Cursus Analyse Schone Energieprojecten © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. Analyse Gecombineerde Warmte- en Krachtproject Fotocredit:

Presentatie over: "Cursus Analyse Schone Energieprojecten © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. Analyse Gecombineerde Warmte- en Krachtproject Fotocredit:"— Transcript van de presentatie:

1 Cursus Analyse Schone Energieprojecten © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. Analyse Gecombineerde Warmte- en Krachtproject Fotocredit: Warren Gretz, DOE/NREL PIX Gecombineerde Warmte- en Krachtinstallatie

2 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

3 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. • 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

4 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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 1.024 Steenkool 17.075 Olie 3.215 Gas 8.384 Nucleair 7.777 Waterkracht 2.705 Totale Primaire Energie Input voor elektriciteits- productie 40.180 Conversie verliezen bij productie via warmte 24.726 Eigen gebruik elektriciteits- centrale 963 Transmissie- en distributie- verliezen 1.338 Bruto elektriciteits- productie 15.454 Netto elektriciteits- productie 14.491 Elektriciteit geleverd aan klanten 13.153 Industrie 5.683 Niet-industrie 7.470

5 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

6 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

7 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

8 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

9 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. • 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

10 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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 2005. Wisselkoers in die tijd was ruweg 1 CAD= 0,81 USD en 1 CAD= 0,62 Euro 8.000 tot 12.000Fotovoltaïsche module 550 tot 4.500Waterkrachtturbine 1.000 tot 3.000Windturbine 4.000 tot 7.700Brandstofcel 1.800 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

11 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

12 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

13 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

14 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

15 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

16 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

17 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

18 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. RETScreen ® Model WKK-Project Warmte-installaties Belasting (kw) Maand Piekbelasting warmte Middenbelasting warmte Basisbelasting warmte warmtekracht koeling jan febr mrtaprmeijun julaugseptoktnovdec

19 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. RETScreen ® Model WKK-Project Koelinstallaties Belasting (kw) Maand jan febr mrtaprmeijun julaugseptoktnovdec Piekbelasting koeling Basisbelasting koeling warmtekracht koeling

20 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. RETScreen ® Model WKK-Project Krachtinstallaties jan febr mrtaprmeijun julaugseptoktnovdec Maand Belasting (kw) Piekbelasting kracht Middenbelasting kracht Basisbelasting kracht warmtekracht koeling

21 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

22 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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 = 1.000 lbs/hr Vergelijking opbrengstberekeningen stoomturbine

23 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. 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

24 © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005. Vragen? www.retscreen.net Voor meer informatie, bezoek de RETScreen Website op Module Analyse Gecombineerde Warmte- en Krachtprojecten ® RETScreen ® Internationale Cursus Analyse Schone Energieprojecten