Hoog efficiënte voor glastuinbouw en stadverwarming door HoSt Imtech Vonk vof door H. Klein Teeselink Directeur HoSt B.V. in Nederland 0742401807 info@host.nl Inhoud: Introductie HoSt B.V. Beschikbare biomassa in Nederland (en Europa). Waarom biomassa op basis van de WKK? Wie zijn HoSt en Imtech-Vonk? Hoge efficiëntie van de WKK: Stijging van het elektrische rendement; Stijging van het thermische rendement; CO 2 -terugwinning voor CO 2 -bemesting/bevruchting. Pagina 2 van 29 Beschikbare Biomassa in Nederland Hout Schoon hout (A-hout): snoeihout, afvalhout, hout uit compostering 1,5 miljoen ton ds/jaar. Sloophout (B-hout): 1,0 miljoen ton ds/jaar. A-hout wordt nu nog maar beperkt ingezet voor duurzame energie. Agrarisch (afval) productie 70 miljoen ton mest = 4.700 k ton ds/jaar Voordelig op gras en agrarisch afval = 4.000 k ton ds/jaar Kippenmest = 600 k ton ds/jaar Biologisch afval vanuit levensmiddelenindustrie = 2.500 k ton ds/jaar Andere afval (huishoudafval, slib etc.) = 2.800 k ton ds/jaar B-hout gaat naar enkele grote centrales en naar het buitenland. Bron: senternovem rapport groene grondstoffen Pagina 3 van 29 Pagina 4 van 29 Inefficiënt gebruik van biomassa in Nederland (en Europa) De totale potentiële biomassa in Nederland 7,5 miljoen m³ natuurlijke gasequivalent = 20% nationaal gasconsumptie. Elektrisch vermogen in Europa 6 keer meer agrarische grond en woud dan in Nederland. Afval Hout 100% Biomassa uit huishoudelijk en tuinafval Afvalverbranding Houtgestookte warmte/kracht installatie: 10-30 MWe Composteren 68% verliezen 10% benutte warmte 22% elektriciteit 70% verliezen Max. 30% elektriciteit Nul verliezen >100% Pagina 5 van 29 Pagina 6 van 29
door HoSt Imtech-Vonk vof HoSt en Imtech-Vonk hebben beiden 100% verantwoordelijkheid en aansprakelijkheid voor het product. HoSt: Leverancier van biomassa-installaties Biogasinstallatie Agrarisch afval Industrieel afval CFB vergasser Houtgestookte warmte/krachtinstallatie Imtech-Vonk heeft 3 biljoen Euro omzet en is één van de grootste leveranciers van industriële automatiseringssystemen en vermogenselektronica o.a. voor de olie en gasindustrie. 200 t/m 2000 kwe 350 t/m 4000 kwe speciaal voor 100% slachtafval. 700 t/m 5000 kwe 2500 t/m 15000 kwt Pagina 7 van 29 Pagina 8 van 29 Toenemende prestatie In 1999 is in Lelystad een houtgestookte warmte/krachtinstallatie gebouwd. Belangrijke kenmerken zijn: Vermogen 1,5 MWe Warmte (warmtenet) 6,0 MWt Totaal rendement 85% Elektrisch rendement 16% 1. Verhogen van elektrisch rendement : een hoge druk stoomketel; turbine met hoog rendement; procesintegratie. 2. Toenemend warmte rendement door: een rookgascondensor; lage temperatuur van het verwarmingssysteem. 3. Toenemende beschikbaarheid door: geen horizontale aansprakelijkheid; automatische reiniging van waterketel. 4. Aflevering van CO 2 naar de glastuinbouw. Pagina 9 van 29 Pagina 10 van 29 Houtgestookte warmte/krachteenheden Totaal rendement 110% lagere verwarmingswaarde Fornuis 5.7 MWt Hoge druk stoomketel 5 MWt Rookgas condensor 1.5 MWt CO 2 terugwinning Eerste demo Vanuit glastuinbouw 39 ºC Toevoer brandstof Warmwater stoomcondensor Warmwater rookgascondensor Generatorvermogen Eigen verbruik Totaal te benutten energie 5.7 MWt (lagere verwarmingswaarde) 3.9 MWt 1.5 MWt 1.2 MWe 0.1 MWe 6.5 MW 1.1 MWe Naar glastuinbouw 50 ºC Totaal rendement 114 % Elektrisch rendement 19 % 3.8 MWt Naar glastuinbouw max. 65 ºC Kassen oppervlak Gasbesparing CO 2 emissiereductie 11 Ha 4 miljoen Nm³/jaar 12.800 ton/jaar Pagina 11 van 29 Pagina 12 van 29
Elektrisch rendement Rendement van de stoomturbine Electrical efficiency 1. Hoge druk, hoge stoomtemperatuur 55 bar, 460 C 2. Meertraps-stoomturbine 3. Procesintegratie 4. Verlagen van stoomcondensatietemperatuur 25% 20% (Electricity / boiler output) Electrical efficiency 15% 10% 5% 0% Pagina 13 van 29 50 60 70 80 90 100 110 Water temperature out of the steam condenser [ C] Pagina 14 van 29 Vink Sion, glastuinbouw (1,15 MWe, 113% rendement) Pagina 15 van 29 Pagina 16 van 29 Waterpijpketel en ESP-filter Turbine en condensor Pagina 17 van 29 Pagina 18 van 29
l Rookgascondensor Hoog thermisch rendement Rookgascondensor Veel energie in rookgassen van biomassagestookte ketel door: 2 keer zo groot rookgasdebiet t.o.v. aardgasgestookt; 160 C rookgastemperatuur na ketel; 30 tot 55% vocht in brandstof. Verhogen rendement rookgascondensor door retourtemperatuur te verlagen. Afkoeling van de rookgas door waterinjectie; Warmteterugwinning door afkoeling van het condensaat; Preventie tegen corrosie door toevoeging van chemicaliën, hoog watervolume en hoogwaardig materiaal. Pagina 19 van 29 Pagina 20 van 29 CO 2 : noodzakelijk voor glastuinbouw Beperkingen van rookgassen voor CO 2 -bemestingen CO 2 stimuleert de groei met >30% Hogere productie indirecte energiebesparing Huidige CO 2 -consumptie Toekomst CO 2 -consumptie CO 2 -consumptie 11 ha glas CO 2 in rookgas circa 150 kg/m²/uur circa 250 kg/m²/uur? circa 1650 kg/uur circa 3000 kg/uur NOx < 35 mg/nm³ CO < 25 mg/nm³ Ethyleen < 0.9 ppm Stof < 2 ppm Het schoonmaken van rookgassen is een groot risico. Pagina 21 van 29 Pagina 22 van 29 Schoonmaken van rookgassen in 3 stappen CO2 Recovery installation Flue gas 4 CO2 7 3. Rookgascondensor Natte asafvoer Gaskoeler en condens CO 2 demper 1. 5. 6 Eerste wasser Stof en druppels scheiden Tweede wasser K o e e r 2. Flue gas Cooling water Condensate Gaskoeler Eerste demper Stripper Pagina 23 van 29 Pagina 24 van 29
CO 2 terugwineenheden Kosten CO 2 emissiereductie Eerste fase : eerste absorbeerkolom, capaciteit circa 500 kg/uur CO 2 -besparing Tweede fase : tweede absorbeerkolom, capaciteit stijgt tot 800 kg/uur Derde fase : opslag van CO 2 gedurende nacht, capaciteit circa 1600 kg/uur (12 uur per dag) 8.8 miljoen kwh elektrisch: 4.800 ton CO 2 -emissiereductie 4 miljoen m³ aardgas: 8.000 ton CO 2 -emissiereductie Totaal: 12.800 ton CO 2 Alleen elektra (26% E-rendement) 6.400 ton/jaar CO 2 -reductie Pagina 25 van 29 Pagina 26 van 29 WKK s voor de stadsverwarming WKK s voor de stadsverwarming Prijs van groene elektriciteit 130 /MWh Gasprijs (m³ excl. capaciteit) 0,20 /m³ Gedraaide uren (vollast) 8000 uur/jaar Kosten van hout (snippers, 45% vocht) 30 /ton Energie in hout 9 GJ/ton Totaal rendement 100% Rente 5% Afschrijvingsperiode 10 jaar Elektrisch vermogen 1,2 2,2 MWe Ketel capaciteit 5 10 MWt Investering hout WKK 5,5 9 miljoen euro Jaarlijkse productie van elektriciteit 9.200 12.000 MWh/jaar Gasbesparing 4.000.000 7.000.000 m³/jaar Houtconsumptie (40% vocht) 17.000 31.000 ton/jaar Inkomsten elektriciteit 1.248.000 2.288.000 Vermeden gaskosten 800.000 1.400.000 Houtkosten 510.000 935.000 Onderhoudskosten 110.000 180 000 Besparingen 1.428.000 2.573.000 Leasebedrag 600.000 990.000 Winst voor belasting 828.000 1.583.000 Pagina 27 van 29 Pagina 28 van 29 Conclusie 20% van de schone biomassa wordt nu nog maar benut. 2x zo grootte CO 2 -emissiereductie door de WKK. Pagina 29 van 29