Cursus Analyse Schone Energieprojecten © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Analyse Gecombineerde Warmte- en Krachtproject Fotocredit: Warren Gretz, DOE/NREL PIX Gecombineerde Warmte- en Krachtinstallatie

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Doelstellingen • Overzicht geven met basiskenmerken Gecombineerde Warmte- en Krachtsystemen (WKK) • Illustreren van belangrijke aandachtspunten bij analyse van WKK-projecten • Introductie van RETScreen ® model voor WKK-projecten

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – • Elektriciteit • Warmte  Gebouwen  Nederzettingen/dorpen  Industriële processen …maar ook… • Verhoogd energierendement • Minder afval en emissies • Minder transport- en distributieverliezen • Een mogelijkheid om een warmtedistributiesysteem te gebruiken (stadsverwarming) • Koeling Waarin voorziet Gecombineerde Warmte en Kracht (WKK)? Fotocredit: Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX Biomassacentrale, USA

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Motivatie voor WKK-systemen • Traditionele centrale elektriciteitssystemen zijn niet efficiënt  Eén- tot tweederde van de energie gaat verloren als warmte  Deze warmte, die anders verloren gaat, kan worden gebruikt voor industriële processen, verwarming en warm tapwater, koeling, etc. • Kracht heeft een hogere waarde dan warmte Aanpgepast van World Alliance for Decentralized Energy Duurzame biomassa geothermisch Steenkool Olie Gas Nucleair Waterkracht Totale Primaire Energie Input voor elektriciteits- productie Conversie verliezen bij productie via warmte Eigen gebruik elektriciteits- centrale 963 Transmissie- en distributie- verliezen Bruto elektriciteits- productie Netto elektriciteits- productie Elektriciteit geleverd aan klanten Industrie Niet-industrie 7.470

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Het WKK-concept • Gelijktijdige productie van twee of meer typen bruikbare energie van één enkele energiebron (Ook wel co-productie genoemd) • Gebruik van afvalwarmte uit krachtopwekkingssystemen Rendement warmteterugwinning (55/70)= 78,6 % Totaal rendement ((30+55)/100)=85,0 % Rookgas 15 eenheden Warmte 55 eenheden Kracht 30 eenheden WTW Stoomgenerator Generator Warmte- last Elektrische Belasting Warmte en Rookgas 70 eenheden Brandstof 100 eenheden Krachtinstallatie

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Omschrijving WKK (1) Installatie & Technologie • Koelinstallatie  Compressor  Absorptiekoeler  Warmtepomp, etc • Warmte-installatie  Boiler / Verbrandingskamer / Heater  Terugwinning afvalwarmte  Warmtepomp, etc. • Krachtinstallatie  Gasturbine  Gasturbine - STEG  Stoomturbine  Zuigermotor  Brandstofcel, etc. Fotocredit: Rolls-Royce plc Gasturbine Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan Koelinstallatie

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Omschrijving WKK (2) Typen brandstof • Fossiele brandstoffen  Aardgas  Diesel (#2 olie)  Steenkool, etc. • Hernieuwbare brandstoffen  Houtafval  Stortgas  Biogas  Restproducten landbouw  Bagasse  Energiegewassen, etc. • Geothermische energie • Waterstof, etc. Fotocredit: Joel Renner, DOE/ NREL PIX Geothermische Geiser Fotocredit: Warren Gretz, DOE/NREL Biomassa voor WKK

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Omschrijving WKK (3) Toepassingen • Alleenstaande gebouwen • Commercieel en industrieel • Meerdere gebouwen • Warmtedistributiesystemen • Industriële processen WKK op stortgas voor warmtedistributiesysteem, Zweden Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan Microturbine in kassen Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan WKK Kitchener City Hall

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – • Warmte van een WKK-installatie kan naar meerdere dichtbij gelegen gebouwen gedistribueerd worden voor warmte en koeling  Geïsoleerde stalen buizen worden 0,6 tot 0,8 m onder de grond gelegd • Voordelen boven ieder gebouw een eigen installatie  Hoger rendement  Emissie controle op één enkele installatie  Veiligheid  Comfort  Gemak in bedrijfsvoering • Initiële kosten normaal gesproken hoger Warmtedistributiesystemen Fotocredit: SweHeat Energiecentrale met WKK Fotocredit: SweHeat Buizen voor warmtedistributiesysteem

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Kosten WKK-systemen • Kosten variëren zeer • Initiële kosten  Krachtinstallatie  Warmte-installatie  Koelinstallatie  Elektrische aansluiting  Toegangswegen  Warmtedistributienetwerk • Wederkerende kosten  Brandstof  Bedrijfsvoering & onderhoud  Reparatie & vervanging van onderdelen Opm.: typische kosten voor installaties in Canadese $ per 1 januari Wisselkoers in die tijd was ruweg 1 CAD= 0,81 USD en 1 CAD= 0,62 Euro tot Fotovoltaïsche module 550 tot 4.500Waterkrachtturbine tot 3.000Windturbine tot 7.700Brandstofcel tot 2.100Geothermisch systeem 500 tot 1.500Stoomturbine 700 tot 1.500Gasturbine - STEG 550 tot 2.500Gasturbine 700 tot 2.000Zuigermotor Typische kosten installatie ($/kW) Typische kosten installatie ($/kW)RETScreen ® type krachtinstallatie

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Aandachtspunten WKK-project • Betrouwbare, lange termijntoevoer van brandstof • Kapitaalkosten moeten onder controle worden gehouden • Klant nodig voor zowel warmte als kracht  Verkoop elektriciteit aan net moet onderhandeld worden als niet alles ter plekke wordt gebruikt • Installatie wordt normaal gesproken gedimensioneerd op basisbelasting voor warmte (d.w.z. de minimale warmtelast onder normale bedrijfsomstandigheden)  Warmteopbrengst is normaal 100% tot 200% van de elektriciteitsopbrengst  Warmte kan worden gebruikt voor koeling door absorptiekoelers • Spreiding van risico in verband met onzekerheden in toekomstige elektriciteits- of aardgasprijs

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Voorbeeld: Canada Alleenstaande gebouwen • Gebouwen die warmte, koeling en een betrouwbare elektriciteits- voorziening nodig hebben  Ziekenhuizen, scholen, commerciële gebouwen, etc. Zuigermotor Fotocredit: GE Jenbacher Stoomketel met w.t.w. uit rookgassen Fotocredit: GE Jenbacher Ziekenhuis, Ontario, Canada Fotocredit: GE Jenbacher

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Voorbeeld: Zweden en VS Meerdere gebouwen • Groepen gebouwen gevoed door een centrale energiecentrale met warmte/koeling  Universiteiten, commerciële complexen, nederzettingen, ziekenhuizen, industriële complexen, etc.  Warmtedistributiesysteem Turbine gebruikt op MIT, Cambridge, Mass. USA Photo Credit: SweHeat Centrale met warmtedistributiesysteem

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Voorbeeld: Brazilië Industriële processen • Industrieën met een hoge, constante warmte- en koelvraag zijn goede kandidaten voor WKK Bagasse voor proceswarmte in een fabriek, Brazilië Fotocredit: Ralph Overend/ NREL Pix • Ook toepasbaar in industrieën die afval produceren dat gebruikt kan worden om warmte en kracht op te wekken brandstof gasturbine generator compressor rookgas stoomturbine generator Elek- trische belasting verbrander naverbranding WTW-stoom generator Afname punt condensor Afnamepunt tegendruk Warmte- last stoom lucht Elek- trische belasting

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – WKK op stortgas voor warmtedistributiesysteem, Zweden Voorbeeld: Canada en Zweden Stortgas • Vuilnisbelt produceert methaan als afval afbreekt • Dit kan worden gebruikt als de brandstof voor koelings-, warmte- en krachtprojecten Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan Fotocredit: Gaz Metropolitan Buizenstelsel voor opvangen stortgas Filter Compressor Koeler/ droger Stoomproductie Proces Elektriciteitsproductie Fakkel Opvangcyclus Stortgas

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – RETScreen ® model WKK-project • Wereldwijde analyse van energieproductie, levenscycluskosten en reductie broeikasgasemissie  Koeling, warmte, kracht en alle combinaties hiervan  Gas- of stoomturbines, zuigermotoren, brandstofcellen, ketels, compressoren, enz.  Groot scala aan brandstoffen, variërend van fossiele brandstoffen tot biomassa en geothermische  Variëteit in operationele strategieën  Rekenmodel voor stortgas  Warmtedistributiesysteem • Inclusief:  Meerdere talen, omrekenmodule eenheden, en hulpmiddelen voor gebruiker

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – RETScreen ® Model WKK-Project • Mogelijkheden voor meerdere typen projecten  Alleen warmte  Alleen kracht  Alleen koeling  Gecombineerde warmte en kracht  Gecombineerde koeling en kracht  Gecombineerde warmte en koeling  Gecombineerde koeling, warmte & kracht Brandstof Warmte Warmte- last Koellast Elektrische belasting Kracht- installatie Koel- installatie Warmte- installatie Teruggewonnen warmte Koude Elektriciteit Warmte

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – RETScreen ® Model WKK-Project Warmte-installaties Belasting (kw) Maand Piekbelasting warmte Middenbelasting warmte Basisbelasting warmte warmtekracht koeling jan febr mrtaprmeijun julaugseptoktnovdec

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – RETScreen ® Model WKK-Project Koelinstallaties Belasting (kw) Maand jan febr mrtaprmeijun julaugseptoktnovdec Piekbelasting koeling Basisbelasting koeling warmtekracht koeling

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – RETScreen ® Model WKK-Project Krachtinstallaties jan febr mrtaprmeijun julaugseptoktnovdec Maand Belasting (kw) Piekbelasting kracht Middenbelasting kracht Basisbelasting kracht warmtekracht koeling

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – RETScreen ® Energetische berekeningen WKK Zie elektronisch handboek Projectanalyse Schone Energie: RETScreen ® Ontwerp en Casestudies Hoofdstuk projectanalyse gecombineerde warmte en kracht Vereenvoudigd stromingsdiagram van WKK Energiemodel Maak schatting van belastingen en vragen: u Warmteprojekt; u Koelprojekt; en/of u Krachtprojekt Definieer karakteristieken installatie Bereken geleverde energie en overeenkomstig brandstofverbruik

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Voorbeeld van validatie van het RETScreen ® model voor een WKK-Project • Algehele validatie door onafhankelijke consultants (FVB Energy Inc.) en door vele beta-testers uit de industrie, energiebedrijven, universiteiten en overheidsinstellingen • Vergeleken met meerdere andere modellen en/of gemeten data, met uitstekende resultaten (bijv. berekeningen van opbrengst stoomturbine vergeleken met GE Energy simulatiesoftware van processen, genaamd GateCycle) Kpph = lbs/hr Vergelijking opbrengstberekeningen stoomturbine

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Conclusies • Gecombineerde warmte kracht (WKK) systemen maken efficiënt gebruik van warmte die anders verspild zou worden • RETScreen berekent vraag- en belastingkrommen, geleverde energie en brandstofverbruik voor verschillende combinaties van warmte-, koeling- en/of krachtsystemen met gebruik van minimale gegevens • RETScreen leidt tot significante kostenbesparingen in pre- haalbaarheidsstudies

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – Vragen? Voor meer informatie, bezoek de RETScreen Website op Module Analyse Gecombineerde Warmte- en Krachtprojecten ® RETScreen ® Internationale Cursus Analyse Schone Energieprojecten