WKK naar de toekomst Workshop Energiek Event ZON LLTB – LTO Groeiservice – Kas Als Energiebron
Woensdag 25 september 2013
Sander Peeters,
[email protected] www.energymatters.nl
Wat doet Energy Matters Technische inpassing & economische haalbaarheid: • Energievoorziening; decentraal fossiel & hernieuwbaar • Energiebesparing
• Sectoren: • Land- en tuinbouw • Industrie • Utiliteit
2
Inhoud Optimalisatie: • WKK
• WKK 2.0/ Brandstofcel
3
Gasmotor – Status opgesteld vermogen
Grofweg de helft van het WKK park draait (ook) voor belichting 4
Gasmotor – WKK Barometer; spark spread WKK voor eigen elektriciteitbehoefte blijft voordelig
Blijf op de hoogte, meld je aan voor de nieuwsbrief:
[email protected]
5
Gasmotor – Marginale warmtekosten
• • • •
Ketel inclusief energiebelasting WKK inclusief 0,85 ct/kWh onderhoud, elektriciteit peaklevering WKO/WP met COP 4, base load elektriciteit Geothermie incl. SDE 2013, COP 10, base load elektriciteit; wel hoge investering & niet altijd mogelijk !
6
Gasmotor – Energiebalans Uitlaat 5% Condensor
Condensatie 8% 18% p
Aardgas 100%
Warm water 41%
Uitlaatkoeler Straling&convectie Generator 2% 2% Elektriciteit 42% Gasmotor Lucht
Turbocharger 15%
5%
Motorblokkoeler Oliekoeler < 700 C
3%
Interkoeler < 35/400 C 7
Gasmotor – Totaal rendement Door extra uitkoelen kan over de 100% rendement behaald worden 100% niet benutbaar 90%
thermisch LT
80%
Rendement
70% thermisch HT
60% 50% 40% 30% 20%
elektrisch
10% 0% 35%
36%
37%
38%
39%
40%
41%
42%
43%
Elektrisch rendement
8
44%
45%
Optimalisatie WKK
9
Gasmotor – Besparing door Technische optimalisatie Technische optimalisatie: • Optimaal onderhoud/afstellen; vb +5% afwijking gasverbruik, 2 MWe, 42% rendement, 3200 vollasturen, 28 €ct/Nm3 = 24.000 €/jaar (3600/31,65)*(1/0,42)*2 MWe*0,05*0,28 €/Nm3*3200 uur • In combinatie met SCR, optimaliseren afstelling door minder luchtovermaat • Meertraps turbogroep; jaarlijks ~10% meer elektriciteitsproductie • Revisie cilinderkop & stalen zuigers; ~2% • Verbeterde smeermiddelen en/of smeer ultrafiltratie?! • Groot vermogen WKK; GE/9,5 Mwe met e-rendement: 48,7%
10
Gasmotor – Besparing door Economische optimalisatie In- en verkoop: • Draaien op onbalans via Programma Verantwoordelijke partij • Pluk goedkoop gas inkopen en verkopen via APX Gas NL • Verkoop restwarmte, evt. i.c.m. WKO aan tuinder, nieuwbouwwijk, school, mestverwerking etc. • Verkoop elektriciteit aan naastgelegen buurman met directe lijn
11
Gasmotor – Besparing door Thermische optimalisatie Thermische optimalisatie i.c.m. Het Nieuwe Telen (HNT): • Bestaande WKK i.c.m. HNT geeft uitbreidingsruimte Kasoppervlak • Bij nieuwbouw volstaat kleiner vermogen WKK i.c.m. HNT • Bestaande & nieuwbouw; extra diep uitkoelen t.b.v. CO2 ontvochtigen, evt. i.c.m. warmtepomp of LT-afgiftesysteem • Betere afstemming WKK, ketel, warmtebuffer en warmte-afgifte-systemen • Grotere warmtebuffer voor meer flexibiliteit • Isoleren aanvoer, retour, verdeelleidingen, menggroepen Let wel, elk bedrijf is anders. Voor ieder bedrijf geldt een andere combinatie van maatregelen om te optimaliseren c.q. besparen
12
Gasmotor – Optimalisatieprojecten WKK i.c.m. extra rookgascondensor en LT-afgiftesysteem: • Tomatenteler Jan van Marrewijk in Dinteloord • Tomatenteler RedStar in Dinteloord WKK i.c.m. warmtepomp maar zonder LT-afgiftesysteem : • Paprikakweker Leo Hoogweg in Luttelgeest: -10% aardgasverbruik (minder elektriciteit over wel meer warmte) WKK i.c.m. leiding, WKO en warmtepomp • Trostomatencomplex Prominent levert tevens warmte- en koude aan nieuwbouwwijk in Naaldwijk
13
Gasmotor – Energiebesparing middels HNT Nog even op een rij, Maatregelen Het Nieuwe Telen (HNT): 1. Schermen; meer energieschermen & schermuren bespaard 35-75% 2. Ontvochtigen; met droge buitenlucht wordt de RV in de kas nauwkeuriger geregeld zonder toevoer van extra warmte 3. Ventileren; minder ventilatie onder zonnige omstandigheden beperkt CO2- & vochtverlies & zorgt voor optimaler groeiklimaat 4. Verwarmen; met gem. een lagere buis-T & inzet van laagwaardige warmte is het energieverbruik te verminderen 5. Activeren; met een slimme combinatie van bovenstaande maatregelen wordt het gewas actiever gehouden met een lager energieverbruik.
14
Gasmotor – Energiebesparing Bestaande respectievelijk nieuwe WKK i.c.m. Het Nieuwe Telen: • Minder draaiuren of, meer kasoppervlak of kleiner WKK vermogen
15
WKK 2.0: Brandstofcel Japan, VS, Korea, Duitsland
16
WKK 2.0 – Elektrisch rendement & vermogens Toepassingsgebied en elektrisch rendement (indicatief) 80% 70%
SOFC+gasturbine
Rendement
60% HT brandstofcellen (SOFC, MCFC)
50% 40%
STEG
LT brandstofcellen (PAM, PEFC)
STEG als WKK gasturbine
30%
gasmotor stoomturbine
20% 10% 0% 0,01
0,1
1
10
100
Vermogen (MW)
17
1000
WKK 2.0 – Werking brandstofcel •
SOFC brandstofcel: syngas en aardgas
Bron: www.fuelcelltoday.com
18
Bron: sofc-brochure-new 19
WKK 2.0 – Brandstofcel types Afkorting
AFC
PEFC of PEM
PAFC
MCFC
SOFC
Type Fuel Cell (FC)
Alkaline
Polymer Electrolyte (Membrane)
Phosphoric Acid
Molten Carbonate
Solid Oxide
Elektrolyt
KOH
Vast ion geleidend membraan
Vloeibaar H3PO4
Li2CO3 en K2CO3
Ceramiek Y2O3ZrO2
Werkingstemp eratuur
65 – 220 ºC
40 – 80 ºC
205 ºC
650 ºC
600 – 1000ºC
Celrendement
45-60%
30-60%
40%
45-60%
45-65%
Vermogen
20kW
>1kW – 1 MW
50 kW – 1 MW
1MW
5kW – 3 MW
Toepassingen
Onderzeeërs, ruimtevaart
Transport klein stationair
WKK
WKK
WKK
20
20
WKK 2.0 – Recente doorbraken • Vermindering gebruik van platina maar ook goedkopere bewerkingsprocessen keramisch materiaal
21
WKK 2.0 – Recente doorbraken • Sterke vermindering van degradatie = > levensduur
22
WKK 2.0 – Voor & nadelen Voordelen: • Hoog elektrisch rendement, ook bij kleine vermogens • Afhankelijk van type goed te moduleren • Compact
Nadelen: • • • •
Nu nog te duur: 3000-5000€/kWe! 5 kWe-3 MWe i.p.v. 500 €/kWe Gevoelig voor vervuiling/ levensduur stack Voor glastuinbouw is vooral SOFC interessant Uitkoppeling van warmte voor kasverwarming nog niet gerealiseerd
23
Brandstofcel kennis-netwerk Energy Matters en KIWA zijn trekker van het Fuel Cell Expertise Network: www.fuelcellnetwork.eu
24
Uw partner in energiezaken Energy Matters Princenhofpark 15 + 18, 3972 NG Driebergen Postbus 197, 3970 AD Driebergen T: +31 (0)30 691 1844 E:
[email protected] I: www.energymatters.nl
