Openbaar eindrapport Project DEMO05028 Warmtepomp verwarming van treinen



Vergelijkbare documenten
Optimale benutting van de energie input van een houtgestookte centrale door plaatsing rookgascondensor en CO2- benutting met PVT

DEMO Resultaten en bevindingen van project. Datum 2008 Status Definitief. Nuon Warmte in opdracht van Agentschap NL

Productie van FoxCoal uit getorreficeerde reststromen

Innovatief renoveren met PVT

Biomethanol. Resultaten en bevindingen van project. Datum September 2010 Status Definitief. BioMCN, e.a. in opdracht van Agentschap NL

Advies Ontwerp Levering Installatiepartners Inbedrijfstelling

DE WERKING VAN DE WARMTEPOMP

Verwarming & Airconditioning. «Ik wens een VOLWAARDIG alternatief voor een klassiek verwarmingsen. koelsysteem» Solution. AquaFREE RESIDENTIEEL

3 e Generatie ION Technologie

Energiegebruik van de Nederlandse spoorsector

Deerns ketenanalyse downstream van een van de twee meeste materiele emissies

Remblending. Resultaten en bevindingen van project. Datum December 2008 Status Definitief

Green Coal from torrefied Biomass: een tweede generatie hoogwaardig en groen alternatief voor steenkool

Onderzoek en ontwikkeling voor een kleinschalige windturbine met venturi en geluidsdemper

Verwarming & Airconditioning. «Ik wens een VOLWAARDIG alternatief voor een klassiek verwarmingsen. koelsysteem» Solution. AquaFREE RESIDENTIEEL

D2C-Airco. Resultaten en bevindingen van project. Datum 11 april Optimair Holding BV in opdracht van Agentschap NL

ECO V. lg Electronics Ventilatie - warmteterugwinning. Speciefieke kenmerken van de Eco V-unit:

Itho Daalderop Energiezuinig en comfortabel klimaatsysteem. uw nieuwe. woning

CO2-reductieplan Kuurman

Energy-Floor haalt energie uit de bodem van uw woning

CO-2 Rapportage Electrotechnische Industrie ETI bv Vierde Broekdijk JD Aalten Kamer van koophandel Arnhem

Zonder investeren besparen 10 tips en vragen voor de facilitair manager

Voorstel Van het college van burgemeester en wethouders Aan de raad van Zoeterwoude. Vergadering : 31 augustus 2017 Nummer : 17/37

EfficiEncy Duurzaam. EnErgiEbEsparing. Warmte en koude. KEnnis industrie. energie financiering. instrumenten. GebouwDe omgeving

Opdrachtgever: Directie HKV lijn in water. 3.A.1 CO 2 -emissie inventaris eerste helft ten behoeve van de CO 2 -Prestatieladder

COMFORTVERBETERING ENERGIEBESPARING MEER DAN 15% EFFECTIEVE CO2-REDUCTIE TERUGVERDIENTIJD MINDER DAN 5 JAAR

Elga WINNAAR De kracht van de combinatie

Document: Energiemanagementplan

Voortgangsrapportage

Energy Solutions Pioneering for you

DAIKIN-INTERGAS HYBRIDE WARMTEPOMP DAIKIN-INTERGAS HYBRIDE WARMTEPOMP

De mechanische ventilatie type C is in te delen in twee stromingen die nog in de huidige huizen aanwezig zijn:

Hybride warmtepompen Wat, wanneer en hoe?

Lucht ARIANEXT NIEUW GAMMA WARMTEPOMPEN

CO-2 Rapportage Inhoudsopgave. Electrotechnische Industrie ETI bv Vierde Broekdijk JD Aalten Kamer van koophandel Arnhem

Rapport installatieconcept

Warmtepompen besparen op energie, niet op comfort

Hybride warmtepompen. Wat, wanneer en hoe? Simon Tuitel, Product Manager Warmtepompen, Controls & connectivity

Meer wooncomfort. en minder energieverbruik door een warmtepomp. voltalimburg.nl/warmtepomp

Energierapportage MFC Atria Leusden. Asschatterweg JJ Leusden

Kenniscentrum InfoMil Energiebesparing bij een sportclub

Pioneering for You. Informatie voor alle exploitanten van utiliteitsgebouwen en installaties Wilo-Energy Solutions

Opdrachtgever: Directie HKV lijn in water. 3.A.1 CO 2 -emissie inventaris eerste helft ten behoeve van de CO 2 -Prestatieladder

3B.2 Reductieplan 2017

Eindrapport. Energie-efficiënte CO2-verwijdering uit biogas

3.D.1 Keteninitiatief

Datum 29 september 2011

Aardwarmtenetwerk Pijnacker

Energie meetplan Inrichting Buffer-Noord Zwartemeer

MIP2 Groene Datacenters

Document: Energiemanagementplan

Voorwaarden aansluiting appartementen en woningen op WKO bron DSKII

Alezio. >> Een winnende investering >> Tot 70% energiebesparing >> Behoud van het milieu. Warmte in al zijn éénvoud, warmte uit de lucht!

Review CO2 reductiedoelstellingenvoestalpine WBN. Conform niveau 5 op de CO2-prestatieladder 2.1

BUVA EcoClimate warmtepomp. Duurzaam verwarmen, koelen en warm water voor elke woning.

Energiemanagementplan Certificering op CO 2 -prestatieladder

Voortgangsrapportage CO2-emissiereductie.

Verwarm uw woning elektrisch. Creëer met een warmtepomp uw ideale WinWoonSituatie

Energy Solutions Pioneering for you

Nieuwe wetgeving koelinstallaties versnelt toepassing warmtepompen

Sector- en keteninitiatieven CO 2 -prestatie

Scope 1 doelstelling Scope 2 doelstelling Scope 1 en 2 gecombineerd 5% CO 2- reductie. 30% CO 2- reductie in % CO 2 -reductie in 2016 ten

CO 2 Nieuwsbrief Eerste voortgangsrapportage scope 3 doelstellingen

Stand van zaken bioenergie in Nederland subsidies en regelgeving

Duurzaamheidsonderzoek en subsidiescan Combibad De Vliet te Leiden. 11 februari 2016

Itho Daalderop Energiezuinig en comfortabel klimaatsysteem A++ Uw nieuwe woning

Creators of Air R32. Airconditioners R32 Wandmodellen

Warmtepompen besparen op energie, niet op comfort

S.A.M. Schagen BV. 3.B.2_2 Energie meetplan Conform niveau 3 op de CO 2 -prestatieladder 2.2

Hoog rendement voor vrijwel elke bestaande situatie. Gasabsorptiewarmtepompen. Logatherm GWPL 35

arotherm Energiebesparend, geschikt voor iedereen Het goede gevoel, het juiste te doen

Voortgangsrapportage CO 2 reductie 1 e helft 2014

Financieringsconstructies Frisse Scholen in de Praktijk. Met minder geen genoegen nemen. in opdracht van

Duurzaam verwarmen en koelen met gas

Energieverspilling is zinloos

CO 2 Voortgangsrapportage H1. Multiline Markeringen B.V. versie definitief

Energiemanagement Actieplan 2015 CO 2 -Prestatieladder

1. INLEIDING 2. CARBON FOOTPRINT

Thermofiele Slibgisting en Stikstofterugwinning op RWZI Bath

Energie meetplan Conform niveau 3 op de CO2-prestatieladder 2.1

CO2-reductieplan Kuurman

PERSDOSSIER I BATIBOUW 2013 HAL 12 I STAND 404

Warmtepompen besparen op energie, niet op comfort

Energieverbruik gemeentelijke gebouwen

CO 2 -uitstootrapportage 2011

Energie meetplan Conform niveau 5 op de CO2-prestatieladder 3.0

Berekening van de standaard CO 2 -emissiefactor aardgas t.b.v. nationale monitoring 2014 en emissiehandel 2014

DAIKIN INTERGAS MONOBLOC HYBRIDE DAIKIN INTERGAS MONOBLOC HYBRIDE

CO2-reductieplan. Samen zorgen voor minder CO2. Rapportage M

Business Cases LED verlichting in de Zorgsector

Sector- en keteninitiatieven

3.D.1 Keteninitiatief

Mogelijkheden voor aardgasloze Benedenbuurt

Een beginnershandleiding voor energiezuinige verlichting

emissie [ton/halfjaar] [%] [ton/fte] [ton/fte] Aardgasverbruik Scope 1 12,92 13% 0,51 0,72 Brandstofverbruik zakelijk verkeer met leaseauto's Scope

Energiemanagementprogramma W. van den Heuvel & Zn.

Document: Energiemanagementplan

2012/2013. [3.B.2_1 Energiereductieprogramma] CO2-prestatieladder Niv. 3. CO2 prestatieladder niv. 3. Struyk Verwo Aqua

Betrokken partijen. Potentieelstudie lucht/water warmtepomp in de bestaande bouw. Robert Harmsen. NPW Congres, 12 februari 2009.

PROJECTPLAN METERS MAKEN IN DE ESHOF

Transcriptie:

Resultaten en bevindingen van project Openbaar eindrapport Project DEMO05028 Warmtepomp verwarming van treinen Dit rapport is onderdeel van de projectencatalogus energie-innovatie. Tussen 2005 en 2011 kregen ruim 800 innovatieve onderzoeksprojecten subsidie. Ze delen hun resultaten en bevindingen, ter inspiratie voor nieuwe onderzoeks- en productideeën. De subsidies werden verleend door de energie-innovatieprogramma's Energie Onderzoek Subsidie (EOS) en Innovatie Agenda Energie (IAE). Datum Februari 2009 Status Definitief Lloyds Register Rail Europe B.V., e.a. in opdracht van Agentschap NL

Colofon Projectnaam Programma Regeling Projectnummer Contactpersoon Openbaar eindrapport Project DEMO05028 Warmtepomp verwarming van treinen Energie Onderzoek Subsidie Demonstratie DEMO05028 Jaap de Keijzer Hoewel dit rapport met de grootst mogelijke zorg is samengesteld kan Agentschap NL geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele fouten.

NS Reizigers B.V. Materieel & Infrabeleid Openbaar eindrapport Project DEMO05028 Warmtepomp verwarming van treinen

I FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 2/17

Inhoudsopgave 1 Samenvatting 5 2 Projectgegevens 6 3 Inleiding 7 4 Doelstelling van het project 8 5 Werkingsprincipe van het warmtepompsysteem 9 6 Projectverloop 10 6.1 Voorstudie 10 6.2 Projectstart 11 6.3 Ontwikkeling, inbouw en demonstratie 11 6.4 Analyse 12 6.5 Verspreiding resultaten 12 7 Resultaten 13 8 Conclusie 15 8.1 Technische aspecten 15 8.2 Economische aspecten 15 9 Bijdrage aan de EOS Demonstratie doelstellingen 16 10 Literatuur 17 FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 3/17

FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 4/17

1 Samenvatting NS streeft vanuit haar maatschappelijke betrokkenheid naar voortdurende vermindering van het elektriciteitsverbruik. Een groot deel van de gebruikte elektriciteit is nodig voor het verwarmen van treinen. Dit rapport beschrijft een demonstratieproject dat NS Reizigers B.V. heeft ondernomen om hierop te besparen. Het behelst de toepassing van een warmtepomp voor verwarming van de trein. Doelstelling van het demonstratieproject was primair het onderzoeken van de technische en economische haalbaarheid van het warmtepompsysteem op het spoorwegmaterieel in Nederland. Het demonstratieproject heeft een innovatief karakter omdat het systeem nooit eerder is toegepast op spoorwegmaterieel in de Nederlandse klimatologische omstandigheden. Het project heeft uitgewezen dat het warmtepompsysteem technisch realiseerbaar is in Nederland. Vanuit technisch oogpunt kan men het volgende concluderen: Aan een conventioneel HVAC treinsysteem is met slechts enkele beperkte constructieve aanpassingen een warmtepompfunctionaliteit toe te voegen. (Het HVAC systeem is het systeem dat zorgt voor verwarming, koeling en ventilatie van de trein.) Het aldus verkregen warmtepompsysteem neemt niet veel meer ruimte in dan een conventioneel HVAC treinsysteem. De verwarmingsprestatie en het comfortniveau die worden bereikt zijn minstens hetzelfde als die van de conventionele verwarming. Het warmtepompsysteem kan het energieverbruik van de verwarming halveren. Door toepassing van de warmtepomp naast de conventionele verwarming wordt er een redundantie in de verwarmingsfunctie gecreëerd, waardoor de bedrijfszekerheid van de verwarmingsfunctie toeneemt. De noodzakelijke kennis voor de bouw van een warmtepompinstallatie is bij de gangbare leveranciers voor HVAC treinsystemen aanwezig, ook als er geen leveringservaring is. Het project heeft uitgewezen dat het warmtepompsysteem ook economisch haalbaar is. Daartoe moet echter wel aan een aantal voorwaarden worden voldaan: De aanschafkosten moeten laag worden houden door de functionaliteit alleen te implementeren als extra bovenop de aanschaf van een aircosysteem. De levensduur van de compressor moet gegarandeerd langer zijn dan circa 5 à 6 jaar en het vervangen ervan moet relatief eenvoudig zijn. De warmtewisselaars moeten uitstekend bereikbaar zijn voor reiniging. De vereiste levensduur van de compressor is binnen het demonstratieproject niet aangetoond. De schaalgrootte en tijdsduur van het project geven hierover namelijk te weinig informatie. De toepassing van de warmtepomp in een mobiele installatie (in tegenstelling tot de toepassing in gebouwen) blijft daarmee risicovol. Voor (de klanten van) NS zijn punctualiteit en bedrijfszekerheid twee zeer belangrijke eisen aan de processen en de treinen. Technisch inkoopbeleid vereist daarom een proven technology ; een bekende, beproefde en daarmee risicoloze techniek. De warmtepomp is dit momenteel niet. NS hoopt dat door internationale verspreiding van de resultaten van dit demonstratieproject de discussie over dit onderwerp gestart wordt en de interesse in de markt voor het systeem toeneemt. Zo kan op de langere duur het warmtepompsysteem een algemeen gangbaar systeem worden op het rollend materieel in Europa. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 5/17

2 Projectgegevens Projecttitel: Warmtepomp verwarming van treinen Projectnummer: DEMO05028 Projectperiode: 1 juni 2006 tot 1 september 2008 Penvoerder: NS Reizigers B.V. (NSR) Dit project is uitgevoerd met subsidie van het Ministerie van Economische Zaken, regeling EOS: Demonstratie, uitgevoerd door SenterNovem FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 6/17

3 Inleiding NS is met 1% van het Nederlandse elektriciteitsverbruik een grote gebruiker. NS streeft vanuit haar maatschappelijke betrokkenheid naar voortdurende vermindering van het energiegebruik en meer specifiek het elektriciteitsgebruik. Sinds 1999 heeft NS een MeerJarenAfspraak met de overheid om in 2010 20% te besparen op het energieverbruik per zitplaatskilometer ten opzichte van 1998. NS wordt hierin begeleid door SenterNovem. In april 2007 heeft NS als eerste grote Europese onderneming de Europese ambitie onderschreven om in 2020 20% minder CO 2 uit te stoten dan in 1990. Het overgrote deel van de gebruikte elektriciteit wordt gebruikt voor het rijden van treinen. Van die hoeveelheid energie is ongeveer 10% toe te wijzen aan verwarming. Ondanks dat op de verwarmingsenergie in het verleden al diverse besparingsacties zijn doorgevoerd, zoekt NSR nog naar aanvullende maatregelen om het energieverbruik en de daaraan gekoppelde milieubelasting verder te reduceren. De verwachting is dat de grootste potentiële vermindering van het verwarmingsverbruik kan worden bereikt door toepassing van warmtepompen in de treinen ten behoeve van de verwarming daarvan. Deze voor de gebouwde omgeving bekende techniek wordt echter niet of nog maar nauwelijks toegepast op spoorwegvoertuigen. Voor (de klanten van) NS zijn punctualiteit en bedrijfszekerheid twee zeer belangrijke eisen aan de processen en de treinen. Technisch inkoopbeleid vereist daarom een proven technology ; een bekende, beproefde en daarmee risicoloze techniek. De warmtepomp in de trein is dat momenteel niet. Daarnaast vormt de warmtepomp in de trein technisch een uitdaging vanwege het mobiele karakter, de spoorwegomgeving, de klimatologische omstandigheden en de strenge eisen aan het comfort voor de reiziger. Om de toepassing en ontwikkeling van de warmtepomp te demonstreren en daarmee tegelijkertijd een impuls te geven aan het onderwerp is na het uitvoeren van een voorstudie besloten om een innovatief demonstratieproject uit te voeren. In het kader van dit project is een rijtuig van NS uitgevoerd met een warmtepomp. Dit rapport is het eindrapport van het demonstratieproject. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 7/17

4 Doelstelling van het project Doelstelling van het demonstratieproject is primair het onderzoeken van de technische en economische haalbaarheid van het warmtepompsysteem op het spoorwegmaterieel in Nederland. Bij een aangetoonde technische en economische haalbaarheid kan NS overwegen om de wens voor een warmtepomp mee te nemen in de specificatie bij aanschaf of revisie van spoorwegmaterieel om te komen tot een lager energieverbruik en een daarmee gepaard gaande lagere milieubelasting. De resultaten van het project zullen tevens worden gebruikt om meer bekendheid aan het systeem te geven in binnen- en buitenland. Het demonstreren van de resultaten aan buitenlandse spoorwegondernemingen en andere belanghebbenden kan leiden tot toepassing van dit systeem bij andere spoorwegvervoerders waardoor op de lange termijn dit systeem als regulier systeem kan worden aangemerkt. Het demonstratieproject heeft een innovatief karakter omdat het systeem nooit eerder is toegepast op spoorwegmaterieel in de Nederlandse klimatologische omstandigheden. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 8/17

5 Werkingsprincipe van het warmtepompsysteem Het klimaatsysteem (HVAC systeem) van een elektrisch aangedreven trein maakt vrijwel uitsluitend gebruik van elektrische weerstanden voor de verwarming en een compressie koelsysteem (in hoofdzaak bestaande uit een compressor, condensor en verdamper) voor de koeling van het interieur, zie onderstaand figuur. Figuur 1: Gebruikelijke opbouw van een klimaatunit voor spoorwegmaterieel. Het compressie koelsysteem koelt de interieurlucht en transporteert de warmte naar buiten. Dit proces kan echter ook omgekeerd worden. Hierbij wordt de buitenlucht gekoeld en wordt de warmte naar binnen getransporteerd; het interieur wordt verwarmd. Een verwarmingsweerstand heeft een rendement van circa 100%; bijna alle toegevoerde elektrische energie wordt omgezet in warmte. Een warmtepomp heeft echter een veel hoger rendement, hoger dan 100%. Dit komt omdat er warmte aan de buitenlucht wordt onttrokken en aan het interieur wordt toegevoerd. Men betaalt slechts de transportkosten van deze warmte, hoofdzakelijk in de vorm van elektrische energie die nodig is om de pomp (de compressor van het compressie koelsysteem) aan te drijven. Deze hoeveelheid energie is veel kleiner dan de hoeveelheid warmte die men transporteert. Door het hogere rendement van de warmtepomp ten opzichte van de weerstandsverwarming is er dus een behoorlijke hoeveelheid energie te besparen terwijl de ter beschikking gestelde verwarmingscapaciteit hetzelfde blijft. De warmtepomp kent wel een beperking. De warmtepomp koelt de buitenlucht. Dit proces kan slechts doorgaan tot een buitentemperatuur van circa 4 C. Daarbeneden bevriest het in de buitenlucht aanwezige vocht. Het ijs dat daardoor gevormd wordt, moet worden ontdooid door de conventionele weerstandsverwarming. Dit is nog rendabel tot een temperatuur van circa -4 C. Daarbeneden dient de conventionele verwarming de verwarmingsfunctie weer volledig te verzorgen. De klassieke weerstandsverwarming moet bij toepassing van een warmtepompsysteem in de trein derhalve volledig gehandhaafd blijven. Enerzijds moeten de weerstanden de warmtepompfunctie mogelijk maken bij buitentemperaturen rond het vriespunt. Anderzijds moeten ze zorg dragen voor de verwarming bij koudere buitentemperaturen van -4 C tot een temperatuur van -20 C. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 9/17

6 Projectverloop Het project heeft de volgende stadia gekend: (Voorstudie) medio 2005 tot voorjaar 2006 Contractering medio 2006 Ontwikkeling najaar 2006 Inbouw januari 2007 Demonstratie februari - april 2007 en winter 2007/2008 Analyse en rapportage medio 2007 en medio 2008 Verspreiding resultaten vanaf medio 2007 Terugbouw voorjaar 2009 (nog uit te voeren) 6.1 Voorstudie De voorstudie betrof feitelijk de aanloop naar het demonstratieproject. Voor de volledigheid wordt deze fase toch genoemd. Tijdens deze fase heeft Lloyds Register Rail Europe BV theoretisch de technische en economische haalbaarheid onderzocht aan de hand van berekeningen en mogelijk in de markt aanwezige kennis. Er is contact gelegd met diverse spoorweg HVAC leveranciers en hun klanten om hen te vragen naar hun ervaring met de warmtepomp. Slechts één leverancier bleek ervaring te hebben; Merak in Spanje. Deze leverancier is bezocht om informatie vergaren. In een later stadium is ook een bezoek gebracht aan de gebruikers van deze installaties, zijnde FGC, een regionale vervoerder nabij Barcelona. Door TNO Bouw en Ondergrond zijn in deze fase berekeningen uitgevoerd op basis van theoretische modellen. De resultaten van deze voorstudies en bezoeken luidden in hoofdzaak: 1 De te verwachte jaarlijkse energiebesparing op de verwarmingsenergie bedraagt in theorie minstens 50% per rijtuig per jaar. De omkeerbare warmtepomp is een rendabele investering met een redelijke terugverdientijd. 2 Verwarming door middel van een warmtepomp kent echter nauwelijks een toepassing op rollend materieel. De HVAC industrie heeft dus ook nauwelijks ervaring. Voor zover bekend zijn er uitsluitend enkele materieelseries in Spanje en Portugal uitgerust met het systeem, geleverd door Merak. Vanwege deze uiterst beperkte toepassing kan het systeem niet aangemerkt kan worden als proven technology. 3 De praktijkervaring in Spanje geeft onvoldoende houvast omdat de klimatologische omstandigheden aanzienlijk verschillen van die in Nederland. De Spanjaarden gebruiken een warmtepomp in hoofdzaak om te kunnen besparen op de toepassing van verwarmingselementen. De toepassing in de veelal warme metro tunnelomgeving in Spanje vereist nauwelijks noodzaak voor een verwarmingssysteem. Ondanks de goede technische en economische perspectieven, staat het feit dat het hier niet gaat om een proven technology een grootschalige implementatie in de weg. De voorstudie eindigt dan ook met het advies om een demonstratieproject uit te voeren. Geadviseerd wordt om de demonstratie uit te voeren op een zogenaamd ICRm rijtuig van NS; dit is technisch en logistiek het eenvoudigst te verbouwen. Verder kan men volledig onafhankelijk van eventuele aanbestedingsproblematiek opereren omdat er geen revisie van dit materieel beoogd is. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 10/17

6.2 Projectstart Bij aanvang van het project zijn de doelstellingen, het overzicht en planning van alle activiteiten, de partijen, de budgetten, de risico s etc. vastgelegd in een projectplan [1]. De uitvoering van het project is slechts beperkt afgeweken van het projectplan. De volgende partijen hebben een rol gespeeld bij het project: Nb: Lloyds Register Rail Europe BV was bij aanvang van het project deel van NS onder de naam NedTrain Consulting BV. 6.3 Ontwikkeling, inbouw en demonstratie Na een fase van ontwerpen (globaal ontwerp zie figuur 2 op de volgende pagina), bouwen en testen van de klimaatinstallatie door Faiveley Transport Leipzig is het systeem in januari 2007 ingebouwd in een ICRm rijtuig 2e klasse. Daarbij is ook een energie meetsysteem geïnstalleerd in het betreffende rijtuig, alsmede in 2 naburige niet-gewijzigde rijtuigen uit de treinsamenstelling. Na een inbedrijfstelling en uitvoerige beproeving bij stilstand is het rijtuig medio februari 2007 in reguliere commerciële reizigersdienst gegaan. Tijdens deze praktijkdemonstratie van de warmtepomp zijn meetgegevens verzameld van zowel het warmtepomprijtuig als de 2 naburige referentierijtuigen. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 11/17

Figuur 2: Globale opzet van het systeem en het rijtuig 6.4 Analyse Lloyds Register Rail Europe heeft een analyse uitgevoerd van de meetgegevens van zowel 2007 als 2008. Daarnaast heeft TNO de analyse uitgevoerd van de meetgegevens van 2007. Daarbij is gekeken naar het functioneren van de warmtepompinstallatie zelf en de energiebesparing en rendementen van het warmtepomprijtuig ten opzichte van de referentierijtuigen. 6.5 Verspreiding resultaten De resultaten van het project zijn binnen de NS organisatie verspreid aan alle belanghebbenden. Ook zijn ze op een energiecongres van het UIC (wereldwijd samenwerkingverband van spoorwegondernemingen) gepresenteerd aan alle deelnemers uit diverse landen en partijen. Van deze presentatie is een publicatie verschenen. Mogelijk heeft deze bijgedragen aan een opleving van de interesse in het systeem, waarvan wij voorzichtige signalen uit de markt terug krijgen. Dit eindrapport zal nog worden vertaald in het Engels en internationaal worden verspreid binnen het UIC. Ook zal het beschikbaar worden gemaakt op relevante websites binnen de EU. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 12/17

7 Resultaten De resultaten van het project zijn uitvoerig gedocumenteerd in de samenvattende rapportage van 2007 [2] en de samenvattende rapportage van 2008 [3]. Hieronder volgt het meest relevante resultaat van het project: de energiebesparing. De energiebesparing wordt gevisualiseerd in de onderstaand figuur. Standaard rijtuig Warmtepomp rijtuig Figuur 3: Gemeten energieverbruik in afhankelijkheid van de buitentemperatuur voor het warmtepomprijtuig (blauw) en de referentievoertuigen (paars). De figuur toont het opgenomen vermogen versus de buitentemperatuur van het de nietgemodificeerde rijtuigen (paarse stippen) tegenover het warmtepomprijtuig (blauwe stippen). Er is duidelijk te zien dat het warmtepomprijtuig aanzienlijk minder energie verbruikt. Overigens heeft verificatie plaatsgevonden dat de temperaturen in de reizigersruimtes tussen de rijtuigen identiek is gebleven. Er zijn in de meetperiode geen uren geweest die kouder waren dan (afgerond) 4 C. Oorzaak hiervan was de relatief warme winter begin 2007 en 2007/2008. Hierdoor ontbreekt informatie over het energieverbruik beneden deze temperatuur. Deze gegevens kunnen echter wel worden benaderd. De aldus verkregen verbruiksinformatie kan worden gecombineerd met het histogram van de buitentemperatuur in Nederland, zie figuur 4 op de volgende pagina. Zodoende kan een indruk worden verkregen van het jaarlijkse energieverbruik van de beide uitvoeringen. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 13/17

Figuur 4: Histogram van de buitentemperatuur in Nederland Resultaat van het project is dat er een besparing mogelijk is op de verwarmingsenergie van circa 50% bij de gemeten buitentemperaturen. Als deze uitkomst wordt gecorrigeerd voor alle in Nederland voorkomende buitentemperaturen (niet bij alle buitentemperaturen is gemeten), dan kan worden aangenomen dat de jaarlijkse energiebesparing op de verwarming van het demonstratierijtuig 44% bedraagt, ofwel 44% x 105.000 kwh = 46.000 kwh per rijtuig per jaar. Opgemerkt dient te worden dat het demonstratierijtuig een omgebouwd rijtuig betreft met derhalve een suboptimaal warmtepompsysteem. Indien bij het ontwerp van een voertuig van meet af aan rekening wordt gehouden met een warmtepomp, dan zijn hogere rendementen te verwachten. Om het totale potentieel aan besparing van primaire energie (PJ) en CO 2 - emissie te bepalen op basis van de bovengenoemde resultaten kan de volgende berekening worden uitgevoerd: Er wordt uitgegaan van een energiebesparing van circa 46.000 kwh per jaar per rijtuig. NS beschikt over ± 2500 rijtuigen. (Andere vervoerders in Nederland zoals de regionale en stedelijke vervoerders beschikken nog over ± 800 elektrische rijtuigen.) Indien de warmtepomp in alle rijtuigen van NS zou worden geïnstalleerd zou de impact globaal berekend kunnen worden op 2500 x 46.000 = 115 mln kwh per jaar. De beperking van CO 2 -emissie bedraagt dan ± 115 mln x 0.49= 57 mln kg CO 2 per jaar. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 14/17

8 Conclusie Het project heeft de volgende helderheid verschaft aangaande de technische en economische haalbaarheid. 8.1 Technische aspecten In de periode van medio 2006 tot medio 2008 heeft een warmtepompsysteem in een rijtuig van NS nagenoeg storingsvrij gefunctioneerd in de reizigersdienst. Dit toont aan dat het systeem technisch realiseerbaar is in Nederland. Indien bij het ontwerp rekening wordt gehouden, is een standaard HVAC koelsysteem met slechts enkele constructieve aanpassingen ook als een energiezuinig verwarmingssysteem te gebruiken. Het systeem neemt niet veel meer ruimte in dan een conventioneel verwarmingssysteem. De geverifieerde verwarmingsprestatie van de warmtepomp is minstens hetzelfde als de conventionele verwarming. Er is een redundantie in verwarmingsfunctie gecreëerd, waardoor de bedrijfszekerheid van de verwarmingsfunctie is toegenomen. Uitval van de warmtepomp heeft aantoonbaar niet geleid tot uitval van de verwarmingsfunctie. Het systeem is ontwikkeld door een HVAC leverancier zonder eerdere leveringservaring van warmtepompen. Dit toont aan dat de noodzakelijke kennis bij de leveranciers aanwezig is, ook als er geen leveringservaring is. 8.2 Economische aspecten Aan de opbrengstkant staat de energiebesparing. Resultaat van het project is dat er een besparing mogelijk is op de verwarmingsenergie van circa 50% bij de gemeten buitentemperaturen. Na een correctie bedraagt dit circa 46.000 kwh per rijtuig per jaar. Aan de kostenkant staan hogere aanschafkosten en hogere lange- en korte termijn onderhoudskosten. De hogere aanschafkosten worden hoofdzakelijk veroorzaakt door de aanvullende ontwikkelings- en testkosten. Doordat de compressor vaker wordt gebruikt, zal de levensduur ervan een factor 2 à 3 afnemen ten opzichte van de huidige situatie met conventionele verwarming. Derhalve moet gedurende de levensduur van het materieel de compressor vaker verwisseld worden. Ook zijn er verhoogde korte termijn kosten doordat meer reiniging nodig is van het aircosysteem dan wanneer er met conventionele verwarming wordt verwarmd. De energieprijs is nog steeds relatief laag. De warmtepomp is economisch rendabel indien aan de volgende voorwaarden wordt voldaan: 1 De aanschafkosten moeten laag worden houden door de functionaliteit alleen te implementeren als extra bovenop de aanschaf van een aircosysteem. 2 De levensduur van de compressor moet gegarandeerd langer zijn dan circa 5 à 6 jaar en het vervangen ervan moet relatief eenvoudig zijn. 3 De warmtewisselaars moeten uitstekend bereikbaar zijn voor reiniging. Nb: De vereiste levensduur van de compressor is binnen het demonstratieproject niet aangetoond. De schaalgrootte en tijdsduur van het project geven hierover namelijk te weinig informatie. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 15/17

9 Bijdrage aan de EOS Demonstratie doelstellingen Op projectniveau is vastgesteld dat het referentierijtuig gedurende de demonstratieperiode in 2007 49% meer verwarmingsenergie heeft gebruikt dan het warmtepomprijtuig, 7100 ten opzichte van 3600 kwh. Extrapolatie leert dat we op jaarbasis mogen uitgaan van 44% besparing, wat in dit specifieke geval gelijk staat aan 46.000 kwh. Dit is aanzienlijk. Over het hele materieelpark zullen de besparingen ook groot zijn ondanks dat het modernere materieel efficiënter is dan ICRm. De verwachting is dat bij complete ombouw van het NS materieelpark een energiebesparing behaald kan worden van 5 à 7% van het totale verbruik aan tractie-energie. Inventarisatie in de markt leert dat ook medio 2008 nog geen warmtepompinstallatie wordt geleverd geschikt voor mobiele installaties in het klimaat van Noordwest Europa. Overwogen wordt om in de aanbesteding van het te reviseren, oudere, dubbeldeksmaterieel de warmtepompfaciliteit mee uit te vragen. De warmtepomp voor mobiele installaties blijft echter een technisch risico. Het (herhalings)potentieel is groot een energiebesparing tot 50% ten opzichte van het conventionele verwarmingsysteem. De industrie zal door een uitvraag van NS de eerste keer formeel worden uitgedaagd om te komen met een commerciële warmtepompinstallatie voor Noordwest Europa. Dat maakt uitspraken over prijs, prijsontwikkeling en marktintroductie en -verwachting op dit moment heel prematuur. De techniek is in september 2007 gepresenteerd tijdens een Energy Efficiency Conference van de Europese railindustrie in Portaroz, Slovenië. Dit openbare eindrapport zal in het Engels vertaald worden en ter beschikking worden gesteld aan Europese vervoerders, aanbieders van treinen en onderdelen. Het zal zowel worden gepubliceerd op de Europese Railenergy website als op de website van Senter Novem. Mogelijk wordt het eindrapport later dit jaar nog gepresenteerd tijdens de Energy Efficiency Conference 2009. FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 16/17

10 Literatuur [1] Proefneming Warmtepompverwarming, Projectplan, kenmerk 03-278225, de Keijzer, augustus 2006. [2] Beproeving Warmtepomp ICRm, Eindrapport, kenmerk 03-310215, de Keijzer, aug 2007. [3] Rapportage aanvullende metingen Warmtepomp, kenmerk 03-339527, de Keijzer, april 2008. Colofon Auteurs Jaap de Keijzer, Lloyds Register Rail Europe B.V. Jan Hoogakker, NS Reizigers B.V., Materieel en Infrabeleid Kenmerk F&A2009-007 Datum 25 februari 2009 Status definitief FSZ/F&A/2009-007 25 februari 2009 17/17