Energiebesparing in het melkhuisje 26 november 2010 www.enerpedia.be
Inhoud Kadering Technologie voor energiebesparing Meetcampagne Besluit
Kadering
Energieverbruik melkvee! Opm.: Energieverbruik melkvee = inclusief energieverbruik jongvee 5,53 kwh/100 liter melk
Besparende tips Onderhoud de melkmachine goed Controleer geregeld de werking van de melkmachine Houd temperatuur van het lokaal waar de condensor staat zo fris mogelijk (oriëntatie: noord/noordoost) Pas de inhoud van uw melkkoeltank aan aan uw melkproductie
Besparende tips Verminder de temperatuur van het spoelwater (90 C -> 80 C) Detectie buitenverlichting Thermostaat hoofdschakelaar voor de waterbakken Frequentieregeling vacuümpomp Isoleer de warmwaterleidingen om warmteverlies te voorkomen
Besparende tips Voorkoeler plaatsen Warmterecuperatie-systeem installeren Gebruik van een zonneboiler Bij uitvoering energie-audits melkvee véél onduidelijkheid over energiemaatregelen
Vergelijkende analyse Voorkoelen van melk via tegenstroomwarmtewisselaar Voorverwarmen van water via warmterecuperatie Productie van warm water dmv zonneboiler
Technologie voor energiebesparing Rationeel energieverbruik in melkhuisjes
Voorkoeler: wat? = Besparen in koelkosten, niet in kosten voor de productie van warm water Buiskoeler Platenkoeler
Voorkoeler: werking Water in Melk uit Melk in Water uit Bron: Electrabel
Voorkoeler: werking Stroom aan koud water = min. 1,5 x melkstroom Temperatuur melk daalt 10 C tot 15 C Bron: Electrabel
Voorkoeler: melkkoeling Energie nodig om melk te koelen van 35 C tot 4 C IJsbankkoeler: 23 kwh /1 000 liter melk Rechtstreekse koeling: o Gewone compressor: 15 kwh per 1 000 liter melk o Scrollcompressor: 11kWh per 1 000 liter melk Voorkoeler = 40 % energiebesparing bij het koelen!
Voorkoeler: rendement Kwaliteit van de voorkoeling & hoogte van de besparing is afhankelijk van: Totale oppervlakte warmtewisselaar Warmtedoorgangscoëfficient (= maat voor hoe gemakkelijk een bepaald materiaal warmte doorlaat) Gemiddeld temperatuursverschil tussen melk en koelwater
Voorkoeler: gebruik Opwarmen kalvermelk Drinkwater vee
Voorkoeler: kosten - baten Kosten: 2.000-3.000 Baten: 40% energiebesparing bij het koelen Zonder voorkoeler: 0,15 /kwh x 15 kwh/1000 liter x 100= 225 /100.000 l Met voorkoeler: 0,15 /kwh x 15 kwh/1000 liter x 0,6 x 100 = 135 /100.000 l => Besparing ± 100 per 100.000 liter melk
Voorkoeler: praktijkvoorbeeld Melkveebedrijf Bredene: 45 melkkoeien Opgewarmde water als drinkwater voor de koeien
Warmterecuperatie: wat? = Besparen in kosten voor de productie van warm water, niet in koelkosten Externe warmtewisselaar Interne warmtewisselaar Warmtewisselaar in de wand
Warmterecuperatie: werking Warmte die vrijkomt uit de condensor van de koelgroep wordt gerecupereerd Bron: Electrabel
Warmterecuperatie: werking Bron: Electrabel
Warmterecuperatie: werking Water opgewarmd tot ± 40 C 0,3 tot 0,8 liter warm water per liter melk Wordt in serie geplaatst met elektrische naverwarmer Noodzakelijk om minimum temperatuur voor reiniging te verzekeren.
Productie warm water 1 000 liter opwarmen 12,5 C -> 80 C => ± 90 kwh Gemiddeld 120 000 liter per jaar TOTAAL: 10 800 kwh/jaar voor productie warm water Kostprijs jaarverbruik volgens gebruikte energiebron Elektriciteit 0,15 /kwh 1 620 /jaar Aardgas 0.07 /kwh 756 /jaar Stookolie 0.05 /kwh 540 /jaar
Warmterecuperatie: kosten - baten Kosten: 2.500-3.000 Baten: 50 % tot 60 % energiebesparing bij de productie van warm water(uit literatuur) 50 % energiebesparing = 5 400 kwh/ jaar voor productie warm water ipv 10 800 kwh/jaar Elektriciteit Aardgas Stookolie besparing: 810 /jaar besparing: 378 /jaar besparing: 270 /jaar
Warmterecuperatie: praktijkvoorbeeld Melkveebedrijf De Haan: 110 melkkoeien Waterverbruik: 147 liter om carrousel te spoelen + 95 l om de 3 dagen om melkkoeltank te reinigen Plaatsing warmterecuperator bij installatie nieuwe melkkoeltank
Zonneboiler: wat? = zonnecollector die de zonnestralen omzet in warmte => warm water Vlakke plaat collector Vacuümcollector
Zonneboiler: werking 1 1. Zonnecollector 2. Voorraadvat 6 3. Regelsysteem 3 4. Naverwarmer 4 2 5. Koud leidingwater 6. Sanitair warm water 5
Zonneboiler: werking
Zonneboiler: opstelling Oriëntatie: zuidgericht Helling: 20 tot 60 Voorkom schaduw Beperk afstanden tussen collector en voorraadvat
Zonneboiler: oriëntatie en helling
Zonneboiler: gebruik Opwarming tot 90 C, afhankelijk van seizoen Voederbereidingen Reinigen stallen, melkinstallatie Sanitair warm water
Zonneboiler: kosten - baten UITGAVEN Land- & tuinbouw Investering systeem (excl BTW): collector 5m², met boiler 200 à 300 l: 5 000 à 6 000 INKOMSTEN VLIF-steun: 30% (plafond op eigen verbruik) Provinciale subsidie (niet cumuleerbaar met VLIF-steun), enkel in Vlaams Brabant Gemeentelijke subsidie (niet cumuleerbaar met VLIF-steun) Eénmalige verhoogde investeringsaftrek: 13,5% (niet in forfaitair systeem) Premie netbeheerder (niet cumuleerbaar met VLIF-steun): 525-3750 Uitsparen kostprijs energiebron voor productie sanitair warm water: aardgas of stookolie of elektriciteit
Zonneboiler: praktijkvoorbeeld Melkveebedrijf Lendelede: 40 melkkoeien Zuivelverwerking: roomijs en chocolade artikelen Waterverbruik: 150 liter om melkmachine te spoelen + 100l om de 3 dagen om melkkoeltank te reinigen
Zonneboiler: praktijkvoorbeeld In maart 2006 werd zonthermisch systeem geplaatst Boiler: 300l, afgesteld op 80 C Vacuümcollector: warmteoverdracht naar boiler via 20m geïsoleerde leiding Op zonnige dag: 300l warm water met zon, anders s nachts elektrisch bijverwarmen
Resultaten meetcampagne Rationeel energieverbruik in melkhuisjes
Metingen: methode 4 bedrijven Metingen elektrisch verbruik: o Koelgroep o Warm water productie Temperatuurmetingen: o Warm water na voorkoeler o Melk na voorkoeler o Warm water na warmterecuperatie
Bedrijf 1: info Bedrijf 1 te Nieuwpoort Aantal melkkoeien: 130 Melkquotum: 1.000.000 liter Melkinstallatie: carrousel, 24 plaatsen Melkduur: 1u30min Melkkoeltank: rechtstreekse koeling, 14.000 liter Warm water productie: 2 elektrische boilers van 150 liter
Bedrijf 1: verdeling energieverbruik Samenvatting melkproductie Melken 17597,5 kwh/jaar Koeling rauwe melk 11684,5 kwh/jaar Bijverwarmen warm water 6947 kwh/jaar Pompen voor reinigen 1106,2 kwh/jaar Jaarlijks energieverbruik melken 37335,1 kwh/jaar 53,60% Totaal jaarlijks energieverbruik 69651,0 kwh/jaar Berekend verbruik Specifiek verbruik 37335,1 kwh/jaar 37,3 kwh/jaar/1000 liter
Bedrijf 2: info Bedrijf 2 te Gistel Aantal melkkoeien: 100 Melkquotum: 800.000 liter Melkinstallatie: visgraat 2x8 Melkduur: 2u15min Melkkoeltank: rechtstreekse koeling, 10.000 liter Warm water productie: 2 elektrische boilers, 100 en 150 liter
Bedrijf 2: verdeling energieverbruik Samenvatting melkproductie Melken 11020,9 kwh/jaar Koeling rauwe melk 11634,8 kwh/jaar Bijverwarmen warm water 9014 kwh/jaar Pompen voor reinigen 611,8 kwh/jaar Jaarlijks energieverbruik melken 32281,1 kwh/jaar 73,48% Totaal jaarlijks energieverbruik 43933,3 kwh/jaar Berekend verbruik Specifiek verbruik 32281,1 kwh/jaar 40,4 kwh/jaar/1000 liter
Bedrijf 3: info Bedrijf 3 te Diksmuide Aantal melkkoeien: 60 Melkquotum: 530.000 liter Melkinstallatie: visgraat 2x5 Melkduur: 1u30min Melkkoeltank: rechtstreekse koeling, 7.000 liter Warm water productie: 1 elektrische boiler, 150 liter
Bedrijf 3: verdeling energieverbruik Samenvatting melkproductie Melken 7125,3 kwh/jaar Koeling rauwe melk 9055,5 kwh/jaar Bijverwarmen warm water 5603 kwh/jaar Pompen voor reinigen 353,8 kwh/jaar Jaarlijks energieverbruik melken 22137,1 kwh/jaar 88,55% Totaal jaarlijks energieverbruik 25000,0 kwh/jaar Berekend verbruik Specifiek verbruik 22137,1 kwh/jaar 41,8 kwh/jaar/1000 liter
Bedrijf 4: info Bedrijf 4 te Mesen Aantal melkkoeien: 50 Melkquotum: 362.000 liter Melkinstallatie: visgraat 2x4 Melkduur: 1u Melkkoeltank: rechtstreekse koeling, 7.000 liter Warm water productie: 2 elektrische boilers, 100 en 150 liter
Bedrijf 4: verdeling energieverbruik Samenvatting melkproductie Melken 5800 kwh/jaar Koeling rauwe melk 6814 kwh/jaar Bijverwarmen warm water 6754 kwh/jaar Pompen voor reinigen 484 kwh/jaar Jaarlijks energieverbruik melken 19853,1 kwh/jaar 79,41% Totaal jaarlijks energieverbruik 25000,0 kwh/jaar " # Berekend verbruik Specifiek verbruik 19853,1 kwh/jaar 54,8 kwh/jaar/1000 liter %# & $!
Vergelijking bedrijven BEDRIJF 1 BEDRIJF 2 BEDRIJF 3 BEDRIJF 4 Algemene info Koeien Aantal koeien 110 100 60 50 Melkinstallatie Westfalia Packo Mueller Westfalia Installatie Voorkoeler? Ja/Nee Ja Ja Nee Nee Warmterecuperatie? Ja/Nee Ja Ja Ja Ja Volume melkkoeltank m³ 14,0 10,0 7,0 7,0 Melk Hoeveelheid melk per melkbeurt L/melkbeurt 1.750 1.200 666 600 Melkquotum L/jaar 1.000.000 800.000 530.000 362.000 Jaarlijkse hoeveelheid warm water (WW) L/jaar 79.570 136.267 118.017 117.408 WW voor reiniging melkinstallatie L/melkbeurt 91 150 150 150 Warm water WW voor reiniging melkkoeltank L/melkophaling 108 220 70 65 Totaal hoeveelheid WW per melkbeurt L/melkbeurt 109,0 186,7 161,7 160,8 Verhouding WW per m³ melk L/m³ melk 79,6 170,3 222,7 324,3 Hoeveelheid WW per m³ L/m³ tank 7,7 22,0 10,0 9,3
Vergelijking bedrijven Koelen melk Temperatuur melk Parameters koelcyclus BEDRIJF 1 BEDRIJF 2 BEDRIJF 3 BEDRIJF 4 Initiele melktemperatuur C 35 32 35 35 Melktemperatuur na voorkoeler C 22,0 22,0 32,0 27,0 Temperatuur gekoelde melk C 4 3 3,5 3,2 Verdampingstemperatuur C -2-9 -4-2 Inlaattemperatuur compressor C 6 1 5 6 Oververhitting K 8 10 9 8 Uitlaattemperatuur C Condensatietemperatuur C 44 40 42 39 Verdampingsdruk bar 4,8 3,6 3,5 2,9 Condensatie druk bar 16 17 19 16 Efficiëntie COP - 3,02 2,35 2,35 1,88 Theoretische warmtevraag kwh/melkbeurt 34,1 24,7 20,6 15,5 Theoretisch energieverbruik kwh/melkbeurt 11,3 10,5 8,8 8,2 Energie Gemeten energieverbruik kwh/melkbeurt 17,0 17,5 10,9 11,2 Verschil % 51% 66% 25% 36% Werkelijke COP - 2,01 1,41 1,89 1,38 Verhouding energie per m³ melk kwh/m³ melk 9,7 14,6 16,4 18,7
Vergelijking bedrijven Productie warm water Temperatuur water Hoeveelheid water Energie BEDRIJF 1 BEDRIJF 2 BEDRIJF 3 BEDRIJF 4 Temperatuur bronwater C 10 10 10 10 Temperatuur water na warmterecuperatie C 26,0 29,0 36,0 38,0 T water voor reiniging melkinstallatie C 80,2 81 73 83 T water voor reiniging melkkoeltank C 76 82 73 80 WW voor reiniging melkinstallatie L/melkbeurt 91 150 150 150 WW voor reiniging melkkoeltank L/melkophaling 108 220 70 65 Theoretische warmtevraag kwh/melkbeurt 6,8 11,3 7,0 8,4 Gemeten energieverbruik kwh/melkbeurt 12,9 12,4 4,3 6,6 Verschil % 90% 9% -38% -21% Verhouding energie per m³ melk kwh/m³ melk 7,4 10,3 6,5 11,0
Vergelijking bedrijven BEDRIJF 1 BEDRIJF 2 BEDRIJF 3 BEDRIJF 4 Andere parameters Gemiddelde elektriciteitsprijs /kwh 0,146 0,136 0,135 0,136 Energieprijs Prijs elektriciteit dag /kwh 0,166 0,163 0,155 0,163 Prijs elektriciteit nacht /kwh 0,123 0,109 0,105 0,109 CO2 CO2 factor elektriciteit kgco2/kwh 0,483 0,483 0,483 0,483 Levensduur Levensduur Jaren 15 15 15 15 Totaal energieverbruik Energieverbruik Totaal energieverbruik - theoretisch kwh/melkbeurt 18,1 21,8 15,7 16,6 Totaal energieverbruik - gemeten kwh/melkbeurt 29,9 29,9 15,2 17,8 Totale energiekost voor koeling en Energiekost productie warm water /jaar 2.495 2.715 1.638 1.463 Verhouding Energieverbruik per m melk kwh/m³ melk 17,1 24,9 22,8 29,7
Vergelijking bedrijven: vaststellingen 1. Warm water verbruik Temperatuur SWW voor reiniging melkkoeltank: tot 90 C volgens fabrikant volstaat 60 C Liters SWW voor reiniging melkkoeltank: tot 2,5% van het tankvolume 1% (10l/m³ tankvolume) volstaat 2. Efficiëntie van de koelinstallatie zeer laag, nl. COP tussen 1.3 en 2
Zonthermisch: algemeen 4 voorbeelden uitgewerkt: Hypothetisch bedrijf ( bedrijf 1, MAAR zonder warmterecuperatie): 100l warm water van 80 C Bedrijf 1 (met warmterecuperatie): 100l warm water van 80 C Bedrijf 2/ bedrijf 4 (met warmterecuperatie): 180l van 80 C Bedrijf 3 (met warmterecuperatie): 180l van 73 C Warm water WW voor reiniging melkinstallatie L/melkbeurt 91 150 150 150 WW voor reiniging melkkoeltank L/melkophaling 108 220 70 65 Totaal hoeveelheid WW per melkbeurt L/melkbeurt 109,0 186,7 161,7 160,8
Zonthermisch: bedrijf 1 HYPOTHE- TICAL FARM (without heat recovery), based on BEDRIJF 1 WITH SOLAR THERMAL - 5m², 375L WITH SOLAR THERMAL - 10m², 750L BEDRIJF 1 ACTUAL SITUATION (with heat recovery) BEDRIJF 1 WITH SOLAR THERMAL 5m² SHW HEATING Actual measured consumption kwh/milking 12,7 12,9 Total electr consumption SHW kwh/year 9.298 4.347 3.532 9.417 3.102 TOTAL Total electricity consumption kwh/year 9.298 4.347 3.532 9.417 3.102 Total day consumption kwh/year 2.325 1.883 1.516 2.354 1.331 Total night&weekend consumption kwh/year 6.974 2.464 2.016 7.063 1.771 Total energy costs /year 1.136 575 466 1.151 409 Savings /year 562 670 741 Investment costs 6.000 10.000 6.000 Pay-back time years 10,7 14,9 8,1 Pay-back time with incentives years 7,5 10,4 5,7 CO2 emissions kgco2/year 4.491 2.100 1.706 1.498
Zonthermisch: bedrijf 2 en 4 SHW HEATING Actual measured consumption Total electr consumption SHW kwh/milking kwh/year BEDRIJF 2/ BEDRIJF 4 ACTUAL SITUATION (with heat recovery) BEDRIJF 2 / BEDRIJF 4 WITH SOLAR THERMAL 5m² BEDRIJF 2 / BEDRIJF 4 WITH SOLAR THERMAL 10m² 12,4 9.052 5.060 4.690 TOTAL Total electricity consumption kwh/year Total day consumption kwh/year Total night&weekend consumption kwh/year Total energy costs /year Savings /year Investment costs Pay-back time years Pay-back time with incentives years CO2 emissions kgco2/year 9.052 5.060 4.690 2.263 2.142 1.989 6.789 2.918 2.701 1.106 666 618 440 488 6.000 10.000 13,6 20,5 9,5 14,3 2.444 2.265
Zonthermisch: bedrijf 3 SHW HEATING Actual measured consumption Total electr consumption SHW kwh/milking kwh/year BEDRIJF 3 ACTUAL SITUATION (with heat recovery) BEDRIJF 3 WITH SOLAR THERMAL 5m² 4,3 3.139 4.591 TOTAL Total electricity consumption kwh/year Total day consumption kwh/year Total night&weekend consumption kwh/year Total energy costs /year Savings /year Investment costs Pay-back time years Pay-back time with incentives years CO2 emissions kgco2/year 3.139 4.591 785 1.951 2.354 2.640 384 605-221 6.000-27,1-19,0 2.217
Zonthermisch: vaststellingen Zonneboiler: altijd minder interessant als al warmterecuperatie op bedrijf Grote hoeveelheden water en lage temperaturen Terugverdientijden 10 jaar mogelijk
E-besparende maatregelen: bedrijf 1 COMMON INPUT DATA GENERAL Milk quantity per milking L/milking 1.750 Quantity of HW for milking equipment L/milking 91 Quantity of HW for milk tank L/milk collection 108 Amount of hot water storage tank - 2 Milk initial temperature C 35 Milk required temperature C 3,2 COP at given temperatures (manufacturer data) - 3,02 Source water temperature C 10 Temperature of HW for milking equipment C 80,2 Temperature of HW for milk tank C 76 Heat losses storage tank kwh/day 4 Price electricity global /kwh 0,136 Price electricity day /kwh 0,163 Price electricity night /kwh 0,109 CO2 factor electricity kgco2/kwh 0,483 PRE-COOLER Input milk flow m³/h 1,167 Input water flow m³/h 1,167 Heat transfer coefficient of exchanger W/K 2000 HEAT RECOVERY - no modification of condensation tempearture Average temperature of heated water C 30 HEAT RECOVERY - higher condensation temperature: 50 C COP at 50 C condensation temperature 1,91 Average temperature of heated water C 45
E-besparende maatregelen: bedrijf 1 REFERENCE CASE WITH PRECOOLING WITH HEAT RECOVERY condensation 50 C WITH HEAT RECOVERY same condensation T WITH PRECOOLING + HEAT RECOVERY same condensation T COOLING Milk inlet temperature in tank C 35 19,7 35 35 19,7 Water for cows outlet temperature C 24,7 24,7 Cooling need kwh/milking 60,3 31,2 60,3 60,3 31,2 Theoretical elec consumption for cooling kwh/milking 20,0 10,3 31,6 20,0 10,3 Total heat rejected kwh/milking 91,9 80,3 41,6 Amount of water heated L/milking 1400 1400 1400 Actual measured consumption kwh/milking Total electricity consumption cooling kwh/year 14.573 7.549 23.042 14.573 7.549
E-besparende maatregelen: bedrijf 1 REFERENCE CASE WITH PRECOOLING WITH HEAT RECOVERY condensation 50 C WITH HEAT RECOVERY same condensation T WITH PRECOOLING + HEAT RECOVERY same condensation T SHW HEATING Elec consumption HW milk equipment kwh/milking 7,4 7,4 3,7 5,3 5,3 Elec consumption HW milk tank kwh/cleaning 8,3 8,3 3,9 5,8 5,8 Heat losses kwh/milking 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 Theoretical total consumption by milking kwh/milking 12,8 12,8 8,4 10,3 10,3 Actual measured consumption kwh/milking Total electricity consumption SHW kwh/year 9.349 9.349 6.112 7.499 7.499
E-besparende maatregelen: bedrijf 1 REFERENCE CASE WITH PRECOOLING WITH HEAT RECOVERY condensation 50 C WITH HEAT RECOVERY same condensation T WITH PRECOOLING + HEAT RECOVERY same condensation T TOTAL Total electricity consumption kwh/year 23.922 16.898 29.154 22.072 15.048 Total day consumption kwh/year 12.746 7.729 17.986 12.284 7.267 Total night&weekend consumption kwh/year 11.176 9.169 11.167 9.788 7.781 Total energy costs /year 3.294 2.257 4.148 3.068 2.031 Savings /year 1.037-854 226 1.263 Investment costs 2.791 2.706 2.706 5.497 Pay-back time years 2,7-12,0 4,4 Pay-back time with incentives years CO2 emissions kgco2/year 11.554 8.162 14.081 10.661 7.268 CO2 emission saving cost /tco2 54,8-201,9 85,5
E-besparende maatregelen: vaststellingen Kies eerst voor een voorkoeler Warmterecuperatie: kan energie besparing MAAR bij slechte afstelling: energieverbruik Combinatie voorkoeler warmterecuperatie o o Niet altijd mogelijk Temperatuur warm water lager Kies een geschikte koelinstallatie Bedrijfsgrootte: hoe groter, hoe kleiner het energieverbruik per liter geproduceerde melk
Dank voor uw aandacht! Vragen?