Welkom Rentabiliteit studie energiecentrale MMC
Waarom ziekenhuis uitermate geschikt voor WKO Langs een warmte vraag heeft een ziekenhuis ook een grote koudevraag. Een WKO levert in zijn totaliteit meer op naarmate er meer behoefte is aan koeling. Langs koeling ventilatielucht ook aanvullende koeling: Ø Koelplafonds, inductieunits, koelconvectoren, etc Ø MER- en SER-ruimtes Ø Koeling voor OK plenums Ideaal voor koeling tijdens noodstroombedrijf laag elektra(piek)verbruik
In praktijk vaak ondermaatse prestatie In bestaande ziekenhuizen WKO pas in een later stadium pas toegevoegd. Ø Integratie in bestaande (conventionele) installatie. Ø Verschillende temperatuur tracés van afgiftesystemen. Geen standaardafname van warmte en koude (Meerdere autonome processen die gedurende het hele jaar koude of warmte vragen) Energiecentrale ziekenhuis bestaat vaak uit meerdere opwekkers die een wisselwerking op elkaar kunnen hebben. Ø WKK en eventuele afgassenketel en/of absortiekoeling Ø Additionele koeling en verwarming (bivalent bedrijf) Ø Stoomketels eventueel met stoom/water TSA s Ø Warm tapwateropwekking
Drycoolers Warmtepompen Conventionele installatie Koelmachines (conventioneel) Warmte- en koude Opslag in de bodem
Probleemstellingen: Hoe presteren de WKO en warmtepompen? Hoe presteren de overige opwekkers? (Warmtekrachtkoppeling, stoomketels, koelmachines, afgassenketel) De interactie tussen de opwekkers? (synergetisch of wisselwerking Energieverbruik gebouw in correlatie met opwekkers? (optimale inzet en regelstrategie) Zijn er besparingen te realiseren?
Doelstelling Inzicht krijgen in de prestaties van onze energiecentrale en zijn correlatie met het energetisch gedrag van het gebouw. Eventuele oorzaken voor verminderde prestaties opsporen en hiervoor modificatieconcepten opstellen. Berekenen wat de eventuele besparingen zijn die voortvloeien uit deze concepten en ze toetsen op meerdere criteriapunten.
Uitleg energiecentrale Inhoudsopgave Inzicht in de prestaties van de opwekkers van de energiecentrale. Oorzaken van verminderde prestaties opwekkers Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met opwekkers. Modificatieconcepten Energiebesparingen Conclusie en aanbevelingen
Opwekkers energiecentrale Stoomketels Afgassenketel Warmte-krachtkoppeling Warmtepompen Warmte-koudeopslag in de bodem (WKO) Koelmachines Drycoolers
Stoomketels Werkelijk rendement circa 81% Ketels functioneren conform specificaties
Afgassenketel Werkelijk rendement circa 79% Ketel functioneert conform specificatie
Warmte-krachtkoppeling (WKK)
Rentabiliteitsrekenmodel Draaiuren 8766 Gasverbruik 160 Onderhoudkosten per jaar (є) 66400 Electrisch rendement WKK (%) 35,0% Thermische rendement WKK (%) 62,0% Totaal CV-water WKK opgewekt volgens EMS (KWH) 4496000 Drycooler deel volgens EMS (%) 0,0% Cv-water opgenomen door gebouw volgens EMS (%) 100,0% Rendement afgassenketel (%) 79% Rendement stoomketelketels (%) 81% 2016 Kosten elektra dal (є / kwh) 0,03480 Kosten elektra piek (є / kwh) 0,04921 Kosten elektra gem bij 72% dag en 28% nacht (є / kwh) 0,04518 ODE en EB kosten (є / kwh) 0,01521 Kosten elektra totaal incl BTW (є / kwh) 0,07307 2016 Kosten Aardgas (є /Mn³) 0,21689 ODE en EB kosten (є/mn³) 0,07374 Kosten Aardgas totaal (є /Mn³) 0,35166 Enthalpie stoom (KJ/KG) 2744,5 Enthalpie voedingswater (KJ/KG) 631,9 Onderste verbrandingswaarde aardgas (MJ/Mn³) 31,669 Uitkomst Kwh Kosten Onderhoudskosten Totaal thermisch opgenomen door gebouw van WKK 6987431 Totaal elektrisch opgewekt door WKK (Kwh) 4318385 493.227 66.400 Totaal kosten 559.627 Totaal thermisch opgenomen door gebouw opgewekt door stoomketels 6987431 344.847 Totaal elektrisch ingekocht (Enexis) 4318385 315.528 Totaal kosten 660.375 Verschil bedrijfsvoering met of zonder WKK 100.747 Conversie rendement WKK 97,0% Conversie rendement totale systeem 91,63% Thermische rendement totale systeem 56,63%
34,9 % afgegeven aan de buitenlucht 65,1 % opgenomen door gebouw
Warmtepompen (koudebedrijf) Energy efficiency ratio (EER) circa 50% lager Capaciteit 38 % lager
Warmtepompen (warmtebedrijf) Coëfficiënt of performance (COP) circa 25% lager Capaciteit 21% lager
Warmte-koudeopslag in de bodem
Warmte-koudeopslag in de bodem Koude bron laden en warme bron ontladen (wintersituatie) Ø Rendement 29% lager dan specificaties Ø Capaciteit 48% lager dan specificaties Koude bron ontladen en warme bron laden (zomersituatie) Ø Rendement 19% lager dan specificaties Ø Capaciteit 44% lager dan specificaties Gevolg:
Koelmachines Koelmachines presteren volgens specificaties Koelmachines produceren het voordeligst koude
Drycoolers
Drycoolers Drycoolers presteren naar behoren
Resumé De thermische energie van de WKK wordt niet volledig opgenomen door het gebouw. De warmte-koudeopslag kan beter presteren. De warmtepompen kunnen beter presteren in zowel warmte- als koudebedrijf. Essentiele informatie wat betreft rendementen en capaciteiten van alle opwekkers (optimale inzet en regelstrategie)
Uitleg energiecentrale Inhoudsopgave Inzicht in de prestaties van de opwekkers van de energiecentrale. Oorzaken van verminderde prestaties opwekkers Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met opwekkers. Modificatieconcepten Energiebesparingen Conclusie en aanbevelingen
WKK Door te klein temperatuurverschil te weinig vermogenoverdracht Doordat de WKK in serie staat met de condensors. (opkrikken temp. tracé)
Warmtepompen Een te lage verdamperintredetemperatuur (verschillende temp tracés) Een te hoge condensorintredetemperatuur (verschillende temp tracés
Onderbouwing
Warmte-koudeopslag in de bodem (koude ontladen en warmte laden) Retourtemperatuur gekoeld water net te laag (verschillende temp tracés) Temperatuurverschil tussen ontrekking- en infiltratietemperatuur
Warmte-koudeopslag in de bodem (koude laden en warmte ontladen) Temperatuur warme bron te aan de lage kant Temperatuurverschil tussen ontrekking- en infiltratietemperatuur Minder warmte voor de warmtepomp beschikbaar (interactie)
Inhoudsopgave Zijsprongetje: uitleg energiecentrale. Inzicht in de prestaties van de opwekkers van de energiecentrale. Oorzaken van verminderde prestaties opwekkers Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met opwekkers. Modificatieconcepten Energiebesparingen Conclusie en aanbevelingen
Jaarbelastingduurkrommes
Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met de opwekkers Op basis van: Regelstrategie (bedrijfstoestanden en huidige software) Buitentemperatuur over het jaar 2015 Draaiuren opwekkers Opgewekte vermogens over het jaar 2015
Jaarbelastingduurkromme warmte gebouw MMC (huidige situatie)
Jaarbelastingduurkromme koude gebouw (huidige situatie) Geen koude beschikbaar (topkoeling) Maximale laadvermogen Koude bron
Jaarbelastingduurkromme stoom gebouw (huidige situatie)
Inhoudsopgave Zijsprongetje: uitleg energiecentrale. Inzicht in de prestaties van de opwekkers van de energiecentrale. Oorzaken van verminderde prestaties opwekkers Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met opwekkers. Modificatieconcepten Energiebesparingen Conclusie en aanbevelingen
Modificatieconcepten 6 haalbare modificatieconcepten opgesteld inclusief regelstrategieën. Alle modificatieconcepten zijn uitgezet in de jaarbelastingduurcurves voor warmte, koude en stoom. Doormiddel van de oppervlaktes te bepalen zijn de hoeveelheden energie (Kwh) per opwekker bepaald. Deze hoeveelheden energie zijn in rekenmodellen verwerkt die de vergelijking maakt met de huidige situatie. Modificaties getoetst doormiddel van een criteriamatrix
Rekenmodel kostenbesparing Opwekker Warmtepompen (warmtebedrijf) Warmtepompen (koudebedrijf) Dimensie Huidige situatie Na modificatie COP 3,88 4,66 1.792.650 3.884.876 33.758 60.913 EER 2,05 4,25 2.045.000 0 72.888 - Koelmachines ESEER 5,06 5,34 1.461.000 1.673.416 21.097 22.897 koude bron ontladen en warme bron laden Koude bron laden en warme bron ontladen Rendement Opgewekt per opwekker huidige situatie (KWh) Opgewekt per opwekker na modificatie (KWh) Kosten huidige situatie Kosten na modificatie EER 34 48 526.389 2.808.973 1.131 4.276 COP 39,2 48 526.389 2.808.973 981 4.276 CV-water stoomketels η 81% 81% 2.267.584 175.358 111.911 8.654 Stoom stoomketels η 81% 81% 896.836 896.836 44.261 44.261 Afgassen ketel є / Kwh 0,03644 0,03644 3.000.603 3.000.603 109.342 109.342 WKK є / Kwh 0,05023-3.122.606 3.122.606 156.848 156.848 Topkoeling -450.000-6.157 All-in kosten elektra (є/kwh) 0,07307 All-in kosten Aardgas (є/mn³) 0,35166 Totaal 15.112.668 15.112.668 552.218 405.310 Besparing op jaarbasis (є) 146.908 26,6%
Resultaat 1 WKK parallel aan de condensor van de WP en boiler (warm tapwater) voeden doormiddel van een 3-wegklep.
Jaarbelastingduurkrommes warmte gebouw
Besparing van 96.041 op jaarbasis (op basis van de energieprijzen 2016) Kostenbesparing op energie van 17,4% per jaar Investering van circa 35.000 (EVT van 0,4 jaar)
Resultaat 2 Koelmachines parallel aan verdampers warmte pompen en change over batterijen toepassen bij de luchtbehandelingskasten oudbouw.
Zijsprongetje: change-over batterij in een LBK
Jaarbelastingduurkrommes warmte gebouw
Jaarbelastingduurkrommes koude gebouw
Besparing van 147.000 op jaarbasis (op basis van de energieprijzen 2016) Energiebesparing van 26,6% Investering van circa 600.000 (TVT van 4,1 jaar) Topkoeling behoort tot het verleden en 1000 KW overcapaciteit voor uitbreidingen van het gebouw
Combinatie van de 2 modificaties Koelmachines parallel aan verdampers warmtepompen en change-over batterijen toepassen in de oudbouw. WKK parallel aan de condensor van de WP en boiler voeden doormiddel van een 3-wegklep.
Jaarbelastingduurkrommes warmte gebouw
Jaarbelastingduurkrommes koude gebouw
Combinatie van de 2 modificaties Besparing van 163.000 op jaarbasis (op basis van de energieprijzen 2016) Kostenbesparing van 29,6% Investering van circa 635.000 (TVT van 3,9 jaar) Topkoeling behoort tot het verleden en 1000 KW overcapaciteit voor uitbreidingen van het gebouw
Eindconclusies en aanbevelingen De combinatie van de 2 modificaties geeft het beste resultaat op meerdere criteriapunten Het genereert een kostenbesparing van circa 163.000 per jaar Wat een besparing betekent van 29,6% op de energiekosten De terugverdientijd hierbij is 3,9 jaar Topkoeling behoort tot het verleden 1000 KW extra koelcapaciteit voor de toekomst Geen investering nodig van 120.000 voor OK-complex De terugverdientijd daalt dan van 3,9 jaar à 3,2 jaar
Vragen???