Innovatie Netwerk Energie Systemen glastuinbouw Oost Brabant (INES) Aardwarmte, WKK en CO 2 10 januari 2013, Peter Vermeulen

Innovatie Netwerk Energie Systemen glastuinbouw Oost Brabant (INES) Aardwarmte, WKK en CO2 10 januari 2013, Peter Vermeulen

Programma Kosten doublet Warmte aardwarmte berekening

Warmtebalans aardwarmte en WKK Kosten aardwarmte per bespaarde m3 ae

CO2 Gewasopname Ventilatie Productie effect Kosten WKK CO2

Kosten aardwarmte Afhankelijk: Investering doublet en netwerk • Afschrijfperiode • Rente

Warmteproductie doublet Benutting warmteaanbod SDE+ subsidie Pompkosten (elektriciteit) Kosten aanvullende warmte Kosten aanvullend CO2

Investering aardwarmte .. m diep Vooronderzoek Boorbestek Voorbereiding Boren doublet Boormanagement Diversen Bovengronds Totaal boren Verzekering Netwerk Rente + onvoorzien Boren en netwerk

€ € € € € € € € € € € €

2500 m 55.000 35.000 40.000 7.180.000 240.000 105.000 1.345.000 9.000.000 535.500 900.000 350.000 10.785.500

€ € € € € € € € € € € €

2000 m 55.000 35.000 40.000 6.180.000 215.000 100.000 1.345.000 7.970.000 474.500 900.000 325.000 9.666.500

Warmteproductie aardwarmte

De warmteproductie (thermisch vermogen: Wth) van een doublet is afhankelijk van; De hoeveelheid water per uur (in m3 per uur) De hoeveelheid warmte formatiewater (J/kgoK) soortelijk gewicht en samenstelling water (kg per m3) Afkoeling water in de warmtewisselaar (∆T in K)

Warmteproductie aardwarmte Formule: Wth = q x p x cv x ∆T W = thermisch vermogen q = waterdebiet in m3 per uur p = dichtheid formatiewater (kg/m3) cv =warmtecapaciteit formatiewater kJ/(kgoK) ∆T =afkoeling water in oK ∆T = Tpp - Tip - ∆Tww th

v

Warmteproductie aardwarmte Voorbeeld: Debiet:150 m3/uur Uitkoeling: 67 – 34 - 3 oC = 30 oC Soortelijke warmte water 4,186 kJ kg-1 K-1 Dichtheid water: 1.080 kg/m3

W= 150 * 30 *4,186 * 1080 = 20.343 mJ/uur = 5,65 mW = ketel 643 m3 aardgas/uur

Benutten warmte: Case als voorbeeld: Bedrijven cluster: 7 ha tomaat, 7 ha paprika en 7 ha komkommer Warmte nu 0,5 mWel . Ha-1 WKK en rest ketel

Aardwarmte: Debiet: 150, 125, 175 m3.h-1 Uitkoeling: 30 oC Warmte tekort winter met WKK ‘s zomers CO2 aankopen

CO2

Warmtebalans huidige situatie (wkk en ketel) Warmtebalans ketel en wkk

8,000 7,000

GJ warmte / week/cluster

6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 week CO2 droogstoken minimumbuis Warmteverlies tomaat 7 ha

Warmteverlies komkommer 7 ha warmte wkk's

Warmteverlies paprika 7 ha warmte ketels


Warmtebalans aardwarmte Warmtebalans aardwarmte

8,000 7,500 7,000 6,500 6,000 5,500 5,000 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 -

8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 -

week aardwarmte 150 m3/h 30 oC Warmteverlies komkommer 7 ha

aardwarmte 125 m3/h 30 oC Warmteverlies paprika 7 ha

aardwarmte 175 m3/h 30 oC Warmteverlies tomaat 7 ha

Warmtebalans aardwarmte + WKK voor CO2 8,000

aanvullende warmte behoefte en wkk warmte bij ... kg co2/ha/h

7,000


6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 week aan te vullen warmte aardwarmte 150 m3/h 30 oC hele cluster 21 ha aan te vullen warmte aardwarmte 175 m3/h 30 oC hele cluster 21 ha warmte productie wkk 60 kg CO2

aan te vullen warmte aardwarmte 125 m3/h 30 oC hele cluster 21 ha warmte productie wkk 100 kg CO2 warmte productie wkk 200 kg CO2

Conclusies

Bij grote oppervlakten: In winter met WKK warmte en CO2 aanvullen In winter WKK kan voldoende CO2 produceren In zomer warmte overschot en CO2 tekort In zomer is WKK geen oplossing

Uitkomsten warmtebalans Debiet aardwarmte 30 oC uitkoelen

m3/h

150

125

175

vollast uren aardwarmte

h

6,822

7,087

6,589

bespaard gas

m3 a.e./a

4,048,970

3,491,402

4,575,906

beschikbare warmte bron

GJ/a

164,560

136,585

192,535

gebruik warmte ter plekke

GJ/a

128,150

110,503

144,827

78%

81%

75%

75,935

93,582

59,258

benutting aardwarmte aanvullen warmte

GJ/a

Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 60 kg

kg CO2

2,690,555

2,474,682

2,891,313

Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 100 kg kg CO2

4,655,149

4,330,689

4,958,647


9,993,651

9,429,262

10,558,188

7,030

7,270

6,880

2,460,500

2,544,500

2,408,000

Draaiuren pomp aardwarmte

h/a

totaal elektriciteitsverbruik

kWh/a

Uitkomsten kosten per bespaarde m3 gas Debiet aardwarmte m3/h 30 oC uitkoelen

150

125

175

Afschrijving 15 jaar

- 0.16

- 0.19

- 0.15

rente gemiddeld onderhoud elektriciteit

- 0.15 - 0.02 - 0.06

- 0.17 - 0.03 - 0.07

- 0.13 - 0.02 - 0.05

extra arbeid

- 0.01 - 0.41 - 0.140 - 0.27

- 0.02 - 0.48 - 0.140 - 0.34

- 0.01 - 0.36 - 0.140 - 0.22

- 0.07 - 0.34 - 0.11 - 0.38 - 0.25

- 0.07 - 0.41 - 0.12 - 0.46 - 0.27

- 0.06 - 0.28 - 0.11 - 0.33 - 0.23

- 0.52

- 0.61

- 0.45

sde+ - 5,7 per gj 5500 draaiuren totaal aardwarmte kosten aanvullend CO2: Aanvullend CO2 na aanv. warmte met wkk 60 kg Aanvullend CO2 na aanv. warmte met wkk 100 kg Aanvullend CO2 na aanv. warmte met wkk 200 kg


150

125

175


- 0.08

- 0.10

- 0.07


- 0.15 - 0.02 - 0.06

- 0.17 - 0.03 - 0.07

- 0.13 - 0.02 - 0.05

extra arbeid

- 0.01 - 0.33 - 0.140 - 0.19

- 0.02 - 0.39 - 0.140 - 0.24

- 0.01 - 0.29 - 0.140 - 0.15

- 0.07 - 0.25 - 0.11 - 0.30 - 0.25

- 0.07 - 0.31 - 0.12 - 0.37 - 0.27

- 0.06 - 0.21 - 0.11 - 0.26 - 0.23

- 0.43

- 0.51

- 0.38


Uitkomsten warmtebalans Debiet aardwarmte 40 oC uitkoelen

m3/h

150

125

175

vollast uren aardwarmte

h

6,371

6,668

6,059

bespaard gas

m3 a.e./a

5,042,024

4,379,596

5,609,802

beschikbare warmte bron

GJ/a

219,413

182,113

256,714

gebruik warmte ter plekke

GJ/a

159,580

138,614

177,550

73%

76%

69%

44,505

65,471

26,535

benutting aardwarmte aanvullen warmte

GJ/a

Aanvullend CO2 na aanvullend warmte met wkk 60 kg

kg CO2

3,053,199

2,811,592

3,364,399


5,195,968

4,838,871

5,889,207


11,495,290

10,288,028

13,142,284

6,680

6,940

6,470

2,338,000

2,429,000

2,264,500

Draaiuren pomp aardwarmte

h/a

totaal elektriciteitsverbruik

kWh/a


150

125

175


- 0.13

-

0.15

-

0.12


- 0.12 - 0.02 - 0.05

- 0.14 - 0.02 - 0.06

-

0.11 0.02 0.04

extra arbeid

-

0.01 0.33 0.140 0.19

-

0.01 0.38 0.140 0.24

- 0.01 - 0.29 - 0.140 - 0.15

-

0.06 0.25 0.10 0.29 0.23

-

0.06 0.30 0.11 0.35 0.23

-

0.06 0.21 0.10 0.26 0.23

- 0.47

-

0.38


- 0.41


150

125

175


-

0.07

-

0.08

-

0.06


-

0.12 0.02 0.05

-

0.14 0.02 0.06

-

0.11 0.02 0.04

extra arbeid

-

0.01 0.26 0.140 0.12

-

0.01 0.31 0.140 0.16

-

0.01 0.24 0.140 0.09

-

0.06 0.18 0.10 0.22 0.23

-

0.06 0.22 0.11 0.27 0.23

-

0.06 0.15 0.10 0.20 0.23

-

0.35

-

0.40

-

0.33


Conclusie Conclusie: Kosten warmte per bespaarde m3 gas • Uitkoelen 30 oC 29 – 48 ct • Uitkoelen 40 oC 24 – 38 ct • SDE+ circa 14 ct (2013 geschat)

Investeer in een betere benutting van de warmte! CO2 aanvullen in zomer • 60 kg.ha-1.h-1: 6-7 ct • 100 kg.ha-1.h-1: 11-12 ct • 200 kg.ha-1.h-1: 23-27 ct

Hoeveel CO2 rendeert?

CO2 opname gewas

CO2 opname gewas per ha per uur gemiddeld nodig: Gewas 38 - 41 kg, piek 50 kg Buitenwaarde in zomer is dit voldoende? + 50 ppm 160 kg +100 ppm 280 kg

Ventilatieverliezen gewenste CO2 gehalte kas gewas opname CO2

ppm kg/ha/uur

kasinhoud ventilatie te doseren voor ventilatie totaal doseren

m3/m2 m3/m2/uur kg/ha/uur kg/ha/uur

CO2 efficiëntie Ventilatie te doseren voor ventilatie totaal doseren

m3/m2/uur kg/ha/uur kg/ha/uur

CO2 efficiëntie ventilatie te doseren voor ventilatie totaal doseren CO2 efficiëntie

m3/m2/uur kg/ha/uur kg/ha/uur

350 38

400 40

450 41

500 42

550 43

600 44

6 6 0 38

6 6 5 45

6 6 9 50

6 6 14 56

6 6 18 61

6 6 23 67

100%

90%

82%

75%

70%

66%

30 0 38

30 23 63

30 46 87

30 69 111

30 92 135

30 115 159

100%

64%

47%

38%

32%

28%

60 0 38

60 46 86

60 92 133

60 138 180

60 184 227

60 230 274

100%

47%

31%

23%

19%

16%

Effect CO2 doseren

1 kg extra CO2 opname gewas geeft: 6 kg tomaat 11 kg komkommer 5 kg aubergine 4 kg paprika

Effect 600 ipv 350 ppm doseren Gewas neemt 6 kg extra per uur per ha op Tomaat €0,50 per kg. Extra 6*6*= 36 kg tomaat * 0.50 = € 18,-Ventilatie 1 keer /uur kost: 67-38 kg CO2 à € 0,08 = € 2,32 Ventilatie 5 keer /uur kost : 159-38 kg CO2 à € 0,08 = € 9.68 Ventilatie 10 keer /uur kost: 274-38 kg CO2 à € 0,08 = € 18.88 Ventilatie 15 keer /uur kost: 388-38 kg CO2 à € 0,08 = € 28,00 ventilatie beperken! HNT?

Kosten WKK CO2 hangt af van: warmtevraag en benutting WKK warmte Gasprijs = € 0,27 Gasverbruik WKK = + 280 m3 / MWel 1 MWel = + 500 KG CO2 elektriciteitsprijs terug leveren = € 70 vaste kosten WKK kosten CO2 emissierechten

Kosten CO2 uit WKK alleen winter Gaskosten 1 MWh: Afschrijving Onderhoud Rente Ureum Tekort Terug lever prijs elek. Totaal tekort Benutte warmte Totaal tekort voor CO2

€ 75,60 (0.27*280) € 7,50 € 7,00 € 6.00 160 dagen * 10 uur/jaar € € 96,10 € 70,00 € 26,10 €0,05 per kg CO2 € max. € 37,80 (50% warmte) €

Afstemmen WKK op CO2 behoefte WKK = 275 - 285 m3 per uur per Mwel = +500 kg CO2 per uur

Alleen invullen CO2 behoefte gewas zomer 40 kg per ha per uur gemiddeld top 50 kg gas 22 – 27 m3 per ha per uur 0,1 MWel per ha

100 kg per uur

0.2 MWel per ha

Aardwarmte en WKK voor CO2



Seizoenspatroon maakt benutten aardwarmte moeilijk WKK in winter voor aanvullen warmte en CO2 Alleen kansen aardwarmte op grotere oppervlakten

Afsluiting

© Wageningen UR

Hoge Temperatuur Oopslag na laden

Hoge Temperatuur Oopslag na ontladen

Innovatie Netwerk Energie Systemen glastuinbouw Oost Brabant (INES) Aardwarmte, WKK en CO 2 10 januari 2013, Peter Vermeulen

Recommend Documents