Restwarmtebenutting in de vleesverwerkende industrie d.m.v. HT-warmtepompen Case A.(Fons)M.G. Pennartz Ir. Manager team Energie KWA Bedrijfsadviseurs B.V.
Aan bod komen: Situatie omschrijving case vleesbedrijf Nieuwe toepassingen van hoge temperatuur (HT) warmtepompen Potentieel van warmtepompen in de case Blik op de toekomst
2
HT-warmtepomp in een varkensslachterij Energiestudie inzake beoogde
verhuizing van Slachthuis Nijmegen/ Hilckmann Doel: optimalisatie energiehuishouding (warmte/koude, elektriciteit) bij nieuwbouw Restwarmte = condensatiewarmte van de koelinstallatie 3
Procesverloop slachterij
4
Huidige situatie
Veel warmtevraag voor warm water bereiding geleverd door:
1. 2. 3. 4.
Restwarmte uit schroeioven Persgaswarmte koelinstallaties Gasmotor die koelcompressor aandrijft Stoomketel p.s. warm water wordt gebufferd tijdens dagbedrijf
Koeling: snelkoeltunnel (-25ºC) resp. egalisatie koeling (-5°C)
5
Nieuwbouw situatie
Warm water bereiding door middel van:
1. Schroeioven met beter rendement 2. Condensorwarmte op 80°C, m.b.v. een HT3.
warmtepomp HR-ketel (bijverwarming) Idem: toepassing van warm water buffers
Koeling: sproeikoeling op 0°C ruimtekoeling met ca. 25% hoger rendement Overige systemen stand der techniek++ met hoger rendement (perslucht, ventilatie, etc.) 6
De techniek van warmtepompen in nieuwe toepassingen voor hoge temperatuur KWA Bedrijfsadviseurs B.V. GEA Grenco B.V. 7
“Standaard warmtepomp”
•Combinatie koelen en verwarmen •Verdampen ca. 0°C •Condenseren ca. 45 – 75°C •Warmteopslag in bodem 8
Hoge temperatuur warmtepomptoepassingen: Als extra trap op een industriële koelinstallatie met: –
Hoge druk ammoniaksysteem (1)
–
CO2 in transkritsche toepassing (2)
Als hoge temperatuur warmtepomp met butaan als koudemiddel (3) 9
(1) NH3 warmtepomp als extra trap op bestaande koelinstallatie 80°C Desuperheater
30°C
10
(1) Grasso 5HP (hoge druk compressor) beschikbaar voor NH3 Toepassingsgebied Grasso 65HP op NH3 90 80 70
Tc [°C]
60 50 40
100% capaciteit
30
Pc - Po = 30 20
33% capaciteit
10 10
15
20
25
30
35
40
45
To [°C] 11
Grasso 5HP
12
(1) Grasso 65HP met ammoniak To
Tc
Qo
Pe
COP H
15
55 60 65
254 239 224
54 59 64
5,7 5,1 4,5
25
65 70 75
336 318 299
69 76 83
5,9 5,2 4,6
35
70 75
455 433
78 87
6,8 6,0
13
de GEA Grenco oplossing Save fan power Main Discharge
Alternative heating source Less water consumption
Hot Water
Less effluent / waste water
Save water treatment chemicals
To low side 14
(2) CO2 warmtepompen
CO2 heeft alleen goede COP bij een groot temperatuurtraject in gaskoeler (tapwater) 15
(3) Hoge temperatuur warmtepomp Warmtepomp met n-butaan leverbaar bij condensatietemperaturen boven ca. 80°C In “normale” koude technologie (drukken niet hoger dan 20 bar) Goed rendement
16
(3) COP van de theoretische cyclus bij hogere temperaturen R-600 N-butaan
60/100°C: COP=7,1 10/50°C: COP=6,8
17
(3) Grasso 10 compressor is geschikt voor n-butaan
18
(3) Maatregelen vanwege brandbaar koudemiddel
Eex
Kleine koudemiddelinhoud door toepassen platen warmtewisselaars 19
Resultaten uit de studie (1) Restwarmtebenutting vraagt om goede analyse van de warmtevraag en elektriciteitsvraag Slachthuis Nijmegen monitoort voor een deel de momentane warmteverbruiken Beschouw alles integraal, ook de concurrerende technieken
20
HR ketel als concurrent van de warmtepomp (2) warmtepomp
Vergelijking opties wp en ketel warmte vraag warm water warmte condensor koelinstallatie COP warmtepomp vermogen gasmotor rendement warmte rendement elektrisch
kW kW
elektrisch vermogen draaitijd per dag productie dagen draai uren per jaar
kW uren dagen uren
gas verbruik gasverbruik per jaar
m3/h m3
E verbruik warmtepomp per jaar
kWh
1.225 630 5,1
% %
E verbruik totaal
kWh
E primair
MJ
CO2 gas verbruik CO2 electra verbruik CO2 totaal
kg kg kg
warmwater ketel 1.225 630
100
240 8 250 2000
8 250 2000 139 278.409
480.392 0 480.392
0 0
4.323.529
8.820.000
322.343 322.343
494.802 0 494.802
21
WKK als concurrenten van de warmtepomp (3) warmtepomp WKK-gasmotor
Vergelijking 3 opties warmte vraag warm water warmte condensor koelinstallatie COP warmtepomp vermogen gasmotor rendement warmte rendement elektrisch
kW kW
elektrisch vermogen draaitijd per dag productie dagen draai uren per jaar
kW uren dagen uren
gas verbruik gasverbruik per jaar
m3/h m3
E verbruik warmtepomp per jaar Everbruik productie=Ewkk opgewekt E verbruik totaal
kWh kWh kWh
E primair
MJ
CO2 gas verbruik CO2 electra verbruik CO2 totaal
kg kg kg
1.225 630 5,1
% % 240 8 250 2000
warmwater ketel
1.225 630
1.225 630
1.885 65 35
100
429 8 250 2000
8 250 2000
214 428.322
139 278.409
480.392 857.500 1.337.892
857.500 857.500
857.500 857.500
12.041.029
13.569.231
16.537.500
761.234
494.802 575.383 1.070.185
897.726 897.726
761.234
22
Conclusies varkensslachterij als nieuwbouw (4) WKK is concurrent van de HT WP, echter alle elektriciteit moet dan voor eigen gebruik zijn. WKK optie is erg afhankelijk van gas en elektraprijzen. In nieuwe energiehuishouding met sproeikoeling en de HT warmtepomp voor warm water zijn de totaalbesparingen: • 7% op elektriciteit • 52% op gasverbruik Dit is een totaalbesparing primair: 27%
23
HT Warmtepompen op koelinstallaties perspectief in NL Primair energieverbruik Voedingsmiddelensector NL= 60 PJ waarvan 27 PJ elektrisch en 33 PJ warmte. De benodigde temperaturen liggen tussen 60°C en 80°C. Van 27 PJ elektrisch wordt 8 PJ gebruikt voor aandrijving van koelcompressoren. Met HT warmtepompen op deze koelinstallaties is maximaal 18 PJ aan warmte op te wekken. Dit kost een 8 PJ primair extra aan elektriciteit. Reductie potentieel: 23% Wordt elektriciteit toch de energiedrager van de toekomst? 24
Contact gegevens KWA Bedrijfsadviseurs BV Regentesselaan 2 Postbus 1526 3800 BM Amersfoort www.kwa.nl
Contactpersoon: Fons Pennartz (Energie) specialist Koudetechniek Tel. direct: 033 - 422 13 33
[email protected] 25
