Cursus Analyse Schone Energieprojecten

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

2. 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. Waarin voorziet Gecombineerde Warmte en Kracht (WKK)? Biomassacentrale, USA • 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 Fotocredit: Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX

4. 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 Verloren energie in centrale systemen Duurzame biomassa geothermisch 1.024 Eigen gebruik elektriciteits- centrale 963 Conversie verliezen bij productie via warmte 24.726 Steenkool 17.075 Totale Primaire Energie Input voor elektriciteits-productie 40.180 Transmissie- en distributie- verliezen 1.338 Olie3.215 Gas 8.384 Bruto elektriciteits-productie 15.454 Industrie 5.683 Elektriciteit geleverd aan klanten 13.153 Netto elektriciteits-productie 14.491 Nucleair 7.777 Niet-industrie 7.470 Waterkracht 2.705 Aanpgepast van World Alliance for Decentralized Energy

5. 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 Rookgas 15 eenheden Rendement warmteterugwinning (55/70)= 78,6 % Totaal rendement ((30+55)/100)=85,0 % Warmte 55 eenheden WTW Stoomgenerator Warmte- last Warmte en Rookgas 70 eenheden Brandstof 100 eenheden Kracht 30 eenheden Elektrische Belasting Krachtinstallatie Generator

6. 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. Gasturbine Fotocredit: Rolls-Royce plc Koelinstallatie Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan

7. 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. Biomassa voor WKK Fotocredit: Warren Gretz, DOE/NREL Geothermische Geiser Fotocredit: Joel Renner, DOE/ NREL PIX

8. Omschrijving WKK (3) Toepassingen WKK Kitchener City Hall • Alleenstaande gebouwen • Commercieel en industrieel • Meerdere gebouwen • Warmtedistributiesystemen • Industriële processen Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan WKK op stortgas voor warmtedistributiesysteem, Zweden Microturbine in kassen Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan

9. Warmtedistributiesystemen • 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 Energiecentrale met WKK Buizen voor warmtedistributiesysteem Fotocredit: SweHeat Fotocredit: SweHeat

10. 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 RETScreen® type krachtinstallatie Typische kosten installatie ($/kW) Zuigermotor 700 tot 2.000 Gasturbine 550 tot 2.500 Gasturbine - STEG 700 tot 1.500 Stoomturbine 500 tot 1.500 Geothermisch systeem 1.800 tot 2.100 Brandstofcel 4.000 tot 7.700 Windturbine 1.000 tot 3.000 Waterkrachtturbine 550 tot 4.500 Fotovoltaïsche module 8.000 tot 12.000 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

11. 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. Voorbeeld: CanadaAlleenstaande gebouwen • Gebouwen die warmte, koeling en een betrouwbare elektriciteits-voorziening nodig hebben • Ziekenhuizen, scholen, commerciële gebouwen, etc. Ziekenhuis, Ontario, Canada Fotocredit: GE Jenbacher Zuigermotor Stoomketel met w.t.w. uit rookgassen Fotocredit: GE Jenbacher Fotocredit: GE Jenbacher

13. Voorbeeld: Zweden en VSMeerdere gebouwen • Groepen gebouwen gevoed door een centrale energiecentrale met warmte/koeling • Universiteiten, commerciële complexen, nederzettingen, ziekenhuizen, industriële complexen, etc. • Warmtedistributiesysteem Centrale met warmtedistributiesysteem Turbine gebruikt op MIT, Cambridge, Mass. USA Photo Credit: SweHeat

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

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

16. 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. RETScreen® Model WKK-Project Warmte Warmte-installatie Warmte- last Brandstof Teruggewonnen warmte Warmte • 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 Koel-installatie Koude Koellast Elektriciteit Elektriciteit Brandstof Kracht-installatie Elektrische belasting

18. RETScreen® Model WKK-Project Warmte-installaties Piekbelasting warmte Middenbelasting warmte Belasting (kw) Basisbelasting warmte jan mrt apr mei jun febr jul aug sept okt nov dec Maand koeling warmte kracht

19. RETScreen®Model WKK-Project Koelinstallaties Belasting (kw) Piekbelasting koeling Basisbelasting koeling jan mrt apr mei jun febr jul aug sept okt nov dec Maand koeling warmte kracht

20. RETScreen® Model WKK-Project Krachtinstallaties Piekbelasting kracht Belasting(kw) Middenbelasting kracht Basisbelasting kracht jan mrt apr mei jun febr jul aug sept okt nov dec Maand koeling warmte kracht

21. RETScreen®Energetische berekeningen WKK • Maak schatting van belastingen en vragen: • Warmteprojekt; • Koelprojekt; en/of • Krachtprojekt Definieer karakteristieken installatie Bereken geleverde energie en overeenkomstig brandstofverbruik Zie elektronisch handboek Projectanalyse Schone Energie: RETScreen® Ontwerp en Casestudies Hoofdstuk projectanalyse gecombineerde warmte en kracht Vereenvoudigd stromingsdiagram van WKK Energiemodel

22. 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) Vergelijking opbrengstberekeningen stoomturbine Kpph = 1.000 lbs/hr

23. 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. Vragen? Module Analyse Gecombineerde Warmte- en Krachtprojecten RETScreen® Internationale Cursus Analyse Schone Energieprojecten Voor meer informatie, bezoek de RETScreen Website op www.retscreen.net