Afvalwater als warmtebron om proceswater op te warmen Ir. Marc Feyten
30/03/2011
www.AAQUA.be
Onze referenties zijn onze visitekaartjes…
Blue - HEat Recovery Operation Duurzame valorisatie van laag-calorische afvalwater-warmte
• In-line op voedingsleiding van de stookketel g naar warm water • i.f.v de vraag • Combinatie van directe- en indirecte opwarming • Zeer hoog energetisch rendement: COP > 10 !!! Vereisten: • ΔT proceswater en afvalwater min 5°C (afhankelijk van debiet) • +/- gezuiverd afvalwater: ideaal is effluent van een biologie
Koud proceswater
Aanvoer Aan oer lauw la afvalwater
Warmwater ketel
Koud proceswater
Warmwater ketel
Gekoeld afvalwater optionele
Warmtewisselaar 1
energiebuffer
DIRECT Voorverwarmd proceswater
Aanvoer Aan oer lauw la afvalwater
compressor
Gekoeld afvalwater WARMTEPOMP
Patent Pending
Wat kost uw warmwaterproductie ?? Met 10 kWh energie kan je 1 m³ water 8,6°C opwarmen! Hoeveelheid
Warmteproductie
CO2 uitstoot
Kostprijs/10 kWh
Elektriciteit
10 kWh el.
10 kWh
7,6 kg
1,15 €
Stookolie
1 liter
10 kWh
2,6 kg
0,50 €
Gas
1 m³
10 kWh
2,0 kg
0,40 €
0,93 kWh el.
10 kWh
0,7 kg
0,11 €
Vergelijking warmtebronnen tov Gas 140% 120%
130%
125%
100%
100%
80% 60% 40% 35% 27%
20% 0%
CO2 - uitstoot
Energieprijs
20,0%
Primair energieverbruik
CASE: NOLLENS POULTRY II 1e Blue Hero in Vlaanderen: KMO Innovatieproject
• Nieuw Kippenslachthuis: > 100.000 kippen/dag • Afvalwaterzuivering: (1400 kWh/dag aan energieverbruik) • Zeving • Fysico-chemische zuivering • Biologische aerobe zuivering 3000 m³ • Slibindikking met decanteercentrifuge • Afvalwaterproductie: +/- 700 m³/dag • Recyclage van gezuiverd afvalwater: +/- 200 m³/dag • => > geloosde hoeveelheid afvalwater: +/ +/- 500 m³/dag m /dag • Temperatuur van het geloosde afvalwater: 17 – 30 °C (23°C gemiddeld) • Proceswater: Ontijzerd putwater: +/-10 °C • Vraag naar Warm water : +/- 200 m³/dag: 38 °C – 60 °C
@ NOLLENS POULTRY II 200 m³/dag 10 - 20 m³/u
Putwater 10°C
200 m³/dag 10 - 20 m³/u 38 - 30 °C 325 - 450 kW
Warm water Naar ketel
Gekoeld afvalwater 12°C
DIRECT
energiebuffer
Voorverwarmd proceswater 21°C p o m p
Af l t 23°C Afvalwater
500 m³/dag 300 m³/dag 15 m³/u 171 kW Gekoeld afvalwater 13,2°C
optionele
125 kW bij 10 m m³/u /u 250 kW bij 20 m³/u
Warmtewisselaar 1
compressor
29 kW
WARMTEPOMP
200 kW
Patent Pending COP: 10,2 kWth./kWel.
@ NOLLENS POULTRY II
Wat betekent
voor Nollens ?
• 200 m³/dag van 10 °C naar 38 °C opwarmen = 6.5 MWh x 250 d/jaar= 1.625 MWh/jaar • Met Gas kost dit jaarlijks: • Met
1.625 x 40 €/MWh
= 65.000 €/jaar
kost dit jaarlijks:1.625 x 10,77 €/MWh = 17.500 €/jaar
• Wat brengt deze investering op voor Nollens?: o 73 % besparing aan stookkosten:
- 47.500 €/jaar
o 65 % besparing aan CO2-uitstoot: CO2 uitstoot: - 211 ton/jaar (= ( 100 auto’s t ’ (15.000 (15 000 kkm/j /j aan 140 g C Co2/km 2/k ) o Loost altijd koud water in het oppervlaktewater. Ook in de zomer !!! bespaart 4 x meer energie dan de waterzuivering verbruikt !!!
o
• Kostprijs voor Nollens:
130.000 €
o
Eandis premie
- 15.000 €
o
Verhoogde investeringsaftrek
- 5.968 €
o
Ecologiepremie
- 13.000 €
o TOTALE investering voor Nollens:
• Pay-Back: P B k
2 2,0 0J Jaar !!!
96.032 €
Variante opstellingen CASE NOLLENS POULTRY: • 500 m³/dag aan afvalwater g naar “slechts” 200 m³/dag g aan warm water ((= 40 % van afvalwaterdebiet)) • vraag • => Opsplitsen van afvalwaterstroom : Parallelle opstelling Wat indien heel veel vraag g is naar warm water? Wat indien het koud proceswater al relatief warm (vb. stadswater in de zomer) • => Seriële opstelling: Case Van Moer Cleaning (Zwijndrecht)
@ Van MOER Cleaning Stadswater 160 m³/d 4 - 14 °C
Serie-opstelling p g 160 m³/dag 10 m³/u
160 m³/dag 29,4 °C (Winter) 41 °C (Zomer) 295 - 318 kW
Warm water Naar ketel
Afvalwater 250 m³/d 18 - 30 °C optionele
145 kW (Winter) 168 kW (Zomer)
Warmtewisselaar 1 DIRECT
energiebuffer
Voorverwarmd proceswater 16,5 – 28,5°C
250 m³/dag 15,6 m³/u 125 kW Gekoeld afvalwater 3,2 – 13,9°C
p o m p compressor
25 kW
WARMTEPOMP
150 kW
Patent Pending COP: 11 – 12 kWth./kWel.
@ Van MOER Cleaning Serie-opstelling p g
Patent Pending g
Aandachtspunten • Juiste selectie warmtewisselaar i.f.v. type (afval)water (vervuiling? – reiniging) • Doorgedreven sturing om optimale overdracht te bekomen (kleine Δ t) bij sterk wisselende debieten. • Juiste selectie en aansturing van verdamper, condensor, expansieventiel en compressor(en). We spelen met 1 à 2°C… • Keuze voor een parallelle of Serie-opstelling opstelling
Toepassingsdomeinen • Hergebruik van laagcalorische warmte uit waterstromen • “Heat on Demand” toepassingen: p g Biologie g als warmtebuffer • Waterleverancier wordt ook “warmte”leverancier (in zomer…) g van biologische g zuiveringen g en/of behalen van norm op p lozingstemperatuur g p • Koeling • Verwarming van biologische zuivering (winter)
