Energiebesparing in het melkhuisje 26 november 2010 www.enerpedia.be
Inhoud
Kadering Technologie voor energiebesparing Meetcampagne Besluit
Kadering
Energieverbruik melkvee
!
5,53 kWh/100 liter melk Opm.: Energieverbruik melkvee = inclusief energieverbruik jongvee
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 Water uit Melk in
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
besparing: 810 €/jaar
Aardgas
besparing: 378 €/jaar
Stookolie
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 4. Naverwarmer
3
5. Koud leidingwater 2
4
5
6. Sanitair warm water
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 Koeling rauwe melk Bijverwarmen warm water Pompen voor reinigen Jaarlijks energieverbruik melken Totaal jaarlijks energieverbruik
Berekend verbruik Specifiek verbruik
17597,5 11684,5 6947 1106,2 37335,1
kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar
69651,0 kWh/jaar
37335,1 kWh/jaar 37,3 kWh/jaar/1000 liter
53,60%
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 Koeling rauwe melk Bijverwarmen warm water Pompen voor reinigen Jaarlijks energieverbruik melken Totaal jaarlijks energieverbruik
Berekend verbruik Specifiek verbruik
11020,9 11634,8 9014 611,8 32281,1
kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar
43933,3 kWh/jaar
32281,1 kWh/jaar 40,4 kWh/jaar/1000 liter
73,48%
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 Koeling rauwe melk Bijverwarmen warm water Pompen voor reinigen Jaarlijks energieverbruik melken Totaal jaarlijks energieverbruik
Berekend verbruik Specifiek verbruik
7125,3 9055,5 5603 353,8 22137,1
kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar
25000,0 kWh/jaar
22137,1 kWh/jaar 41,8 kWh/jaar/1000 liter
88,55%
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 Koeling rauwe melk Bijverwarmen warm water Pompen voor reinigen Jaarlijks energieverbruik melken Totaal jaarlijks energieverbruik
Berekend verbruik Specifiek verbruik
5800 6814 6754 484 19853,1
kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar kWh/jaar
79,41% "
25000,0 kWh/jaar
#
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 Melkinstallatie Voorkoeler? Installatie Warmterecuperatie? Volume melkkoeltank Hoeveelheid melk per melkbeurt Melk Melkquotum Jaarlijkse hoeveelheid warm water (WW) WW voor reiniging melkinstallatie WW voor reiniging melkkoeltank Warm water Totaal hoeveelheid WW per melkbeurt Verhouding WW per m³ melk Hoeveelheid WW per m³
Ja/Nee Ja/Nee m³ L/melkbeurt L/jaar L/jaar L/melkbeurt L/melkophaling L/melkbeurt L/m³ melk L/m³ tank
110 Westfalia Ja Ja 14,0 1.750 1.000.000 79.570 91 108 109,0 79,6 7,7
100 Packo Ja Ja 10,0 1.200 800.000 136.267 150 220 186,7 170,3 22,0
60 Mueller Nee Ja 7,0 666 530.000 118.017 150 70 161,7 222,7 10,0
50 Westfalia Nee Ja 7,0 600 362.000 117.408 150 65 160,8 324,3 9,3
Vergelijking bedrijven BEDRIJF 1 BEDRIJF 2 BEDRIJF 3 BEDRIJF 4
Koelen melk Temperatuur melk
Parameters koelcyclus
Efficiëntie
Energie
Initiele melktemperatuur Melktemperatuur na voorkoeler Temperatuur gekoelde melk Verdampingstemperatuur Inlaattemperatuur compressor Oververhitting Uitlaattemperatuur Condensatietemperatuur Verdampingsdruk Condensatie druk COP Theoretische warmtevraag Theoretisch energieverbruik Gemeten energieverbruik Verschil Werkelijke COP Verhouding energie per m³ melk
°C °C °C °C °C K °C °C bar bar kWh/melkbeurt kWh/melkbeurt kWh/melkbeurt % kWh/m³ melk
35 22,0 4 -2 6 8
32 22,0 3 -9 1 10
35 32,0 3,5 -4 5 9
35 27,0 3,2 -2 6 8
44 4,8 16 3,02 34,1 11,3 17,0 51% 2,01 9,7
40 3,6 17 2,35 24,7 10,5 17,5 66% 1,41 14,6
42 3,5 19 2,35 20,6 8,8 10,9 25% 1,89 16,4
39 2,9 16 1,88 15,5 8,2 11,2 36% 1,38 18,7
Vergelijking bedrijven
BEDRIJF 1 BEDRIJF 2 BEDRIJF 3 BEDRIJF 4 Productie warm water Temperatuur bronwater Temperatuur Temperatuur water na warmterecuperatie water T water voor reiniging melkinstallatie T water voor reiniging melkkoeltank Hoeveelheid WW voor reiniging melkinstallatie WW voor reiniging melkkoeltank water Theoretische warmtevraag Gemeten energieverbruik Energie Verschil Verhouding energie per m³ melk
°C °C °C °C L/melkbeurt L/melkophaling kWh/melkbeurt kWh/melkbeurt % kWh/m³ melk
10 26,0 80,2 76 91 108 6,8 12,9 90% 7,4
10 29,0 81 82 150 220 11,3 12,4 9% 10,3
10 36,0 73 73 150 70 7,0 4,3 -38% 6,5
10 38,0 83 80 150 65 8,4 6,6 -21% 11,0
Vergelijking bedrijven
BEDRIJF 1 BEDRIJF 2 BEDRIJF 3 BEDRIJF 4 Andere parameters Gemiddelde elektriciteitsprijs Energieprijs Prijs elektriciteit dag Prijs elektriciteit nacht CO2 factor elektriciteit CO2 Levensduur Levensduur Totaal energieverbruik Totaal energieverbruik - theoretisch EnergieTotaal energieverbruik - gemeten verbruik Totale energiekost voor koeling en productie warm water Energiekost Verhouding
Energieverbruik per m melk
€/kWh €/kWh €/kWh kgCO2/kWh Jaren
0,146 0,166 0,123 0,483 15
0,136 0,163 0,109 0,483 15
0,135 0,155 0,105 0,483 15
0,136 0,163 0,109 0,483 15
kWh/melkbeurt kWh/melkbeurt
18,1 29,9
21,8 29,9
15,7 15,2
16,6 17,8
€/jaar
2.495
2.715
1.638
1.463
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 WW voor reiniging melkkoeltank Totaal hoeveelheid WW per melkbeurt
L/melkbeurt 91 L/melkophaling 108 L/melkbeurt 109,0
150 220 186,7
150 70 161,7
150 65 160,8
Zonthermisch: bedrijf 1 HYPOTHETICAL FARM (without heat recovery), WITH SOLAR WITH SOLAR based on THERMAL - THERMAL 10m², 750L BEDRIJF 1 5m², 375L SHW HEATING Actual measured consumption Total electr consumption SHW
kWh/milking kWh/year
12,7 9.298
TOTAL Total electricity consumption Total day consumption Total night&weekend consumption Total energy costs Savings Investment costs Pay-back time Pay-back time with incentives CO2 emissions
kWh/year kWh/year kWh/year €/year €/year € years years kgCO2/year
9.298 2.325 6.974 1.136
4.491
4.347
3.532
4.347 1.883 2.464 575 562 6.000 10,7 7,5 2.100
3.532 1.516 2.016 466 670 10.000 14,9 10,4 1.706
BEDRIJF 1 ACTUAL SITUATION BEDRIJF 1 (with heat WITH SOLAR recovery) THERMAL 5m² 12,9 9.417
9.417 2.354 7.063 1.151
3.102
3.102 1.331 1.771 409 741 6.000 8,1 5,7 1.498
Zonthermisch: bedrijf 2 en 4 BEDRIJF 2/ BEDRIJF 4 ACTUAL SITUATION (with heat recovery) SHW HEATING Actual measured consumption Total electr consumption SHW
kWh/milking kWh/year
12,4 9.052
TOTAL Total electricity consumption Total day consumption Total night&weekend consumption Total energy costs Savings Investment costs Pay-back time Pay-back time with incentives CO2 emissions
kWh/year kWh/year kWh/year €/year €/year € years years kgCO2/year
9.052 2.263 6.789 1.106
BEDRIJF 2 / BEDRIJF 2 / BEDRIJF 4 BEDRIJF 4 WITH SOLAR WITH SOLAR THERMAL 5m² THERMAL 10m²
5.060
4.690
5.060 2.142 2.918 666 440 6.000 13,6 9,5 2.444
4.690 1.989 2.701 618 488 10.000 20,5 14,3 2.265
Zonthermisch: bedrijf 3 BEDRIJF 3 ACTUAL SITUATION (with heat recovery)
BEDRIJF 3 WITH SOLAR THERMAL 5m²
4.591
SHW HEATING Actual measured consumption Total electr consumption SHW
kWh/milking kWh/year
4,3 3.139
TOTAL Total electricity consumption Total day consumption Total night&weekend consumption Total energy costs Savings Investment costs Pay-back time Pay-back time with incentives CO2 emissions
kWh/year kWh/year kWh/year €/year €/year € years years kgCO2/year
3.139 785 2.354 384
4.591 1.951 2.640 605 -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 1.750 Milk quantity per milking L/milking 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 1,167 Input milk flow m³/h 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
WITH PRECOOLING + HEAT WITH HEAT WITH HEAT RECOVERY RECOVERY RECOVERY same same condensation WITH REFERENCE condensation T condensation T 50°C CASE PRECOOLING COOLING Milk inlet temperature in tank Water for cows outlet temperature Cooling need Theoretical elec consumption for cooling Total heat rejected Amount of water heated Actual measured consumption Total electricity consumption cooling
°C °C kWh/milking kWh/milking kWh/milking L/milking kWh/milking kWh/year
35 60,3 20,0
19,7 24,7 31,2 10,3
14.573
7.549
35
35
60,3 31,6 91,9 1400
60,3 20,0 80,3 1400
19,7 24,7 31,2 10,3 41,6 1400
23.042
14.573
7.549
E-besparende maatregelen: bedrijf 1
SHW HEATING Elec consumption HW milk equipment Elec consumption HW milk tank Heat losses Theoretical total consumption by milking Actual measured consumption Total electricity consumption SHW
WITH PRECOOLING WITH HEAT WITH HEAT + HEAT RECOVERY RECOVERY RECOVERY REFERENCE WITH condensation same same CASE PRECOOLING 50°C condensation T condensation T kWh/milking kWh/cleaning kWh/milking kWh/milking kWh/milking kWh/year
7,4 8,3 4,0 12,8
7,4 8,3 4,0 12,8
3,7 3,9 4,0 8,4
5,3 5,8 4,0 10,3
5,3 5,8 4,0 10,3
9.349
9.349
6.112
7.499
7.499
E-besparende maatregelen: bedrijf 1
TOTAL Total electricity consumption Total day consumption Total night&weekend consumption Total energy costs Savings Investment costs Pay-back time Pay-back time with incentives CO2 emissions CO2 emission saving cost
WITH PRECOOLING + HEAT WITH HEAT WITH HEAT RECOVERY RECOVERY RECOVERY same condensation same REFERENCE WITH CASE PRECOOLING 50°C condensation T condensation T kWh/year kWh/year kWh/year €/year €/year € years years kgCO2/year €/tCO2
23.922 12.746 11.176 3.294
16.898 7.729 9.169 2.257 1.037 2.791 2,7
29.154 17.986 11.167 4.148 -854 2.706 -
22.072 12.284 9.788 3.068 226 2.706 12,0
15.048 7.267 7.781 2.031 1.263 5.497 4,4
11.554
8.162 54,8
14.081 -
10.661 201,9
7.268 85,5
E-besparende maatregelen: vaststellingen •
Kies eerst voor een voorkoeler
•
Warmterecuperatie: kan energie besparing MAAR bij slechte afstelling: energieverbruik
•
Combinatie voorkoeler – warmterecuperatie o
Niet altijd mogelijk
o
Temperatuur warm water lager
•
Kies een geschikte koelinstallatie
•
Bedrijfsgrootte: hoe groter, hoe kleiner het energieverbruik per liter geproduceerde melk
Dank voor uw aandacht! Vragen?
