145 C Pth*: 13MW 1280m 1300m TAW T: 55 60 C 1930m 2030m TAW T: 90-95 C Pth*: 12MW Afwezig Externe factoren * P90 vermogen bij een retourtemperatuur van 40 C - Beperkte kennis ondergrond -Gasopslag
3. Warmtenet c. Collectieve stookplaats met WKK s + diepe geothermie + gasketels 05/05/2015 35
3. Warmtenet c. Collectieve stookplaats met WKK s + diepe geothermie + gasketels Toegepast op reële situatie in Merksplas» 11 bedrijven» 78 ha glas (84% tomaat, 14% paprika, 2% aardbei)» Lengte tracé warmtenet: 4800 meter» 342 GWh/jaar warmtevraag» Geothermie = basislast» WKK s zorgen voor nodige CO2 05/05/2015 36
3. Warmtenet c. Collectieve stookplaats met WKK s + diepe geothermie + gasketels Zonder WKK-certificaten, zorgt Geothermie in basislast voor de winst tov referentie Bij wegvallen (of reductie) van WKK certificaten wordt geothermie financieel/economisch interessanter dan scenario s met enkel WKK (decentraal of centraal) 05/05/2015 37
Inhoud 1. Inleiding 2. Aannames 3. Collectieve stookplaats met als warmteproductie: a) WKK s + gasketel b) WKK s + thermische zonnecollectoren + gasketel c) WKK s + diepe geothermie + gasketel d) WKK s + restwarmte + gasketel 4. Conclusies 05/05/2015 38
3. Warmtenet d. Collectieve stookplaats met WKK s + restwarmte+ gasketels» Vinden van geschikte cases is zeer moeilijk» Voldoende vermogen» Beperkte afstand tot glastuinbouwgebied» Zo vlak mogelijke warmtebron» Geen geschikte case gevonden in 4 glastuinbouwgebieden» Wel mogelijke samenwerking met niet glastuinbouwbedrijf geïdentificeerd» Plaatsing van WKK bij bedrijf met hoog elektriciteitsverbruik en zeer lage warmtevraag» Op beperkte afstand van glastuinbouwcluster» Geproduceerde elektriciteit kan door bedrijf zelf verbruikt worden» Warmte wordt geleverd aan glastuinbouwcluster tegen zeer beperkte prijs» Glastuinbouwcluster investeert in warmtenet» Centrale WKK s zorgen voor CO2 05/05/2015 39
3. Warmtenet d. Collectieve stookplaats met WKK s + restwarmte+ gasketels» Situatie is rendabel voor zowel bedrijf als voor glastuinbouwcluster» Bedrijf: vermeden elektriciteitskost + opbrengst certificaten» Glastuinbouw: zeer lage warmteprijs» Warmteprijs moet beneden de 3,5 euro/mwh blijven 05/05/2015 40
Inhoud 1. Inleiding 2. Aannames 3. Collectieve stookplaats met als warmteproductie: a) WKK s + gasketel b) WKK s + thermische zonnecollectoren + gasketel c) WKK s + diepe geothermie + gasketel d) WKK s + restwarmte + gasketel 4. Conclusies 05/05/2015 41
4. Conclusies» Collectieve energie + CO2 voorziening op basis van WKK en gasketel:» Rendabel op voorwaarde dat er een CO2 net wordt aangelegd» Op voorwaarde dat de glastuinbouwbedrijven op beperkte afstand van elkaar liggen» Gefaseerde aankoppeling vormt geen probleem» Het voordeel wordt gehaald uit schaaleffecten: hoger elektrisch rendement, schaalvoordeel investeringskost, reductie bufferkosten,» Indien de huidige certificatenregeling geen beperking zou opleggen aan het vermogen zou collectieve energie + CO2 voorziening nog rendabeler zijn» Collectieve energie + CO2 voorziening op basis van WKK en gasketel en thermische zonnecollectoren blijkt niet rendabel» Bij wegvallen (of reductie) van WKK certificaten wordt diepe geothermie financieel/economisch interessanter dan scenario s met enkel WKK (decentraal of centraal).» Restwarmte:» Moeilijk voor het vinden van geschikte cases» Samenwerking tussen bedrijven en glastuinbouw kan voordelig zijn 05/05/2015 42
Dank voor de aandacht! Vragen? 05/05/2015 43 43