* Miguel Ramirez Dr Shane Colclough Prof Neil J Hewitt

Presentatie over: "* Miguel Ramirez Dr Shane Colclough Prof Neil J Hewitt"— Transcript van de presentatie:

1 * Miguel Ramirez Dr Shane Colclough Prof Neil J Hewitt
16/07/96 Miguel Ramirez Dr Shane Colclough Prof Neil J Hewitt Nederlandse versie: dr. ir. Ruud Cuypers Seasonal Thermal Energy Storage (STES) for EDUCATORS Seizoensopslag van Thermische energie (STE) voor OPLEIDERS (Academisch kader, Hoger onderwijs, Overheid, etc) *

2 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

3 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

4 Koude opslag in de winter voor gebruik in de zomer
WAT IS STE? Koude opslag in de winter voor gebruik in de zomer Warmteopslag in de zomer voor gebruik in de winter

5 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

6 60-70% daarvan wordt gebruikt voor verwarming van woningen
WAAROM STE? Energiegebruik in gebouwen is goed voor 30-40% van het totale energiegbruik in de EU 60-70% daarvan wordt gebruikt voor verwarming van woningen Verwarmingsvraag vindt met name plaats in de winter als de beschikbaarheid van zonne-energie laag is Zonne energieopslag in de zomer voor gebruik in de winter Noord-Europese landen hebben een gemiddelde temperatuur van ongeveer 5°C en jaarlijkse zoninstraling tot ongeveer 1000 kWh/jaar.m² (Stockholm) The concept of Seasonal Thermal Storage is to store solar thermal energy in summer months (higher solar availability) for later use in winter months (highest heat demand) Bron: SoDa-is.com

7 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

8 GESCHIEDENIS VAN STE – Koude opslag
Antiek Perzië In 400 V.C. werden 20m hoge bakstenen koepels met windvangers gebruikt om ijs in op te slaan en om koeling te genereren in een omgeving van 40°C Romeinen Gebruikten in de 1e eeuw na Christus putten en getransporteerde sneeuw om hun voedsel en wijn te koelen op warme dagen Koelhuizen In de 18e en 19e eeuw werden rivierwater en meertjes gebruikt om gebouwen koel en voedsel goed te houden (Middleton, Engeland – Glen River, Noord-Ierland) Bron: awesci.com Bron: Griffiths & Colclough

9 GESCHIEDENIS VAN STE – Warmte opslag
Duitsland na WO I De eerste haalbaarheidsstudies in 1920 door het gebrek aan grondstoffen. VS Het Keck “glazen” huis in 1933 en MIT huis in 1939 zijn beide uit glas en hoge thermische capaciteitsmaterialen voor thermische opslag gebouwd Denemarken, Zweden In de 70-er jaren dwong de oliecrisis overheden naar alternatieven te zoeken. Kleine en grote schaal thermische opslagsystemen werden in combinatie met stadsverwarming gerealiseerd

10 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

11 HOE WERKT HET - Componenten
Warmtebron Zon Biomassa Industriële restwarmte.. Thermische opslag Hoge warmtecapaciteit Groot volume Lage warmteverliezen Bijkomende systemen & distributie Boiler, warmtepomp Stadsverwarmingnetwerk

12 Parallel In Serie Serie/Parallel HOE WERKT HET - CONFIGURATIES
Warmtepomp, zonnecollector en STE werken onafhankelijk om te voldoen aan de vraag In Serie Zonnecollector of STE werken als bron voor de warmtepomp of aanvullend aan andere bronnen Serie/Parallel De warmtepomp of collector levert warmte aan het gebouw, afhankelijk of onafhankelijk van elkaar Source: Solites

13 Parallel HOE WERKT HET - CONFIGURATIES
De zonnecollectoren zijn direct met de opsalgtank verbonden en laden hem met warmte gedurende tijden van hoge zoninstraling. DE STE levert heet water voor thuisgebruik (tapwater), en voor ruimteverwarming in de stookperiode (winter). Als de temperatuur van de STE lager is dan benodigd levert de warmtepomp de gevraagde warmte aan zowel het warmwatersysteem als het systeem voor ruimteverwarming. De bron voor de warmtepomp is extern en kan zowel lucht, grond of restwarmte zijn. Solar Collectors DHW Heat Pump (Air/Ground source) LOAD STES

14 In Serie HOE WERKT HET - CONFIGURATIES
De zonnecollectoren, STE tank en warmtepomp zijn in serie geschakeld. Warmte wordt gedurende tijden van hoge zoninstraling opgeslagen. De collector kan dienen als directe bron voor een warmtepomp of als indirecte warmtebron via de opslagtank. De warmtepomp moet een water-water warmtewisselaar hebben, en het zal aan de warmtevraag voor zowel warmtapwater als ruimteverwarming kunnen voldoen. De temperatuur van de opslagtank kan worden ingesteld op een minimum waarde afhankelijk van de instellingen van de bron voor de warmtepomp. Een minimum temperatuur zorgt voor minder warmteverliezen door de STE. Heat Pump Solar Collectors DHW STES LOAD

15 Serie/Parallel HOE WERKT HET - CONFIGURATIES
De STE tank wordt opgeladen door de zonnecollectoren en zorgt voor warmte voor zowel warm tapwater als ruimteverwarming. Wanneer de temperatuur in een STES onder een minimumwaarde komt (afhankelijk van het verwarmingsdoel) schakelt de warmtepomp in. De warmtepomp gebruikt de overige warmte uit de opsalg om warm tapwater en ruimteverwarming aan het gebouw te leveren. In alle drie de gevallen kan de warmtepomp draaien in tijden van lage electriciteitskosten om de warmwatertank kosteneffectief op te warmen. Daarbij zal een hulpsysteem gebruikt moeten worden (bv. Een gasgestookte ketel) om de warmtevraag te leveren die niet door de STE geleverd kan worden. Solar Collectors DHW Heat Pump LOAD STES

16 VOORBEELD VAN DE SERIE/PARALLEL STE WERKINGSMECHANISMEN
(EINSTEIN OPSTELLINGEN)

17 Laden HOE WERKT HET – Serie/Parallel
Het laden van een STE systeem start als de thermische energie van de bron (zon) beschikbaar is. Zonthermische energie kan worden opgevangen in de zomermaanden en worden opgelsagen in de STE voor later gebruik. Het is alleen mogelijk om tegelijk thermische energie op te slaan en te leveren als de tank afzonderlijke circuits voor laden en ontladen heeft.

18 Direct ontladen HOE WERKT HET – Serie/Parallel
Het ontladen van een STE systeem start met het stookseizoen. De tank levert warmte direct aan het gebouw door een stadsverwarmingsnet of een directe pijplijn. De temperatuur van het warme water wordt voorgeschreven door de opwarming aan de vraagzijde. Maximale STE outgaande temperatuur is typisch 80°C (met druktanks is zelfs >100°C mogelijk). TSTES > 50°C

19 Warmtepomp aansturing
HOE WERKT HET – Serie/Parallel Warmtepomp aansturing De warmtepomp treedt in werking wanneer de STE temperatuur onder de gevraagde temperatuur voor de volledige warmtevraag komt. Water van de STE levert warmte voor de verdampingscyclus van de warmtepomp en de condensatie levert voldoende warm water voor de vraag. 10°C < TSTES < 50°C

20 Hulpsysteem – Boiler HOE WERKT HET – Serie/Parallel
Als de temperatuur in de watertank zakt onder een niveau waarbij nog efficient gebruik kan worden gemaakt van de warmtepomp (10°C) start het hulpsysteem. De warmte in de STE tank is dan volledig gebruikt en de warmtevraag wordt dan volledig door het hulpsysteem geleverd. TSTES < 10°C

21 Hulpsysteem – Boiler/Warmtepomp
HOE WERKT HET – Serie/Parallel Hulpsysteem – Boiler/Warmtepomp Een hulpsysteem is essentieel om piekvraag en perioden waarin de opslagtank volledig is ontladen te overbruggen Warmtepompen zijn typisch drie tot vier keer efficienter dan conventionele verwarmingssystemen voor dezelfde hoeveelheid warmte Water – water warmtepompen hebben een lage terugvoertemperatuur naar de bron. Dit temperatuurverschil helpt de gelaagdheid in de opslagtank te behouden. Lagere temperaturen op de bodem van de opslagtank zorgen voor hogere efficientie van de zonnecollectoren en verkleinen warmteverliezen door de bodem

22 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

23 Latente Warmte Chemische Warmte Voelbare Warmte
MANIEREN VAN THERMISCHE ENERGIEOPSLAG Latente Warmte Chemische Warmte Voelbare Warmte

24 Latente warmteopslag MANIEREN VAN THERMISCHE ENERGIEOPSLAG
De meest veelgebruikte materialen voor latente warmteopslag zijn vast-vloeistof fase-overgangsmaterialen (Phase Change Materials, PCMs). Thermische energie kan door PCMs worden opgenomen in zowel de vaste als vloeibare toestand. Er wordt gedurende de overgang van vast naar vloeibaar een grote hoeveelheid warmte opgenomen (smelten). PCMs kunnen 5 tot 14 keer meer warmte per volume eenheid opslaan dan conventionele opslag-materialen zoals water, cement of steen. Als warmte door de PCM wordt afgegeven verandert hij weer van vloeistof naar vaste stof.

25 Thermochemische Opslag
MANIEREN VAN THERMISCHE ENERGIEOPSLAG Thermochemische Opslag Chemische warmte en sorptiewarmte opslag-systemen (Zgn. Thermo-chemische opslagsystemen) zijn veelbelovende technologieën met aanzienlijke voordelen met betrekking tot zowel voelbare als latente opslagtechnieken. Opslagdichtheden tot 10 keer hoger dan bij warm water als opslagmedium kunnen theoretisch worden bereikt, waardoor zeer compacte toepassingen denkbaar zijn. Vanwege de aard van de processen en de opslag bij kamertemperatuur zijn warmteverliezen nagenoeg afwezig. Deze combinatie van factoren maakt dat thermchemische opslag een zeer efficiente methode is voor lange termijn warmteopslag en transport.

26 Voelbare Warmteopslag
MANIEREN VAN THERMISCHE ENERGIEOPSLAG Voelbare Warmteopslag Voelbare warmte is de warmte die wordt opgenomen of afgegeven bij aanleggen van een temperatuurverschil. Het is een directe en de meest veelgebruikte manier van warmteopslag, echter, de voornaamste nadelen zijn de grote benodigde opslagvolumes en de warmteverliezen wanneer het opslagmedium zich in een omgeving van lagere temperatuur bevindt. Het gebruik van watertanks voor thermische opslag is een aloude techniek. Innovatieve oplossingen zouden de warmteverliezen moeten kunnen minimaliseren door optimale gelaagdheid en efficiente thermische isolatie te bewerkstelligen.

27 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

28 HOEVEEL ENERGIE KAN WORDEN OPGESLAGEN
Q= m.cp.ΔΤ Q: Opgeslagen thermische energie m: Massa van het warmteopslagmateriaal cp: Specifieke warmtecapaciteit van het opslagmateriaal ΔT: Temperatuurverschil van het opslagmedium tussen laden en ontladen

29 HOEVEEL ENERGIE KAN WORDEN OPGESLAGEN
Voorbeeld: Zonnecollectoren verwarmen 100 m3 water van 25 naar 50°C, dat wordt opgeslagen in een geisoleerde opslagtank. Hoeveel energie is in het water opgeslagen? Q = m.cp.ΔΤ m = ρ.V = 1000kg/m3 x100m3 = kg cp = 4.18 kJ/kg.K) ΔΤ= 25°K Q= x 4.18 x 25 = MJ = 2.9 MWh

30 HOEVEEL ENERGIE KAN WORDEN OPGESLAGEN
Hot Water tank thermal energy store (HW) Pit Thermal Energy Store (PTES) ~70 kWh/m³ 1) ~55 kWh/m³ 2) Crailsheim DT=30 K * 2500 KJ/(m³ K) => 21 KWh/m³ Borehole Thermal Energy Store (BTES) Aquifer-Thermal Energy Store (ATES) 15-30 kWh/m³ 30-40 kWh/m³ 1) Jmax=90 °C, Jmin=30 °C zonder warmtepomp 2) Jmax=80 °C, Jmin=10 °C gravel-water TES met warmtepomp

31 Verliezen van de STE kunnen aanzienlijk zijn
OPSLAGVERLIEZEN Verliezen van de STE kunnen aanzienlijk zijn Afkoelcurve van een warmwateropslag met een netto volume van  m3 (cylindrisch: Ø 2 m, hoogte 3,18 m). Start temperatuur 80 °C, buitentemperatuur 5 °C Door een lagere oppervlakte/volume ratio koelen grotere opslagtanks langzamer af en zijn daarom in het voordeel Dit heeft geleid tot een focus op STE in combinatie met warmtenetten Time in days A: conventional insulation material: λ = 0,05 W/(m·K), insulation thickness s = 0,2 m B: conventional insulation material : λ = 0,05 W/(m·K), insulation thickness s = 2 m C: Vacuum insulation: λ = 0,005 W/(m·K), insulation thickness s = 0,2 m

32 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

33 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST?
Gebouwtype Vrijstaand huis Appartment Nieuwbouw (bij voorkeur) Bestaande bouw Klimaat condities Hoge jaarlijkse zoninstraling & beperkte warmtevraag in de winter zijn ideaal Verwarming Stadsverwarming Vloerverwarming (lage T) Bron: Asko professionals

34 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? - Overwegingen
STE bodemgesteldheid Geologie Landgebruik voor opslag Hydrogeologische karakteristieken (aquifers) Warmtebron Voldoende oppervlakte voor zonnecollectoren (land, dak) Industriële restwarmtebronnen (temperaturen, afstand tot warmtevraag en beschikbaarheid) Beschikbaarheid van stadsverwarming Gebruik Enkele cyclus – (stabiel gebruik) Onafhankelijk van externe bronnen (complex regelsysteem)

35 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – EINSTEIN data
Locatie binnen de EU Ruimteverwarmingsvraag varieert sterk van land tot land in de EU. De voornaamste factoren voor de variatie zijn de gebouwenvoorraad, de bouwperiode, de gebouwdichtheid en het lokale klimaat. Het grootste potentieel voor toepassing van STE systemen in de EU kan worden gevonden in het rapport: “Classification of EU building stock according to energy demand requirements.” Residential energy demand vs. average ambient temperature. (ACC4: Bulgaria, Romania, Turkey, Croatia; EFTA3: Iceland, Norway and Switzerland; NMS 10: new ten member states since May 2004. (Source: ECPHEATCOOL).

36 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – EINSTEIN data
STE integratie Met de recente EU energieregulering zullen gebouwen in de nabije toekomst een lagere energievraag hebben (<50kWh/m².jaar). In dat geval is het mogelijk om lagere aanvoertemperaturen voor ruimteverwarming te gebruiken en daarmee warmteverliezen te verminderen. Dat zorgt ervoor dat STE systemen beter kunnen worden toegepast in energie-efficiente verwarmingssystemen. Integratie van STE met verschillende types van warmtegeneratie zoals gasgestookte ketels, warmtepompen, warmte-kracht koppelingen (wkk’s) en distributiesystemen wordt behandeld in het volgende document: “Technology assessment HVAC and DHW systems in existing buildings throughout the EU”

37 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – EINSTEIN data
Ontwerp STE systemen en EINSTEIN opstellingen Verschillende stappen moeten worden doorlopen om een STE systeem te ontwerpen. Voornamelijk technische problemen zoals grootte van opslagtanks, locatie, grootte van het collectorveld en aanpassing van het verwarmingssysteem moeten worden bestudeerd. Een flexibel systeem, voornamelijk beinvloed door het weer, geeft de grootste vrijheid om het gedrag door simpele berekeningen te kunnen voorspellen. Een volledige leidraad voor het plannen en optwerpen van een STE systeem kan hier worden gevonden: “Design guidelines for STES systems in Europe”. Voor een overzicht van het ontwerp en de installatie van de EINSTEIN demonstraties opstellingen klik hier.

38 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST?– STE Decision Support Tool
Om de beste aanpak voor het voorlopige ontwerp en de CAPEX/OPEX voor STE systemen in bestaande gebouwen te analyseren is een Decision Support Tool (DST) ontwikkeld als onderdeel van het EINSTEIN project. De DST helpt gebruikers om de best mogelijke technologieen en hun prestaties te identificeren afhankelijk van hun specifieke randvoorwaarden: Klimaat Ruimtevereisten Materiaal en integratievereisten (zonnecollectoren, STE, stadsverwarming, warmtepomp en hulpsysteem) Gebruikers Mogelijke gebruikers voor de tool zijn installatie- en constructiebedrijven met basiskennis van verwarming-, koeling- en ventilatiesystemen die geen ervaring met STE installaties hebben. Voor meer informatie over het model, klik hier.

39 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – STE Ontwerp Tool
DST Omschrijving Het ontwerpgereedschap bestaat uit drie gedeelten: Invoer data selectie Berekeningen Resultaten Ontwerp cases Behalve de selectie en evaluatie van STE systemen geeft de tool de gebruikers ook de mogelijkheid om verschillende scenario’s te analyseren en vergelijken. Centrale systemen en decentrale configuraties kunnen worden bekeken voor elke locatie en elke warmtebehoefte voor zowel bestaande als niet-bestaande gebouwen. Voor toegang tot de tool, klik: DECISION SUPPORT TOOL

40 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST
WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST?– Combinatie van verbeterde energie efficientie en gebruik van hernieuwbare energie Energie Strategie Om STE systemen zo effectief mogelijk in te zetten moeten ze onderdeel zijn van een energiestrategie (gebaseerd op de TRIAS ENERGETICA). Dit houdt in: Verlagen van de energievraag van het bestaande gebouw door energieefficiente maatregelen te treffen Integratie van hernieuwbare energie (zon, wind, …) Integratie van specialistische oplossingen zoals STE Deze beslissingen moeten worden geoptimaliseerd met de randvoorwaarden voor de specifieke toepassing in het achterhoofd: Klimaat Kosten Gebouwtype Er is een Evaluation Tool ontwikkeld om de meest kosteneffectieve combinatie van maatregelen te identificeren.

41 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – Evaluation Tool
* 16/07/96 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – Evaluation Tool Configuratie van de Evaluation tool 1.Definitie van gebouw Selectie van het klimaatgebied Selectie van het gebouwtype Oppervlakte van het gebouw 2. Gewenste energie-bespraring Selecteer de gewenste besparing 3. Bereken de meest kosten-effectieve oplossing Uitvraag naar de database, resultaten: - Lever de optimale case(s) die de besparing halen. - Identificeer de meest kosteneffectieve combinatie van passieve en actieve maatregelen (inclusief STE) 4. Resultaten Selecteer de beste combinatie-optie Geef de besparing in ‘Primary energy’. (-kWh/jaar) Geef de benodigde investering (€) *

42 EVALUATION TOOL – De meest kosteneffectieve oplossing
* 16/07/96 EVALUATION TOOL – De meest kosteneffectieve oplossing Software Model om energiegebruik van bestaande gebouwen te bekijken Passieve retrofit strategieën STE bijdrage aan kosten-effectiviteit Evaluation Tool voor de meest kosteneffectieve oplossing voor retrofitting Decision tool voor ontwerp en evaluatie van STE VOORNAAMSTE DOEL: “To develop a methodology evaluation tool for de most cost –effective global energy intervention framework for building retrofitting” EVALUATION TOOL *

43 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – Referentie eengezinswoning
* 16/07/96 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – Referentie eengezinswoning SFH: Single Family house (eengezinswoning) SFH 84,5 m2 *

44 MFH: Multifamily house (flats)
* 16/07/96 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – Referentie meerfamiliewoning (flat) MFH: Multifamily house (flats) MFH 676 m2 *

45 WAAR KAN HET HET BESTE WORDEN TOEGEPAST? – Voorbeeld resultaten
* 16/07/96 Curves voor de beste resultaten (Pareto distribution) *

46 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

47 Verschillen omvatten:
WAT KOST HET? De kosten en opbrengsten (€) voor seizoensopslag van thermische energie variëren zeer. Verschillen omvatten: Klimaat (zoninstraling, buitentemperatuur) Verwarmingsvraag Type STE Integratie van stadsverwarming Financiële variabelen omvatten inflatie, brandstofkosten, internal rate of return, etc.

48 WAT KOST HET? – De STE tank
Voorbeeldkosten voor STE tanks Er bestaan verschillende methoden voor het analyseren van financiele prestaties van STE installaties. Het diagram laat de kosten zien van een brede band van STE tankgroottes in gebruik voor grote stadsverwarmings-systemen. De investerings-kosten worden lager bij grotere schaal. De kosten voor de EINSTEIN STE tanks voor zowel kleine als grote schaal scenario’s staat in de tabel hiernaast. Source: Solites Site STES Size {m3} Cost {€} Cost/m3 {€} Sweden 23 16225 705.4 Poland 800 Spain 180

49 WAT KOST HET? – Totale kosten voor verwarming
Voorbeeld voor een STE installatie in een eengezinswoning Een passiefhuis met warm water door zonnecollectoren en ruimteverwarming door STE Snelste terugverdientijd was voor het systeem zonder STE (optie met de laagste kosten in jaar 16 & daarna in jaar 24 na upgrade). Wanneer de STE werd toegevoegd werd de optie met de laagste kosten bereikt in jaar 33. Let op: de STE is nodig als een integraal element in het systeem zodat technische problemen met stagnatie worden voorkomen. Source: Colclough & Griffiths, Applied Energy Journal 2016 Gepresenteerde kosten omvatten systemen, kosten voor gebruik en brandstof en zijn aangepast voor inflatie en Net Present Value.

50 Voorbeeld van een kleine schaal STE installatie
WAT KOST HET? Voorbeeld van een kleine schaal STE installatie 10 wooneenheden met zonnecollectoren voor warm water en ruimteverwarming en STE in Lysekil, Zweden Gebouwen zijn gerenoveerd naar Passiefhuis standaard Zonneverwarming met STE toegepast Terugverdiend na 17 jaar Description Multiunit development Number of units 10 (4 commercial, 6 residential) Total floor area {m2} 381 plus 390 = 781 Total Solar Array {m2} 50 Diurnal Store {m3} 3.3 STES Size {m3} 23 Space heating energy demand {kWh} 53,422 DHW energy demand {kWh} 7,417 Total NPV cost over 40 years {€} 405,415 Payback peiod {Years} 17 Saving compared with non Solar STES 27%

51 Voorbeeld van een kleine schaal STE installatie
WAT KOST HET? Voorbeeld van een kleine schaal STE installatie 10 wooneenheden met zonnecollectoren voor warm water en ruimteverwarming en STE in Lysekil, Zweden De totale kosten voor warm water en ruimteverwarming staan hiernaast weergegeven. Gepresenteerde kosten omvatten systemen, kosten voor gebruik en brandstof en zijn aangepast voor inflatie en Net Present Value De verwarmingskosten met stadsverwarming (€514,492) zijn hoger dan die met zonnewarmte en STE met stadsverwarming als backup (€405,415) voor de 40 jaar die zijn berekend De volledige analyse is beschikbaar hier (insert link to Del 7.5)

52 Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE?
Inhoud Wat is Seizoensopslag van thermische energie (STE)? Waarom STE? Geschiedenis van STE Hoe werkt het? Manieren van thermische energiesopslag Hoeveel energie kan worden opgeslagen? Waar kan het het beste worden toegepast? Wat kost het? Case Studies

53 Seasonal Thermal Energy Store Solar Network Heat Distribution Network
CASE STUDIES Central Heating Plant Solar Collectors Seasonal Thermal Energy Store Solar Network Heat Distribution Network Heat Transfer Substation 53

54 STE Tanks onder een huis
CASE STUDIES STE Tanks onder een huis 1e Europese huis obv. 100% zonne-energie Oberburg, Zwitserland In bedrijf sinds januari 1990 Bron: Jenni Energietechnik

55 Oberburger Sonnenhaus
CASE STUDIES Oberburger Sonnenhaus Eerste meer-familie huis (appartementen) dat volledig met zonne-energie kan worden verwarmd Oberburg, Zwitserland 276m² zonnecollectoren 205m³ thermische opslagtank Bron: Jenni Energietechnik

56 CASE STUDIES Hamburg (1996) Friedrichshafen (1996) Neckarsulm (1997)
Source: USTUTT CASE STUDIES Hamburg (1996) Friedrichshafen (1996) 3.000 m² Flat plate coll. 4500 m³ Water tank 4.050 m² Flat plate coll. m³ Water tank Neckarsulm (1997) Steinfurt (1998) 5.900 m² Flat plate coll. m³ BTES 510 m² Flat plate coll. 1.500 m³ Pit TES (Gravel/Water) Rostock (2000) Hannover (2000) 1.000 m² Solar-roof m³ ATES 1.350 m² Flat plate coll. 2.750 m³ Water Tank

57 CASE STUDIES Chemnitz, 1. phase (2000) Attenkirchen (2002)
Source: USTUTT CASE STUDIES Chemnitz, 1. phase (2000) Attenkirchen (2002) 540 m² Vacuum tubes 8.000 m³ Pit TES (Gravel/Water) 800 m² Solar-Roof 9.850 m³ Water tank & Boreholes Munich (2007) Crailsheim (2007) 2.900 m² Flat plate coll. 5.700 m³ Water tank 7.500 m² Flat plate coll. m³ BTES Eggenstein (2008) 1.600 m² Flat plate coll. 4.500 m³ Pit TES (Gravel/Water)

58 * Miguel Ramirez Dr Shane Colclough Prof Neil J Hewitt
16/07/96 Miguel Ramirez Dr Shane Colclough Prof Neil J Hewitt Nederlandse versie: dr. ir. Ruud Cuypers Seasonal Thermal Energy Storage (STES) for EDUCATORS Seizoensopslag van Thermische energie (STE) voor OPLEIDERS (Academisch kader, Hoger onderwijs, Overheid, etc) *