IPS warmteterugwinning

IPS warmteterugwinning Eindrapportage IPS

Opdrachtgever Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf Contactpersoon Martin Kloet Kenmerk R056075aaA4.tvr Datum 31 maart 2011 Auteur T.W. van Rossum BSc ing. H.J.M. Schepers

Kelvinbaan 40, 3439 MT Nieuwegein | Postbus 1475, 3430 BL Nieuwegein | T (030) 231 13 77 F (030) 234 17 54 | E [email protected] | Bank 3642.36.558 | KvK 30073990 | BTW NL007093159B01

Samenvatting Doel en methode Het doel van het IPS-onderzoek bestaat uit het inventariseren van de aanwezige besparingstechnieken en het inventariseren van het theoretisch restwarmtepotentieel. Generiek zijn deze inventarisaties uitgevoerd binnen het MKB en specifiek bij MKB-bedrijven waarvan de brancheorganisaties zijn aangesloten bij Energiecentrum MKB middels een ondertekend convenant. Om de IPS-studie gestructureerd vorm te geven is gestart met de afbakening en definitie van de theoretische context. Focus hierbij is de definitie van restwarmte binnen dit project en de afbakening van de te onderzoeken doelgroep het MKB. De eerste fase van deze IPS bestaat uit een bureaustudie met als doel het ontwikkelen van een model voor de theoretische bepaling van het restwarmte potentieel in het MKB. Op basis van het model wordt een analyse gemaakt van kansrijke branches en processen binnen het MKB. In de tweede fase van de IPS is een praktijkonderzoek uitgevoerd om het model te toetsen. Tot slot is een literatuurstudie uitgevoerd naar beschikbare warmtetechnieken passend bij de resultaten van de bureaustudie en het praktijkonderzoek. Bureaustudie De volgende branches en bijhorende processen hebben de grootste potentie voor warmteterugwinning op basis van de bureaustudie. Deze branches zijn in een praktijkonderzoek nader in beeld gebracht. Branche BOVAG FOCWA FOCWA FOSAG FOSAG KB KNS KNS KMU KMU KMU KMU NBOV NBOV NBOV/VBZ NRK VOM

(deel)Proces Branchepotentieel (GJ/Jr) perslucht 1.889.044 procesverwarming (spuiten) 6.910.026 perslucht 378.839 procesverwarming (spuiten) 741.879 perslucht 412.155 motorwarmte 42.933 proceskoeling (koeling) 73.143 stoom (schoonmaakwater) 93.997 perslucht .786.005 procesverwarming (laser) 2.746.926 procesverwarming (lasrook) 190.507 procesverwarming (oven) 3.214.809 proceskoeling (koelcel-/vitrine) 283.471 procesverwarming (bakoven) 229.612 stoom (proces-/afvalwater) 146.217 stoom (matrijsverwarming) 411.235 procesverwarming (oven) 2.637.792

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

2

8 000 000 oven

7 000 000

lassen

6 000 000

laser

5 000 000

stoom

4 000 000

koeling

3 000 000

motorwarmte

2 000 000

spuiten

1 000 000

perslucht VO M

K N R

N BO V

U KM

KN S

KB

FO SA G

A FO CW

BO VA G

0

Praktijkonderzoek Na vergelijking van de resultaten uit de bureaustudie met het praktijkonderzoek kunnen de volgende zaken geconcludeerd worden. - De vrijkomende debieten bij ovens zijn over het algemeen te hoog in gewaardeerd. Veelal komt de inzetbare warmte vrij als rookgas. Deze debieten zijn zeer laag. De debieten die vrijkomen als gevolg van het proces, bijvoorbeeld het openen van een oven, zijn in praktijk ook lager dan in theorie aanvankelijk is aangenomen. - De aangenomen ∆T bij (moffel)ovens is in de bureaustudie veel lager beoordeeld dan in praktijk blijkt te zijn. In de bureaustudie is als uitgangspunt 60 K gehanteerd, in praktijk (afhankelijk van de bedrijfssituatie, proces, etc.) komt dit meer in de richting van de 190 K. Dit heeft tezamen met de lagere debieten uit het voorgaande punt tot gevolg dat het potentieel van ovens veel lager is dan werd aangenomen. - De verwachte ∆T (en daarmee het restwarmtepotentieel) van de lasrook is te verkeerd beoordeeld in de bureaustudie. Er is immers uitgegaan van een jaargemiddelde ∆T van 2 K en daarbij behorende debiet. Uit de praktijkcasus is gebleken dat de restwarmte (∆T en debiet) berekend moet worden gedurende het stookseizoen. Dit heeft als gevolg een hogere ∆T en een lager debiet, waardoor het uiteindelijke restwarmtepotentieel hoger is dan in de bureaustudie is beoordeeld. - De hoeveelheid vrijkomende warme lucht als gevolg van het lasersnijproces is veel lager beoordeeld in de bureaustudie dan in praktijk het geval is. Ervan uitgaande dat een lasersnijmachine circa 4.000 uur in bedrijf is komt hier jaarlijks 120 miljoen kubieke meter restwarmte vrij. De ∆T is afhankelijk van het daadwerkelijk snijden of het standby staan van de machine. Hiermee is het jaarlijkse potentieel veel groter dan werd verwacht. - De vrijkomende warmte bij koelinstallaties is veel te laag beoordeeld in de bureaustudie. Als gevolg van het vrijwel constante gebruik, met als gevolg hiervan hoge jaarlijkse debieten, resulteert dit in een veel hogere restwarmtestroom. - De restwarmte van het proceswater (KNS, NBOV/VBZ) is in de bureaustudie lager beoordeeld dan in praktijk het geval is. Jaarlijkse worden er bij de verschillende branches duizenden kubieke meters water gebruikt bij onder meer het schoonmaken. Het inzetten van deze restwarmtestroom voor de voorverwarming van het aangevoerde water biedt grote besparingsmogelijkheden.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

3

-

De verwachte hoeveelheid vrijkomende restwarmte bij het persluchtproces is redelijk in overeenstemming met de praktijk. Deze hoeveelheid aan vrijkomende restwarmte is sterk afhankelijk van het type compressor en de processen waarvoor de lucht gebruikt wordt.

Het ontwikkelde model uit de bureaustudie is aangepast op basis van het praktijkonderzoek. Literatuuronderzoek Uit het literatuuronderzoek naar beschikbare warmtetechnieken blijkt geconcludeerd te moeten worden dat bestaande technieken en/of principes veelal al jaren bekend zijn. Een tweede conclusie die getrokken kan worden is dat de rendementen voornamelijk tussen de 50 en 80% liggen. De laatste ontwikkelingen van de bekende technieken zijn veelal terug te vinden in combinaties van maatregelen, hierdoor lopen de rendementen sterk op (alsmede de investeringskosten). Bij de nieuwe technieken valt op dat warmteterugwinning in een steeds breder perspectief wordt getrokken. Naast de vrijkomende proceswarmte, worden ook toepassingen gezocht om productgerelateerde warmte in te zetten of om warmte te bundelen en indien noodzakelijk om te zetten in koude. Potentieel voor warmteterugwinning in het MKB In de volgende tabel is een matrix gemaakt waarin per deelproces is aangegeven welke vormen van warmteterugwinning er mogelijk zijn. De kolom [GJ] geeft het (gemiddelde) restwarmtepotentieel weer voor 1 proces binnen 1 bedrijf. De terugverdientijd (TVT) is weergegeven in jaren per techniek. Branche

Deelproces

[GJ]

Techniek

TVT [Jr]

Opmerkingen Er zijn mogelijk bouwkundige aanpassingen nodig voor deze maatregel. Deze kunnen een grote invloed hebben op de terugverdientijd (hoge meerkosten).

Direct via luchtkanaal

2-6

DEC-systeem

NB*

350

Gebruik vrijkomende warmte voor drogen voorbehandeld product

NB*

Procesverwarming (lasrookafzuiging)

82

Warmtewiel

4-10

KMU

Perslucht

50


2-6

FOCWA

Ruimteverwarming (voorbewerking)

16

Best Beschikbare Techniek

1-5

Procesverwarming (lasersnijden)

1119

KMU

Procesverwarming (ovens)

KMU

KMU

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

De toepassing van een DEC-systeem maakt het in theorie mogelijk om de vrijkomende restwarmte in te zetten voor kantoorverwarming. Eventuele lichte vervuiling wordt gefilterd middels het warmtewiel en eventuele filters. Door gereed product in een speciale kamer/ruimte af te laten koelen kan de afgegeven warmte nuttig worden toegepast, bijvoorbeeld voor het drogen van voorbehandelde producten of voorverwarming van water, dan wel naastliggende hallen. Warmte kan teruggewonnen worden middels ruimteafzuiging incl. WTW en/of voorzien van zuivering. Realiseerbaar via een luchtkanaal. Eventueel interne warmtelast maakt het minder toepasbaar. Relatief schone lucht. Door afzuiging via filters kan het direct terug geblazen worden in de werkplaats. Dit is BBT.

4

Branche

Deelproces

[GJ]

Techniek

FOCWA

Procesverwarming (spuitcabines)

47

Platen-/buizenwisselaar , warmtewiel, kanterm-systeem of een Twincoilsysteem kan de warmte terug worden gevoerd de werkplaats in.

FOCWA

Perslucht

20


NRK

Procesverwarming (spuitgieten)

17

Procesverwarming (dakventilatie)

214

NRK

Platen-/buizenwisselaar of Twincoil Warmtewiel, platenwisselaar of Twincoil. Met behulp van deze technieken kan de vrijkomende proceswarmte ingezet worden voor ruimteverwarming.

TVT [Jr]

> 20

De afgevoerde lucht kan afvalstoffen van het verven bevatten. Dit bepaalt grotendeels de keuze voor de techniek en de bijbehorende installatiekosten. TVT lopen sterk uiteen, besparingen zijn beperkt.

2-6

Realiseerbaar via een luchtkanaal.

10-20 >20 10-15

Warmtenet.

NB

2-6

NRK

Perslucht

48

Direct via een luchtkanaal

VOM

Procesverwarming (spuitcabine)

82

Warmtewiel, platenwisselaar of Twincoil

10-20

Heat pipe VOM


57


8-12

VOM

Perslucht

160


2-6

VOM

Procesverwarming (pons/laser)

93


2-6

FOSAG

Procesverwarming (Straalcabine)

71

Warmtewiel of Twincoil

FOSAG

Procesverwarming (Spuitwand)

198


FOSAG

Perslucht

170


R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

Opmerkingen

> 20

Het vrijkomende proces-/koelwater kan gebruikt worden om cv-water voor te verwarmen. NRK-bedrijven hebben over het algemeen een hoge interne warmtelast. Het overschot aan warmte kan vaak intern niet volledig gebruikt worden. De kosten voor een warmtenet zijn niet bekend. Deze warmte kan eenvoudig teruggewonnen worden. Echter door de hoge interne warmtelast is dit in praktijk niet altijd wenselijk. De vrijkomende warmte van een spuitcabine kan middels een warmtewiel gebruikt worden om de aangevoerde lucht voor ruimteverwarming voor te verwarmen (bij direct gestookte verwarming). Middels een heat pipe wordt voorkomen dat de ingaande en uitgaande luchtstroom vermengen, waardoor deze ‘vuile’ lucht ingezet kan worden, bijv. t.b.v. ruimteverwarming. Door het gereed product in een speciale kamer/ruimte af te laten koelen kan de afgegeven warmte nuttig worden toegepast, bijvoorbeeld voor het drogen van voorbehandelde producten of voorverwarming van water, dan wel naastliggende hallen. Realiseerbaar via een luchtkanaal. Eventueel interne warmtelast maakt het minder toepasbaar. Realiseerbaar via een luchtkanaal. Eventueel interne warmtelast maakt het minder toepasbaar. De afgezogen lucht kan middels een warmtewiel of Twincoilsysteem worden ingezet om de toevoerlucht voor te verwarmen.

> 20

Idem.

4-6

Eenvoudig realiseerbaar tegen acceptabele kosten. Enkel toepasbaar tijdens het stookseizoen, gedurende de rest van het jaar lozen op de omgeving, t.b.v. van het binnenklimaat.

5

Branche

Deelproces

[GJ]

Techniek

TVT [Jr]

Platen-/buizenwisselaar

Procesverwarming (afval-/proceswater)

1000

KNS

Proceskoeling (koelinstallaties)

171

Twincoil

> 20

KB

Procesverwarming (motorwarmte)

7000


2-6

KNS

NBOV / VBZ

Procesverwarming (afval-/proceswater)

10-15 Warmtenet

Platen-/buizenwisselaar (indien vervuild Twincoil of heat pipe) 10-20

1400

Warmtenet

NBOV / VBZ

NBOV / VBZ

NBOV / VBZ

Procesafzuiging


Perslucht

263

Twincoil of Heat pipe

10-15

Twincoil of heat pipe

10-15

5-10

5-10

441

156

DEC-systeem of LBK incl. warmtepomp

NB*


2-6

Opmerkingen Het vrijkomende proceswater kan gebruikt worden voor de (voor)verwarming van het aanvoerwater. Er kunnen echter buffercapaciteiten nodig zijn, waardoor de investering oploopt. Bij zeer grote capaciteiten, indien het aanbod van warmte hoger is dan de vraag kan de toepassing van een warmtenet overwogen worden. De toepassing van een Twincoilsysteem maakt het mogelijk de vrijkomende warmte van de koelinstallaties elders nuttig toe te passen. De motor wordt gekoeld met beunwater. Dit water kan voordat het geloosd wordt, ingezet worden voor de (voor)verwarming van bijv. het cv-water. M.b.v. de platen-/buizenwisselaar kan de afgevoerde waterstroom het aanvoerwater verwarmen. Indien er sprake is van een vuil proces kan een Twincoilsysteem of een heat pipe gebruikt worden. Deze laatste twee technieken verhogen de investeringskosten aanzienlijk. Bij zeer grote capaciteiten, indien het aanbod van warmte hoger is dan de vraag kan de toepassing van een warmtenet overwogen worden. De proceslucht is over het algemeen vervuild. De toepassing van een gescheiden systeem (Twincoil of heat pipe) maakt WTW mogelijk. Middels een Twincoilsysteem kan de vrijkomende warmte gebruikt worden om andere ruimte te verwarmen. De vrijkomende warmte van de koeling kan ook gebruikt worden voor kantoorverwarming. Door toepassing van een DEC-systeem of LBK incl. warmtepomp kan de relatief laagwaardige warmte nuttig worden toegepast.

*NB, nader te bepalen. Over deze techniek zijn nog geen prijsgegevens bekend. Conclusie Binnen de aangesloten branches van Energiecentrum MKB is een zeer grote potentie voor het terugwinnen van restwarmte. Na afbakening binnen deze studie zijn er in totaal 30 brancheorganisaties en de daarbij aangesloten bedrijven geëvalueerd. Hieruit zijn uiteindelijk 24 processen (binnen de diverse branches) naar voren gekomen, waarbij de restwarmteproductie en de potentie om deze warmte terug te winnen substantieel is.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

6

Binnen deze 24 processen gaat het om een theoretisch potentieel van ruim 33 miljoen GJ wat 3 neerkomt op circa 1 043 miljoen m aardgas. Dit geeft een theoretisch besparingspotentieel van 11% op het jaarlijks aardgasverbruik door de industrie. Het effectief toepassen van het potentieel is in veel gevallen echter slechts beperkt mogelijk. In de aanbevelingen gaan wij in op de direct beschikbare mogelijkheden en de mogelijkheden die verder onderzocht moeten worden. Aanbevelingen Om te komen tot brede implementatie van de toepassing van warmtetechnieken in het MKB zijn de volgende aanbevelingen gedaan: - Invulling geven aan generieke kennisoverdracht over het potentieel aan restwarmte, de doelgroep hiervoor en de mogelijkheden voor het toepassen van warmtetechnieken. - Specifieke kennisoverdracht op bedrijfsniveau in de vorm van een digitaal model (scan) waarmee direct potentieel kan worden bepaald. - Genereren van een branchegericht aanbod van warmtetechnieken voor de combinaties van proces en techniek met een terugverdientijd van minder dan 10 jaar. Het betreft hier lasersnijden en lassen binnen de metaal, de voorbewerking bij spuitcabines en het industrieel gebruik van perslucht. - Vormgeven van regionale clusterprojecten waarbij één of meerdere warmteleveranciers aanwezig zijn met een hoog potentieel aan restwarmte en een beperkte eigen warmtevraag. - Verdere innovatie voor het toepassen van warmtenetten stimuleren.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

7

Inhoudsopgave 1

Inleiding....................................................................................................................................11 1.1 1.2 1.3 1.4

2

Uitgangspunten .......................................................................................................................14 2.1

2.2 3

3.3

3.4

Inleiding...........................................................................................................................18 Bepaling van de RPS ......................................................................................................18 3.2.1 Werkwijze ...........................................................................................................18 3.2.2 Resultaten ..........................................................................................................21 Bepaling van het restwarmtepotentieel...........................................................................22 3.3.1 Werkwijze ...........................................................................................................22 3.3.2 Resultaten ..........................................................................................................24 Conclusie ........................................................................................................................29

Praktijkonderzoek ...................................................................................................................30 4.1 4.2 4.3 4.4

5

Afbakening ......................................................................................................................14 2.1.1 Restwarmte ........................................................................................................14 2.1.2 MKB....................................................................................................................15 2.1.3 Bepaling scope...................................................................................................15 2.1.4 Nadere verdieping scope ...................................................................................15 2.1.5 Technieken.........................................................................................................16 Historisch energieverbruik in Nederland .........................................................................16

Bureaustudie ...........................................................................................................................18 3.1 3.2

4

Aanleiding .......................................................................................................................11 Doel en fasering IPC .......................................................................................................12 Doel .................................................................................................................................12 Opzet van de studie ........................................................................................................13

Inleiding...........................................................................................................................30 Werkwijze........................................................................................................................30 Resultaten .......................................................................................................................30 Conclusie ........................................................................................................................36 4.4.1 Conclusies praktijkonderzoek ............................................................................36 4.4.2 Conclusies praktijk in relatie tot de bureaustudie ..............................................37

Warmtetechnieken ..................................................................................................................39 5.1 5.2 5.3

5.4

Inleiding...........................................................................................................................39 Werkwijze........................................................................................................................39 Resultaten .......................................................................................................................40 5.3.1 Huidige technieken.............................................................................................40 5.3.2 Toekomstige technieken ....................................................................................48 Conclusie ........................................................................................................................49

6

Resultaten ................................................................................................................................50

7

Conclusies en aanbevelingen................................................................................................53 7.1

Conclusies.......................................................................................................................53

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

8

7.2 8

Aanbevelingen ................................................................................................................53

Referenties...............................................................................................................................55

Bijlagen Bijlage I Opgenomen branches/processen in bureauonderzoek Bijlage II SBI '93 Categorie D Industrie Bijlage III Individuele rapportages bedrijfsbezoeken

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

9

Verklarende woordenlijst Kwartielberekening

Het verdelen van een dataset in kwartielen, ofwel kwarten. Restwarmte is enkel de warmte die nog kan worden teruggewonnen uit een procesverlatende massastroom. Alle niet terugwinbare warmte wordt afvalwarmte 1 genoemd . Hierbij geldt dat de temperatuur van de restwarmte groter moet zijn dan de omgevingstemperatuur.

Restwarmte

Volgens de formule: 3 2 Q (kJoules) = ∆T [K] * V (m /jr) * m (kg) * C (kJ/kg,K) Gemiddeld bedrijf

Het beschouwen van bedrijven die hetzelfde proces uitvoeren binnen dezelfde branche als homogeen. Zie hoofdstuk 2.1.4 voor een nadere toelichting. Hoogwaardige restwarmte is restwarmte met een temperatuur hoger dan 400˚C. Laagwaardige restwarmte, is restwarmte met een temperatuur tussen 3 de 70˚C en 400˚C .

Hoog-/laagwaardige restwarmte

Scope Restwarmtepotentie score (RPS)

Bereik (het bereik van de IPS) De verwachte restwarmte bij een bepaald proces, weergegeven in een score. De score is bepaald door iedere restwarmtestroom te beoordelen op kwaliteit, kwantiteit, continuïteit en temperatuur. Hoe hoger de score hoe hoger het besparingspotentieel, hoe hoger de RPS.

Theoretisch restwarmtepotentieel (Qb)

De hoeveelheid beschikbare restwarmte per proces, per branche, weergegeven in GJ per jaar volgens de hierboven beschreven formule. Zonder rekening te houden met verliezen en gelijktijdigheid warmtevraag-/ aanbod, derhalve het theoretisch restwarmtepotentieel

Temperatuursverschil ∆T

Het verschil in temperatuur tussen de restwarmtestroom en de omgevingstemperatuur 3 Het totaal aan vervangbare warmte in m aardgas per jaar, zonder rekening te houden met verliezen en gelijktijdigheid warmtevraag-/aanbod.

Theoretisch besparingspotentieel

1. 2. 3.

Anema, A.O., Vlieg, F., Techniek Inventarisatie WTW, 2001 Uitgaande van constante temperatuur en druk BREF, Energy Efficiency pag 164-165, 2009

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

10

1

Inleiding

1.1

Aanleiding

Met betrekking tot warmteterugwinning is veel (theoretische) kennis beschikbaar over beschikbare technieken en rendementen. In de bebouwde omgeving heeft warmteterugwinning een grote vlucht genomen door aanscherping van de EPC-normen en de sterke doorontwikkeling van de techniek, 4 gericht op grootschalige klimaatbeheersing binnen de bebouwde omgeving . Binnen het Middenen Kleinbedrijf (MKB) blijft warmteterugwinning (WTW) echter steken op een enkel voorbeeld5 project binnen de branche . Blijkbaar is er sprake van belemmeringen voor een brede toepassing binnen de branche. Waar komen deze belemmeringen vandaan? Wordt dit gevoed door een gebrek aan (technische-) kennis, het ontbreken van de wil tot energiebesparing of zijn er nog andere financiële en/of technische oorzaken te benoemen? 6

Uit onderzoek van onder andere Hungerford en Volk blijkt dat individuele kennis over milieuonderwerpen een belangrijke factor is bij het nemen van beslissingen over gerelateerde onderwerpen. Het blijkt dat in veel gevallen de kennis met betrekking tot de mogelijkheden van energiebesparing 7 (bijv. warmteterugwinning) niet voldoende aanwezig is bij ondernemers . Cotrell heeft aangetoond dat indien er meer kennis aanwezig is bij mensen (ondernemers), er proactiever milieugedrag 8 zichtbaar is . Dit impliceert dat het verhogen van kennis er toe zou moeten leiden dat er meer energiebesparende maatregelen getroffen worden. De toepassing van energiebesparende maatregelen is daarnaast ook sterk afhankelijk van de 9 10 rentabiliteit van de maatregel en de financiële middelen van de ondernemer . Zo komt uit hiervoor aangehaald onderzoek onder meer naar voren dat 62% van de ondervraagde ondernemers uit de glastuinbouw de rentabiliteit van de maatregel als belangrijkste eis van de investering noemde. Naast de financiële afwegingen speelt (het gebrek aan) kennis een groot belang bij het uitvoeren van energiebesparende maatregelen. Voor Stichting Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf (hierna Energiecentrum MKB) is dit de aanleiding geweest om deze lacune op te vullen, met betrekking tot warmteterugwinning, door middel van het inzichtelijk maken van de energiebesparende mogelijkheden voor de ondernemer uit het MKB en de hieraan verbonden eventuele noodzakelijke (technische) innovatie.

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Energiecentrum, 2010 Energiecentrum, 2010 Hungerford, H.R., Volk, T.L., 1990 Marktplan Adviesgroep, 1998 Cotrell, S., 2003 Verstegen et all, 2003 Marktplan Adviesgroep, 1998

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

11

De opvulling van de lacune geschiedt middels het traject InnovatiePrestatieContracten, ook wel IPC-regeling genoemd. Centraal in de IPC-regeling staat samenwerking en kennisoverdracht. Deze samenwerking wordt gezocht door het samenbrengen van kennisnetwerken, zoals adviesbureaus en installateurs met een groep van ondernemers. Met als doel om gezamenlijk tot de ontwikkelingen en toepassingen van innovatieve warmteterugwinning technieken te komen.

1.2

Doel en fasering IPC

De IPC is bedoeld voor meerjarige innovatietrajecten van groepen MKB-ondernemers, onder begeleiding van een penvoerder (in dit geval het Energiecentrum). Dit rapport maakt onderdeel uit van de zogenoemde pre-IPC-fase. De IPC-regeling kent twee fasen: de pre-IPC-fase (voorbereiding) en de IPC-fase (uitvoering). De pre-IPC-fase is bedoeld als voorbereiding op een IPC-project. Deze fase kan bestaan uit de volgende onderdelen: 1. Een InnovatiePositieStudie (IPS): het inventariseren van de innovatiekansen voor de (potentiële) IPC-deelnemers. Hierbij worden de recente ontwikkelingen in de markt, de technologische ontwikkelingen en de potentie in kaart gebracht. Het resultaat van deze studie is een aantal business cases die de basis vormt voor de collectieve projecten. 2. Het samenbrengen van deelnemers: de groep moet bestaan uit 15 tot 35 deelnemers. De penvoerder helpt potentiële deelnemers bij het opstellen van hun individuele innovatieplannen en zorgt voor collectieve projecten. 3. Kennisoverdracht: de penvoerder mag kennis (bijvoorbeeld de kennis die voortkomt uit de IPS) overdragen aan potentiële deelnemers en andere belangstellenden. 4. Kennisoverdracht IPC-fase: als de deelnemers toestemming geven, mag ook de kennis voortkomend uit de IPC-fase worden verspreid onder de deelnemers en andere belangstellenden. Vervolgens worden in de IPC-fase de innovatieplannen uitgevoerd. Zoals gezegd betreft de voorliggende rapportage fase 1 van de pre-IPC, de IPS.

1.3

Doel

De focus van het IPS-onderzoek ligt op het inventariseren van de aanwezige besparingstechnieken en het inventariseren van het theoretisch restwarmtepotentieel. Generiek zijn deze inventarisaties uitgevoerd binnen het MKB en specifiek bij MKB-bedrijven waarvan de brancheorganisaties zijn aangesloten bij het Energiecentrum MKB middels een ondertekend convenant. De resultaten van het onderzoek moeten praktisch bruikbaar zijn voor fase twee en drie van de pre-IPC. Conform het projectplan worden de bevindingen uit het IPS-onderzoek gebruikt om een aantal werksessies te overleggen. Gedurende deze werksessies wordt in overleg met het MKB en de relevante marktpartijen gekeken welke implementatiemogelijkheden en belemmeringen er zijn en hoe deze kunnen worden beperkt. De resultaten van deze werksessies zijn niet opgenomen in dit rapport.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

12

1.4

Opzet van de studie

Om de IPS-studie gestructureerd vorm te geven is gestart met de afbakening en definitie van de theoretische context. Focus hierbij is de definitie van restwarmte binnen dit project en de afbakening van de te onderzoeken doelgroep het MKB. De eerste fase van deze IPS bestaat uit een bureaustudie met als doel het ontwikkelen van een model voor de theoretische bepaling van het restwarmtepotentieel in het MKB. Op basis van het model wordt een analyse gemaakt van kansrijke branches en processen binnen het MKB. In de tweede fase van de IPS is een praktijkonderzoek uitgevoerd om het model te toetsen. Tot slot is een literatuurstudie uitgevoerd naar beschikbare warmtetechnieken passend bij de resultaten van de bureaustudie en het praktijkonderzoek.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

13

2

Uitgangspunten

2.1

Afbakening

2.1.1 Restwarmte Het onderzoek richt zich op een inventarisatie van enerzijds; (a) het besparingspotentieel aan restwarmte binnen het MKB en anderzijds; (b) het inventariseren van de meest gangbare technieken voor het nuttig toepassen van deze restwarmte.

Figuur 2.1 11 Energiestroom In figuur 2.1 is de energiestroom weergegeven. Zichtbaar is dat primaire energie (eventueel na omzetting, bijvoorbeeld naar elektriciteit) gebruikt wordt in de ‘final use fase’ voor onder meer procesverwarming (process heat), directe verwarming (direct heat), etc. Het besparingspotentieel aan restwarmte binnen het MKB bevindt zich (aangegeven met rode cirkel) in de verliezen die vrijkomen bij de uitgevoerde processen. Het kwantificeerbaar maken van deze restwarmtestroom is het primaire doel (a) van deze studie.

11. BREF, Energie Efficiency, februari 2009

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

14

2.1.2 MKB Het MKB, bedrijven tot 250 medewerkers, bestaat in Nederland uit ca. 743.000 ondernemingen, 12 dat neerkomt op 99.7% van het totaal aan ondernemingen . Het MKB wordt voor deze studie verder afgebakend door enkel MKB-bedrijven te analyseren, welke zijn aangesloten bij een brancheorganisatie die op haar beurt een convenant heeft afgesloten met Energiecentrum MKB. Deze organisaties hebben een brede vertegenwoordiging binnen de branche en geven daarmee een representatieve afspiegeling van de branche. Bij het Energiecentrum zijn 60 13 brancheorganisaties aangesloten, welke circa 130.000 ondernemingen vertegenwoordigen . 2.1.3 Bepaling scope Om zo gericht mogelijk inzichtelijk te krijgen waar inzetbare restwarmtestromen zich voordoen is vooraf de scope van de IPS verder toegespitst. Het onderzoek richt zich op processen waarbij substantieel restwarmte vrijkomt én waarbij een nuttig hergebruik nog niet of nauwelijks wordt ingezet. Standaardprocessen waarbij reeds veel commerciële toepassingen zijn, worden niet meegenomen. Concreet betekent dit dat onder meer gebouwventilatie niet mee wordt genomen in de IPS. De scope van het onderzoek betreft uiteindelijk 30 branches, waarbij in totaal 56 verschillende processen zijn te onderscheiden. Ter herinnering: het doel van het onderzoek is om de theoretische potentie aan restwarmte in beeld te brengen, waarvoor hergebruik van restwarmte geen gemeengoed is. In bijlage I is een overzicht opgenomen van de branches binnen de scope, deze selectie is gemaakt op basis van beschikbare informatie bij de verschillende accountmanagers bij Energiecentrum MKB. 2.1.4 Nadere verdieping scope Binnen de geselecteerde branches heerst een grote diversiteit aan bedrijven, waarbij de processen sterk uiteenlopen per bedrijf binnen eenzelfde branche. Om toch een reële inschatting te kunnen maken van de hoeveelheid restwarmte binnen een branche, zonder de bedrijven als homogeen te beschouwen is op basis van branchegegevens een inschatting gemaakt van het aantal lidbedrijven (in percentages) dat een bepaald restwarmte proces uitvoert. Ter verduidelijking van het afbakeningsproces een voorbeeld. De Koninklijke Metaal Unie (KMU) heeft een convenant afgesloten met Energiecentrum MKB. Bij deze branche zijn circa 13.000 bedrijven aangesloten. Voor deze branche is een vijftal restwarmtestromen gedefinieerd te weten: 1) de warmte welke vrijkomt bij het moffelproces, 2) lasersnijden (of vergelijkbare plaatbewerking), 3) afzuiging bij spuiten, 4) lasrookafzuiging en 5) perslucht. Aan de hand van kengetallen, ervaringsgegevens en branche-informatie is geschat hoeveel procent van de 13.000 lidbedrijven bepaalde processen uitvoert. Zo is geschat dat circa 5% van deze 13.000 bedrijven beschikt over het moffelproces.

12. MKB Nederland, Kerngegeven MKB 2006 13. Corporate Brochure Energiecentrum, 2009

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

15

Opgemerkt dient te worden dat er per proces geen onderscheid is gemaakt in verschillen tussen bedrijven binnen dezelfde branche voor hetzelfde proces. Er wordt namelijk uitgegaan van een gemiddeld bedrijf. Ter illustratie een voorbeeld. Wanneer 5% van de KMU lidbedrijven een moffeloven in bedrijf heeft, worden deze bedrijven beoordeeld als zijnde identiek. Voor de berekening van de restwarmte wordt eenmalig de ∆T, het debiet enzovoort bepaald, het restwarmtepotentieel van het gemiddelde bedrijf. Het restwarmtepotentieel voor de branche wordt vervolgens bepaald door vermenigvuldiging met 5% van 13000. Vaak worden processen of installaties gebruikt voor een branchespecifieke toepassing, waardoor eenzelfde proces een heel andere invulling krijgt binnen een andere branche. Hierdoor is de bijhorende restwarmtestroom ook van een andere aard. Daardoor wordt in tegenstelling tot het identiek beschouwen van processen binnen dezelfde branche, onderscheid gemaakt tussen dezelfde processen, maar dan uitgevoerd door verschillende branches. Hieronder is wederom een voorbeeld opgenomen ter illustratie. Het debiet van de restwarmtestroom bij compressoren is onder meer afhankelijk van het type compressor en de inschakeltijd. Zo is bijvoorbeeld het gemiddelde debiet van de compressoren binnen de VACO-branche (grotendeels zuigercompressoren) lager dan het gemiddelde debiet van compressoren binnen de KMU (veelal schroefcompressoren). 2.1.5 Technieken De bekende technieken op het gebied van warmteterugwinning zijn beoordeeld op toepasbaarheid, kostprijs en rendement binnen de geselecteerde processen. Deze beoordeling is gemaakt door de bestaande technieken te inventariseren vanuit de literatuur en te toetsten op toepasbaarheid, rendement en kostprijs. Wanneer in een later stadium van de pre-IPC ondernemers en kennisleveranciers (onder meer installateurs) bijeenkomen zal deze toetsing geverifieerd worden met diverse leveranciers. Door de grote verscheidenheid aan systemen en bijbehorende toepassingsmogelijkheden valt niet uit te sluiten dat alle bestaande, dan wel beschikbare technieken zijn behandeld. Dit is opgenomen in hoofdstuk 5 van deze IPS-rapportage.

2.2

Historisch energieverbruik in Nederland

Teneinde het besparingspotentieel in perspectief te kunnen plaatsen is in deze paragraaf een kort overzicht weergegeven van het landelijke historisch gasverbruik voor warmte, licht en kracht voor alle bedrijven met een SBI-code tussen de 15 t/m 37 (categorie Industrie D SBI ’93). In bijlage II is opgenomen om welke typen bedrijven het gaat.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

16

Figuur 2.2 14 Landelijk historisch aardgasverbruik industrie 3

Uit de kolom ‘alle bedrijven’ blijkt dat in 2006 door de industrie 9.236,5 mln. m aardgas werd gebruikt. De overige drie kolommen geven het verbruik waarbij onderscheid is gemaakt naar de grootte van de bedrijven. Ter informatie en verduidelijking van de gemaakte keuzes is ook het totale gasverbruik van de regionale netten (incl. huishoudens) en het hoofdnet (excl. elektriciteitscentrales, maar incl. grootverbruikers) in de onderstaande figuur opgenomen. Het grote verschil tussen figuur 2.2. en 2.3. is dat in figuur 2.3 ook het verbruik van huishoudens en het verbruik via het hoofdnet is meegenomen. Deze laatste categorie omvat de grootverbruikers. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om bedrijven zoals de hoogovens. Dit grote verschil drukt zich ook duidelijk uit in het verbruik, waarbij 3 in 2006 alle aardgasgebruikers (excl. elektriciteitscentrales) circa 27 miljoen m aardgas meer gebruiken dan alleen de industrie met SBI’93 code D.

Figuur 2.3 15 Landelijk historisch aardgasverbruik hoofdnet en regionaal net . In de IPS wordt figuur 2.2 als uitgangspunt genomen omdat hierin specifiek het verbruik van een groot deel van de industrie is weergegeven.

14. Centraal Bureau voor de Statistiek, 2010 15. Centraal Bureau voor de Statistiek, 2010

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

17

3

Bureaustudie

3.1

Inleiding

In het eerste deel van de bureaustudie is berekend wat de verwachte restwarmte is per branche. Deze verwachte restwarmte wordt de restwarmtepotentie score (RPS) genoemd. In deel twee van de bureaustudie is voor de 25% hoogste RPS berekend hoeveel restwarmte (in GJ/jaar) potentieel beschikbaar is. Door de meest rendabele processen te selecteren wordt aansluiting gevonden bij de wens van het MKB, welke rentabiliteit bij energiebesparing zeer belangrijk acht. De berekening van de jaarlijks vrijkomende restwarmte noemen we het restwarmtepotentieel. Paragraaf 3.2. geeft de werkwijze en resultaten weer voor de berekening van de RPS. In paragraaf 3.3. worden vervolgens de berekening en bijhorende werkwijze toegelicht ter bepaling van het restwarmtepotentieel. In paragraaf 3.4 wordt afgesloten met een deelconclusie.

3.2

Bepaling van de RPS

3.2.1 Werkwijze De eerste fase in de bureaustudie is de bepaling van de RPS bij de geselecteerde en aangesloten branches van energiecentrum MKB. Deze branches zijn geselecteerd conform de beschreven methode in hoofdstuk 2.1. De RPS is de verwachte restwarmtepotentie voor een bepaald proces en wordt bepaald aan de hand van een tweetal sets aan toetsingscriteria. De eerste set omvat de criteria van directe invloed op de hoeveelheid restwarmte (Q theoretisch), de tweede set criteria welke directe invloed hebben op de toepasbaarheid van warmteterugwinning. Alvorens een toelichting te geven op deze twee sets van criteria wordt eerst een algemene toelichting gegeven. Algemeen Ieder proces wordt beoordeeld op een vijftal criteria, verdeeld over twee sets. Per criterium is een scoreschaal bepaald. In tabel 3.1 is een voorbeeld opgenomen van de vijfpunt scoreschaal voor het criterium kwantiteit. Voor de overige criteria is een vergelijkbare schaal opgesteld, echter niet altijd van vijf punten. Een nadere toelichting is opgenomen per criterium. Voor de eerste set criteria is aanvullend een weging opgenomen. Hiervoor is gekozen omdat de scores worden gegeven voor een bepaald bereik. Bijvoorbeeld alle processen met een debiet van 3 1.500 tot 6 000 m /uur krijgen 2 punten. In praktijk zal echter het proces met het debiet van 3 3 6.000 m /hr hoger scoren dan het proces met een debiet van 1.500 m /hr. De weging heeft als doelstelling de scores meer in overeenstemming te krijgen met de realiteit. Dit is ook uitgevoerd voor de criteria temperatuur en warmte-inhoud. Eerste set criteria 3 Onder de eerste set vallen de volgende criteria, kwantiteit (m /hr), de fase en warmte-inhoud van het medium (gas of vloeistof), en de ∆T van de restwarmte. Hieronder een korte toelichting van deze criteria.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

18

3

Kwantiteit (m /hr) Het volume van de restwarmtestroom. Per proces is bepaald in welke mate de restwarmte vrijkomt en is verdeeld in een vijftal categorieën met een daarbij behorende score. Zie tabel 2.1 voor het gehanteerde scoringssysteem voor kwantiteit bij lucht. Tabel 3.1 Kwantificering restwarmte volume Debiet (Bm3/h) lucht

Debiet (m3/h) water

0 -1.500

0 -1,5

1

1.500 – 6.000

1,5 – 6

2

6.000 – 24.000

6– 24

3

24.000 – 36.000

24 – 36

4

> 36.000

> 36

5

Score

De weergegeven verdeling is gemaakt aan de hand van de overheidspublicatie Cijfers en 16 Tabellen voor het proces proceskoeling en de daarbij behorende debieten. Temperatuur (∆T) Per proces is bepaald welke temperatuur de vrijkomende restwarmte heeft. Indien de temperatuur hoger is dan 400˚C, spreken wij van hoogwaardige restwarmte en wordt een maximale score toebedeeld van 5. Aanvullend op de gehanteerde definitie (zie blz. 4) worden processen met een restwarmtetemperatuur tussen de 70˚C en 400˚C met een score van 3 punten gewaardeerd, als zijnde middelwaardig. Indien de restwarmte laagwaardig is, een temperatuur lager dan 70˚C, wordt hier een score van 1 toegekend. Met deze extra staffeling wordt een betere aansluiting gerealiseerd met de praktijk, waarbij veel restwarmte vrijkomt met relatief lage temperaturen, van beneden de 70˚C. Warmte-inhoud Dit criterium geeft de warmte-inhoud van de restwarmtestroom weer. De gehanteerde score ter bepaling van de RPS is geeft de verhouding weer tussen de soortelijke massa en de soortelijke warmte. Conform de formule (zie blz. 4), scoort een restwarmtestroom in gasvorm ‘1’ punt en in vloeibare vorm ‘3.26’ punten. Op basis van deze drie criteria is de vrijkomende restwarmte per proces per jaar geschat, Qtheorie[GJ/jaar]. Tweede set criteria Vervolgens is Qtheorie vermenigvuldigd met een tweetal criteria welke van directe invloed is op de toepasbaarheid van de restwarmte, namelijk de kwaliteit van de restwarmte en de mate waarin de warmte vrijkomt over de tijd. Ook van deze tweede set aan criteria is hieronder een korte toelichting opgenomen.

16.

16

SenterNovem, 2007

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

19

Kwaliteit Het criterium kwaliteit is van belang, doordat uit de praktijk blijkt dat vaak de toepassing van 17 warmteterugwinning wordt beperkt door de kwaliteit van de restwarmte. Derhalve is bepaald dat restwarmte welke direct inzetbaar is 2 punten scoort, indien er filters/reiniging noodzakelijk zijn/is volgt een lage score van ‘1’. Continuïteit Hoe gelijkmatiger de restwarmtestroom beschikbaar is, des te geschikter deze is voor warmteterugwinning. Binnen dit criterium is onderscheid gemaakt tussen onregelmatig batchgewijs vrijkomende restwarmte wat een score van 1 krijgt, regelmatig batchgewijs vrijkomende restwarmte (bv per ploeg) wat een score van 3 krijgt en een continue stroom van restwarmte wat de maximale score van 5 krijgt. Na vermenigvuldiging van Q theoretisch met de scores voor Kwaliteit en Batch/Continue wordt de RPSbedrijf verkregen. Deze is ten slotte vermenigvuldigd met het aantal relevante leden binnen de brancheorganisatie, waardoor de RPSbranche wordt verkregen, de uiteindelijke RPS voor de gehele branche. In onderstaande tabel 2.2 is een voorbeeldoverzicht opgenomen van de gehanteerde scoringsmethodiek. Tabel 3.2 Voorbeeld inventarisatie RPS

% bedrijven proces

Temperatuur

Kwantiteit

NRK

Stoom

525

25

3

3

KMU

Perslucht

13000

100

1

3

1

FOCWA

Procesverwarming

2206

90

1

4

NBOV


6190

90

3

1

Continuïteit

Kwaliteit

Proces

RPS bedrijf

3

2

23.4

3 077

1.2

3

2

2.4

31 200

1

1.6

3

1

2

3 177

1

1.2

3

2

2.4

13 370

Qtheorie [GJ]

Branche

Warmte inhoud

Aantal bedrijven

Toetsingscriteria

3.26 11.7

RPS branche

Toelichting tabel 3.2 Bij de NBOV (Nederlandse Brood- en banketbakkers Ondernemers Vereniging) zijn ca. 6.190 bedrijven aangesloten. Een gemiddeld bedrijf scoort bij het criteria hoog-/laagwaardig een 3. Het betreft hier de warmte welke vrijkomt bij de ovens met een gemiddelde temperatuur van 200˚C. De kwantiteit van de warmte is vrij laag, deze komt enkel vrij gedurende het bakproces via de schoorsteen en bij open/sluiten van de oven. De warmte komt vrij in gasvorm, dit geeft een totaal aan geschatte warmte per bedrijf van 1.2 GJ per jaar.

17.

17

BREF, Energy Efficiency, pag 163, 2009

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

20

De totaalscore betreft de vermenigvuldiging van Q theoretisch met de score voor de criteria kwaliteit en continuïteit en het aantal bedrijven aangesloten bij de branche. 3.2.2 Resultaten De in paragraaf 3.2.1 beschreven werkwijze leidt tot de hieronder weergegeven resultaten (figuur 3.1 en 3.2). Deze zullen de basis vormen voor de berekening van het restwarmtepotentieel.

Figuur 3.1 Overzicht RPS-scores deel 1

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

21

Figuur 3.2 Overzicht RPS-scores deel 2 Toelichting figuur 3.1 en 3.2 Een opvallend resultaat in de beide figuren is dat in sommige gevallen de RPS-scores voor een bepaald proces erg laag zijn (of hoog) en dat de branche RPS-scores voor hetzelfde proces binnen dezelfde branche erg hoog zijn (of laag). Dit wordt in de hoofdzaak bepaald door het aantal bedrijven dat opereert binnen de branche en het percentage bedrijven dat het specifieke proces uitvoert. In de volgende paragraaf, onder stap 3 worden deze verschillen nader toegelicht/ geanalyseerd.

3.3

Bepaling van het restwarmtepotentieel

3.3.1 Werkwijze Op basis van de berekende RPS-scores wordt het restwarmtepotentieel bepaald, dit is de tweede fase in de bureaustudie. In deze paragraaf lichten wij de gehanteerde werkwijze nader toe. Ter verduidelijking is de werkwijze onderverdeeld in een drietal stappen.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

22

Stap 1 De eerste stap is het verdelen van de RPS-scores in vier groepen, kwartielen genaamd. Door een kwartielberekening uit te voeren worden de vijf grenswaarden van de kwartielen berekend. Het eerste kwartiel onderscheidt de 25% laagste RPS-scores, het tweede en derde kwartiel geven de middelste 50% van alle RPS-scores weer, het vierde kwartiel geeft de 25% hoogste RPS-scores. In tabel 3.3. zijn de grenswaarden weergegeven van de kwartielverdeling. Tabel 3.3 Grenswaarden kwartielverdeling RPS Kwartielgrens

Q0

Q1

Q2

Q3

Q4

RPS

11

174

645

3 570

31 200

Zoals zichtbaar in de tabel wordt het eerste kwartiel gevormd door alle RPS-scores tussen de 11 (Q0) en 174 (Q1). Dit is de laagste 25% van alle RPS-scores. De hoogste 25% van de scores liggen tussen 3570 (Q4) en 31200(Q5). Doel van de bureaustudie is het inventariseren van het theoretisch restwarmtepotentieel binnen de verschillende MKB-branches. Naast het potentieel is echter ook de rentabiliteit van eventuele warmteterugwintechnieken van belang, daarom wordt een selectie gemaakt van de potentieel meest rendabele processen, de top 25% RPS-scores. Voor deze processen wordt in stap 2 het restwarmtepotentieel uitgerekend. Stap 2 Voor deze top 25% wordt uitgerekend wat het restwarmtepotentieel is. Deze berekening is uitgevoerd voor één gemiddeld bedrijf (zie paragraaf 2.2) binnen de branche, waarna het vermenigvuldigd is met het aantal bedrijven binnen de branche die dit proces uitvoert. Ter verduidelijking: In de top 25% van alle RPS-scores staat het proces matrijsverwarming binnen de Federatie van brancheverenigingen voor de rubber-, recycling-, en kunststofindustrie (NRK) met een score van 3692. De NRK heeft circa 525 leden waarvan bij 30% dit proces voorkomt. Bij de berekening van het restwarmtepotentieel wordt er vervolgens van uitgegaan dat 158 bedrijven, lid van de NRK, dit proces uitvoeren, hierbij wordt geen verschil gemaakt tussen deze 158 bedrijven onderling en wordt het proces verder als homogeen beschouwd. Op deze wijze wordt het potentieel uitgerekend voor de/het gehele branche/proces. In het figuur hieronder is van stap 2 een voorbeeldweergave opgenomen.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

23

Tabel 3.4 Berekening restwarmtepotentieel Formule Branche

Deelproces

RPSbranche

∆T [K]

V [m3/jaar]

3

M [kg/m ]

C [J/kg,K]

NRK

Matrijsverwarming (stoom)

11 076

100

6.250

998

4.2

KMU

Perslucht

93 600

25

6.000.000

1.29

0.71

15 089

60

60.000.000

1.29

0.71

19 440

40

1.250.000

1.29

0.71

FOCWA KNS

Procesverwarming (spuiten) Proceskoeling (koelcellen)

Restwarmtepotentieel MJ/jaar/bedrijf 2.616.018 137.385 3.297.240 45.795

Toelichting tabel 3.4. De kolom met het restwarmtepotentieel, geeft de score voor het restwarmtepotentieel weer voor één proces, bij één bedrijf per jaar in MJ. De laatste stap in de Bureaustudie is om de berekende restwarmtepotentie per bedrijf ter vermenigvuldigen met het aantal aangesloten bedrijven binnen de branche. Dit is niet weergegeven in deze tabel. Stap 3 Na de berekening van het restwarmtepotentieel wordt beoordeeld of de verkregen resultaten conform de verwachtingen en in lijn met verwachtingswaarden van de branches en de bijbehorende processen zijn. Uitgangspunt bij deze beoordeling is dat, ondanks de gemaakte keuzes (zie hoofdstuk 2, afbakening), het aantal leden van een brancheorganisatie in grote mate bepalend is voor het restwarmtepotentieel, waardoor sommige processen/branches onterecht wel of niet worden meegenomen. Aan de hand van deze beoordeling worden resultaten uit stap 2 aangepast, middels de zogenoemde handmatige naselectie. Zoals in paragraaf 3.2 is toegelicht wordt de RPS uitgerekend per bedrijf en per branche. De naselectie is uitgevoerd door de RPS-scores per bedrijf te vergelijken met de RPS-scores per branche. De RPS-scores per bedrijf worden verder vergeleken met de berekende restwarmtepotentiëlen (indien deze niet zijn berekend is dit alsnog uitgevoerd). 3.3.2 Resultaten Per stap worden in deze paragraaf de resultaten weergegeven. Stap 1 Na selectie van de 25% hoogste RPS-scores blijven 11 branches over met in totaal 15 gedefinieerde processen. In de figuur hieronder hebben wij het overzicht opgenomen.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

24

Figuur 3.3 Overzicht top 25% RPS-scores. Stap 2 Voor de branches weergegeven in figuur 3.3 is het restwarmtepotentieel uitgerekend.

Figuur 3.4 Resultaten restwarmtepotentie berekening Toelichting figuur 3.4 In figuur 3.4 is een overzicht opgenomen van de top 25% en het daarbij uitgerekende restwarmte3 potentieel. Zo is per (deel)proces bepaald wat de ∆T, het debiet in m , het soortelijke gewicht en de warmte-inhoud is. Hieruit volgt in de tweede grijze kolom de vrijkomende warmte Q [MJ] per gemiddeld bedrijf, per (deel)proces, per branche. In de tweede blauwe kolom is de vrijkomende warmte Q vermenigvuldigd met het aantal lidbedrijven van de branche en het percentage bedrijven dat het (deel)proces uitvoert. Dit geeft het restwarmtepotentieel Qbranche[GJ] per jaar.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

25

Stap 3 Na de naselectie blijven de volgende processen en daarbij behorende branches over.

Figuur 3.5 Resultaten na naselectie Toelichting figuur 3.5. Verwijdering in de naselectie In figuur 3.5 zijn de processen opgenomen welke in de praktijktoets beoordeeld worden. In vergelijking met figuur 3.4 is een aantal processen verwijderd. Dit betreft de volgende processen: 1. Proceskoeling en procesventilatie voor de Koninklijke Horeca Nederland (KHN) 2. Perslucht bij Ondernemersorganisatie voor de installatiebranche en technische detailhandel (Uneto-VNI) 3. Proceskoeling (koelvitrines) bij Vakcentrum Levensmiddelen (Vakcentrum) 4. De processen bij de brancheorganisatie MODINT Ad. 1. De proceskoeling bij de KHN is in de naselectie verwijderd omdat de RPS per bedrijf erg laag is. De hoge branche potentiescore wordt dan ook veroorzaakt door de grote hoeveelheid aan horecabedrijven. En tweede reden is dat de verwachte praktische toepassing laag zal zijn gezien het lage restwarmtepotentieel per bedrijf, waardoor de besparingen laag zullen zijn en terugverdientijden automatisch oplopen. De procesventilatie (keukenafzuiging) is verwijderd omdat hier reeds veel bestaande technieken voor verkrijgbaar zijn en daarmee geen innovatie behaald kan worden. Daarnaast is ook bij dit proces de RPS per bedrijf erg laag (zie figuur 3.3). Ad. 2. Perslucht voor de UNETO-VNI is verwijderd omdat we op basis van ervaringscijfers kunnen stellen dat er binnen deze branche veelal gebruik wordt gemaakt van zuigercompressoren, hierbij zijn de debieten en temperaturen van de vrijkomende warme lucht zeer laag, waardoor WTW toepassing niet interessant is. Daarnaast staan de compressoren veelal in een ruimte met een vrij lage temperatuur (i.e. werkplaats of loods) waarmee impliciet WTW wordt toegepast.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

26

Ad. 3. De proceskoeling (koelvitrines) voor Vakcentrum Levensmiddelen is verwijderd omdat ook hier de RPS per bedrijf erg laag is. Ad. 4. De processen van de MODINT (fabrikanten, importeurs, agenten en groothandelaren van (sport)kleding, modeaccessoires, tapijt en (interieur)textiel) zijn geheel buiten dit bureauonderzoek gebleven. Na inventarisatie van de branche blijkt dat circa 95% van de branche zich bezigt met processen waarbij geen of weinig restwarmte vrijkomt of waarvoor reeds commerciële toepassingen zijn. De overige 5% betreft de tapijt- en textielindustrie. Dit zijn grote bedrijven en daarmee geen MKB-bedrijven en/of het zijn MJA(3)-bedrijven. Deze bedrijven hebben vaak al diverse maatregelen voor warmteterugwinning getroffen en vallen daarmee dus buiten de scope. Processen die zijn toegevoegd bij de naselectie Ter bepaling welke processen toegevoegd kunnen worden is gestart met het selecteren van de hoogste RPS-bedrijf welke niet zijn meegenomen in de uiteindelijke selectie. Het betreft de volgende branches: ACTIZ (proceskoeling en verwarming), ADN (proceskoeling), NETEX (drogen/ontwateren en procesverwarming), VNKT (stoom) en VHN (stoom). Dit zijn voornamelijk processen die voorkomen in kleine branches. Desondanks de soms grote potentie binnen de individuele bedrijven zijn deze niet meegenomen in de uiteindelijke selectie vanwege het ontbreken van een mogelijke vervolgaanpak per branche of cluster. Daarnaast is ook buiten de selectie gevallen een viertal processen bij branches die reeds in de uiteindelijke selectie zitten, het gaat hierbij om de branches NRK (procesverwarming), KNS (proceskoeling), NBOV (stoom) en de VBZ (stoom). In de praktijktoets zullen de bedrijfsbezoeken uitgebreid worden met deze processen. Ten slotte is onderzocht welke bedrijven een gemiddelde RPS hebben, maar waar eigenlijk van verwacht werd dat deze hoger zouden scoren. Van deze processen is het restwarmtepotentieel uitgerekend om ze beter te kunnen vergelijken. Na de berekening van het restwarmtepotentieel blijkt dat deze processen een potentieel hebben en worden toegevoegd aan de eindselectie. Het gaat om de volgende processen: 1. Procesverwarming bij de FOSAG 2. Procesverwarming (ovens) bij de KMU 3. Procesverwarming bij de VOM 4. Perslucht bij de FOCWA 5. Schoonmaakwater/stoom bij de KNS Ad. 1. Procesverwarming bij de FOSAG. Doordat er behoorlijk veel warmte en met een vrij hoge temperatuur vrijkomt is dit proces opgenomen in de uiteindelijke score. Er worden ook nog vrij weinig restwarmtetechnieken toegepast. Ad. 2. Procesverwarming bij de KMU. Dit betreft de verwarming voor ovens. In de metaalbranche wordt veel oppervlaktebehandeling gedaan en veelal zijn hier ovens bij betrokken. De vrijkomende warmte bij dit proces biedt behoorlijke mogelijkheden voor terugwinning. Ad. 3. Procesverwarming bij de VOM. Gezien de grote hoeveelheid aan vrijkomende warmte binnen dit proces en de vrij hoge temperatuur levert dit een hoge potentie op.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

27

Ad. 4. Binnen de FOCWA wordt behoorlijk veel perslucht gebruikt voor diverse toepassingen. Veelal zijn dit schroefcompressoren. Gezien de grootte van de branche en de behoorlijke terugwinmogelijkheden is dit proces toegevoegd aan de eindselectie. Ad. 5. In de voedingsmiddelenindustrie gelden strenge hygiëne regels, schoonmaken komt dus vaak en grondig voor. Vaak gebeurt dit met water dat tot een bepaalde temperatuur wordt opgewarmd. Gezien de hoeveelheden water en de mogelijkheden om deze warmte in te zetten is deze branche toegevoegd aan de eindselectie.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

28

3.4

Conclusie

De volgende branches en bijhorende processen hebben de grootste potentie voor warmteterugwinning. Branche BOVAG FOCWA FOCWA FOSAG FOSAG KB KNS KNS KMU KMU KMU KMU NBOV NBOV NBOV/VBZ NRK VOM

(deel)Proces Branchepotentieel (GJ/Jr) perslucht 1.889.044 procesverwarming (spuiten) 6.910.026 perslucht 378.839 procesverwarming (spuiten) 741.879 perslucht 412.155 motorwarmte 42.933 proceskoeling (koeling) 73.143 stoom (schoonmaakwater) 93.997 perslucht 1.786.005 procesverwarming (laser) 2.746.926 procesverwarming (lasrook) 190.507 procesverwarming (oven) 3.214.809 proceskoeling (koelcel-/vitrine) 283.471 procesverwarming (bakoven) 229.612 stoom (proces-/afvalwater) 146.217 stoom (matrijsverwarming) 411.235 procesverwarming (oven) 2.637.792

8 000 000 oven

7 000 000

lassen

6 000 000

laser

5 000 000

stoom

4 000 000

koeling

3 000 000

motorwarmte

2 000 000

spuiten

1 000 000

perslucht

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

VO M

K N R

N BO V

U KM

KN S

KB

FO SA G

A FO CW

BO VA G

0

29

4

Praktijkonderzoek

4.1

Inleiding

In het praktijkonderzoek worden de resultaten verkregen uit de bureaustudie geverifieerd. Aan de hand van de uitkomsten van dit onderzoek worden (indien noodzakelijk) de resultaten uit de bureaustudie aangepast. In paragraaf 4.2. volgt een toelichting op gehanteerde werkwijze, waarna in paragraaf 4.3. de resultaten worden weergegeven. Afgesloten wordt met een conclusie.

4.2

Werkwijze

Ter controle van de gemaakte keuzes zijn tien bedrijven bezocht en is de restwarmtepotentie aldaar in kaart gebracht, daarnaast is tevens onderzocht wat de warmtevraag is van ieder bedrijf. Voor de tien bedrijfsbezoeken is een uniforme procedure opgesteld, ter voorkoming van lacunes in de kennisvergaring. De procedure geeft vooral inzicht in de noodzakelijke gegevens zoals inschakeltijden, debieten, temperaturen van (rest)warmtestromen, de continuïteit van de (rest)warmtestroom, het medium en de technische gegevens van de installaties alsmede diverse tekeningen. Van ieder bedrijfsbezoek is een rapportage opgesteld welke ten minste ingaat op de warmte-/ energiebalans, de mogelijk toepasbare technieken van warmteterugwinning en een kosten-/ batenanalyse van de toepasbare technieken.

4.3

Resultaten

In deze paragraaf zijn de (meest) opvallende resultaten uit de bedrijfsbezoeken opgenomen. In bijlage III hebben wij de volledige rapportages opgenomen van de bedrijfsbezoeken. De volgende processen zijn onderzocht: - KMU: restwarmte bij de koeling lasersnijders, moffelovens en lasrook; - FOCWA: restwarmte bij spuitcabines en voorbewerking; - NRK: restwarmte bij spuitgieten, ruimteventilatie, perslucht; - VOM: restwarmte bij oppervlaktebehandeling zijnde baden en ovens; - FOSAG: restwarmte bij spuiten/ruimte afzuiging, perslucht; - KNS: restwarmte bij schoonmaakwater, koeling en perslucht; - KB: restwarmte bij motoren; - NBOV/VBZ: restwarmte bij bakproces. De BOVAG-bedrijven zijn niet apart bezocht, omdat hun vrijkomende restwarmte zich voornamelijk concentreert bij het persluchtgebruik. De warmte die hierbij vrijkomt is bekend vanuit andere branches waar veel persluchtprocessen voorkomen.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

30

Resultaten bedrijfsbezoeken Hieronder is per branche aangegeven welk(e) proces(sen) zijn onderzocht op de hoeveelheid vrijkomende restwarmte per jaar. Tevens is per bedrijf geïnventariseerd wat de warmtevraag is. KMU De restwarmtepotentie bij het lasersnijden. Het bezochte bedrijf heeft meerdere lasersnijders in gebruik, waarbij het berekende WTW3 rendement van één laser (bij ca. 4.000 draaiuren, ∆T 19 K en 28.000m /uur) neerkomt op 1.111 GJ 3 per jaar (zonder transportverlies). Hiermee kan ca. 35.000 m aardgas (zonder verliezen en uitgaande van 100% inzetting restwarmte) per jaar, per laser bespaard worden. De terugwinning is relatief eenvoudig gezien de kwaliteit van de restwarmte. Een mogelijke techniek voor warmte terugwinning is hier de directe toepassing middels een kanaalsysteem. Afhankelijk van bouwkundige aanpassingen, verliezen en inschakeltijden zijn terugverdientijden van minder dan vijf jaar mogelijk. WTW-potentie bij het lasproces. Bij hetzelfde bedrijf is gekeken naar de lasrookafzuiging. Hierbij komt tussen de 88 en 148 GJ warmte vrij per afzuigpunt, afhankelijk van de grootte van de afzuiginstallatie. In het totaal komt bij dit bedrijf jaarlijks circa 692 GJ aan restwarmte vrij. Gemiddeld per lasrookafzuiginstallatie komt dit naar op 82 GJ per jaar. Gezien de lage ruimtetemperaturen in werkplaatsen, gemiddeld circa 18˚C, is de afgezogen warmte enkel bruikbaar gedurende het stookseizoen (∆T circa 10 K). En dan enkel indien de afgezogen lucht direct wordt geloosd op de buitenlucht (voornamelijk bij RVS-lassen). Immers de gecreëerde onderdruk in de werkplaats zal aangevuld worden met koude buitenlucht, welke vervolgens verwarmd wordt door de verwarming. De overige perioden in het jaar zal de ∆T ongeveer 0 K zijn. De afgezogen restwarmte heeft dan een vergelijkbare temperatuur met de aangevoerde lucht. WTW bij persluchtcompressoren. Maar liefst 90% van de benodigde energie voor dit proces komt vrij als warmte. Afhankelijk van de gebruiksprocessen, de soort compressoren, de hoeveelheid gebruikte perslucht en de werktijden, wisselt de restwarmtehoeveelheid. Het gemiddelde debiet dat per uur vrijkomt aan warme lucht ligt 3 tussen de 2.000 en 4.000 m bij de bezochte bedrijven. Eén compressor van 15 kW levert dan per 3 jaar ca. 50 GJ aan restwarmte op, wat overeenkomt met 1.580 m aardgas). Deze warmte kan direct ingezet worden, de terugverdientijden hiervan zijn beperkt. Indien er meerdere compressoren in gebruik zijn, wordt de terugverdientijd zelfs nog korter. Bij een tweede bedrijf is een poederspuit- en een natlakproces aanwezig. De poederspuitinstallatie blijkt over een intern WTW-circuit te beschikken waardoor er geen warmte wordt vernietigd. De natlakinstallatie emitteert wel rechtstreeks na stoffiltering naar buiten. Hierbij gaat ongeveer 350 GJ warmte jaarlijks verloren. Mogelijkheden voor WTW bij deze processen zijn beschreven in hoofdstuk 5.3.2. De warmtevraag verschilt natuurlijk sterk per bedrijf, stookgedrag (uit de praktijkonderzoeken blijkt dat de gemiddelde temperatuur van een fabriekshal of werkplaats circa 18˚C bedraagt), maar ook per seizoen. Tijdens alle bedrijfsbezoeken is uitgegaan van de verbruiksgegevens van 2009. Dit was een koude winter, waarbij dus vrij veel gas is gebruikt voor ruimteverwarming.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

31

De totale warmtevraag van het bedrijf met de meerdere lasersnijders bedroeg in 2009 1804 GJ. Waarbij dit voor 100% wordt ingezet voor ruimteverwarming, zowel kantoren als productieruimten. FOCWA WTW-potentie bij spuitcabines en voorbewerking. Bij voorbewerking komt binnen de branche al veel WTW voor, door recirculatie van de afgezogen lucht. Daarnaast is geconcludeerd uit het bedrijfsbezoek en ervaringsgegevens dat de ruimtetemperatuur van de werkplaatsen vaak erg verschillend is, maar gemiddeld een temperatuur heeft van circa 16 tot 18 graden Celsius. Daarnaast maken de afzuiginstallaties vrij veel geluid, waardoor de inschakelduur zo kort mogelijk gehouden wordt. 3 Door deze lage temperaturen en daarmee zeer lage ∆T’s, de lage debieten ca. 5.400 m /uur (a.g.v. de korte inschakelduur, gemiddeld 1 uur per dag) en de huidige stand der techniek zijn WTWmogelijkheden daarom buiten de scope van dit onderzoek gehouden. WTW bij de spuitcabines is wel mogelijk. Hierbij gaat het om ca. 47 GJ per spuitcabine per jaar (bij 3 ca. 50 uur emissie per jaar, ∆T van 44 K en een debiet van 23000m /uur). Doordat de lucht niet zuiver is kan deze niet direct worden ingezet en zijn zuiveringstechnieken noodzakelijk voor terugwinning. Terugverdientijden lopen echter nogal op door de beperkte hoeveelheden vrijkomende warmte en eventuele zuiveringstechnieken. WTW bij de persluchtcompressoren. Bij het bezochte bedrijf staat een 7,5kW schroefcompressor opgesteld. Deze compressor levert een restwarmte stroom van 20 GJ gedurende het stookseizoen en uitgaande van een debiet van 3 2.000 m per uur. Deze warmte kan direct ingezet worden, de terugverdientijden hiervan zijn beperkt. Indien er meerdere en/of zwaardere compressoren in gebruik zijn, wordt de terugverdientijd zelfs nog korter. De warmtevraag van een gemiddeld FOCWA-bedrijf bestaat uit twee componenten, te weten ruimte-/suppletieverwarming van de werkplaats en de kantoren en het gasgebruik voor de spuitcabines. De bezochte FOCWA-bedrijven verbruikten in 2009 32 GJ voor de verwarming van de werkplaats. Voor de kantoorverwarming was 52GJ nodig. NRK 3 Bij een spuitgietbedrijf worden de machines jaarlijks gekoeld met 1.125 m leidingwater en het tot maximaal 30˚C verwarmde water wordt geloosd in het riool. Dit komt overeen met circa 17 GJ. Dit water kan ingezet worden om het nieuwe water voor te verwarmen. Doordat er binnen de NRK-branche over het algemeen veel warmte vrijkomt, zijn de bedrijfshallen vaak voorzien van dakventilatoren. Hiermee wordt de vrijkomende warmte naar buiten toe afgevoerd ten behoeve van het binnenklimaat. Bij het bezochte bedrijf waren de aanwezige 3 dakventilatoren goed voor een jaarlijks debiet van 56 mln. m per jaar, met een gemiddelde ∆T van 3 11 K levert dit jaarlijks 214 GJ aan warmte op. Omgerekend naar m aardgas biedt dit een jaarlijkse kostenbesparing op van ruim € 3.200. Deze warmte kan intern ingezet worden voor bijvoorbeeld de verwarming van de kantoren of andere bedrijfshallen

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

32

Restwarmte bij de compressor. Bij het bezochte bedrijf is een tweetal compressorinstallaties in gebruik. De vrijkomende warmte bij 3 deze schroefcompressoren heeft een ∆T van 20 K, met een debiet van 2,6 mln. m per jaar levert dit jaarlijks (exclusief verliezen, etc.) 48 GJ per compressor aan inzetbare warmte op. Nadeel aan restwarmte bij persluchtcompressoren is dat deze niet altijd gelijkmatig over de tijd vrijkomt, met uitzondering van grootverbruikers. Indien er sprake is van grootverbruikers zien we tegenwoordig ook steeds meer warmteterugwintoepassingen (vooral bij nieuwbouw). De warmtevraag bij NRK-bedrijven is deels procesgerelateerd, bijvoorbeeld de stoomketel, en deels gebouwgerelateerde ruimteverwarming. Doordat de interne warmtelast van de processen behoorlijk hoog kan zijn, is de jaarlijkse vervangbare warmte beperkt: 222GJ. VOM Het bezochte VOM bedrijf is zeer groot met meerdere processen, welke deels ook overlappen met processen gedefinieerd binnen de metaal (perslucht, ovens, laser). Restwarmte bij het gebruik van ovens. In de spuiterij zijn meerdere spuitcabines opgesteld voor de diverse spuitprocessen. Zo zijn de aanwezige spuitcabines (in totaal drie stuks) goed voor 82 GJ per stuk, restwarmte per jaar. Dit wordt vooral opgewekt door het hoge debiet 18 mln. kubieke meter per jaar per cabine en niet zozeer de temperatuur (∆T van 5 K). De toepassing van een warmtewiel biedt de mogelijkheid deze warmte nuttig toe te passen. De verwachte terugverdientijd van een dergelijk installatie ligt tussen de 10 en 20 jaar. In de spuiterij staan ook diverse ovens opgesteld. Hierbij komt jaarlijks circa 114 GJ vrij 3 (381.000m /jr en ∆T van 200 K), gemiddeld is dit 57 GJ per oven. Deze lucht is echter niet direct inzetbaar. De toepassing van een heat pipe kan uitkomst bieden. De terugverdientijd van deze maatregel ligt tussen de 8 en 12 jaar. Ten slotte staat er een behoorlijk compressorpark verantwoordelijk voor een jaarlijkse restwarmtestroom van 320 GJ (160 GJ per compressor). Gecombineerd met de 93 GJ aan vrijkomende warmte van de pons-/lasermachine levert dit jaarlijks circa 414 GJ aan restwarmte op. Deze warmte is behoorlijk schoon en direct inzetbaar. De totale warmtevraag van VOM-bedrijven is sterk procesgerelateerd. Bij veel oppervlaktebehandelingen worden de producten gedroogd m.b.v. warmte of is er warmte nodig voor het proces zelf (ovens, baden). De intern herbruikbare restwarmte verschilt dan ook sterk per bedrijf. De totale warmtevraag van het bezochte bedrijf bedroeg 2.892 GJ aan aardgas. Een groot deel hiervan (61%) wordt ingezet voor ruimteverwarming, de rest voor het proces. FOSAG Bij FOSAG-bedrijven komt de restwarmte vrij bij diverse processen zoals de toepassing van spuitwanden en/of cabines, het gebruik van straalcabine en het gebruik van persluchtcompressoren. Bij het bezochte bedrijf komt een behoorlijk debiet vrij aan afgezogen lucht als gevolg van de spuitwanden. Het bedrijf kent een tweetal hallen. In hal 1 staan vijf spuitwanden opgesteld, ieder 3 met een debiet van 18.000m /hr. In hal 2 staat één spuitwand opgesteld met een vergelijkbaar debiet.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

33

De verdeling van de activiteiten is 90 – 10: Hal 2 wordt enkel gebruikt indien hal 1 vol is of bij speciale werkstukken. Jaarlijks is iedere spuitwand ca. 2.040 uur in bedrijf. Doordat de warmtevraag zich beperkt tot het stookseizoen, is de vrijkomende restwarmte enkel uitgerekend voor deze periode. Voor dit bedrijf komt dit neer op een jaarlijks debiet van ruim 28 mln. kubieke meter met een gemiddelde ∆T van 10 K. Dit resulteert in een restwarmtestroom van 198 GJ. Deze warmte kan middels een Twincoilsysteem of warmtewiel ingezet worden om de aanvoer van verse lucht voor te verwarmen. Het bezochte bedrijf heeft tevens een tweetal straalcabines in gebruik. Ook hier wordt de lucht afgezogen en ‘geloosd’ op de directe omgeving, waarbij de afgezogen lucht aangevuld moet worden met koude buitenlucht. In totaal wordt er op jaarbasis, gedurende het stookseizoen voor ca. 10 miljoen kubieke meter aan warme lucht afgevoerd met een totale hoeveelheid energie van 71 GJ. Deze beschreven restwarmtestromen leveren gezamenlijk een jaarlijkse hoeveelheid energie van 269 GJ. Deze restwarmtestroom kan middels een warmtewiel of Twincoilsysteem ingezet worden om de aangevoerde lucht voor te verwarmen. Gezien de rendementen van beide systemen en de hoge investeringskosten zijn de terugverdientijden zeer lang (> 15 jaar). Bij nieuwbouw kunnen dergelijke systemen interessanter zijn. De vrijkomende restwarmte bij de twee persluchtcompressoren kan middels een kanaalsysteem direct worden ingezet voor de ruimteverwarming. Het betreft hier een behoorlijk debiet (alleen uitgerekend voor het stookseizoen) van ruim 9 miljoen kubieke meter warme lucht, met een totale energie inhoud van 170 GJ. Door het toepassen van een kanaalsysteem wordt een besparing gerealiseerd van ca. 29% op de ruimteverwarming. Het systeem heeft zich terugverdiend tussen de vier en zes jaar. KNS WTW-potentie bij het gebruik van de stoomketel en het proceswater. Binnen deze branche is een tweetal bedrijven bezocht. Bij beide bedrijven komt restwarmte vrij bij het gebruik van proceswater voor onder meer het schoonmaken. Andere processen waar restwarmte vrijkomt zijn de airco/koeling en de ovens. Deze laatste restwarmtestroom is zeer marginaal en moeilijk inzetbaar doordat deze enkel vrijkomt bij het openen van de ovens. De restwarmte welke vrijkomt bij de afvalwaterstromen, zijnde van het kookproces en schoonmaakproces, worden in het riool geloosd. De hoeveelheid vrijkomend water verschilt sterk per bedrijf en per jaar. Op basis van de bedrijfsbezoeken (zie voor de volledige rapportages in de bijlage) is als uitgangspunt is genomen een gemiddeld jaarlijks verbruik van 3.240 m³ water met een temperatuurverschil van circa 70 K. Het rendement van de warmtewisselaar is voorzichtig 18 geschat op 60% (zie hoofdstuk 5.3.1. Platen-/buizenwisselaar, en Anema en Vlieg, 2001 ), in theorie kunnen hogere rendementen behaald worden, dit is echter zeer afhankelijk van de situatie, etc. Op basis van een rendement van 60% kan jaarlijks ca. (1.000GJ*60%=) 600 GJ warmte bespaard worden. Door deze waterstroom te bufferen en hiervan de warmte te onttrekken met behulp van een platenwisselaar is het mogelijk om het aanvoerwater voor de stoomketel c.q. verwarmingsketel voor te verwarmen. Hiermee kan jaarlijks circa € 10.000 bespaard worden. Uiteraard afhankelijk van de installatiegrootte en mate van gebruik.

18. Anema, A.O., Vlieg, F., Techniek Inventarisatie WTW, 2001

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

34

De restwarmtepotentiëlen vrijkomend bij de koeling hebben een mindere potentie. De debieten zijn veel groter, afhankelijk van de geïnstalleerde installaties circa 13 to 100 mln. kubieke meter warme lucht per jaar. De temperatuur van deze restwarmtestroom is veel lager, ∆T van 5 K, de jaarlijkse inzetbare warmte betreft circa 171 GJ per bedrijf. Ondanks deze behoorlijke warmtestroom, betreft de gemiddelde besparing circa € 3.000 per jaar. De warmtevraag bij KNS-bedrijven is voor een groot deel procesgerelateerd. De ovens en ketels zijn verantwoordelijk voor ruim 85% van het totale gebruik aan aardgas. Van de bezochte bedrijven is de gemiddelde warmtevraag circa 7.000 GJ per bedrijf per jaar. De gemiddelde geproduceerde restwarmte is veel lager, dit betreft circa 1.400 GJ per jaar. KB WTW-potentie bij het terugwinnen van motorwarmte bij binnenvaart schippers. In het kader van dit praktijkonderzoek zijn twee binnenvaarders bezocht. Beide schepen hebben meerdere bronnen van motorwarmte, te weten de motor zelf, de generatoren en (indien aanwezig) de motorwarmte van de boegschroef. De grootste bron van restwarmte is de motor van de hoofdschroef gemiddeld genomen circa 7.000 GJ per schip per jaar. De generator levert zon 630 GJ per jaar. De restwarmte bij de boegschroef is minimaal vergeleken bij de voorgaande hoeveelheden (onder meer gezien het weinige gebruik) en is daarmee verder buiten beschouwing gelaten. Gezien de verbruiksgegevens van de verwarming (gemiddeld 30 GJ aan warmte per jaar), geeft dit een zeer groot overschot. Bij beide bezochte schepen worden de motoren gekoeld middels beunkoeling koelwater dat via een buizensysteem haar warmte afgeeft aan het oppervlaktewater. Door middel van een platenwisselaar kan warmte terug worden gewonnen, waarmee bijvoorbeeld cv-/tapwater voorverwarmd kan worden. De besparingen per schip variëren behoorlijk. De berekende terugverdientijden zijn in beide gevallen lager dan 5 jaar, wat dit een zeer interessante maatregel maakt. De warmtevraag bij binnenvaartschepen is gering. Deze bestaat van 95% uit ruimteverwarming en circa 5% uit warm water. Uiteraard afhankelijk van de grootte van het schip is de gemiddelde warmtevraag circa 1.000 GJ per jaar. NBOV / VBZ WTW-potentie bij het gebruik van ovens, de stoomketel en de vrijkomende warmte van de aanwezige compressoren en koelinstallatie. Het bezochte bedrijf heeft een stoomketel ten behoeve van het transport van suikerwater en verwarming van de ketels. De ketels worden elke batch met warm water gereinigd. Jaarlijkse 3 leveren deze processen een afvalwaterstroom op van 4812 m water per jaar. Dit water is behoorlijk warm, met een ∆T van 70 K. Jaarlijks kan er 1.400 GJ aan restwarmte teruggewonnen worden uit deze afvalwaterstroom, dit levert een besparing op van ruim € 9.500 per jaar. Door toepassing van een platen-/buizenwisselaar kan dit nuttig worden ingezet. Naast deze afvalwaterstoom is er ook een afvalluchtstroom. Dit betreft de koeling/afzuiging van het proces, met een jaarlijks debiet van 96 mln. kubieke meter is dit een zeer grote warme luchtstroom. De ∆T van 10 K is behoorlijk laag, echter gezien de hoeveelheid aan lucht, is hier een potentie van circa 263 GJ per jaar. Dit kan aangevuld worden met vrijkomende warme lucht van de koelinstallatie, jaarlijkse ongeveer 441 GJ. Deze lucht is niet geheel schoon (zeker de proceslucht niet) de toepassing van een Twincoilsysteem (zie hoofdstuk 5.3.1.) kan dan oplossing bieden.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

35

Ten slotte komt bij dit bedrijf nog restwarmte vrij bij de (koel)compressoren. In vergelijking met de vorige restwarmtestromen betreft het een marginale hoeveelheid van 156 GJ per jaar (∆T van 20 K 8 mln. kubieke meter per jaar). Deze warmte kan middels een warmtewisselaar ingezet worden of direct middels een luchtkanaal. Een groot deel van de warmtevraag komt voor rekening van de stoomketel. Bij het bezochte bedrijf bedroeg dit 86%, dit komt neer op 7422 GJ. De overige 14% bedraagt ruimteverwarming (307 GJ) en procesverwarming 876 GJ. De totaal vervangbare warmtevraag bedraagt daarmee 1183 GJ.

4.4

Conclusie

In deze paragraaf zijn de conclusies over de praktijkonderzoeken opgenomen. Daarnaast is in paragraaf 4.4.2. verwoord welke conclusies getrokken kunnen worden over de bureaustudie naar aanleiding van het praktijkonderzoek. 4.4.1 Conclusies praktijkonderzoek In onderstaand overzicht zijn de belangrijkste conclusies per branche en proces schematisch weergegeven. De opgenomen potentiëlen zijn GJ restwarmte voor een gemiddeld bedrijf voor het betreffende proces. In de tabel is het branchepotentieel toegevoegd. Dit is een vermenigvuldiging van de resultaten uit de praktijktoets met het aantal bedrijven dat het proces uitvoert. De warmtevraag weergegeven in de tabel is de warmtevraag voor de betreffende branche welke vervangbaar is door intern geproduceerde restwarmte. Tabel 4.1 Restwarmte overzicht Branche

KMU

Proces Procesverwarming (lasersnijden) Procesverwarming (ovens) Procesverwarming (lasrookafzuiging)

Bedrijf Potentieel [GJ]

Branche Potentieel [GJ]

1119

3.636.750

350

227.500

82

852.800

Perslucht

50

650.000

FOCWA


16

33.536

FOCWA


47

98.512

FOCWA

Perslucht

20

44.120

17

2.686

214

112.350

KMU KMU KMU

NRK NRK

Procesverwarming (spuitgieten) Procesverwarming (dakventilatie)

NRK

Perslucht

48

25.200

VOM


82

32.800

Warmte vraag [GJ] 1804

Opmerkingen Direct inzetbaar Vaak vervuild a.g.v. het proces en komt meestal per batch vrij. Moeilijk inzetbaar. Enkel inzetbaar gedurende het stookseizoen. Direct inzetbaar

84

222

BBT*, extra meegenomen ter controle literatuur studie. Warmte komt incidenteel vrij en is vervuild. Daarnaast is de jaarlijks vervangbare warmtevraag laag en moeilijk vervangbaar. Direct inzetbaar De jaarlijkse warmtevraag is beperkt, a.g.v. de interne warmtelast. Idem. Idem.

1755

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

Lage ∆T, inzetbaar als ruimteverwarming.

36

Branche

Proces

Bedrijf Potentieel [GJ]

Branche Potentieel [GJ]

Warmte vraag [GJ]

VOM


57

22.800

VOM

Perslucht

160

64.000

VOM


93

37.200

FOSAG


71

31.950

FOSAG


198

89.100

FOSAG

Perslucht

170

510.000

KNS

Procesverwarming (afval-/ proceswater)

1000

1.800.000

KNS


171

277.020

7000

10.500.000

1000

1400

8.666.000

1183

KB NBOV / VBZ

Procesverwarming (motorwarmte) Procesverwarming (afval- / proceswater)

NBOV / VBZ

Procesafzuiging

263

1.627.970

NBOV / VBZ


441

2.729.790

NBOV / VBZ

Perslucht

156

965.640

Opmerkingen Voornamelijk rookgassen, vervuilde restwarmtestroom, moeilijk inzetbaar. Ondanks de hoge interne warmtelast, een behoorlijk interne warmtevraag. De vrijkomende restwarmte kan hier voor worden ingezet. Idem.

882

1922

Vrijkomende restwarmte is enkel inzetbaar gedurende het stookseizoen en is mogelijk vervuild. Idem. Direct inzetbaar, enkel tijdens het stookseizoen. Het vrijkomende warme, vuile afvalwater kan ingezet worden om het schone aangevoerde water voor te verwarmen. Vrijkomend bij de koelinstallaties biedt deze stroom een behoorlijk potentieel. Echter niet altijd even gemakkelijk inzetbaar. Het warmteaanbod op een binnenvaartschip is vele malen hoger dan de vraag Restwarmtestroom die vrijkomt bij het schoonmaken. Inzetbaar voor de verwarming van het aanvoerwater. Deze restwarmtestroom komt vrij door afzuiging van het proces en is daarmee niet altijd even zuiver. Gezien de lage warmtevraag voor ruimteverwarming is het moeilijk deze stroom in te zetten. Idem.

*BBT = Best Beschikbare Techniek 4.4.2 Conclusies praktijk in relatie tot de bureaustudie Na vergelijking van de resultaten uit de bureaustudie en de praktijktoets kunnen de volgende zaken geconcludeerd worden. - De vrijkomende debieten bij ovens zijn over het algemeen te hoog in gewaardeerd. Veelal komt de inzetbare warmte vrij als rookgas. Deze debieten zijn zeer laag. De debieten die vrijkomen als gevolg van het proces, bijvoorbeeld het openen van een oven, zijn in praktijk ook lager dan in theorie aanvankelijk is aangenomen. - De aangenomen ∆T bij (moffel)ovens is in de bureaustudie veel lager beoordeeld dan in praktijk blijkt te zijn. In de bureaustudie is als uitgangspunt 60 K gehanteerd, in praktijk (afhankelijk van de bedrijfssituatie, proces, etc.) komt dit meer in de richting van de 190 K. Dit heeft tezamen met de lagere debieten uit het voorgaande punt dat het potentieel van ovens veel lager is dan werd aangenomen. - De verwachte ∆T (en daarmee het restwarmte potentieel) van de lasrook is verkeerd beoordeeld in de bureaustudie.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

37

-

-

-

-

-

-

Er is immers uitgegaan van een jaargemiddelde ∆T van 2 K en daarbij behorende debiet. Uit de praktijkcasus is gebleken dat de restwarmte (∆T en debiet) berekend moet worden gedurende het stookseizoen. Dit heeft als gevolg een hogere ∆T en een lager debiet, waardoor het uiteindelijke restwarmtepotentieel hoger is dan in de bureaustudie is beoordeeld. De hoeveelheid vrijkomende warme lucht als gevolg van het lasersnijproces is veel lager beoordeeld in de bureaustudie dan in praktijk het geval is. Ervan uitgaande dat een lasersnijmachine circa 4.000 uur in bedrijf is komt hier jaarlijks 120 miljoen kubieke meter restwarmte vrij. De ∆T is afhankelijk van het daadwerkelijk snijden of het standby staan van de machine. Hiermee is het jaarlijkse potentieel veel groter dan werd verwacht. De vrijkomende warmte bij koelinstallaties is veel te laag beoordeeld in de bureaustudie. Als gevolg van het vrijwel constante gebruik, met als gevolg hiervan hoge jaarlijkse debieten resulteert dit in een veel hogere restwarmtestroom. De restwarmte van het proceswater (KNS, NBOV/VBZ) is in de bureaustudie lager beoordeeld dan in praktijk het geval is. Jaarlijkse worden er bij de verschillende branches duizenden kubieke meters water gebruikt bij onder meer het schoonmaken. Het inzetten van deze restwarmtestroom voor de voorverwarming van het aangevoerde water biedt grote besparingsmogelijkheden. De verwachte hoeveelheid vrijkomende restwarmte bij het persluchtproces is redelijk in overeenstemming met de praktijk. Deze hoeveelheid aan vrijkomende restwarmte is sterk afhankelijk van het type compressor en de processen waarvoor de lucht gebruikt wordt. De vrijkomende restwarmte bij het spuitproces bij de FOSAG is in praktijk veel lager dan werd aangenomen in de bureaustudie. Oorzaak hiervan is dat uit de praktijk bleek dat de warmte vrijwel alleen gedurende het stookseizoen inzetbaar is. In de overige perioden van het jaar is de ∆T erg laag. Alle berekende restwarmtepotentiëlen en bijbehorende WTW-technieken zijn gebaseerd op bestaande processen, binnen bestaande bouw. Dit heeft direct als gevolg dat de terugverdientijden op basis van vervangingsinvesteringen zijn. Bij nieuwbouw hebben we te maken met een meerinvestering van de WTW-techniek. De terugverdientijden liggen daarmee een stuk lager, naar schatting oplopend tot wel PM %.

Het model is aangepast op basis van het praktijkonderzoek.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

38

5

Warmtetechnieken

5.1

Inleiding

Doel van de uiteindelijke IPC is het stimuleren van innovatieve ontwikkelingen (zie hoofdstuk 1). In dit hoofdstuk wordt een beeld geschetst van de huidige stand der techniek.

5.2

Werkwijze

Er is een literatuurstudie uitgevoerd naar de huidige vormen en technieken van warmteterugwinning, waarvan de resultaten in de volgende paragraaf worden besproken. In deze paragraaf worden de vormen en technieken kort toegelicht. Als uitgangspunt kan gesteld worden dat er ‘grosso modo’ drie vormen van warmteterugwinning te onderscheiden zijn. Warmteterugwinning tussen twee stoffen in gasvorm, tussen een vloeistof en een gas en tussen twee gassen. Een veel voorkomende WTW is de toepassing van HR-ketels, door de warmte uit de vrijkomende rookgassen te gebruiken voor voorverwarming van de aangevoerde lucht, is minder primaire energie nodig voor de uiteindelijke verwarming van de lucht en daarmee het cv-water. Dit principe wordt bijvoorbeeld ook bij hoogovens toegepast, waarbij hete verbrandingsgassen de lucht 19 verwarmen die bij de hoogovens naar binnen wordt geblazen . 20

Hieronder zijn de meest voorkomende technieken voor warmteterugwinning opgenomen. - Directe toepassing door middel van warmtewisselaars, welke gebruikmaken van de direct vrijkomende restwarmte. - Warmtepompen waarderen de laagwaardige restwarmte op, zodat de restwarmte breder toepasbaar wordt (immers de toevoer van hoogwaardige energie verhoogt ook de kwaliteit van de uitvoer/restwarmte). - ‘Multi-effect verdamping’ (multistage evaporation). Hierbij wordt de warmte van stoom gebruikt voor de verdamping van water. Dit kan uitgevoerd worden door water te koken in een rij van meerdere vaten, ieder met een lagere druk. Doordat het kookpunt van water lager wordt naarmate de druk lager wordt, kan de vrijkomende damp gebruikt worden om het volgende vat te verwarmen. Hierdoor kan een reeks van vaten verwarmd worden, waarbij enkel het eerste (of vat met hoogste druk) verwarmd wordt met een externe bron. De beschreven vormen en technieken resulteren in vele verschillende producten. In de hierna volgende paragraaf is een overzicht gemaakt van de meest voorkomende producten, dan wel de producten die de beste aansluiting hebben met de gedefinieerde restwarmteprocessen. In de daarop aansluitende paragraaf (5.3.2) is een overzicht opgenomen van toekomstige technieken of toepassingen van restwarmte. Als kostenindicatie is uitgegaan van gemiddelde debieten op basis van de praktijkonderzoeken en 21 22 diverse bronnen zoals Cijfers en Tabellen 2007 , Dace Prijzenboekje 2009 , Systeemkeuze voor 23 warmteterugwinning, Gorkom, 2004 in VV+ mei 2004 . 19. PHOE, energie en productie, hoofdstuk 4 20. BREF, Energy Efficiency, pag 163, 2009

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

39

5.3

Resultaten

Hieronder is het overzicht opgenomen van de geïnventariseerde technieken, op basis van het rapport Techniek Inventarisatie Warmteterugwinning, uitgevoerd door de Schreuder Groep 24 Ingenieurs/Adviseurs in opdracht van Novem in 2001 . 5.3.1

Huidige technieken


Figuur 5.1 Productblad platen-/buizenwisselaar Bij de platen-/buizenwisselaar stroomt de afvoerstroom door de wisselaar en verwarmt hiermee de buizen of platen. Deze buizen/platen geven vervolgens de warmte af aan de inkomende stroom. De platen en buizenwisselaars zijn veel voorkomende technieken om warmte terug te winnen, doordat ze geschikt zijn tot hoge temperaturen, bedrijfszeker en relatief goedkoop. Een van de nadelen is wel dat de toe- en afvoerkanalen op dezelfde plaats gesitueerd dienen te zijn. Dit kan installatieproblemen veroorzaken. Kosten (afhankelijk van de situatie, medium, grote en toepassing) tussen de € 6.000 en € 90.000. 21. 22. 23. 24.

SenterNovem (2007), Cijfers en Tabellen, Den Haag DACE (2009), prijzenboekje 27ste editie, M.M.M. Gianotten, Doetinchem Systeemkeuze voor warmteterugwinning, Gorkom, 2004 in VV+ mei 2004. Anema, A.O., Vlieg, F., Techniek Inventarisatie WTW, 2001

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

40

Twincoilsysteem

Figuur 5.2 Productblad Twincoilsysteem Het Twincoilsysteem is eenvoudig gezegd een systeem waarmee warmte van het afvoerkanaal naar het toevoerkanaal wordt getransporteerd middels een medium en door een elektronische pomp. Het Twincoilsysteem kan in tegenstelling tot de platenwisselaar toegepast worden zonder dat de toe- en afvoerstromen naast elkaar gesitueerd dienen te zijn. Hierdoor is wel een pomp nodig om de warmte te verplaatsen, wat extra elektraverbruik met zich meebrengt. Kosten (afhankelijk van de situatie, medium, grote en toepassing) tussen de € 9.000 en € 100.000.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

41

Roterende regenerende warmtewisselaar (warmtewiel)

Figuur 5.3 Productblad warmtewiel Kenmerkend aan deze techniek (vandaar ook de bijnaam) is een groot draaiend wiel tussen het afvoerkanaal en het aanvoerkanaal in. Door dit wiel wordt de warmte overgegeven van de uitgaande naar de ingaande stroom. Het warmtewiel is techniek met een hoogrendement met een eenvoudige bediening. Echter heeft ook deze techniek als nadeel dat de toe-/afvoerkanalen op dezelfde plaats gesitueerd dienen te zijn. Daarnaast neemt het warmtewiel veel ruimte in. Kosten (afhankelijk van de situatie, grote en toepassing) tussen de € 5.000 en € 70.000.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

42

Heat pipe

Figuur 5.4 Productblad Heat pipe In dit systeem wordt een medium opgewarmd door de uitgaande stroom middels condensering. Het medium verplaatst zich vervolgens en verwarmt middels verdamping de inkomende stroom. Op deze wijze wordt de warmte overgegeven zonder dat de beide stromen met elkaar in contact komen. Bij deze techniek blijven de toe- en afvoerstromen volledig gescheiden, waardoor deze techniek ook toepasbaar is in vuile processen. Daarnaast is het een bedrijfzeker en compact proces met een nagenoeg onbegrensde capaciteit. Kosten (afhankelijk van de situatie, medium, grote en toepassing) tussen de € 5.000 en € 30.000.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

43

Alternerende warmtewisselaar (kanterm systeem)

Figuur 5.5 Productblad kanterm Dit systeem vindt haar toepassing voornamelijk in de utiliteit. Door de afgezogen lucht door warmtegeleiders te voeren wordt deze opgewarmd. Wanneer de gewenste temperatuur bereikt is wordt de klep omgezet en wordt de aangezogen lucht door deze geleiders gezogen, waardoor ze opgewarmd worden. Inherent aan dit systeem is dat er geen volledige scheiding is van de stromen. Het rendement is hoog met een goede kosten-baten verhouding. Kosten (afhankelijk van de situatie, medium, grote en toepassing) tussen de € 8.000 en € 80.000.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

44

DEC-systeem

Figuur 5.6 Productblad DEC-systeem Bij deze relatief nieuwe techniek wordt de warmte van de afgezogen lucht middels een warmtewiel overgegeven aan de toevoerlucht waarbij naverwarmd wordt middels extra naverwarming. Voordeel van dit systeem is dat het ook ingezet kan worden als koelsysteem. De investeringskosten zijn echter zeer hoog en er is extra energie nodig voor de wielen, koeling en verwarming. Kosten zijn onbekend. Gezien de combinatie van diverse technieken worden de kosten geschat op meer dan € 30.000.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

45

Warmtepomp met bodemopslag

Figuur 5.7 Productblad warmtepomp met bodemopslag De warmtepomp is een betrouwbaar systeem dat de mogelijkheid biedt om laagwaardige warmte (of koude) om te zetten in hoogwaardige warmte (of koude) door het comprimeren van het medium. Hierdoor kunnen dus laagwaardige restwarmtestromen opgewaardeerd worden tot rendabele hoogwarmtesystemen voor bijvoorbeeld ruimteverwarming. Of zoals hierboven is beschreven gecombineerd met bodemopslag. Kosten zijn onbekend. De kosten voor de bodemopslag zijn heel divers en afhankelijk van zeer veel factoren. De kosten van een warmtepomp liggen tussen de € 5.000 en de € 15.000.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

46

Omkeerbare warmtepomp in luchtbehandelingkast

Figuur 5.8 Productblad omkeerbare warmtepomp in LBK Zoals hierboven reeds toelicht kan een warmtepomp warmte opwaarderen. Door een dergelijke pomp in een luchtbehandelingkast te plaatsen kan de afgezogen warme lucht (uit bijvoorbeeld de kantoren) gebruikt worden om de koudere aangezogen buitenlucht te verwarmen. Dit biedt in tegenstelling tot een kruisstroomwarmtewisselaar veel hogere rendementen. Hiervoor is wel extra energie nodig. De kosten voor deze installatie zijn onbekend. Gezien de combinatie van technieken worden de kosten geschat op meer dan € 30.000.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

47

5.3.2 Toekomstige technieken In deze paragraaf is een aantal technieken opgenomen welke momenteel sterk in ontwikkeling is. Phase changing materials (PCM) Deze materialen maken gebruik van het verschijnsel latente warmte om een hoge thermische dichtheid te verkrijgen. Latente warmte is de grote hoeveelheid energie die opgenomen of afgestaan wordt wanneer een stof overgaat van vaste naar vloeibare toestand (smelten) of van vloeibare naar vaste toestand (stollen of kristallisatie). Deze faseovergangen vinden plaats bij een constante temperatuur en het smelten stolproces kan herhaald worden over een oneindig aantal 25 cycli zonder dat dit gevolgen heeft voor de fysische of chemische eigenschappen . Door toepassing van deze materialen kan restwarmte nuttig worden toegepast, bijvoorbeeld voor het koelen van ruimten. De restwarmte verwarmt het PCM-materiaal, waardoor dit gaat smelten, hierdoor geeft het PCM-materiaal koude af. Hieronder zijn twee afbeeldingen opgenomen waarbij PCM-materialen zijn toegepast in plafonds en vloerverwarming.

Figuur 5.9 Productblad PCM WTW bij moffelovens Een typisch probleem bij poedercoatbedrijven, of metaalbedrijven waar ook een poedercoatlijn of vergelijkbare ovens aanwezig zijn, is de interne warmtelast van deze ovens. Deels veroorzaakt door de oven, maar ook deels veroorzaakt door producten die direct na de oppervlaktebehandeling buiten de oven staan af te koelen en daarmee de warmte afgeven aan de hal. Deze vrijkomende 26 warmte kan bijvoorbeeld toegepast worden om de voorbehandelde producten te drogen , of om het noodzakelijke water bij de voorbehandeling voor te verwarmen. Bij het moffelen komt ook veel warmte vrij in de koelzones en bij de afvoerlucht van ovens zelf. Deze stromen kunnen vervuild zijn, maar zijn desalniettemin bruikbaar voor warmteterugwinning. 27 Bijvoorbeeld voor de verwarming naastliggende hallen .

25. Autarkis, 2010 26. Rippert Benelux BV, 2010 27. Rippert Benelux BV, 2010

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

48

Warmtenet Een warmtenet is simplistisch gezegd te vergelijken met stadsverwarming. De warmte die op een bepaalde plek vrijkomt bij een proces, wordt via een systeem ergens anders ingezet voor de verwarming. Dit systeem wordt nu nog veelal gebruikt bij grote bedrijven, maar kan bijvoorbeeld bij de verduurzaming van industrieterreinen gebruikt worden door een groep van MKB-bedrijven. In de winter is dit alleen zinvol indien er zeer veel warmte geproduceerd wordt, maar in de zomer kan het overschot aan geproduceerde warmte middels adsorptiekoelmachines ingezet worden om koude 28 te produceren .

Figuur 5.10 29 Voorbeeld warmtenet

5.4

Conclusie

Allereerst dient geconcludeerd te worden dat bestaande technieken en/of principes veelal al jaren bekend zijn. Een tweede conclusie die getrokken kan worden is dat de rendementen voornamelijk tussen de 50 en 80% liggen. De laatste ontwikkelingen van de bekende technieken zijn veelal terug te vinden in combinaties van maatregelen, hierdoor lopen de rendementen sterk op (alsmede de investeringskosten). Bij de nieuwe technieken valt op dat warmteterugwinning in een steeds breder perspectief wordt getrokken. Naast de vrijkomende proceswarmte, worden ook toepassingen gezocht om productgerelateerde warmte in te zetten of om warmte te bundelen en indien noodzakelijk om te zetten in koude.

28. N. Cuiper in Energiegids, 2010 29. Schwandt Infographics, 2010

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

49

6

Resultaten

In dit hoofdstuk is een combinatie gemaakt tussen de resultaten uit de bureaustudie, de praktijkonderzoeken en de technieken voor warmte terugwinning. In tabel 6.1 is de matrix gemaakt waarin per deelproces is aangegeven welke vormen van warmteterugwinning er mogelijk zijn. De kolom [GJ] geeft het (gemiddelde) restwarmtepotentieel weer voor 1 proces binnen 1 bedrijf. De terugverdientijd (TVT) is weergegeven in jaren per techniek. Tabel 6.1 Matrix Branche

Deelproces

[GJ]

2-6

DEC-systeem

NB*

350


NB*

Procesverwarming (lasrookafzuiging)

82

Warmtewiel

4-10

Perslucht

50


2-6


16

Best Beschikbare Techniek

1-5

> 20

3-8

1119

KMU


KMU

KMU

FOCWA

TVT [Jr]


Procesverwarming (lasersnijden)

KMU

Techniek

FOCWA


47

Platen-/buizenwisselaar , warmtewiel, kantermsysteem of een Twincoilsysteem kan de warmte terug worden gevoerd de werkplaats in.

FOCWA

Perslucht

20


R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

Opmerkingen Er zijn mogelijk bouwkundige aanpassingen nodig voor deze maatregel. Deze kunnen een grote invloed hebben op de terugverdientijd (hoge meerkosten). De toepassing van een DEC-systeem maakt het in theorie mogelijk om de vrijkomende restwarmte in te zetten voor kantoorverwarming. Eventuele lichte vervuiling wordt gefilterd middels het warmtewiel en eventuele filters. Door gereed product in een speciale kamer/ ruimte af te laten koelen kan de afgegeven warmte nuttig worden toegepast, bijvoorbeeld voor het drogen van voorbehandelde producten of voorverwarming van water, dan wel naastliggende hallen. Warmte kan teruggewonnen worden middels ruimteafzuiging incl. WTW en/of voorzien van zuivering. Realiseerbaar via een luchtkanaal. Eventueel interne warmtelast maakt het minder toepasbaar. Relatief schone lucht. Door afzuiging via filters kan het direct teruggeblazen worden in de werkplaats. Dit is BBT. De afgevoerde lucht kan afvalstoffen van het verven bevatten. Dit bepaalt grotendeels de keuze voor de techniek en de bijbehorende installatiekosten. TVT lopen sterk uiteen, besparingen zijn beperkt. Realiseerbaar via een luchtkanaal.

50

Branche

NRK

NRK

Deelproces

[GJ]

Procesverwarming (spuitgieten)

17

Procesverwarming (dakventilatie)

214

Techniek Platen-/buizenwisselaar Of Twincoil Warmtewiel, platenwisselaar of Twincoil. Met behulp van deze technieken kan de vrijkomende proceswarmte ingezet worden voor ruimteverwarming.

TVT [Jr] 10-20 >20

10-15

Warmtenet.

NB

2-6

NRK

Perslucht

48


VOM


82

Warmtewiel, platenwisselaar of Twincoil

10-20

Heat pipe VOM


57


8-12

VOM

Perslucht

160


2-6

VOM


93


2-6

FOSAG


71


FOSAG


198


FOSAG

KNS

Perslucht

170



1000


R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

> 20

> 20

4-6

10-15

Opmerkingen Het vrijkomende proces-/koelwater kan gebruikt worden om cv-water voor te verwarmen. NRK-bedrijven hebben over het algemeen een hoge interne warmtelast. Het overschot aan warmte kan vaak intern niet volledig gebruikt worden. De kosten voor een warmtenet zijn niet bekend. Deze warmte kan eenvoudig teruggewonnen worden. Echter door de hoge interne warmtelast is dit in praktijk niet altijd wenselijk. De vrijkomende warmte van een spuitcabine kan middels een warmtewiel gebruikt worden om de aangevoerde lucht voor ruimteverwarming voor te verwarmen (bij direct gestookte verwarming). Middels een heat pipe wordt voorkomen dat de ingaande en uitgaande luchtstroom vermengen, waardoor deze ‘vuile’ lucht ingezet kan worden, bijv. t.b.v. ruimteverwarming. Door gereed product in een speciale kamer/ruimte af te laten koelen kan de afgegeven warmte nuttig worden toegepast, bijvoorbeeld voor het drogen van voorbehandelde producten of voorverwarming van water, dan wel naastliggende hallen. Realiseerbaar via een luchtkanaal. Eventueel interne warmtelast maakt het minder toepasbaar. Realiseerbaar via een luchtkanaal. Eventueel interne warmtelast maakt het minder toepasbaar. De afgezogen lucht kan middels een warmtewiel of Twincoilsysteem worden ingezet om de toevoerlucht voor te verwarmen. Idem. Eenvoudig realiseerbaar tegen acceptabele kosten. Enkel toepasbaar tijdens het stookseizoen, gedurende de rest van het jaar lozen op de omgeving, t.b.v. van het binnenklimaat. Het vrijkomende proceswater kan gebruikt worden voor de (voor)verwarming van het aanvoerwater. Er kunnen echter buffercapaciteiten nodig zijn, waardoor de investering oploopt.

51

Branche

Deelproces

[GJ]

Techniek

TVT [Jr]

Warmtenet


171

Twincoil

> 20

KB

Procesverwarming (motorwarmte)

7000


2-6

NBOV / VBZ


KNS

1400

Platen-/buizenwisselaar (indien vervuild twincoil of heat pipe)

10-20

Warmtenet

NBOV / VBZ

NBOV / VBZ

NBOV / VBZ

Procesafzuiging


Perslucht

263

Twincoil of Heat pipe

10-15

Twincoil of heat pipe

10-15

5-10

5-10

441

156

DEC systeem of LBK incl. warmtepomp

NB*


2-6

Opmerkingen Bij zeer grote capaciteiten, indien het aanbod van warmte hoger is dan de vraag kan de toepassing van een warmtenet overwogen worden. De toepassing van een Twincoilsysteem maakt het mogelijk de vrijkomende warmte van de koelinstallaties elders nuttig toe te passen. De motor wordt gekoeld met beunwater. Dit water kan voordat het geloosd wordt, ingezet worden voor de (voor)verwarming van bijv. het cv-water. M.b.v. de platen-/buizenwisselaar kan de afgevoerde waterstroom het aanvoerwater verwarmen. Indien er sprake is van een vuil proces kan een Twincoilsysteem of een heat pipe gebruikt worden. Deze laatste twee technieken verhogen de investeringskosten aanzienlijk. Bij zeer grote capaciteiten, indien het aanbod van warmte hoger is dan de vraag, kan de toepassing van een warmtenet overwogen worden. De proceslucht is over het algemeen vervuild. De toepassing van een gescheiden systeem (Twincoil of heat pipe) maakt WTW mogelijk. Middels een Twincoilsysteem kan de vrijkomende warmte gebruikt worden om andere ruimte te verwarmen. De vrijkomende warmte van de koeling kan ook gebruikt worden voor kantoorverwarming. Door toepassing van een DEC-systeem of LBK incl. warmtepomp kan de relatief laagwaardige warmte nuttig worden toegepast.

*NB, nader te bepalen. Over deze techniek zijn nog geen prijsgegevens bekend.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

52

7

Conclusies en aanbevelingen

7.1

Conclusies

Binnen de aangesloten branches van Energiecentrum MKB is een zeer grote potentie voor het terugwinnen van restwarmte. Na afbakening binnen deze studie zijn er in totaal 30 brancheorganisaties en de daarbij aangesloten bedrijven geëvalueerd. Hieruit zijn uiteindelijk 24 processen (binnen de diverse branches) naar voren gekomen, waarbij de restwarmteproductie en de potentie om deze warmte terug te winnen substantieel is. Binnen deze 24 processen gaat het om een potentieel van ca. 33 miljoen GJ wat neerkomt op 3 ca. 1.043 miljoen m aardgas. Dit geeft een theoretisch besparingspotentieel van 11% op het jaarlijks aardgasverbruik door de industrie exclusief grootverbruikers (zie hoofdstuk 2). Het effectief toepassen van het potentieel is in veel gevallen echter slechts beperkt mogelijk. In de aanbevelingen gaan wij verder in op de mogelijke kansen om dit potentieel te vergroten.

7.2

Aanbevelingen

In deze paragraaf gaan wij verder in op de kansen voor warmteterugwinning op basis van de uitgevoerde IPS aan de hand van de in de inleiding genoemde belemmeringen voor het MKB. Tevens worden aan elke aanbeveling potentiële partijen gekoppeld die voor een succesvolle uitvoering kunnen zorgen. Een van de mogelijke gedefinieerde belemmeringen voor de toepassing van warmteterugwinning in het MKB is het ontbreken van praktische ondernemersgerichte kennis. De resultaten van deze studie lenen zich goed voor kennisoverdracht naar het MKB. Uit de IPS is duidelijk naar voren gekomen binnen welke specifieke MKB-branches een sterk potentieel aan warmteterugwinning aanwezig is. Voor deze doelgroep is een getoetst model beschikbaar waarmee snel en praktisch het potentieel op bedrijfsniveau te bepalen is. Aan het model kunnen beschikbare technieken gekoppeld worden inclusief een indicatie van terugverdientijden op bedrijfsniveau. De kennisoverdracht zou enerzijds moeten bestaan uit generieke informatie over het MKB en warmterugwinning, voor welke branches wel en voor welke geen kansen. Anderzijds is specifieke kennisoverdracht naar de doelgroep met potentieel, een digitaal model (scan) waarmee een individueel bedrijf de haalbaarheid van warmteterugwinning technisch en financieel kan bepalen, een geschikte vorm. Beide vormen van kennisoverdracht kunnen uitstekend worden uitgevoerd door een intermediaire organisatie zoals Energiecentrum MKB. De communicatiekanalen die beschikbaar zijn, zijn bewezen effectief in het bereiken van het MKB. Op deze manier kan zowel de generieke als de specifieke informatie effectief worden overgebracht. Tevens kan op deze manier de informatie gekoppeld worden aan andere reeds bestaande vormen van kennisoverdracht naar het MKB zoals de digitale energiescan. Een tweede belemmering wordt gevormd door de rentabiliteit van de mogelijke technieken. Rentabiliteit is een belangrijke voorwaarde voor het MKB om te gaan investeren in energiebesparende technieken. Voor een aantal processen zijn er warmteterugwintechnieken beschikbaar met een terugverdientijd van minder dan 10 jaar.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

53

Voor deze groep is het genereren van een branchegericht aanbod een goede vorm om de daadwerkelijke brede implementatie te realiseren. Het betreft hier lasersnijden en lassen binnen de metaal, de voorbewerking bij spuitproces en het industrieel gebruik van perslucht. Branches die hier invulling aan kunnen geven zijn Koninklijke Metaalunie, Focwa, VOM en Fosag. Deze ‘technische branches’ kunnen in samenwerking met een onafhankelijke intermediair een campagne ontwikkelen en een branche-aanbod samenstellen. Voor het branche-aanbod kunnen marktpartijen worden gecontracteerd die de benodigde technieken kunnen leveren en instaleren. Voor een groot aantal potentiële vormen van warmteterugwinning (combinatie van proces en techniek) is de terugverdientijd groter dan 10 jaar en/of erg onzeker. De belangrijkste parameter in deze rentabiliteit is de warmtevraag van bedrijven, doordat het potentieel van de restwarmte de vraag (ver) overstijgt is de terugverdientijd lang en/of onzeker. Door het beter kunnen inzetten van het potentieel kan de terugverdientijd beperkt worden tot (ruim) minder dan 10 jaar. Het beter inzetten van het potentieel kan door het leveren van warmte aan derden. Om deze optie verder te onderzoeken verdient het de aanbeveling om middels een aantal regionale clusters, waarbij één of meerdere warmteleveranciers aanwezig zijn, de mogelijkheden verder in beeld te brengen. Dergelijke clusters zijn het meest effectief als ze aansluiten bij andere regionale ontwikkelingen zoals het revitaliseren van bedrijventerreinen en/of het verduurzamen van de energievoorziening op bedrijventerreinen. Door een onafhankelijke intermediair zoals Energiecentrum MKB kunnen de clusters worden geïnitieerd en begeleid. Ook is de betrokkenheid van het lokale bevoegd gezag van belang gezien de gewenste relatie met revitalisering en/of verduurzaming. De vierde belemmering is het ontbeken van een geschikte techniek. Uit het onderzoek is gebleken dat voor het merendeel van het warmtepotentieel er reeds voldoende technieken beschikbaar zijn. De kennisoverdracht van deze technieken is reeds behandeld onder het eerste deel van de aanbevelingen. In tegenstelling tot een van de aannames van het ontbreken van geschikte technieken blijken er voldoende technieken beschikbaar en moet de innovatie met name bestaan uit het genereren van praktijkvoorbeelden branche- dan wel regionaal gericht. De enige techniek die mogelijk nog onvoldoende ontwikkeld is voor toepassing in het MKB betreft het warmtenet. Deze techniek is met name noodzakelijk bij het toepassen van warmte in lokale clusters. Wij adviseren dan ook om leveranciers en installateurs te betrekken bij de ontwikkeling van de regionale clusters zoals bedoeld in de voorgaande aanbeveling (levering van warmte aan derden). De doorontwikkeling van deze techniek vormt dan een integraal onderdeel van de regionale clusters. De laatste belemmering betreft dat er vaak een grote potentie is voor warmteterugwinning, echter doordat de bestaande techniek technisch en/of financieel nog niet is afgeschreven er sprake is van een vervangingsinvestering. De berekende terugverdientijden zijn derhalve ook op basis van deze vervangingsinvesteringen. Het verstrekken van informatie over de technische en financiële mogelijkheden van warmteterugwinning bij nieuwbouw, dan wel renovatie, bevelen wij ten zeerste aan. Een samenwerking tussen leveranciers en bijvoorbeeld brancheorganisaties kan invulling geven aan deze aanbeveling.

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

54

8

Referenties

Anema, A.O., Vlieg, F. (2001), Techniek Inventarisatie Warmteterugwinning, Schreuder Groep Ingenieurs/Advieurs, Apeldoorn Asbland, A., (2005). Mechanical Vapour Recompression. In: BREF, Energy Efficiency, 2009. Autarkis (2010), PCM klimaatplafond en PCM-materialen. Gevonden op het World Wide Web: http://www.autarkis.nl/downloads.html op 17-12-2010. Berger, H., (2005). Energie efficiente Technologien und efficiensteigernde Massnahmen. In: BREF, Energy Efficiency, 2009. BREF (2009), Energy Efficiency. Centraal Bureau voor de Statistiek (2010), Energieverbruik en -kosten industrie en turf-, zand-, kleietc. winning. Gevonden via Statline op het World Wide Web: http://statline.cbs.nl/StatWeb/publication/default.aspx?DM=SLNL&PA=7514&D1=910&D2=13&D3=a&D4=8-13&HDR=G2,G3,T&STB=G1&VW=T op 16-11-2010. Cuiper, N (2010), Groei mediapark kan zonder extra energiecentrales. In Energiegids.nl, maart 2010, 38-40. Cotrell, S., (2003). Influence of Sociodemographics and Environmental Attitudes on General Responsible Environmental Behavior among Recreational Boaters. In Environment and Behavior 35 (3) pp 347-375 Hungerford, H. R., Volk, T. L. (1990). Changing learner behavior through environmental education. Journal of Environmental Education, 21(3), 8-21. Gorkom, F.H.J. van, (2004), Systeemkeuze voor warmteterugwinning. In VV+ mei 2004, 382-387. Verstegen, J., et all (2003). Ondernemen met energie. Gedragsonderzoek naar de drijfveren van glastuinders ten aanzin van energiebesparing. LEI, Den Haag. SenterNovem (2007), Cijfers en Tabellen, Den Haag. Stichting Stimular (2005). Duurzaam MKB, Warmteterugwinning uit ventilatie lucht. Gevonden op het World Wide Web: http://www.duurzaammkb.nl/page/tips/tip/439, op 21-04-10. Marktplan Adviesgroep (1998). Wel compleet maar niet complex: regiopartners in energiebesparing. Bussum. In: Menkveld, M., H., Heinink (2000). Energiebesparing in het MKB, de rol van brancheorganisaties. ECN, Petten. Machielsen, C.H.M., (2001) Warmtepompen. PHOE, 2001

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

55

MKB Nederland (2006), kerngegevens MKB in 2006. Gevonden op het World Wide Web: http://web.archive.org/web/20071119132032/http://www.mkb.nl/Het_midden-_en_kleinbedrijf op 28-09-10. Ploeger, C., et all (1999). Toepassing van laagwaardige warmte uit condensors. Energiebesparingsmogelijkheden bij lagere buistemperaturen. LEI, Den Haag. Rippert Benelux, via e-mail. Gevonden op het World Wide Web: www.rippert.nl op 26-10-2010. Stichting Energiecentrum Midden en Kleinbedrijf, (2010), Projectplan pre-IPC, Houten. Stichting Energiecentrum Midden en Kleinbedrijf (2009), Corporate Brochure, Houten.

LBP|SIGHT BV

T.W. van Rossum BSc

ing. H.J.M. Schepers

R056075aaA4.tvr | 31 maart 2011

56

Bijlage I Opgenomen branches/processen in bureauonderzoek

R056075aaA4.tvr | 31 maart 201

Opgenomen branches/processen in de bureaustudie Afkorting ABN ACTIZ ADN BOVAG CBM DIBEVO FOCWA FOSAG GBO KB KHN KNDB KNS KMU NBOV NETEX NRK NUV NVB St. Koel TBN UNETO-VNI VACO Vakcentrum VBW VBZ VHG VNKT VOM VHN

Volledige naam Algemene Nederlandse Bond van Natuursteenbedrijven Brancheorganisatie van ondernemers in de verpleeg- en verzorgingshuiszorg, thuiszorg, jeugdgezondheid- en kraamzorg AGF Detailhandel Nederland Bond van Auto(mobiel)handelaren en Garagehouders Centrale Bond van Meubelfabrikanten Dieren Benodigdheden Voeders Nederlandse vereniging van ondernemers in het carosseriebedrijf Ondernemersorganisatie schilders-, onderhouds-, metaalconserverings- en glasbranche Glasbranche Organisatie Kantoor Binnenvaartschippers Koninklijke Horeca Nederland Koninklijke Nederlandse Drogisten Bond Koninklijke Nederlandse Slagersorganisatie Koninklijke Metaal Unie Nederlandse Brood- en banketbakkers Ondernemers Vereniging Nederlandse vereniging van Textielreinigers Federatie van brancheverenigingen voor de rubber-, recycling-, en kunststofindustrie Nederlandse Uitgevers Verbond Nederlandse Vereniging voor Bakkerijen Stichting Kwaliteit en Ondersteuning Eerstelijnszorg Tuinbranche Nederland Ondernemersorganisatie voor de installatiebranche en technische detailhandel Bedrijfstakorganisatie voor de Banden- en Wielerbranche Brancheorganisatie voor de zelfstandige detaillist in de foodsector en de fast moving consumer goods Centrale Vereniging Bloemendetailhandel Vereniging voor Bakkerij- en Zoetwarenindustrie Vereniging Hoveniers en Groenvoorzieners Vereniging van Nederlandse Koffiebranders en Theepakkers Vereniging voor Oppervlaktetechnieken van Materialen Vereniging van Houtimpregneer inrichtingen Nederland


Bijlage II SBI '93 Categorie D Industrie


SBI '93 Categorie D Industrie SBI-code 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

34 35 36 37

Omschrijving Vervaardigen van voedingsmiddelen en dranken Verwerking van tabak Vervaardigen van Textiel Vervaardigen van kleding, bereiden en verven van bont Vervaardigen van leer en lederwaren (geen kleding) Houtindustrie en vervaardigen van artikelen van hout, kurk,riet Vervaardigen van papier en karton en papier-/kartonwaren Uitgeverijen, drukkerijen en reproductie van opgenomen media Aardolie-/steenkoolverwerkende industrie Vervaardigen van chemische producten Vervaardigen van producten van rubber en kunststof Vervaardigen van glas, aardewerk, cement, kalk en gipsproducten Vervaardigen van metalen in primaire vorm Vervaardigen van producten van metaal (excl. machines en transportmiddelen) Vervaardigen van machines en apparaten Vervaardigen van kantoormachines en computers Vervaardigen van overige elektrische machines apparaten en benodigdheden Vervaardigen van audio-/video-/telecommunicatieapparatuur en benodigdheden Vervaardigen van medische apparaten en instrumenten, orthopedische artikelen, precisie en optische instrumenten en uurwerken. Vervaardigen van auto's, aanhangwagens en opleggers Vervaardigen van transportmiddelen (geen SBI 35) Vervaardigen van meubels en overige goederen Voorbereiding tot recycling


Bijlage III Individuele rapportages bedrijfsbezoeken


IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW KMU

Opdrachtgever Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf Contactpersoon Kenmerk R056075aaA2.tvr Datum 28 oktober 2010 Auteur dhr. T.W. van Rossum BSc dhr. ing. H.J.M. Schepers


Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2

Positionering advies ..........................................................................................................3 Algemeen ..........................................................................................................................3

Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2

Algemeen ..........................................................................................................................4 Bedrijfsbezoek...................................................................................................................4

3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4

Conclusie & advies .................................................................................................................10

R056075aaA2.tvr | 28 oktober 2010

2

1

Inleiding

1.1

Positionering advies

In opdracht van het Energiecentrum Midden en Kleinbedrijf (hierna Energiecentrum) hebben wij voor een aantal bedrijven binnen een tiental aangesloten branches een inventarisatie restwarmte uitgevoerd. Deze inventarisatie maakt deel uit van het ‘Innovatie Prestatie Studie’-traject horende bij het pre-InnovatiePrestatieContracten-traject dat uiteindelijk moet leiden tot een IPC-aanvraag. De rapportages zijn ter beschikking gesteld aan het bedrijf, de geanonimiseerde resultaten zijn ter beschikking gesteld aan het Energiecentrum voor verdere verwerking in het project.

1.2

Algemeen

De subsidieregeling InnovatiePrestatieContracten (IPC) is bedoeld voor meerjarige innovatietrajecten van groepen MKB-ondernemers, onder begeleiding van een penvoerder (in dit geval het Energiecentrum). Centraal in de IPC-regeling staat samenwerking en kennisoverdracht. De IPCregeling kent twee fasen: de pre-IPC-fase (voorbereiding) en de IPC-fase (uitvoering). De pre-IPC-fase is bedoeld als voorbereiding op een IPC-project. Deze fase kan bestaan uit de volgende onderdelen: 1. Een InnovatiePositieStudie (IPS): het inventariseren van de innovatiekansen voor de (potentiële) IPC-deelnemers. Hierbij worden de recente ontwikkelingen in de markt, de technologische ontwikkelingen en de potentie in kaart gebracht. Het resultaat van deze studie is een aantal business cases die de basis vormen voor de collectieve projecten. 2. Het samenbrengen van deelnemers: de groep moet bestaan uit 15 tot 35 deelnemers. De penvoerder helpt potentiële deelnemers bij het opstellen van hun individuele innovatieplannen en zorgt voor collectieve projecten. 3. Kennisoverdracht: de penvoerder mag kennis (bijvoorbeeld de kennis die voortkomt uit de IPS) overdragen aan potentiële deelnemers en andere belangstellenden. 4. Kennisoverdracht IPC-fase: als de deelnemers toestemming geven, mag ook de kennis voortkomend uit de IPC-fase worden verspreid onder de deelnemers en andere belangstellenden. Vervolgens worden in de IPC-fase de innovatieplannen uitgevoerd. Zoals gezegd maakt deze rapportage onderdeel uit van de IPS. De resultaten zijn verwerkt in geanonimiseerde business cases.


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen

Het doel van de IPS is het inventariseren wat de potentie voor restwarmte is binnen de branches aangesloten bij het Energiecentrum MKB. De eerste inventarisatieslag is uitgevoerd door een 3 literatuuronderzoek. Door restwarmte te beoordelen op kwantiteit (hoeveelheid in m /hr), kwaliteit (hoe schoon is de restwarmte), continuïteit (in welke mate komt de restwarmte vrij, per batch of continu), de fase waarin de warmte zich bevindt (vloeistof of gas) en natuurlijk de temperatuur van de restwarmte. Resultaat van deze beoordeling is dat er voor de diverse processen, aanwezig binnen de aangesloten branches, is bepaald wat de potentie voor restwarmte is, waarna aan de hand van deze potentie een tiental bedrijfsbezoeken zijn ingepland.

2.2

Bedrijfsbezoek

Tijdens het bedrijfsbezoek is onderzocht wat nu de werkelijke aanwezige restwarmtestromen zijn, wat de warmte-inhoud van deze restwarmtestromen is en in hoeverre deze nuttig kunnen worden toegepast. Uitgangspunt bij de restwarmte-inventarisatie is de volgende formule: Q=m*c*δT Waarbij: Q = warmte [J] m = soortelijke massa [kg/m3] δ T = temperatuurverschil tussen ruimtewarmte en restwarmte [K] C = soortelijke warmte [J/kg,K] Door middel van een inventarisatie van technische gegevens, inschakeltijden, debieten en temperaturen van vrijkomende restwarmte kan de formule ingevuld worden. Hierbij wordt gesteld 3 dat 1 m lucht 1,29 kg weegt ongeacht de temperatuur en druk. Vervolgens wordt bepaald wat de warmtevraag (per jaar) is van het bedrijf. Aan de hand van de gasrekeningen, het thermische vermogen van de verwarmingsinstallaties en de inschakeltijden, wordt het verbruik per installatie bepaald. Nu inzichtelijk is wat de restwarmteproductie is en wat de warmtevraag is per verwarmingseenheid is onderzocht op welke manier de vrijkomende restwarmte tegen een zo laag mogelijke terugverdientijd ingezet kan worden. Er is gekozen voor terugverdientijd om zo een pragmatische aanpak na te streven waarbij rendement, installatiekosten en operationele kosten tegen elkaar worden afgewogen, waardoor de meest optimale keuze inzichtelijk wordt. Het hierna volgende hoofdstuk geeft inzicht in de resultaten middels een uitdraai van de rekensheet, aangevuld met een korte toelichting.


4

3

Resultaten


5

Figuur 3.1 Inventarisatie restwarmte


6

Toelichting figuur 3.1 Onder ‘restwarmte’ is de hoeveelheid vrijkomende restwarmte uitgerekend. Aan de hand van de opgegeven laseruren is berekend hoeveel warmte er vrijkomt tijdens het snijden en gedurende de rest van de tijd. In de kolom totaal is dit gesommeerd. Dit is tenslotte gecorrigeerd voor de verwachte verliezen van circa 25%. Het totaal aan vrijkomende restwarmte bedraagt 2.639 GigaJoules per jaar. Onder de titel ‘warmtevraag’ is vervolgens per gasgebruiker (verwarmingsunit) geïnventariseerd 3 hoeveel m gas deze per jaar verbruikt. Dit is vervolgens omgerekend naar GigaJoules. De mogelijke verbruiken welke te vervangen zijn door restwarmte zijn gesommeerd in de kolom totaal. Uit de verbruiksgegevens blijkt dat het gasverbruik voor Kerkstraat 30 (hier staan de lasers 3 opgesteld) jaarlijks 3.765 m aardgas bedraagt. Een klein deel hiervan komt voor rekening van de heaters welke zijn geïnstalleerd in de laserhal (verwarming gedurende de kerstvakantie en koude weekeinden). Voor dit verbruik is gecorrigeerd in de kolom totaal. Resultaat van de ‘vervangbare warmtevraag’ staat links onder en komt neer op 1.804 GigaJoules per jaar.


7

Figuur 3.2 Kosten-baten overzicht


8

Onder de titel ‘kosten’ is uitgerekend hoeveel het aanbrengen van luchtkanalen, ventilatoren en 1 ventilatieroosters kost . De ventilatieroosters zijn noodzakelijk om de verplaatste warme lucht terug 3 te kunnen voeren naar de laserruimte. Ten einde het totaal van 90.000m /hr aan warme lucht te 2 kunnen verplaatsen is 48m ventilatieroosters voorzien (uitgaande van 100% doorlaat).Tevens zijn de operationele kosten opgenomen, dit betreft onderhoud en elektrakosten. ‘Max kosten’ geeft vervolgens de totalen voor de installatie van luchtkanalen naar de bedrijfshallen aan de middelweg 24, 26 en 30 en de benodigde hoeveelheid aan ventilatieroosters. Daarnaast zijn de montagekosten verwerkt als percentage van de gehele installatie, er is gerekend met 300%. De opbrengst per jaar is bepaald aan de hand van 100% vervanging (minus de verbruiken tijdens kerstvakanties etc.) van het gasverbruik door restwarmte van de lasers voor de weergegeven 3 locaties (omgerekend van GJ, naar m aardgas naar euro’s). Ten slotte is de terugverdientijd bepaald door de totale installatiekosten te delen door de jaarlijkse opbrengsten (minus de jaarlijkse operationele kosten). Opgemerkt dient te worden dat de terugverdientijd berekend is exclusief subsidies. Op grond van code 310000 Energie-investeringsaftrek (EIA) is het mogelijk subsidie aan te vragen. De besparing 3 3 moet dan tussen de 0.2 Nm en de 1,0Nm aardgasequivalent per geïnvesteerde euro liggen. Uit 3 bovenstaande berekening blijkt dat dit het geval is (0.43Nm /€). Een dergelijke investering komt dus in aanmerking voor EIA. Hierdoor is 44% van de investeringskosten aftrekbaar van de fiscale winst, dit komt neer op circa 11% netto subsidie.

1

bron: Dace prijzenboekje 27ste editie


9

4

Conclusie & advies

Op basis van de beschreven werkwijze en daarbij behorende resultaten kunnen wij concluderen dat het nuttig toepassen van vrijkomende restwarmte ter vervanging van ruimtevervanging een rendabele investering is.

LBP|SIGHT BV

dhr. T.W. van Rossum BSc

dhr. ing. H.J.M. Schepers


10

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW FOCWA

Opdrachtgever Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf Contactpersoon Kenmerk R056075aaA3.tvr Datum 28 oktober 2010 Auteur dhr. T.W. van Rossum BSc dhr. ing. H.J.M. Schepers


Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4

Conclusie en advies..................................................................................................................7


2

1

Inleiding

1.1


In opdracht van het Energiecentrum Midden en Kleinbedrijf (hierna Energiecentrum) hebben wij voor een aantal bedrijven binnen een tiental aangesloten branches een inventarisatie restwarmte uitgevoerd. Deze inventarisatie maakt deel uit van het InnovatiePrestatieStudie-traject horende bij het pre-InnovatiePrestatieContracten-traject dat uiteindelijk moet leiden tot een IPC-aanvraag. Onderhavige rapportage is uitsluitend ter beschikking gesteld aan het bedrijf, de geanonimiseerde resultaten zijn ter beschikking gesteld aan het Energiecentrum voor verdere verwerking in het project.

1.2

Algemeen

De subsidieregeling InnovatiePrestatieContracten (IPC) is bedoeld voor meerjarige innovatietrajecten van groepen MKB-ondernemers, onder begeleiding van een penvoerder (in dit geval het Energiecentrum). Centraal in de IPC-regeling staat samenwerking en kennisoverdracht. De IPCregeling kent twee fasen: de pre-IPC-fase (voorbereiding) en de IPC-fase (uitvoering). De pre-IPC-fase is bedoeld als voorbereiding op een IPC-project. Deze fase kan bestaan uit de 1 volgende onderdelen : 1. Een InnovatiePositieStudie (IPS): het inventariseren van de innovatiekansen voor de (potentiële) IPC-deelnemers. Hierbij worden de recente ontwikkelingen in de markt, de technologische ontwikkelingen en de potentie in kaart gebracht. Het resultaat van deze studie is een aantal business cases die de basis vormen voor de collectieve projecten. 2. Het samenbrengen van deelnemers: de groep moet bestaan uit 15 tot 35 deelnemers. De penvoerder helpt potentiële deelnemers bij het opstellen van hun individuele innovatieplannen en zorgt voor collectieve projecten. 3. Kennisoverdracht: de penvoerder mag kennis (bijvoorbeeld de kennis die voortkomt uit de IPS) overdragen aan potentiële deelnemers en andere belangstellenden. 4. Kennisoverdracht IPC-fase: als de deelnemers toestemming geven, mag ook de kennis voortkomend uit de IPC-fase worden verspreid onder de deelnemers en andere belangstellenden. Vervolgens worden in de IPC-fase de innovatieplannen uitgevoerd. Zoals gezegd maakt deze rapportage onderdeel uit van de IPS. De resultaten zijn verwerkt in geanonimiseerde business cases.

1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen


2.2

Bedrijfsbezoek

Tijdens het bedrijfsbezoek is onderzocht wat nu de werkelijke aanwezige restwarmtestromen zijn, wat de warmte-inhoud van deze restwarmtestromen is en in hoeverre deze nuttig kunnen worden toegepast. Uitgangspunt bij de restwarmte-inventarisatie is de volgende formule: Q=m*c*δT waarbij Q = warmte [J] m = soortelijke massa [kg] δ T = temperatuurverschil tussen ruimtewarmte en restwarmte [K] C = soortelijke warmte [J/kg,K] Door middel van een inventarisatie van technische gegevens, inschakeltijden, debieten en temperaturen van vrijkomende restwarmte kan de formule ingevuld worden. Hierbij wordt gesteld 3 dat 1 m lucht 1,29 kg weegt ongeacht de temperatuur en druk. Vervolgens wordt bepaald wat de warmtevraag (per jaar) is van het bedrijf. Aan de hand van de gasrekeningen, het thermische vermogen van de verwarmingsinstallaties en de inschakeltijden, wordt het verbruik per installatie bepaald. Nu inzichtelijk is wat de restwarmteproductie is en wat de warmtevraag is per verwarmingseenheid is onderzocht op welke manier de vrijkomende restwarmte tegen een zo laag mogelijke terugverdientijd ingezet kan worden. Er is gekozen voor terugverdientijd om zo een pragmatische aanpak na te streven waarbij rendement, installatiekosten en operationele kosten tegen elkaar worden afgewogen, waardoor de meest optimale keuze inzichtelijk wordt. Het hierna volgende hoofdstuk geeft inzicht in de resultaten middels een uitdraai van de rekensheet, aangevuld met een korte toelichting.


4

3

Resultaten

Figuur 3.1 Berekeningsresultaat


5

Toelichting figuur 3.1 Onder de titel ‘afzuiging’ staan de vier spuit-/schuurwanden opgesomd. Doordat bij het bedrijf de spuitwanden zijn voorzien van warmteterugwinning is de dT 0 (immers de afzogen lucht en daarmee vrijkomende restwarmte heeft dezelfde temperatuur als de ruimtetemperatuur). Onder ‘warmtegebruikers’ zijn voor dit schadeherstelbedrijf de gasverbruikers opgesomd, waarbij de spuitcabines een prominente rol innemen. De spuitcabines zijn deels voorzien van restwarmtegebruik, door middel van een schakelklep. Echter komt er ook nog veel warmte vrij, zichtbaar in de laatste kolom. Deze warmte kan worden ingezet ter vervanging van de suppletieverwarming, circa 3 1.024 m aardgas (32 GJ), zie kolom vijf en zes. Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor drie verschillende installaties bepaald wat de terugverdientijden zijn. De weergegeven rendementen zijn op basis van Cijfers en Tabellen 2007, aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages. 2 Vervolgens zijn de kosten bepaald voor het aanleggen van het luchtkanaal en de kosten voor de 3 WTW-unit . De montagekosten worden gesteld op het tweevoudige van de totale installatiekostprijs. De terugverdientijd per installatie is berekend aan de hand van de jaarlijkse besparing in euro’s. Dit is bepaald middels de jaarafschriften voor gas. Opgemerkt dient te worden dat de terugverdientijd berekend is exclusief subsidies. Op grond van code 310000 Energie-investeringsaftrek (EIA) is het mogelijk subsidie aan te vragen. De besparing 3 3 moet dan tussen de 0.2 Nm en de 1,0Nm aardgasequivalent per geïnvesteerde euro liggen. Uit 3 bovenstaande berekening blijkt dat niet dit het geval is (0.04Nm /€).

2 3

bron: DACE prijzenboekje 27ste editie bron: Systeemkeuze voor wartmeterugwinning, Gorkom, 2004 in VV+ mei 2004.


6

4

Conclusie en advies

Op basis van bovenstaande gegevens kunnen wij concluderen dat de toepassing van een warmteterugwininstallatie voor het bedrijf een lange terugverdientijd heeft en daarmee (nog) geen interessante investering is.

LBP|SIGHT BV




7

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW VBZ

Opdrachtgever Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf Contactpersoon Kenmerk R056075aaA5.tvr Datum 23 december 2010 Auteur dhr. T.W. van Rossum BSc dhr. ing. H.J.M. Schepers


Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4


R056075aaA5.tvr | 23 december 2010

2

1

Inleiding

1.1



1.2

Algemeen


1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen


2.2

Bedrijfsbezoek



4

3

Resultaten

De inventarisatie is gemaakt op basis van geïnstalleerd vermogen vermenigvuldigd met de bedrijfstijd. Dit afgenomen vermogen is met een inzetpercentage vermenigvuldigd.

De restwarmte komt vrij bij vijf bronnen. - De stoomketel maakt schoonmaakwater op temperatuur

-

De beide compressoren Het geforceerd koelen van het proces en Afzuiging van de hal

-


5

De warmtevraag bij het bedrijf bestaat uit kantoorverwarming. Ook het proces heeft een warmtevraag, zijnde de tracing en cv-systeem.

Figuur 3.1 Berekeningsresultaat Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor drie verschillende installaties bepaald wat de terugverdientijden zijn. De weergegeven rendementen zijn op basis van Cijfers en Tabellen 2007, aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages. Het schoonmaakwater bevat de meest geschikte warmte welke intern terug gewonnen kan worden. Dit kan door een platenwisselaar met zijn specifieke rendement en kosten. In principe kunnen diverse cv-systemen hiermee verwarmd worden, echter dient hiervoor wel een opslagbuffer gerealiseerd te worden om de gelijktijdigheid te borgen. De proceskoeling en afzuiging productie levert warmte met het medium lucht. Door gebruik te maken van een twin-coil systeem kunnen ruimten verwarmd worden. De warmte vanaf de compressoren kan rechtstreeks met kanalen elders gebruikt worden.


6

4

Conclusie en advies

Op basis van bovenstaande gegevens kunnen wij concluderen dat de toepassing van een warmteterugwininstallatie voor het bedrijf een interessante terugverdientijd heeft en daarmee een interessante investering is. Het bedrijf heeft zelf ideeën over proces geïntegreerde maatregelen welke na realisatie bovenstaande maatregelen minder interessant maken.

LBP|SIGHT BV




7

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW

Opdrachtgever Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf Contactpersoon Kenmerk R056075aaA6.tvr Datum 5 januari 2011 Auteur dhr. T.W. van Rossum BSc dhr. ing. H.J.M. Schepers


Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4


R056075aaA6.tvr | 5 januari 2011

2

1

Inleiding

1.1


In opdracht van het Energiecentrum Midden en Kleinbedrijf (hierna Energiecentrum) hebben wij vooreen aantal bedrijven binnen een tiental aangesloten branches een inventarisatie restwarmte uitgevoerd. Deze inventarisatie maakt deel uit van het InnovatiePrestatieStudie-traject horende bij het pre-InnovatiePrestatieContracten-traject dat uiteindelijk moet leiden tot een IPC-aanvraag. Onderhavige rapportage is uitsluitend ter beschikking gesteld aan het bedrijf, de geanonimiseerde resultaten zijn ter beschikking gesteld aan het Energiecentrum voor verdere verwerking in het project.

1.2

Algemeen

De subsidieregeling InnovatiePrestatieContracten (IPC) is bedoeld voor meerjarige innovatietrajecten van groepen MKB-ondernemers, onder begeleiding van een penvoerder (in dit geval het Energiecentrum). Centraal in de IPC-regeling staat samenwerking en kennisoverdracht. De IPC-regeling kent twee fasen: de pre-IPC-fase (voorbereiding) en de IPC-fase (uitvoering). De pre-IPC-fase is bedoeld als voorbereiding op een IPC-project. Deze fase kan bestaan uit de 1 volgende onderdelen . 1. Een InnovatiePositieStudie (IPS): het inventariseren van de innovatiekansen voor de (potentiële) IPC-deelnemers. Hierbij worden de recente ontwikkelingen in de markt, de technologische ontwikkelingen en de potentie in kaart gebracht. Het resultaat van deze studie is een aantal business cases die de basis vormen voor de collectieve projecten. 2. Het samenbrengen van deelnemers: de groep moet bestaan uit 15 tot 35 deelnemers. De penvoerder helpt potentiële deelnemers bij het opstellen van hun individuele innovatieplannen en zorgt voor collectieve projecten. 3. Kennisoverdracht: de penvoerder mag kennis (bijvoorbeeld de kennis die voortkomt uit de IPS) overdragen aan potentiële deelnemers en andere belangstellenden. 4. Kennisoverdracht IPC-fase: als de deelnemers toestemming geven, mag ook de kennis voortkomend uit de IPC-fase worden verspreid onder de deelnemers en andere belangstellenden. Vervolgens worden in de IPC-fase de innovatieplannen uitgevoerd. Zoals gezegd maakt deze rapportage onderdeel uit van de IPS. De resultaten zijn verwerkt in geanonimiseerde business cases.

1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen

Het doel van de IPS is het inventariseren van de potentie voor restwarmte binnen de branches aangesloten bij het Energiecentrum MKB. De eerste inventarisatieslag is uitgevoerd door een 3 literatuuronderzoek. Door restwarmte te beoordelen op kwantiteit (hoeveelheid in m /hr), kwaliteit (hoe schoon is de restwarmte), continuïteit (in welke mate komt de restwarmte vrij, per batch of continu), de fase waarin de warmte zich bevindt (vloeistof of gas) en natuurlijk de temperatuur van de restwarmte. Resultaat van deze beoordeling is dat er voor de diverse processen, aanwezig binnen de aangesloten branches, is bepaald wat de potentie voor restwarmte is, waarna aan de hand van deze potentie een tiental bedrijfsbezoeken zijn ingepland.

2.2

Bedrijfsbezoek



4

3

Resultaten


De restwarmte komt in hal 8 vrij bij drie bronnen: 3 - de dakventilatie, bestaande uit acht ventilatoren, emitteert 24.000 m lucht per uur met een temperatuur gemiddeld 20 graden hoger dan de omgevingstemperatuur; - de compressor levert jaarlijks 45 GJ warmte; - de oven levert een kleine bijdrage. De restwarmte komt in hal 12 vrij bij een vijftal bronnen: 3 - de dakventilatie, bestaande uit vier ventilatoren, emitteert 12.000 m lucht per uur met een temperatuur gemiddeld 5 graden hoger dan de omgevingstemperatuur; - de compressor levert jaarlijks 22 GJ warmte; - de walsen en spuitgietmachine geven warmte af aan het koelwater

De warmtevraag bij Arctech bestaat uit kantoorverwarming bij locatie 8 en werkplaatsverwarming bij locatie 12.


5

Figuur 3.1 Berekeningsresultaat Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor twee verschillende installaties bepaald wat de terugverdientijden zijn. De weergegeven rendementen zijn op basis van Cijfers en Tabellen 2007. Aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages. De dakventilatie van hal 8 bevat de meest geschikte warmte die intern teruggewonnen kan worden ten behoeve van de verwarming van beide locaties. Dit kan door twee systemen met ieder zijn specifieke rendement en kosten. In principe kunnen beide locaties verwarmd worden, echter buiten het stookseizoen is deze warmte niet functioneel.


6

4

Conclusie en advies

Op basis van bovenstaande gegevens kunnen wij concluderen dat de toepassing van een warmteterugwininstallatie voor het bedrijf een lange terugverdientijd heeft en daarmee (nog) geen interessante investering is.

LBP|SIGHT BV




7

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW KNS



Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4



2

1

Inleiding

1.1



1.2

Algemeen


1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen


2.2

Bedrijfsbezoek



4

3

Resultaten


De restwarmte komt vrij bij meerdere bronnen. De dominante stromen zijn: - het schoonmaakwater wat dagelijks met een temperatuur van 70 C wegstroomt

-

de warmte welke van de koelcondensoren afkomt, het waswater vanuit de kratten- / bakkenwasmachines


5

-

De warmtevraag bij het bedrijf bestaat uit kantoorverwarming en proceswater.

Figuur 3.1 Berekeningsresultaat Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor drie verschillende installaties bepaald wat de terugverdientijden zijn. De weergegeven rendementen zijn op basis van Cijfers en Tabellen 2007, aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages. De waterstromen van het wassen bezit de meest geschikte warmte welke intern terug gewonnen kan worden. Dit kan door twee systemen (buizenwisselaar en twincoil) met ieder zijn specifieke rendement en kosten. De warmte van de compressor is te gebruiken voor kantoor- kantin verwarming middels kanalen.


6

4

Conclusie en advies

Op basis van bovenstaande gegevens kunnen wij concluderen dat de toepassing van een warmteterugwininstallatie voor het bedrijf een terugverdientijd heeft waarvoor een gedetailleerd kostenoverzicht gemaakt mag worden. Vooral is dit interessant met de verbouwing welke in het vooruitzicht staat.

LBP|SIGHT BV




7

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW KNS



Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4



2

1

Inleiding

1.1



1.2

Algemeen


1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen


2.2

Bedrijfsbezoek



4

3

Resultaten


De restwarmte komt vrij bij meerdere bronnen. De dominante stromen zijn: - het schoonmaakwater wat dagelijks met een temperatuur van 70 C wegstroomt, - de warmte welke van de koelcondensoren afkomt en - het waswater vanuit de kratten- / bakkenwasmachines De warmtevraag bij het bedrijf bestaat uit kantoorverwarming en proceswater.

Figuur 3.1 Berekeningsresultaat Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor drie verschillende installaties bepaald wat de terugverdientijden zijn. De weergegeven rendementen zijn op basis van Cijfers en Tabellen 2007, aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages.


5

De waterstromen van het wassen bezit de meest geschikte warmte welke intern terug gewonnen kan worden. Dit kan door twee systemen (buizenwisselaar en twincoil) met ieder zijn specifieke rendement en kosten. De warmte van de compressor is te gebruiken voor kantoor- kantine verwarming middels kanalen.


6

4

Conclusie en advies

Op basis van bovenstaande gegevens kunnen wij concluderen dat de toepassing van een warmteterugwininstallatie voor het bedrijf geen interessante terugverdientijd heeft en daarmee geen interessante investering is.

LBP|SIGHT BV




7

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW VOM



Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4



2

1

Inleiding

1.1



1.2

Algemeen


1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen


2.2

Bedrijfsbezoek



4

3

Resultaten


De restwarmte komt vrij bij bovenstaande bronnen. De dominante bronnen zijn: - in hal 3 de laser en de compressoren - in hal 5 de spuitcabines en de ovens.

De warmtevraag bij het bedrijf bestaat uit kantoor- en productieruimteverwarming. Ook het proces heeft een warmtevraag zijnde de diverse ovens en de badenreeks.


5

Figuur 3.1 Berekeningsresultaat Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor drie verschillende installaties bepaald wat de terugverdientijden zijn. De weergegeven rendementen zijn op basis van Cijfers en Tabellen 2007, aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages. De afzuiging bij de spuitcabine bevat de meest geschikte warmte welke intern terug gewonnen kan worden. Dit kan door een warmtewiel, platen-/buizenwisselaar of een twincoilsysteem ieder met zijn specifieke rendement en kosten. In principe kan de spuithal hiermee verwarmd worden, echter buiten het stookseizoen is deze warmte niet functioneel. De warmte vanuit de ovens is eveneens terug te winnen, een heatpipe is hiervoor geschikt. De warmte van de compressor en/of laser is te gebruiken voor kantoor- kantine verwarming middels kanalen.


6

4

Conclusie en advies

Op basis van bovenstaande gegevens kunnen wij concluderen dat de toepassing van een warmteterugwininstallatie voor het bedrijf een interessante terugverdientijd heeft voor de warmte van de compressor en laser.

LBP|SIGHT BV




7

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW Kantoor Binnenvaart

Opdrachtgever Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf Contactpersoon Kenmerk R056075aaB0.tvr Datum 23 december 2010 Auteur dhr. T.W. van Rossum BSc dhr. ing. H.J.M. Schepers


Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4


R056075aaB0.tvr | 23 december 2010

2

1

Inleiding

1.1



1.2

Algemeen


1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen


2.2

Bedrijfsbezoek



4

3

Resultaten


De restwarmte komt vrij bij de aandrijving en de generatoren. Het koelwater bevat veel restwarmte. De warmtevraag bij het bedrijf bestaat uit woning- en stuurhutverwarming.

Figuur 3.1 Berekeningsresultaat Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor een warmtewisselaar (buizenwisselaar) bepaald wat de terugverdientijd is. Het weergegeven rendement is op basis van Cijfers en Tabellen 2007, aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages.


5

4

Conclusie en advies

Op basis van bovenstaande gegevens kunnen wij concluderen dat de toepassing van een warmteterugwininstallatie voor het bedrijf een interessante terugverdientijd heeft en daarmee een interessante investering is.

LBP|SIGHT BV




6

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW Kantoor Binnenvaart

Opdrachtgever Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf Contactpersoon Kenmerk R056075aaB1.tvr Datum 23 december 2010 Auteur dhr. T.W. van Rossum BSc dhr. ing. H.J.M. Schepers


Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4



2

1

Inleiding

1.1



1.2

Algemeen


1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen


2.2

Bedrijfsbezoek



4

3

Resultaten


De restwarmte komt vrij bij de aandrijving en de generatoren. Het koelwater bevat veel restwarmte. De warmtevraag bij het bedrijf bestaat uit woning- en stuurhutverwarming.

Figuur 3.1 Berekeningsresultaat Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor een warmtewisselaar (buizenwisselaar) bepaald wat de terugverdientijd is. Het weergegeven rendement is op basis van Cijfers en Tabellen 2007, aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages


5

4

Conclusie en advies


LBP|SIGHT BV




6

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW NRK

Opdrachtgever Contactpersoon Kenmerk R056075aaB2.esc Datum 5 januari 2011 Auteur dhr. ing. H.J.M. Schepers


Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4


R056075aaB2.esc | 5 januari 2011

2

1

Inleiding

1.1



1.2

Algemeen

De subsidieregeling InnovatiePrestatieContracten (IPC) is bedoeld voor meerjarige innovatietrajecten van groepen MKB-ondernemers, onder begeleiding van een penvoerder (in dit geval het Energiecentrum). Centraal in de IPC-regeling staat samenwerking en kennisoverdracht. De IPC regeling kent twee fasen: de pre-IPC-fase (voorbereiding) en de IPC-fase (uitvoering). De pre-IPC-fase is bedoeld als voorbereiding op een IPC-project. Deze fase kan bestaan uit de 1 volgende onderdelen : 1. Een InnovatiePositieStudie (IPS): het inventariseren van de innovatiekansen voor de (potentiële) IPC-deelnemers. Hierbij worden de recente ontwikkelingen in de markt, de technologische ontwikkelingen en de potentie in kaart gebracht. Het resultaat van deze studie is een aantal business cases die de basis vormen voor de collectieve projecten. 2. Het samenbrengen van deelnemers: de groep moet bestaan uit 15 tot 35 deelnemers. De penvoerder helpt potentiële deelnemers bij het opstellen van hun individuele innovatieplannen en zorgt voor collectieve projecten. 3. Kennisoverdracht: de penvoerder mag kennis (bijvoorbeeld de kennis die voortkomt uit de IPS) overdragen aan potentiële deelnemers en andere belangstellenden. 4. Kennisoverdracht IPC-fase: als de deelnemers toestemming geven, mag ook de kennis voortkomend uit de IPC-fase worden verspreid onder de deelnemers en andere belangstellenden. Vervolgens worden in de IPC-fase de innovatieplannen uitgevoerd. Zoals gezegd maakt deze rapportage onderdeel uit van de IPS. De resultaten zijn verwerkt in geanonimiseerde business cases.

1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen

Het doel van de IPS is het inventariseren van de potentie voor restwarmte binnen de branches aangesloten bij het Energiecentrum MKB. De eerste inventarisatieslag is uitgevoerd door een 3 literatuuronderzoek. Door restwarmte te beoordelen op kwantiteit (hoeveelheid in m /hr), kwaliteit (hoe schoon is de restwarmte), continuïteit (in welke mate komt de restwarmte vrij, per batch of continu), de fase waarin de warmte zich bevindt (vloeistof of gas) en natuurlijk de temperatuur van de restwarmte. Resultaat van deze beoordeling is dat er voor de diverse processen, aanwezig binnen de aangesloten branches, is bepaald wat de potentie voor restwarmte is, waarna aan de hand van deze potentie een tiental bedrijfsbezoeken zijn ingepland.

2.2

Bedrijfsbezoek



4

3

Resultaten


De restwarmte komt vrij bij twee bronnen: 3 - de dakventilatie, bestaande uit twee uitstroomopeningen en een ventilator, emitteert 8.000 m lucht per uur met een temperatuur gemiddeld 10 graden hoger dan de omgevingstemperatuur;

-

de bronafzuiging heeft naar verwachting een hogere temperatuur omdat de koeler hierop is aangesloten. Het warmteverlies van de koeler is cursief weergegeven en is opgenomen in het warmteverlies van de bronafzuiging.


5

De warmtevraag bij het bedrijf bestaat uit kantoorverwarming bij de locaties 86 en 100. Ook het proces heeft een warmtevraag, zijnde de drogers ten behoeve van de kunststofkorrels.

Onder de titel ‘WTW-unit’ is vervolgens voor drie verschillende installaties bepaald wat de terugverdientijden zijn. De weergegeven rendementen zijn op basis van Cijfers en Tabellen 2007, aan de hand hiervan is bepaald wat de maximale inzetbare restwarmte is. Bij besparing is dit uitgedrukt in percentages. De bronafzuiging bevat de meest geschikte warmte die intern teruggewonnen kan worden. Dit kan door drie systemen met ieder zijn specifieke rendement en kosten. In principe kunnen beide locaties verwarmd worden, echter buiten het stookseizoen is deze warmte niet functioneel. Met meer aanpassingen kan de warmte beter gebruikt worden voor het drogen van de korrels. Voor extern gebruik is het mogelijk om de warmtestroom van de dakventilatie in te zetten. Hiervan is geen overzicht gemaakt.


6

4

Conclusie en advies


LBP|SIGHT BV



7

IPS warmteterugwinning Inventarisatie WTW

Opdrachtgever Energiecentrum Midden- en Kleinbedrijf Contactpersoon Kenmerk R056075aaB3.tvr Datum 27 januari 2011 Auteur dhr. T.W. van Rossum BSc dhr. ing. H.J.M. Schepers

Kelvinbaan 40, 3439 MT Nieuwegein | Postbus 1461, 3430 BL Nieuwegein | T (030) 693 00 55 F (030) 693 00 57 | E [email protected] | Bank 3752.59.457 | KvK 41186494 | BTW NL 008036.99.943.B.01

Inhoudsopgave

1

Inleiding......................................................................................................................................3 1.1 1.2

2


Werkwijze ...................................................................................................................................4 2.1 2.2


3

Resultaten ..................................................................................................................................5

4


R056075aaB3.tvr | 27 januari 2011

2

1

Inleiding

1.1



1.2

Algemeen

De subsidieregeling InnovatiePrestatieContracten (IPC) is bedoeld voor meerjarige innovatietrajecten van groepen MKB-ondernemers, onder begeleiding van een penvoerder (in dit geval het Energiecentrum). Centraal in de IPC-regeling staat samenwerking en kennisoverdracht. De IPC-regeling kent twee fasen: de pre-IPC-fase (voorbereiding) en de IPC-fase (uitvoering). De pre-IPC-fase is bedoeld als voorbereiding op een IPC-project. Deze fase kan bestaan uit de 1 volgende onderdelen . 1. Een InnovatiePositieStudie (IPS): het inventariseren van de innovatiekansen voor de (potentiële) IPC-deelnemers. Hierbij worden de recente ontwikkelingen in de markt, de technologische ontwikkelingen en de potentie in kaart gebracht. Het resultaat van deze studie is een aantal business cases die de basis vormen voor de collectieve projecten. 2. Het samenbrengen van deelnemers: de groep moet bestaan uit 15 tot 35 deelnemers. De penvoerder helpt potentiële deelnemers bij het opstellen van hun individuele innovatieplannen en zorgt voor collectieve projecten. 3. Kennisoverdracht: de penvoerder mag kennis (bijvoorbeeld de kennis die voortkomt uit de IPS) overdragen aan potentiële deelnemers en andere belangstellenden. 4. Kennisoverdracht IPC-fase: als de deelnemers toestemming geven, mag ook de kennis voortkomend uit de IPC-fase worden verspreid onder de deelnemers en andere belangstellenden. Vervolgens worden in de IPC-fase de innovatieplannen uitgevoerd. Zoals gezegd maakt deze rapportage onderdeel uit van de IPS. De resultaten zijn verwerkt in geanonimiseerde business cases.

1

bron: Agentschap NL


3

2

Werkwijze

2.1

Algemeen


2.2

Bedrijfsbezoek

Tijdens het bedrijfsbezoek is onderzocht wat nu de werkelijke aanwezige restwarmtestromen zijn, wat de warmte-inhoud van deze restwarmtestromen is en in hoeverre deze nuttig kunnen worden toegepast. Uitgangspunt bij de restwarmte-inventarisatie is de volgende formule: Q=m*c*δT waarbij Q = warmte [J] m = soortelijke massa [kg] δ T = temperatuurverschil tussen ruimtewarmte en restwarmte [K] C = soortelijke warmte [J/kg,K] Door middel van een inventarisatie van technische gegevens, inschakeltijden, debieten en temperaturen van vrijkomende restwarmte kan de formule ingevuld worden. Hierbij wordt gesteld 3 dat 1 m lucht 1,29 kg weegt ongeacht de temperatuur en druk. Vervolgens wordt bepaald wat de warmtevraag (per jaar) is van het bedrijf. Aan de hand van de gasrekeningen, het thermische vermogen van de verwarmingsinstallaties en de inschakeltijden, wordt het verbruik per installatie bepaald. Nu inzichtelijk is wat de restwarmteproductie en wat de warmtevraag per verwarmingseenheid is, is onderzocht op welke manier de vrijkomende restwarmte tegen een zo laag mogelijke terugverdientijd ingezet kan worden. Er is gekozen voor terugverdientijd om zo een pragmatische aanpak na te streven waarbij rendement, installatiekosten en operationele kosten tegen elkaar worden afgewogen, waardoor de meest optimale keuze inzichtelijk wordt. Het hierna volgende hoofdstuk geeft inzicht in de resultaten middels een uitdraai van de rekensheet, aangevuld met een korte toelichting.


4

3

Resultaten


Figuur 3.1 Inventarisatie restwarmte


5

Toelichting figuur 3.1 Onder de titel ‘restwarmte’ is de hoeveelheid vrijkomende restwarmte uitgerekend. Zichtbaar is dat bij dit bedrijf een tweetal restwarmte processen zijn gedefinieerd, procesverwarming en perslucht. De restwarmte bij procesverwarming komt vrij bij twee processen als gevolg van (voornamelijk) ruimteafzuiging bij het stralen en bij het spuiten. Vervolgens is aan de hand van technische- en meetgegevens bepaald wat het vermogen is van de installatie, de belasting, de werktijd en het vrijkomende debiet per uur. Zichtbaar bij de spuitwanden is een verdeling van 90 – 10. Door het bedrijf is aangegeven dat de spuitwand in hal 2 10% van de tijd gebruikt wordt. Ondermeer wanneer hal 1 volledig in gebruik is en/of bij specifieke projecten. De opgenomen werktijden zijn niet de werkelijke werktijden, maar de werktijden gedurende het stookseizoen. Hiervoor is gekozen omdat de warmtevraag van dit bedrijf zicht beperkt tot ruimteverwarming en dus tot het stookseizoen. Daarnaast is de vrijkomende restwarmte de afgezogen verwarmde lucht uit de ruimte, enkel tijdens het stookseizoen is deze afgezogen ruimteverwarming inzetbaar voor hergebruik omdat in de overige perioden van het jaar de ∆T 0 K is, gezien de gemiddelde temperatuur in de hal (circa 18˚C). De uiteindelijk berekende hoeveelheid restwarmte is de daarmee de restwarmte die vrijkomt gedurende het stookseizoen. Jaargemiddeld zal de hoeveelheid vrijkomende restwarmte groter zijn omdat dan ook de vrijkomende warmte in de zomer mee genomen wordt. Onder de titel ‘warmtevraag’ is conform de verbruiksfacturen en de geïnstalleerde installaties bepaald wat voor de verschillende bedrijfsonderdelen de warmtevraag is. Dit is weergegeven in 3 zowel m aardgas als GJ per jaar.

Figuur 3.2 Overzicht technieken


6

Toelichting figuur 3.2. In deze tabel zijn de relevante technieken voor warmte terugwinning weergegeven gezien de uitgevoerde processen. Als eerste is de terugverdientijd voor het nuttig inzetten van de vrijkomende warmte van de persluchtcompressoren uitgerekend. De totale kosten zijn een sommatie van de opgenomen kosten voor het installeren een kanaalsysteem (10m) inclusief koppeling om in de zomer de warmte naar buiten af te voeren en roosters. Het rendement geeft weer hoeveel procent van de vrijkomende restwarmte na verliezen ingezet kan worden voor warmteterugwinning (max. inzetbare WTW). De max. warmtevraag maakt inzichtelijk waarvoor de vrijkomende restwarmte stroom ingezet wordt, de besparing [%] geeft weer hoeveel procent er bespaard wordt als gevolg van toepassing van deze maatregel. Het inzetten van de vrijkomende compressorwarmte kan gedurende het stookseizoen nuttig worden toegepast voor de verwarming van hal 1 en hal 2. Dit levert een besparing van 170 GJ op, wat neerkomt op 29% ofwel € 3574 per jaar. Dit resulteert in een terugverdientijd van 4 jaar. Opgemerkt dient te worden dat de terugverdientijd berekend is exclusief subsidies. Op grond van code 310000 Energie-investeringsaftrek (EIA) is het mogelijk subsidie aan te vragen. De besparing 3 3 moet dan tussen de 0.2 Nm en de 1,0Nm aardgasequivalent per geïnvesteerde euro liggen. Uit 3 bovenstaande berekening blijkt dat dit het geval is (0.43Nm /€). Een dergelijke investering komt dus in aanmerking voor EIA. Hierdoor is 44% van de investeringskosten aftrekbaar van de fiscale winst, dit komt neer op circa 11% netto subsidie.


7

4

Conclusie en advies

Op basis van de gegevens uit de hierboven genoemde figuren kan geconcludeerd worden dat het inzetten van de vrijkomende restwarmte bij de compressoren een rendabele maatregel is. De toepassing van de overige technieken zijn minder interessant gezien de langere terugverdientijden als gevolg van de substantieel hogere installatiekosten en het lagere rendement. Wij adviseren echter deze maatregelen bij een eventuele nieuwbouw of renovatie te heroverwegen.

LBP|SIGHT BV




8

IPS warmteterugwinning

Recommend Documents