Energy Potential Mapping
en andere ontwikkelingen richting duurzame energiesystemen
Eco2profit – Gent, 29 September 2011 ir. Siebe Broersma TU Delft, Faculteit der Architectuur, afdeling Bouwtechnologie, Climate Design & Sustainability
Methodieken, aanpakken en strategieën richting duurzame energiesystemen
Ons doel: fossielvrij worden (≈ CO2-neutraal ≈ energieneutraal)
Algemeen: Nieuwe Stappenstrategie
REAP (Rotterdam Energy Approach) Energy Potential Mapping (EPM) – natuurlijke lokale potenties karteren (zon/wind/water/biomassa, etc) – antropogene lokale bronnen/vragers (div. bronnen van restwarmte) Veenkoloniën (case regio) Energie-nul-meting – beginsituatie De Groene Compagnie (case wijk) Warmtekaarten (EPM voor warmte)
Trias enegetica Nieuwe stappenstrategie
nieuwe stappenstrategie [Dobbelsteen]
Ons huidige energiesysteem
Exergie & entropie van energie
[Cullen & Allwood, 2010]
Cascaderen: tot 6 keer effectiever
REAP (Rotterdam Energy Approach & Planning) vraag verminderen
reststromen benutten
duurzaam opwekken
schoon leveren
stad
energievraag voorkomen door stedelijke maatregelen
aansluiten op centrale energienetten met restenergie
energie centraal duurzaam opwekken
energie centraal schoon en efficient opwekken met fossiele bronnen
wijk
energievraag voorkomen door stedenbouwkundige maatregelen
uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op wijkniveau
energie duurzaam opwekken op wijkniveau
buurt cluster
energievraag voorkomen door omgevingsmaatregelen
uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op buurtniveau
energie duurzaam opwekken op buurtniveau
gebouw
energievraag voorkomen door bouwkundige maatregelen
X
[Tillie, Dobbelsteen, Doepel, Jager, Joubert, Mayenburg 2009]
energie duurzaam opwekken op gebouwniveau
energie op gebouwniveau schoon en efficient opwekken met fossiele bronnen
© TU Delft, GW Rotterdam, dS+V Rotterdam, DJSA
reststromen hergebruiken op gebouwniveau
X
REAP (Rotterdam Energy Approach & Planning) produce duurzaam sustainably opwekken
Uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op buurtniveau
Wijk district
neighbourBuurt/cluster hood
Energievraag voorkomen door bouwkundige maatregelen
deliver clean schoon and efficiently leveren
X
energie centraal schoon & efficient opwekken met fossiele bronnen
aansluiten op centrale energienetten met restenergie
Stad city
Individueel building gebouw
reuse waste reststromen streams benutten
energie duurzaam opwekken op wijkniveau
Uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op buurtniveau
energie duurzaam opwekken op buurtniveau
Hergebruik afval in het gebouw
energie duurzaam opwekken op gebouwniveau
energie op gebouwniveau schoon & efficient opwekken met fossiele bronnen
X
© TU Delft, GW Rotterdam, dS+V Rotterdam, DJSA
reduce vraag the demand verminderen
Vraagpatronen van verschillende functies
(W = warmte, K = koude, E = elektriciteit, alles per m2 BVO)
Slimme combinaties maken
De methodiek van Energy Potential Mapping
Veenkoloniën energiepotentiestudie [Broersma, Fremouw, Dobbelsteen, Stremke 2011]
Zonne-energie Potenties uit zonne-energie oppervlakte VK 89006 aantal inwoners 206010 totaalvraag 21.18 vraag: 238 zoninstraling 34500 PV (10%) 3450 PV (15%) 5175 ZC (35%) 12075 daken (zonder kas) 1383 geschikt deel (%) 29% geschikt dakoppervlak 401 aantal woningen 86880 geschikt dakopp op woningen 301 geschikt dakopp per woning 35
ha PJ GJ/ha GJ/ha GJ/ha GJ/ha GJ/ha ha ha ha m2
Energiepotentiestudie De Veenkoloniën
Windenergie vraag:
238
GJ/ha
800 - 1800
GJ/ha
miniwindmolen
2.2
GJ/st
opp. 2MW molen
23
hectare
opp. 5MW molen
81
hectare
windturbines
Energiepotentiestudie De Veenkoloniën
Biomassa-reststromen en -teelt biomassa in de Veenkolonien uit reststromen: TJ mest 286 RWZI 39 hout 228 uit 5000 ha GFT 487 groenafval 140 totaal 1180 GJ/ha tot.E-vraag VK: 21175 238 biomassateelt: algenteelt 640 koolzaad 194 energiemais 242 hout uit bosonderhoud 46
Energiepotentiestudie De Veenkoloniën
Geothermie Geothermie standaard doublet in 30 jr 3 PJ opp. Standaard doublet 450 ha stand. Db per jaar 100,000 GJ
Energiepotentiestudie De Veenkoloniën
Restwarmtebronnen en energieintensieve voorzieningen (vraag en/of aanbod)
• restwarmte Eska 2x 0.13 PJ • Andere intensieve industrie • Kassen • Ziekenhuis • Zwembaden
• WK-centrales • biovergisters
Energiepotentiestudie De Veenkoloniën
Geschiktheid bodemwarmtewisseling
In combinatie met elektrische warmtepomp (COP 3 a 4) Maximaal vermogen bodemwarmtewisselaar Droge zanderige bodem 10-15 W/m² Vochtige zanderige bodem 15-20 W/m² Droge leemachtige bodem 20-25 W/m² Vochtige leemachtige bodem 25-30 W/m² Bodem met grondwater 30-35 W/m²
Energiepotentiestudie De Veenkoloniën
Warmte- en koudeopslag
In combinatie met elektrische warmtepomp (COP +/-6)
Energiepotentiestudie De Veenkoloniën
Veenkoloniën energiepotentiestudie [Broersma, Fremouw, Dobbelsteen, Stremke 2011] zon
wind
hoogte
uitwisseling ondergrond
biomassa
warmte en koude in aquifers
industriele restwarmte e.d.
zoutkoepels geothermische warmte
Energie-nul-meting (≈ CO2-nul-meting) CO2-uitstoot per PJ: Olie: 71 Kton/PJ Gas: 55 Kton/PJ Kolen: 87 Kton/PJ
primair
Gas bedrijven etc. Elektriciteit bedrijven etc. Brandstof vervoer Gas woningen Elektriciteit woningen
Huidig primair energiegebruik Veenkoloniën
Energie-nul-meting
Gas bedrijven etc. Elektriciteit bedrijven etc. Brandstof vervoer Gas woningen Elektriciteit woningen primair
vraag
Huidige energievraag Veenkoloniën
Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit
energiedragers
vraag per type
Stap 1:energie-nul-meting
2 extreme duurzame energievisies
Alleenkoloniën
Veenkometro
Onderbouwing Visie 1 (Alleenkoloniën) Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit
• reductie door isoleren • vraagverschuiving door elektrificatie (vervoer en warmtepompen)
• -30% W-vraag woningen
• 75% E-mobiliteit • 25% vraagreductie bedrijvigheid energiedragers
Stap 1
vraag per type
verschuiving
• Warmtenet + WKO&WP: + 17% Elek. • 5% nieuwbouw = Energie-nul
Stap 2: vraagreductie en -verschuiving
Stap 3: invulling met potenties Visie 1 9.00 8.00 7.00
(PJ)
6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 Biogas
• • • •
Houtafval
PV
mini Wind
Windturbines
Zon coll.
Geothermie
gebruik biomassareststromen + restwarmte op daken: 50% PV + 50% Zonnecollectoren + helft miniwindmolens 130x 2 MW + 42x 5 MW windmolens 2x geothermiebron
Restw armte
Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit
energiedragers
Stap 1
vraag per type
verschuiving
Stap 2
Stap 3: invulling potenties uit visie
Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit
energiedragers
Stap 1
vraag per type
verschuiving
Stap 2
restvraag/overschot
Stap 3
Stap 4: bepalen restvraag en overschot
Brandstof (mobiliteit) Brandstof (overig) Warmte Gas Elektriciteit
energiedragers
Stap 1
vraag per type
verschuiving
potenties
Stap 2
Stap 3
restvraag/overschot
Stap 4
overblijvende vraag
Stap 5:
restvraag voor biomassateelt • elektriciteit vervult overige warmtevraag
• elektriciteit voorziet in gedeelte processen industrie
Energiepotentiestudie De Groene Compagnie [Broersma, Dobbelsteen, 2008]
Energieproducerende nieuwe wijk
IV: Autarkische kleine buurten
II: Kippenmest appartementen I: autarkische pioniers
III: Energie cooperatie
Duurzame energievoorziening op lokale potenties!
Warmtekaarten Nederland [Broersma, Fremouw, Dobbelsteen, Rovers 2010]
Warmtekaart van Emmen
Warmtekaart voor Rotterdam centrum
Exergie (kwaliteit) in warmtekaarten
Ontwerp intelligente energiesystemen voor de gebouwde omgeving! [afb.: Eric Verdult]
