“Het Varken als kachel””
I r. M a u r i c e O r t m a n s
Hoeveel warmte produceren varkens? Vo e l b a r e w a r m t e p r o d u c t i e : • • • • • •
Big 23 kg: V l e e s v a r k e n 11 0 k g : Kraamzeug: Dragende zeug:
42 127 375 200
Wa t t Wa t t Wa t t Wa t t
Dus stal met 3.500 vleesvarkens: Zeugenstal met 500 zeugen:
ca: 313 kW! ca. 185 kW!
Latente warmteproductie: vocht gooien we ook w eg
Vleesvarkens
23 kg
65 kg
110 kg
Ruimtetemperatuur [°C]
25
22
21
Totale warmteproductie [W]
90
175
225
Voelbare warmteproductie [W]
42
96
127
Latente warmteproductie [W]
48
79
98
Vochtproductie [gram/uur]
71
119
146
CO2 productie [liters/uur]
14,7
28,5
36,6
Rendement WKK-installatie
40% Stroom Warmte 60%
Rendement Varken
40% Vlees Warmte 60%
Huidige 60% verlies omzetten in Waarde! Terug te winnen warmte inzetten voor: 1. Vloerverwarming (kraamstal nest, vloeren in 2. 3. 4. 5.
stallen) Naverwarming biggenstal Verwarmen woning, warm watervoorziening Verwarming van de binnenkomende lucht (Triple EEE) Verwarmen voer
“Er MOET meer energie de stal in” …….maar wel goedkope
“Alarm vanuit Klimaatplatform”
“Minimum ventilatie moet omhoog om gezondheidstechnisch verder te kunnen”
We verprutsen onze vleesvarkens 50% van de tijd van het jaar
Vleesvarkens Buitentemperatuur: Buiten RV: CO2 in stal: RV in stal:
-10°C 100% < 3.000 ppm < 75% 23 kg
65 kg
110 kg
Ventilatie op basis van vocht [m3/uur]
4,0
8,2
10,8
Ventilatie op basis van CO2 [m3/uur]
5,5 RV = 56%
10,8 RV = 59%
13,8 RV = 57%
Ventilatie op basis van warmte [m3/uur]
0
5,8
9,1
Verwarmingsbehoefte [W/vleesvarkensplaats]
71
60
69
Vleesvarkens Buitentemperatuur: Buiten RV:
-10°C 100%
NIET VERWARMEN in de praktijk heeft als gevolg:
23 kg
65 kg
110 kg
Ruimtetemperatuur [°C]
20
22
21
Ventilatie [m3/uur]
3,0
5,8
9,1
RV [%]
105
102
87
CO2 [liters/m3]
5,3
5,3
4,4
240
1.20
200
1.00
160
0.80
120
0.60
80
0.40
40
0.20
0
0.00 0
5
10 15 Minimum ventilatie, m3/uur NH3 CO2
20
25
CO2-concentratie, volume%
Ammoniakconcentratie, ppm
Vleesvarkens 30 kg
Oplossingsrichtingen: Extra energie toevoegen om meer te kunnen ventileren via: 1 . Ve r w a r m e n m e t a a r d g a s 2 . Ve r w a r m e n m e t w a r m t e p o m p 3 . Wa r m t e Te r u g Wi n n i ng v i a
Wa r m t e p o m p i . c . m . l u c h t w a s s e r 4. Bodemenergie 5. Nieuwe concept met Wa r m t e Te r u g Wi n n i ng t b v verwarming inkomende lucht
Energiekosten vergelijk Aardgas
Energie inhoud
1 m3 gas = 32 MJ
Prijs per eenheid
€ 0,55 per m3 gas
Prijs per MJ Rendement verwarmings -toestel Relatieve prijsverhoud ing gas/gasolie/ elektra
€ 0,0172 per MJ Ca 100%
1
Gasolie
1 liter gasolie = 36 MJ € 0,70 per liter gasolie
Propaan
Elektriciteit
Voer (start)
1 liter = 25,2 MJ
1 kWh = 3,6 MJ
1 kg = 13,55 MJ
€ 0,70 per liter
€ 0,12 per kWh
€ 0,35 per kg
€ 0,033 per MJ Ca 100%
€ 0,0258 per MJ Ca 100%
1,92
1,5
€ 0,0195 per € 0,0218 per MJ MJ Ca 100% Ca 100%
1,13
1,26
Energiekosten vergelijk
Energiekosten vergelijk Aardgas
Rendement verwarmingstoestel COP
Warmtepomp
Verwarmen via Warmte Terug Winning + luchtwasser met warmtepomp
WarmteTerugWinning uit uitgaande lucht tbv ingaande lucht
Systeem met bodemenergie
Ca 100%
Ca. 450%
Ca. 550%
Ca. 7700%
Ca. 3000%
1
4,5
5,5
77
30 - 60
Relatieve prijsverhouding oplossing
1
0,43
0,35
0,025
0,065
Besparing
0
57%
65%
97,5%
93,5%
WarmteTerugWinning uit de luchtwasser: maken van warm water
Luchtwasser
WarmteTerugWinning Platenwisselaar
Warmtepomp
WarmteTerugWinning Warmtewisselaar
Warmtepomp
1. Gebruik van hergewonnen warmte t.b.v. vloerverwarming
Vloerverwarming kraamstal
Vloerverwarming kraamstal Vloerverwarming nest tussen 150 Watt en 200 Watt
per nest (gem. hier genomen 175 Watt) Ca. 60% van de nesten verwarming Bij 700 zeugen en ca. 23% kraamhokken (160 stuks): 16,8 kW (+10% leidingverlies) = 18,7 kW Biggenlamp 150 Watt Verbruik: Kosten: Relatieve verhouding:
Aardgas
Warmtepomp via WTW luchtwasser
163.812 kWh
18.429 m3
29.784 kWh
€ 19.657,-
€ 10.136,-
€ 3.574,-
100%
52%
18%
Terugverdientijd WP + WTW kraamstal Warmtepomp + WTW luchtwasser: Investering ca.
Besparing WP t.o.v. aardgas: Terugverdientijd:
€ 30.000,€ 6.562,4,6 jaar
Excl. Voordelen van EIA, investeringsaftrek, excl
schaalvoordeel wanneer WP ook voor andere doelen ingezet wordt.
2. Gebruik van hergewonnen warmte t.b.v. ruimteverwarming
Ruimteverwarming biggen Afdeling met 384 biggen Traditioneel CV: 38 Watt capaciteit per biggenplaats
Met WP:
Per afdeling: 14,6 kW Twin-buis (70-90): 170 W/m Totaal: min. 85 m 38 Watt capaciteit per biggenplaats Per afdeling: 14,6 kW Twin-buis 28 mm: 92 W/m Totaal: min. 160 m
Ruimteverwarming biggen Totaal 7 afdelingen = 2.688 biggenplaatsen Maximaal vermogen stal in winter: 60% van afd.
vraag = 7 x 14,6 kW x 60% = 61 kW Gemiddeld verbruik over jaar heen: ca. 30 kW Aardgas
Warmtepomp via WTW luchtwasser
Verbruik:
29.565 m3
47.782 kWh
Kosten:
€ 16.261,-
€ 5.734,-
100%
35%
Relatieve verhouding:
Verwarmingskosten per zeugenplaats Capaciteit installatie = 61 kW biggen + 18,7 kW kraamstal = 80 kW Aardgas
Warmtepomp via WTW luchtwasser
Verbruik totaal:
47.994 m3
77.566 kWh
Kosten:
€ 26.397,-
€ 9.308,-
€ 37,71
€ 13,30
100%
35%
Per zeugenplaats: Relatieve verhouding:
62% van kosten in biggenstal en 38% in kraamstal
3. Gebruik van hergewonnen warmte t.b.v. woning, …….
Zwembad verwarmen met energie van het varken
4.
Gebruik van hergewonnen warmte t.b.v. verwarmen binnenkomende lucht
Triple EEE Concept
Triple EEE Concept WarmteTerugWinning
Opwarmen van binnenkomende lucht + beter en gezonder binnenklimaat • C o n s t a n t k l i m a a t i n w i nt e r • Wi n t e r : v a n - 1 0 º C n a a r + 8 º C
• S t a b i l i s a t i e RV: g e e n v o c h t l a n g s d e m u r e n • Geen tocht (medicijnkosten!) • >80% lagere energiekosten door
w a r m t e t e r u gw i n n i ng • WTW Installatie voor 40% van maximale ventilatiecapaciteit nodig
Stal Clephas-Jacobs
Stal Clephas-Jacobs
1 aug 2012 – 15 mei 2013 Verbruik: 1.031 kWh Kosten Triple EEE: € 124,Voor 352 kraamopfokhokken
Verwarmingskosten Biggen Buitenconditie: na WTW:
-10°C/100% 8°C/25% RV
Dag 1
Dag 7
35
Dag 42
Verwarmingsbehoefte 38 [W/plaats]
11
3
29
0
Besparing stookkosten via gas
71%
91%
100%
Besparing stookkosten via warmtepomp (57% besparing t.o.v. aardgas)
88%
96%
100%
Triple EEE Concept WarmteTerugWinning
Investeringskosten: • € 1,- tot € 1,50 per geinstalleerde m3 lucht • P e r m 3 Wa r m t e Te r u g Wi n n i n g : € 2 , - t o t € 2 , 7 0
Triple EEE Concept WarmteTerugWinning
Stookkosten per zeugenplaats:
€ 37,71
**Praktijkgegevens
S t o o k k o s t e n Tr i p l e E E E c o n c e p t ( w p ) : E n e r g i e k o s t e n p o m p Tr i p l e E E E : Netto besparing per zeugenplaats: Te r u g v e r d i e n t i j d : •
•
max. 5 – 8 jaar
Excl. € 16,50 per zeug EXTRA energie voor opwarmen altijd constant naar 8°C
Te r u g v e r d i e n t i j d d a n : •
€ 6,83 € 0,22 € 30,66
max 3 tot 4,5 jaar
Excl. voordelen conditionering Excl. Synergievoordeel luchtw asser
Vleesvarkens: waar moeten we naar toe! Temperatuur na Triple EEE: +8°C RV na Triple EEE: 25% Triple EEE met buiten -10°C/100% RV 23 kg
65 kg
110 kg
Ruimtetemperatuur [°C]
25
22
21
Ventilatie [m3/uur]
5,5
17
27
RV [%]
60
43
39
CO2 [liters/m3]
3,0
2,0
1,7
Verwarmingsbehoefte [W/vleesvarkensplaats]
16
0
0
Bij vleesvarkens 23 kg bij opleg, ZONDER naverwarming, wordt de ruimtetemperatuur 23,5°C bij 5,5 m3/uur ventilatie
5. Gebruik van hergewonnen warmte t.b.v. verwarmen voer of fermenteren
Voer verwarmen of fermenteren
Voer verwarmen of fermenteren Gegevens:
soortelijke warmte: betekent 1°C opwarmen van 1 liter voer, kost voerbehoefte: Totale nodig energie voor opwarming met 35°C
4200 J/kgK 4200 J 29333 kg per dag 4312 MJ
Stel dat voer opgewarmd wordt met aardgas: 1 m3 aardgas = stel bij 100% rendement is er nodig per dag
32 MJ 134,8 m3 aardgas
prijs per m3 aardgas
€
0,55 per m3
Totale kosten
€
74,11 per dag
Stel dat voer wordt opgewarmd met een warmtepomp met COP = 4 (rendement van 400%): 1 m3 aardgas = per dag nodig aan kWh COP warmtepomp = 4, dus verbruik warmtepomp: Kosten met WP verwarmen
€
Stel dat voer met energie uit voer door het vleesvarken zelf opgewarmd moet worden 1 kg voer = 1 kg voer = 1 kg voer levert aan metabole energie: is gelijk aan:
8,9 kWh 1199,3 kWh 299,8 kWh 39,92 per dag
8800 kJ 1,1 kg EW 12100 kJ 12,1 MJ
Per dag nodig aan voer om voer 35°C op te warmen:
356,4 kg voer
Voer kost ca.
€
0,30 per kg
Totale kosten:
€
106.91 per dag
€
24.451,-- per jaar
Voordeel op jaarbasis (inzet van warmtepomp i.p.v. voer):
6. Warmteproductie kan overschot opleveren in zomer, dan moet er gekoeld worden
Geo-Balance Concept
Geo-Balance Concept Gesloten horizontale bodemwisselaar
Bronnen
Geo-Balance Concept Doel: • Constant klimaat • Zomer: van 30ºC naar 18ºC • Winter: van -10ºC naar +8ºC • Geen tocht • 35 – 50% Minder ventilatie (=minder luchtwassen) • 60 – 80% Lagere energiekosten door gebruik bodemenergie
Warmtewisselaar in luchtinlaat Warmtewisselaar
Besturing
Trend komende 10 jaar Complete intensieve veehouderij zal door benutting
van restwarmte afgesloten worden van gasnet! Warmtepomp gaat de CV ketel compleet vervangen Bedrijven worden stookkosten neutraal Restwarmte gaat zorgen voor significante verlaging
van de voerkosten en significantie verbetering van diergezondheid
Topklimaat met varkensenergie tegen lagere kosten Dank voor uw aandacht
