De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Duurzaam inzetten op bodemenergie Hans Gehrels, Niels van Oostrom (Deltares) Jan Diederik van Wees (TNO)

Verwante presentaties


Presentatie over: "Duurzaam inzetten op bodemenergie Hans Gehrels, Niels van Oostrom (Deltares) Jan Diederik van Wees (TNO)"— Transcript van de presentatie:

1 Duurzaam inzetten op bodemenergie Hans Gehrels, Niels van Oostrom (Deltares) Jan Diederik van Wees (TNO)

2 18 november 2009PAO Energie uit Water2 Programma 1.Inleiding (5 min) 2.Warmte-koude opslag (25 min) 3.Geothermie (15 min) 4.Discussie (15 min)

3 1.Inleiding

4 18 november 2009PAO Energie uit Water4 Broad picture … “We will restore science to its rightful place, and wield technology's wonders We will harness the sun and the winds and the soil to fuel our cars and run our factories.” Barack Obama in his inaugural speech on Jan. 20, 2009

5 18 november 2009PAO Energie uit Water5 Maatschappelijk vraagstuk Transitie naar duurzame energie is urgent Doelstelling kabinet: verminderen afhankelijkheid van fossiele brandstoffen door 20% energiebesparing, 20% duurzame energie en 20% minder CO2-uitstoot in 2020 (t.o.v. 1990) Bij ongewijzigd beleid komen we halverwege - we zijn er nog lang niet Duurzame energie speelt grote rol in komende jaar – opgave en kans voor wetenschap en bedrijfsleven

6 18 november 2009PAO Energie uit Water6 Urgentie van duurzame energiebronnen Tegenlicht: Ontwikkeling zon- en wind-energie sterk in opmars Werk aan de winkel voor energie uit water en ondergrond Zweden: 20% van energiegebruik uit waterkracht Noorwegen: 98,8% van het electriciteitsverbruik uit waterkracht. Nederland: 30% van NL energieverbruik voor warmte en koude van gebouwen 50-70% besparing mogelijk met WKO DUS 15-20% energiebesparing mogelijk met maar 1 techniek

7 18 november 2009PAO Energie uit Water7 Geothermie systemenGesloten systemenOpen systemen Bodemenergie – verschillende vormen

8 18 november 2009PAO Energie uit Water8 Overzicht Verticale BWWWKODiepe geothermie ToepassingsvormVerwarmen en koelen met warmtepomp Koelen of koelen en verwarmen vaak met warmtepomp Alleen verwarmen MarktsectorenWoningbouw, kleine utiliteitsbouw Utiliteitsbouw, glastuinbouw, woningbouw Woningbouw, glastuinbouw, industrie Minimale schaalgrootte 1 woningGebouw > m2, 50 woningen 2500 woningen Diepte in de bodem meter meter meter Terugverdientijd10 – 20 jaar1 – 12 jaar5 – 20 jaar Aantal25000 lussen1200 bronnen1 systeem Vergunning(nog) geen vergunning nodig GrondwaterwetMijnbouwwet Energiebesparing50% op combinatie; 30-50% op verw+koel 50-80% op koeling, 30-50% op verwarmen 60-70% op verwarmen

9 18 november 2009PAO Energie uit Water9 Coëfficiënt of performance: COP COP - coefficient of performance: verhouding tussen de hoeveelheid afgegeven warmte tegenover de hoeveelheid verbruikte energie van onder andere een warmtepomp. Deze energie wordt bij de warmtepomp gebruikt door de compressor. Een water/water warmtepomp heeft een COP van 3,5: 3,5 kWh aan warmteproductie voor elke kWh uit het elektriciteitsnet. Dit kan men gelijkstellen aan een rendement van 350%. Bij gewone elektrische verwarming heb je slechts een rendement van 100%. De verhouding tussen de gas- en elektriciteitsprijs bepaalt vervolgens wat de bedrijfskosten zijn. Kosten aardgas hoogrendementsketel € 19,00. Kosten elektriciteit voor de warmtepomp € 18,50. Het voordeel van de warmtepomp zit dus niet zozeer in de grote besparing op stookkosten, maar wel in de vermeden uitstoot CO2.

10 18 november 2009PAO Energie uit Water10 Vergelijking TypeaarddiepteVermogenSchaal #huize n Basis Investering CAPEX CO2 reductie tov gasgestook t/ COP Lifetime BWWWK GJ/yr110 kEUR50%/4-6oneindig WKOWK MWth kEUR50%/4-6oneindig Geoth Warmte W km 7.5 MWth30006 MLN70-95%/ jaar Geoth Elektr W/E>3.5 km20 MWth/ 3 MWe 8000/ MLN100%30 jaar

11 18 november 2009PAO Energie uit Water11 Vergelijking TypeOndergrondse economische performance risico’s Maatschappelijke risicosSubsidies BWWGeenVerstoring hydrologische systemen door boringen Geen WKODoorlatendheid bodem chemie Verstoring hydrologische systemen door boringen en productiesystemen Geen Geoth Warmte Temperatuur Doorlatendheid bodem chemie Geringe bodemdaling door afkoeling Project Geoth Elektr Temperatuur Doorlatendheid Hydraulic Fraccing chemie Induced seismicityProject

12 2.Warmte-koude opslag

13 18 november 2009PAO Energie uit Water13 WKO is hot

14 18 november 2009PAO Energie uit Water14 Werkingsprincipe Koude en/of warmte wordt opgeslagen in een watervoerende zandlaag (aquifer) in de bodem. ’s Winters wordt winterkoude opgeslagen in de koude bron met een temperatuur van circa 8°C. ’s Zomers wordt het koude grondwater uit de koude bron opgepompt en gebruikt voor koeling van een gebouw of een proces. Het grondwater neemt de warmte uit het koelcircuit in het gebouw op en wordt met een temperatuur van 15 à 20°C in de warme bron geïnfiltreerd. Het grondwatercircuit en het gebouwcircuit zijn gescheiden door een warmtewisselaar (TSA). Koelen met opgeslagen koude kost slechts 10% van het vermogen van een koelmachine. Samen met de elektriciteit voor het laden van koude is een besparing mogelijk van % op het elektriciteitsverbruik voor koeling in vergelijking met een koelmachine. Warmte/koudeopslag in combinatie met een warmtepomp bespaart circa 50 procent op de energie voor verwarmen en koelen in vergelijking met een klassieke installatie, bestaande uit een ketel en koelmachine.

15 18 november 2009PAO Energie uit Water15 Warmtepomp Drukverhoging in de compressor: het gasvormige koudemiddel wordt samengeperst. Temperatuur loopt op tot boven die van de te verwarmen ruimte. Hete damp stroomt naar de condensor. Warmteafgifte in de condensor: In de condensor (radiator) condenseert de damp tegen de relatief koude wand en geeft warmte af. De vloeistof wordt aan de onderzijde van het reservoir afgetapt en stroomt dan naar een smoorventiel. Drukverlaging: In het smoorventiel of reduceerventiel stroomt de vloeistof door een nauwe opening. Warmteopname uit de omgeving: In de verdamper is de druk lager, zodat de vloeistof aan de kook raakt. De warmte die daarvoor nodig is wordt onttrokken aan de omgeving.

16 18 november 2009PAO Energie uit Water16 Gesloten systemen: horizontaal

17 18 november 2009PAO Energie uit Water17 Gesloten systemen: verticaal

18 18 november 2009PAO Energie uit Water18 Groei gesloten systemen

19 18 november 2009PAO Energie uit Water19 Open systemen

20 18 november 2009PAO Energie uit Water20 Groei open systemen

21 18 november 2009PAO Energie uit Water21 Groei open systemen systemen1000 systemen200 systemen

22 18 november 2009PAO Energie uit Water22 Advies Taskforce WKO (VROM) GroeiPer jaarOpen WKO in 2020 Duurzame energie [PJ] ReductieCO2 [Mton] % CO2 t.o.v. gebouwde omgeving Autonoom12% ,62% Beperkt versneld 20% ,25% Versneld30% ,911% Wat is het effect van versnelde groei op ondergrond en rendement?

23 18 november 2009PAO Energie uit Water23 Stijghoogte Beïnvloeding van bovenliggende pakketten en/of freatisch grondwater Gevolgen freatische grondwaterstand- verandering in stedelijk gebied potentieel groter Hydraulische interferentie: harder pompen om debieten te halen

24 18 november 2009PAO Energie uit Water24 Stijghoogte Regionale stromingspatroon Den Haag Stijghoogte toename Regionale natuurlijke stijghoogte gradient

25 18 november 2009PAO Energie uit Water25 Freatische grondwaterstand De Uithof: groen is nabij de pompput, paars en bruin freatische grondwaterstand op 10 respectievelijk 25 meter afstand

26 18 november 2009PAO Energie uit Water26 Verzilting

27 18 november 2009PAO Energie uit Water27 Verzilting Irreversibel

28 18 november 2009PAO Energie uit Water28 Grondwaterkwaliteit Vermenging verschillende natuurlijke grondwaterkwaliteit: is dat erg? Horizontaal of verticaal verplaatsen of vermengen verontreinigingen Diepe systemen: minder risico op verplaatsen verontreinigingen Ondiepe systemen: minder invloed op “niet menselijk beïnvloed” grondwater

29 18 november 2009PAO Energie uit Water29 Microbiologie Invloed op natuurlijke bacteriën Grotere dynamiek Andere temperatuur Andere redoxomstandigheden Beschikbaar komen van organisch materiaal Eerste indicatie dat temperatuurverschil van circa 2 graden geen effect heeft Wel constatering dat diversiteit en aantal bacterien bij wko lager is dan bij referentie

30 18 november 2009PAO Energie uit Water30 Perforatie Risico’s: Vermenging grondwaterkwaliteiten Aantrekken verontreinigingen van boven SIKB protocol is er, maar controle nog te regelen

31 18 november 2009PAO Energie uit Water31 Meer met Bodemenergie Onderzoeksprogramma naar toepassing van WKO Advies/ontwerp WKO (thermisch) Nieuwe concepten WKO Onderzoek WKO (therm/bio/geochem) WKO en saneren monitoringstools Fundamenteel onderzoek (WKO) WKO, saneren (mn biologie), ecologie Praktisch onderzoek WKO (bio/geochem), ecologie, biodiversiteit WKO en saneren

32 18 november 2009PAO Energie uit Water32 Meer met bodemenergie Vragers Alle provincies Enkele gemeenten Waterleidingbedrijven/energiebedrijf Waterschappen VROM en SKB Aanbieders Deltares, IF, Bioclear en WUR Praktijkonderzoek (2 jaar) en fundamenteel onderzoek (2 AiO’s)

33 18 november 2009PAO Energie uit Water33 Beschermen en benutten

34 18 november 2009PAO Energie uit Water34 WP2: effecten van (grootschalige) WKO Stijghoogte: beïnvloeding aquifer, interactie diep-ondiep, kwel Heterogeniteit: inzicht in verspreiding geïnjecteerd en herkomst onttrokken water, effectiviteit opslag Temperatuur: beïnvloeding aquifer door grootschalige toepassing Natuurlijke chemie: invloed op natuurlijke samenstelling door temperatuur, menging, lekkagestroming Verzilting: effect op zoet-zoutpatronen van grote installaties Pathogene bacteriën: gaan ze mee naar beneden? Natuurlijke diepe bacteriën: hoe reageren die? Geomechanica: maaiveldbeweging, zetting, opbarsting, welvorming Effecten na sluiting: na-ijleffect Hoge temperatuur opslag: effecten en mogelijkheden (Uithof, Swammerdam) Meerdere systemen: rendement opslag

35 18 november 2009PAO Energie uit Water35 Interferentie

36 18 november 2009PAO Energie uit Water36 Risico’s op interferentie Inschatting van het risico op interferentie 2005 en in 2030 (IF Technology)

37 18 november 2009PAO Energie uit Water37 Heterogeniteit Effect heterogeniteit ondergrond op temperatuurzones verondersteld: vergroting kans op (eigen) interferentie Kavelgrens Effectstudie Werkelijkheid?

38 18 november 2009PAO Energie uit Water38 WP3: WKO en sanering Sanerende werking van rondpompen: (bio)wasmachine Effect van verontreiniging op WKO Effect van WKO op afbraak Corrosie, verstopping?  ontwerp van WKO Nieuwe concepten voor combinatie Hoe is WKO optimaal te combineren in gebiedsgerichte aanpak Combinatie van monitoring (gebiedsgericht en WKO-vergunning)

39 18 november 2009PAO Energie uit Water39 WP4: WKO in water- en energieketen Analyse van kansen en nieuwe mogelijkheden Combineren van RO-opgaven, waterbeheerdoelstellingen (kwantiteit en kwaliteit) en energieambities Keten grondwater, proceswater, oppervlakte- water Aanvullend op voorgaande methodiek: Deskstudie en brainstormsessies

40 18 november 2009PAO Energie uit Water40 RO Ondergrond De verdergaande benutting van de ondergrond vraagt om RO beleid voor de ondergrond Niet alleen voor energieopslag, maar voor de combinaties met andere gebruiksfuncties zoals ondergronds bouwen, sanering, perforatie, etc.

41 18 november 2009PAO Energie uit Water41 WKO Cooling Heating 18 ◦C7 ◦C HE ATES Summer

42 18 november 2009PAO Energie uit Water42 Cooling Heating 18 ◦C 7 ◦C HE ATES Summer WKO in combinatie met oppervlaktewater

43 3. Geothermie

44 18 november 2009PAO Energie uit Water44 Geothermie in opkomst

45 18 november 2009PAO Energie uit Water45 Wat is geothermie? Warmte in de aarde: radioactief verval van elementen Gemiddelde mondiale geothermische gradiënt = 30°C/km Warmte is winbaar met putten die warm water winnen en afgekoeld weer her-injecteren (doublet) Bunge, 2005

46 18 november 2009PAO Energie uit Water46 Heat flow in the continental lithosphere 30C/km50C/km

47 18 november 2009PAO Energie uit Water47 Voordelen Geothermie - Nederland Groen (warmte COP=15+, HR COP=3.5, Electriciteit geen CO2 uitstoot) 24/7  baseload Weinig beslag oppervlakte Verwachting TNO realisatie warmte 1 miljoen huizen 100 jaar Verwachting TNO realisatie electriciteit 100en MWe, renewable 2020 tijdslijn: 1-3% CO2 reductie (landelijk), warmte

48 18 november 2009PAO Energie uit Water48 Twee families

49 18 november 2009PAO Energie uit Water49 Geothermie voor verwarming van huizen [Den-Haag] E [MWth] = Flow-rate [m3/h] *  * 1.2x10 -3

50 18 november 2009PAO Energie uit Water50 Geothermie: waar en hoe Locatie voor bv. woningbouw of tuinbouw Afhankelijk van eigenschappen ondergrond: Geologie: Diepte en temperatuur Permeabiliteit en Dikte van waterdoorlatende lagen Breuken (continuïteit) Warmtevraag 1. Potentie onderzoek regionaal  lokaal  t.b.v. opsporingsvergunning 2. Detailstudie  Structureel geologisch model  Breuken  Continuïteit van de laag  Reservoireigenschappen (porositeit en permeabiliteit)  Transmissiviteit (dikte x doorlatendheid) 3. Putconfiguratie

51 18 november 2009PAO Energie uit Water51 Kennis van de ondergrond? Kennis diepe ondergrond bij TNO uit: (Exploratie-)boringen 2D en 3D seismiek voor landelijke kartering Olie-gas exploratie: ca 50 miljard kennis-investering in de afgelopen 30 jaar

52 18 november 2009PAO Energie uit Water52 ThermoGIS

53 18 november 2009PAO Energie uit Water53 ThermoGIS

54 18 november 2009PAO Energie uit Water54 ThermoGIS

55 18 november 2009PAO Energie uit Water55 ThermoGIS

56 18 november 2009PAO Energie uit Water56 ThermoGIS

57 18 november 2009PAO Energie uit Water57 Electriciteitsproductie T = 80 C T = 160 CT = 30 C

58 18 november 2009PAO Energie uit Water58 30C/km 60C/km Geothermal Energy: production of electricity from geothermal hotspots-active faults

59 Vragen?


Download ppt "Duurzaam inzetten op bodemenergie Hans Gehrels, Niels van Oostrom (Deltares) Jan Diederik van Wees (TNO)"

Verwante presentaties


Ads door Google