Notitie HASKONING NEDERLAND B.V.
Aan Van Datum Kopie Onze referentie
: : : : :
Ad Vlems, Bert Lagerweij Arjan van Bon 28 augustus 2012 Anne Pronk 9X3809.A2/N00001/110412/Nijm2
Betreft
:
Power2Nijmegen
BUILDINGS
Inleiding In het kader van het “strippenkaart” programma power2nijmegen, is een studie verricht naar de energie voorziening van een nieuw te bouwen Ecodorp in Nijmegen. In figuur 1 is een overzicht gegeven van het nieuw te bouwen dorp.
figuur 1: overzicht ecodorp
Een van de doelen van het dorp is om geheel te voorzien in haar eigen energie behoefte en zodoende energie neutraal te zijn. De energievoorziening vindt plaatst doormiddel van duurzame decentrale energieopwekking gekoppeld middels een smartgrid (op het openbare net). Vraagstelling Het maken van een plan waarin deze drie energievormen, zijnde Skywindturbine, Brandstofcel en Concentrated Solar Powersystem, zorgen voor de warmwater en energie voorziening voor een wijk van 60-80 nog te bouwen woningen en vier gemeenschappelijke gebouwen. Eventueel aangevuld met zonnepanelen en zonnecollectoren. Hiervoor maken wij een beschouwing van de A company of Royal Haskoning
28 augustus 2012
9X3809.A2/N00001/110412/Nijm2
1/1
hoeveelheid energieopwekking in relatie tot de afname/ afgifte van energie. Daarbij wordt een onderscheid gemaakt in warmte en elektriciteit
Opwekking SkyWindTurbine In het kort is de SkyWindTurbine oogst op grote hoogte, circa 1 km, wind energie en zet deze door middel van een turbine om in elektrische energie. Volgens opgaaf van dhr. Vlems in de mail van 6 juli, heeft de SkyWindTurbine een opbrengst van 850 MWh. In de informatie bijgevoegd bij de mail staat vermeld dat de Turbine een opbrengst heeft van 10 kW, jaarlijks levert dit voor 1 turbine geen 850 MWh. Als uitgangspunt is de opgave uit de mail van de dhr. Vlems aangehouden van 850 MWh Brandstofcel De toe te passen brandstofcel maakt gebruik van groen gas. Volgens opgaaf van “Energie Company” kan de brandstofcel het best bedreven worden op een “kruissnelheid” van 1,5 kW, waarbij de brandstofcel het hoogste rendement levert. Naast elektriciteit produceert de brandstofcel ook warmte. In figuur 2 is de verhouding tussen opwekte elektriciteit en warmte weergegeven. Bij het opgegeven elektrisch vermogen van 1,5 kW, levert de brandstofcel circa 5,25 kW aan warmte.
figuur 2: relatie opgewekte elektriciteit en warmte brandstofcel
28 augustus 2012
9X3809.A2/N00001/110412/Nijm2
2/1
Ervan uitgaande dat de brandstofcel 24/7 draait, levert deze 13,1 MWh aan elektriciteit en 4,6 MWh aan warmte. Concentrated Solar Powersystem (CSP) Met behulp van lenzen die naar de zongericht worden, wordt optimaal gebruik gemaakt van de energie van zon. Met de CSP wordt zowel warmte als elektriciteit geproduceerd. De opbrengst is 50 W/m2 elektrisch en 200 W/m2 thermisch. Het systeem met een oppervlakte van 2 x 2 = 4 m2 levert met 850 vollast uren (bron: ECN) 0,2 MWh aan elektriciteit en 0,7 MWh aan warmte. Totaal In de onderstaande tabel is een overzicht van de totale opwekking gegeven.
SkyWindTurbine Brandstofcel Concentraded Solar Powersystem Totaal
Elektriciteit [MWh] 850,0 13,1 0,2 863,3
Warmte [MWh] 0,0 4,6 0,7 5,3
Afgifte Uitgangspunten De gebouwen hebben als uitgangspunten dat ze een minimum aan energiegebruiken, o.a. door optimaal gebruik te maken van warmte van de zon en door het toepassen van energiebesparende maatregelen als LED verlichting. Voor de onderliggende berekening is daarom gekozen voor het passief bouwen concept. “De term passiefhuis staat voor een specifieke bouwstandaard voor woningen met een comfortabel binnenklimaat, gedurende zowel het zomer- als het winterseizoen, met een beperkt verwarmingssysteem en zonder de toepassing van actieve koeling. Dit houdt een zeer goede thermische isolatie en zeer goede lucht-kierdichting van de constructie in, terwijl verzekerd is van een goed binnenklimaat door gebalanceerde ventilatie met hoge mate van warmteterugwinning.” Voor het energiegebruik houdt dit in dat de benodigde verwarming niet groter mag worden dan 15 kWh / m2 per jaar. Energiegebruik Met de bovenstaande uitgangspunten wordt het onderstaande gebruik van elektriciteit en warmte gerealiseerd voor de verschillende gebouwfuncties:
28 augustus 2012
9X3809.A2/N00001/110412/Nijm2
3/1
Grootte [m2] Woningen 9600 Herberg* 1000 Buurthuis 305 Educatiecentrum 500 Gezondheidscentrum 300 Totaal
Elektriciteit [MWh] 164,0 60,0 30,5 14,0 7,4 388,5
Warmte [MWh] 269,3 114,6 10,1 8,9 5,0 407,8
*herberg, i ncl vi s kwekeri j en ora ngeri e
Conclusie Uit de gegevens kan worden afgeleid dat er aanzienlijk meer elektriciteit wordt opgewekt dan dat er wordt afgenomen. Voornamelijk veroorzaakt door de opbrengst van de SkyWindTurbine. Daarnaast is de afname van warmte groter dan dat er wordt opgewekt met de drie opgestelde energie opwekkers. In onderstaande overzicht staat dit weergegeven:
Opwekking Afgifte Totaal
Elektriciteit [MWh] 863,3 275,9 587,4
Warmte [MWh] 5,3 407,8 -402,5
Er is een tekort van circa 400 MWh aan warmte en een overschot aan elektriciteit van circa 590 MWh. De aanvullend benodigde warmte kan worden opgewekt met warmtepompen. Met decentraal opgestelde warmtepompen is een Seasonal Performance Factor van 4 haalbaar. Om de benodigde warmte te produceren is circa 100 MWh aan elektriciteit benodigd. Na het toepassen van warmtepompen zal nog steeds een overschot aan elektrische energie zijn, die kan worden terug geleverd aan het elektriciteitsnet, zoals weergegeven in onderstaande overzicht.
Opwekking Afgifte Warmtepomp Totaal
Elektriciteit [MWh] 863,3 275,9 -100,6 688,0
Warmte [MWh] 5,3 407,8 -402,5 0,0
Opmerkingen Ten aanzien van de uitgangspunten is opbrengst van de SkyWindTurbine twijfelachtig, dit dient nader onderzocht te worden, daar dit een grote impact op de uitkomst van de studie heeft. De 4 overige gebouwen hebben in combinatie met de woningen en eventueel gecombineerde functie een erg specifiek energiegebruik. Nadere analyse en specificatie van de gebouwen en functies, zal daardoor noodzakelijk zijn en eventueel leiden tot andere inzichten. Wanneer de
28 augustus 2012
9X3809.A2/N00001/110412/Nijm2
4/1
plannen verder zijn uitgewerkt, waarbij beter inzicht (en specificatie) in de te realiseren functies is, wordt geadviseerd om een vervolg onderzoek uit te voeren en de nieuwe gegevens te verwerken.
28 augustus 2012
9X3809.A2/N00001/110412/Nijm2
5/1
