Bijlagen Eindrapport ORC - Kas als Energiebron · Cogen Projects geadviseerde tuinders staat...

Bijlagen

Haalbaarheidsstudie ORC in combinatie met WK Een haalbaarheidsstudie naar de mogelijke toepassing van de combinatie van een ORC met een gasmotor of gasturbine bij hotels, ziekenhuizen, verpleeghuizen, tuinbouwbedrijven, universiteiten en industrie. In opdracht van Tri-O-Gen BV September 2004 Princenhofpark 15-18 3972 AD Driebergen tel. 030 691 1844 fax 030 691 1765 [email protected] www.cogenprojects.nl

Inhoudsopgave bijlagen

A Aansturingsmogelijkheden Cogen Master interactive ............................ 1 B Afnameprofielen sectoren........................................................................... 2 B.1 Ziekenhuis....................................................................................................... 2 B.2 Glastuinbouw .................................................................................................. 3 B.3 Universiteiten .................................................................................................. 5 B.4 Gasturbine ...................................................................................................... 6 C Resultaten en gevoeligheden voor casus glastuinbouw 2 ha................ 8 C.1 Glastuinbouw 2 ha - WK sec .......................................................................... 8 C.2 Glastuinbouw 2 ha - LT ORC ....................................................................... 10 C.3 Glastuinbouw 2 ha - HT ORC....................................................................... 12 C.4 Gevoeligheden tuinbouw 2ha....................................................................... 13 D Resultaten en gevoeligheden voor casus glastuinbouw 3 ha.............. 14 D.1 Glastuinbouw 3 ha - WK sec ........................................................................ 14 D.2 Glastuinbouw 3 ha - LT ORC ....................................................................... 16 D.3 Glastuinbouw 3 ha - HT ORC....................................................................... 18 D.4 Gevoeligheden tuinbouw 2ha en 3 ha ......................................................... 19 E Resultaten en gevoeligheden voor casus ziekenhuizen....................... 26 E.1 Ziekenhuizen - WK sec................................................................................. 26 E.2 Ziekenhuizen - LT ORC................................................................................ 28 E.3 Ziekenhuizen - HT ORC ............................................................................... 30 E.4 Gevoeligheden ziekenhuizen ....................................................................... 31 F Resultaten en gevoeligheden voor casus universiteiten...................... 36 F.1 Universiteiten - WK sec ................................................................................ 36 F.2 Universiteiten - LT ORC ............................................................................... 38 F.3 Universiteiten - HT ORC............................................................................... 40 F.4 Gevoeligheden universiteiten....................................................................... 41 G Resultaten voor casus gasturbine ........................................................... 45 G.1 Gasturbine - WK sec .................................................................................... 45 G.2 Gasturbine - LT ORC.................................................................................... 47 G.3 Gasturbine - HT ORC ................................................................................... 49 H Principeschema combinatie WK met ORC ............................................. 51 J Resultaten Cycle Tempo berekeningen .................................................. 52 J.1 Ontwerpberekeningen .................................................................................. 52 J.2 Bedrijfssituatie (deellast) berekening ........................................................... 54 J.3 Simulaties ..................................................................................................... 55 J.4 Validatie ........................................................................................................ 60

Haalbaarheidsstudie ORC in combinatie met WK - Bijlagen

Bijlagen pagina 1

A Aansturingsmogelijkheden Cogen Master interactive De bijgevoegde lijst is een kopie uit de (engelstalige) handleiding van CMi. Control Strategy Description E–export

possible? All Off The CHP-system does not run No All On The CHP-system runs in full load Yes On heat The operation of the CHP-system is controlled on the basis of heat demand

There are two options: • In case of no buffer the CHP-system will run when the heat demand is

higher than the (minimal) thermal output of the smallest engine. If more heat is required than the full load thermal output of the CHP-system a separate boiler will supply the additional heat.

• In case of a buffer the heat-demand is primarily supplied out of the buffer. When the buffer is below 5% capacity the CHP-system runs at full load until the buffer is filled up. After filling up the buffer the CHP-system stops running; it will start again when the buffer is below 5% capacity etc. If at the start of an operating hour the buffer heat-capacity is above 5%, the CHP-system will not start during that hour, even if the heat demand for that hour is not completely met by the available heat in the buffer. The boiler then supplies the additional heat required during that hour.

Electricity is a by-product for this type of control. In case there is more electricity production than needed on location, an export-connection to the grid is necessary. NB: The ‘5%’ of the buffer is changeable in CMi

Yes

On Heat without Electricity Export

This strategy is equal to that of “on heat” as long as the CHP-system produces less electricity than required. But when the Control Unit of the CHP’s foresees that more electricity will be produced than required, the Control Unit decides to follow the “On electricity” strategy (see below). In that case the boiler supplies the additional heat required.

No

On electricity The CHP-system is now controlled by the demand for electricity on the location. It will run when the electricity demand is higher than the (minimal) electric output of the smallest engine. The heat generated is used to meet the heat demand. If the actual heat demand is less than the heat generated, the excess heat will be stored in the buffer, if a buffer is available. Otherwise this heat is lost. If the heat demand is higher than the heat produced, heat is taken from the buffer. If there is no buffer or there is not enough heat in the buffer, the extra heat required is produced by the boiler. When the buffer is full, the excess heat will be destroyed. With this control strategy there will be no electricity-export to the grid.

No

On electricity without heat loss

This strategy is comparable with “on electricity” but when heat would be destroyed, the engines will stop running. So this strategy is equal to “on electricity” if the CHP-system never produces more heat than required. When the Control Unit of the CHP-system foresees that more heat will be produced than required, it decides to follow the “On heat” strategy (in the case there is no buffer available) or the “On heat direct” strategy (in the case there is a buffer available). The additional electricity required is then imported from the grid.

No

On heat direct

This Control Strategy is only available when there is a buffer installed. The CHP-system follows the strategy “on heat” without filling the buffer. If in previous hours the buffer had been filled (by other Control Strategies) that heat is used first.

Yes


Bijlagen pagina 2

B Afnameprofielen sectoren De werkwijze voor het opstellen van de afnamepatronen wordt hieronder uitgelegd aan de hand van het elektriciteitsverbruik gedurende een week. 1. Het uitgangspunt voor de bepaling van het afnamepatroon is het kWh-gebruik per

uur gedurende een representatieve week van de betreffende maand. Dit is een matrix met 168 kWh waarden (7 dagen à 24 uur).

2. Met deze gegevens worden de gemiddelde uurafnamen voor een werkdag bepaald, en de uurafnamen op zaterdag en op zondag. Het resultaat is een matrix met 72 kWh-waarden (3 dagen à 24 uur).

3. In de matrix met uurafnamen wordt nu de maximale kWh waarde bepaald. Hiermee worden de uurwaarden van punt 2 omgezet naar een percentage van de maximale kWh waarde. Op basis daarvan wordt het representatieve afnamepatroon voor de betreffende maand opgesteld.

Voor warmte geldt een soortgelijke methode op basis van de warmteafname of de gasinkoop ten behoeve van verwarming.

B.1 Ziekenhuis Het afnameprofiel voor warmte is uitgegaan van de warmtevraag zoals die eerder toegepast is voor een bestaand ziekenhuis. Er is onderscheid gemaakt tussen de warmtevraag in de zomer en de winter. In de zomer is in het afnamepatroon geen onderscheid tussen werkdagen weekenddagen, vanwege de verminderde warmtevraag in de zomer. In de wintermaanden bestaat er wel onderscheid tussen de werkdagen en de weekenddagen. Dit verschil is relatief gezien niet zo groot.

Afnamepatroon voor warmte in winter voor een ziekenhuis

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Winterwerkdag

Winterweekend

Representatief afnamepatroon voor warmte in de winter voor een ziekenhuis

Afnamepatroon voor warmte in de zomer voor een ziekenhuis

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Zomerwerkdag

zomerweekend

Representatief afnamepatroon van een ziekenhuis voor warmte in de zomer


Bijlagen pagina 3

Op de volgende pagina zijn de representatieve afnamepatronen voor elektriciteit gegeven. Ook hier wordt onderscheid gemaakt tussen de een afnamepatroon voor de winter en een afnamepatroon voor de zomer.

Afnamepatroon voor elektriciteit in winter voor een ziekenhuis

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Winterwerkdag

Winterweekend

Representatief afnamepatroon van een ziekenhuis voor elektriciteit in de winter

Afnamepatroon voor elektriciteit in de zomer voor een ziekenhuis

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Zomerwerkdag

zomerweekend

Representatief afnamepatroon van een ziekenhuis voor elektriciteit in de zomer

Bij het kiezen van de “standaard” verbruikspatronen is zoveel mogelijk een werkelijke situatie gekozen die het gemiddelde het best representeerde.

B.2 Glastuinbouw De dagpatronen zijn opgesplitst naar maand. Voor elektriciteit is dit gebaseerd op het belichtingspatroon. Een rozenkweker zal ca. 4200 belichten gedurende het jaar. Daarbij staan de lampen op vol vermogen aan of ze staan uit. Daarom verspringt het patroon van 0% naar 100%. Tijdens de wintermaanden wordt vrijwel continue belicht, afgezien van de verplichte donkere periode tussen 20:00 en 24:00 (volgens een Algemene Maatregel van Bestuur die vrijwel overal in Nederland geldt). In de zomermaanden wordt steeds minder belicht tot een minimum van 2 uur per etmaal.


Bijlagen pagina 4

0%10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Afnamepatroon van elektriciteit voor een tuinder jan

febmrtapril

meijunijuliaug

septoktnov

dec

Representatief afnamepatroon van een tuinder voor elektriciteit voor werk – en weekenddagen,

verdeeld per maand

Het afnamepatroon voor warmte verschilt per maand. Gedurende de wintermaanden is de warmtebehoefte groot en relatief constant. In de warmere maanden wordt de warmte met name gebruikt voor het ‘droogstoken’ van de kas gedurende de vroege uren op de dag, Daarna is de warmtevraag relatief gering.


Bijlagen pagina 5

0%10%20%30%40%50%60%70%80%

90%

100%

Afnamepatroon van warmte voor een tuinder voor verschillende maanden

jan febmrtaprmeijunjulaugsepoktnovdec

Representatief afnamepatroon voor warmte voor de glastuinbouw voor werk - en

weekenddagen verdeeld per maand Voor de keuze van de “bestaande” WK-gasmotor is bekeken wat bij een aantal door Cogen Projects geadviseerde tuinders staat opgesteld. Er is bekeken wat bij de aangenomen verbruiken en verbruikspatronen een goede dimensionering van een WK-installatie zou zijn. Vervolgens is gekozen voor de in dat vermogenssegment meest voorkomende merk en type gasmotor, op basis van CBS gegevens.

B.3 Universiteiten Voor de afnamepatronen is ten behoeve van de duidelijkheid een splitsing gemaakt tussen de afnamepatronen voor warmte en elektriciteit. Allereerst volgen nu de dagafnamepatronen van warmte in de zomer en de winter.

Afnamepatroon voor warmte in de zomervoor een universiteit

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

werkdagzomer

Weekenddagzomer

Representatief afnamepatroon van een universiteit voor warmte in de zomer


Bijlagen pagina 6

Afnamepatroon voor warmte in de wintervoor een universiteit

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

werkdag winter

Weekenddagwinter

Representatief afnamepatroon van een universiteit voor warmte in de winter

Het afnamepatroon voor elektriciteit is gedurende het hele jaar hetzelfde en maakt alleen onderscheid tussen werkdagen en weekenddagen. In het weekend wordt er volgens een ‘zeer vlak’ patroon afgenomen.

Afnamepatroon elektriciteit voor het hele jaar voor een universiteit

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Elektriciteitwerkdag

Elektriciteitweekenddag

Representatief afnamepatroon van een universiteit voor elektriciteit

B.4 Gasturbine Voor de gasturbineis aangenomen dat de afname van elektriciteit en warmte uit de gasturbine een continu bedrijf is. Op alle momenten is de vraag maximaal. Dit levert de onderstaande afnamepatronen op.

Afnamepatroon voor warmte voor industrie

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

werkdagzomer

Weekenddagzomer

Representatief afnamepatroon van de industrie voor warmte


Bijlagen pagina 7

Afnamepatroon elektriciteit voor industrie

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

werkdag winter

Weekenddagwinter

Representatief afnamepatroon van de industrie voor elektriciteit


Bijlagen pagina 8

C Resultaten en gevoeligheden voor casus glastuinbouw 2 ha

C.1 Glastuinbouw 2 ha - WK sec Management summaryCase: Tuinbouw Patroon: Belichte tuinbouw - ORC 2 hectare

Engines used: gtb-LT-GCat 3512

xx

xx

xx

xx

Control StrategyDuring Low Tariff On Electricity

During High Tariff On Electricity

The heat buffer is ON!

No CHP CHP delta

Gas purchase 108.902€ 372.139€ 263.237€

Electricity purchase 398.000€ 11.485€ 386.515-€

Electricity sales -€ 96.217-€ 96.217-€

O&M CHP -€ 72.004€ 72.004€

Total operational result 506.902€ 359.411€ 147.490-€

Warmtevernietiging (m³) 928.074

CHP1 CHP2 CHP3 CHP4 CHP5 Total

Electrical Power [kWhe] 8.855.495 - - - - 8.855.495

Thermal Power [kWhth] 13.456.373 - - - - 13.456.373

Fuel consumption [m3] 2.654.756 - - - - 2.654.756

Running hours full load [Hours] 2.164 - - - - 2.164

Running hours part load [Hours] 4.097 - - - - 4.097

Number of Engine Starts 579 - - - - 579

Comparison No CHP versus CHP

Engine Data

Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month

CHP Boiler Wasted Demand Electricity Coverage COGEN

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month

CHP Import Export Demand


Bijlagen pagina 9

Demand CHP Import Export

High [kWh] 2.597.037 4.164.233 36.309 1.603.504

Low [kWh] 4.042.817 4.691.262 5.417 653.862

Total [kWh] 6.639.854 8.855.495 41.726 2.257.366

Demand CHP Boiler Wasted

Heat [kWhth] 5.273.021 13.456.373 - 8.159.318

Heat in m3 n.g.e. [m3] 599.775 1.530.583 - 928.074

* natural gas equivalent

Heat

255%

116%

133%

Demand Coverage by CHP

255%

160%

Electricity Demand Coverage by CHP

Load Curve Heat (after simulation)

0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

From buffer CHP Boiler Demand

Load Curve Electricity (after simulation)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 10

C.2 Glastuinbouw 2 ha - LT ORC Management summaryCase: Tuinbouw Patroon: Belichte tuinbouw - ORC 2 hectare

Engines used: xx

gtbLT-GCat3512+ORC

xx

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 108.902€ 353.066€ 244.164€



O&M CHP -€ 71.418€ 71.418€




Electrical Power [kWhe] - 9.145.154 - - - 9.145.154

Thermal Power [kWhth] - 11.753.232 - - - 11.753.232

Fuel consumption [m3] - 2.484.825 - - - 2.484.825

Running hours full load [Hours] - 1.532 - - - 1.532

Running hours part load [Hours] - 4.729 - - - 4.729

Number of Engine Starts - 579 - - - 579


Engine Data

Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 11


High [kWh] 2.597.037 4.376.283 1.765 1.781.011

Low [kWh] 4.042.817 4.768.871 17 726.071

Total [kWh] 6.639.854 9.145.154 1.782 2.507.082


Heat [kWhth] 5.273.021 11.753.232 - 6.470.462

Heat in m3 n.g.e. [m3] 599.775 1.336.861 - 735.977


Heat

223%

118%

138%


223%

169%



0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 12

C.3 Glastuinbouw 2 ha - HT ORC Management summaryCase: Tuinbouw Patroon: Belichte tuinbouw - ORC 2 hectare

Engines used: xx

xx

gtbHT-GCat3512+ORC

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 108.902€ 357.539€ 248.637€



O&M CHP -€ 72.754€ 72.754€




Electrical Power [kWhe] - - 9.078.952 - - 9.078.952

Thermal Power [kWhth] - - 9.279.386 - - 9.279.386

Fuel consumption [m3] - - 2.524.739 - - 2.524.739

Running hours full load [Hours] - - 1.732 - - 1.732

Running hours part load [Hours] - - 4.529 - - 4.529

Number of Engine Starts - - 579 - - 579


Engine Data

Heat coverage COGEN

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 13


High [kWh] 2.597.037 4.327.801 6.688 1.737.451

Low [kWh] 4.042.817 4.751.151 17 708.351

Total [kWh] 6.639.854 9.078.952 6.705 2.445.802


Heat [kWhth] 5.273.021 9.279.386 - 3.989.890

Heat in m3 n.g.e. [m3] 599.775 1.055.475 - 453.826


Heat

176%

118%

137%


176%

167%



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand

C.4 Gevoeligheden tuinbouw 2ha Deze zijn opgenomen in paragraaf D.4 aan het eind van bijlage D (tuinbouw 3 ha)


Bijlagen pagina 14

D Resultaten en gevoeligheden voor casus glastuinbouw 3 ha

D.1 Glastuinbouw 3 ha - WK sec Management summaryCase: Tuinbouw Patroon: Belichte tuinbouw - ORC 3 hectare

Engines used: gtb-LT-GCat 3512

xx

xx

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 163.349€ 383.410€ 220.061€



O&M CHP -€ 75.132€ 75.132€








Running hours part load [Hours] - - - - - -



Engine Data

Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month

CHP Boiler Wasted DemandElectricity Coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 15


High [kWh] 3.895.556 4.299.588 1.197.543 1.601.574

Low [kWh] 6.064.225 4.941.648 1.776.436 653.859

Total [kWh] 9.959.781 9.241.236 2.973.979 2.255.434


Heat [kWhth] 7.909.531 13.936.986 - 6.004.759

Heat in m3 n.g.e. [m3] 899.662 1.585.250 - 683.006


Heat

176%

81%

93%


176%

110%



0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 16

D.2 Glastuinbouw 3 ha - LT ORC

Management summaryCase: Tuinbouw Patroon: Belichte tuinbouw - ORC 3 hectare

Engines used: xx

gtbLT-GCat3512+ORC

xx

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 163.349€ 383.410€ 220.061€



O&M CHP -€ 80.454€ 80.454€











Engine Data

Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month

CHP Boiler Wasted DemandElectricity Coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 17


High [kWh] 3.895.556 4.774.407 900.231 1.779.081

Low [kWh] 6.064.225 5.487.372 1.302.921 726.068

Total [kWh] 9.959.781 10.261.779 2.203.152 2.505.150


Heat [kWhth] 7.909.531 12.966.803 - 5.048.861

Heat in m3 n.g.e. [m3] 899.662 1.474.897 - 574.278


Heat

164%

90%

103%


164%

123%



0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 18

D.3 Glastuinbouw 3 ha - HT ORC Management summaryCase: Tuinbouw Patroon: Belichte tuinbouw - ORC 3 hectare

Engines used: xx

xx

gtbHT-GCat3512+ORC

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 163.349€ 393.721€ 230.372€



O&M CHP -€ 80.454€ 80.454€











Engine Data

Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month

CHP Boi ler Wasted DemandElectricity Coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 19


High [kWh] 3.895.556 4.657.887 973.191 1.735.521

Low [kWh] 6.064.225 5.353.452 1.419.121 708.348

Total [kWh] 9.959.781 10.011.339 2.392.312 2.443.870


Heat [kWhth] 7.909.531 9.992.556 147.551 2.215.440

Heat in m3 n.g.e. [m3] 899.662 1.136.594 16.783 251.993


Heat

126%

88%

101%


126%

120%



0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand

D.4 Gevoeligheden tuinbouw 2ha en 3 ha De tuinbouw lijkt de interessantste sector voor de ORC. De redenen hiervoor zijn de volgende: - Een hoge bedrijfstijd, als gevolg van veel belichtingsuren en het gebruik van

rookgasreiniging - Veel vollast - draaiuren doordat alle elektriciteit wordt geproduceerd of ingekocht

ten behoeve van de belichting - Het belang van elektriciteit als kostenpost in de energiehuishouding door een hoge

kracht/warmteverhouding Bij bepaling van de invloed van de energiebehoefte bleek de gevoeligheid hiervoor groot te zijn. Vanwege deze invloed zijn voor zowel 2 ha. als voor 3 ha. alle gevoeligheden bepaald. De 3 ha. case representeert tevens een situatie die veel voorkomt in de tuinbouwsector, te weten de combinatie van elektriciteit uit eigen WK en elektriciteitsinkoop uit het net. Hierdoor wordt voorkomen dat er teveel warmtevernietiging optreedt in de kas. Voor alle cases is de gevoeligheid voorde van een LT - of HT uitvoering van de ORC bepaald. Het blijkt dat de in tuinbouw de LT uitvoering van de ORC voordeliger is. Dit komt door het gebruik van LT netten in de tuinbouw, en door het feit dat de LT uitvoering van de ORC meer elektriciteit produceert. De vermeden elektriciteitsinkoop speelt een belangrijke rol in de tuinbouw.


Bijlagen pagina 20

Overzicht basiscase en gevoeligheid energiebehoefte Retrofit situatie

Sector Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

Tuinbouw 2ha 33.802 5,9 25.191 7,9 Tuinbouw 3ha 46.410 4,3 23.404 8,1 Tuinbouw 4ha 29.991 6,6 - 13.842 -

De energiebehoefte heeft een grote invloed. Voor de case van de 2 hectare kas geldt dat bij een WK voor vrijwel de complete eigen elektriciteitsbehoefte er veel ‘warmtevernietiging’ optreedt (circa 930.000 m³ equivalente aardgas). De WK is hier duidelijk te groot, maar biedt wel een voordeel in de vorm van veel vermeden elektriciteitsinkoop uit het net. Naschakeling van de ORC levert hier een voordeel op doordat er minder warmte wordt vernietigd, en er nog extra bespaard kan worden op elektriciteitsinkoop. Het warmteoverschot in de kas daalt naar circa 735.000 m³ aardgas bij de ORC met LT condensor, en naar circa 453.000 m³ bij de ORC met een HT condensor. Bij een kas van 3 ha en dezelfde motor als voor de 2 hectare kas (te weten 2* een GeCat 3512) is de energiehuishouding al beter gedimensioneerd, en treedt er minder warmteoverschot op bij het gebruik van de WK (circa 683.000 m³ aardgas). Het naschakelen van een LT-ORC is hier nog steeds voordelig omdat er meer vollast - draaiuren met de combinatie van de WK en de ORC gemaakt kunnen worden. Hierdoor is de terugverdientijd van de ORC beter dan bij de 2 hectare case. De vermeden inkoop van elektriciteit weegt hier op tegen de verminderde hoeveelheid warmte. Het warmteoverschot daalt het LT ORC naar 575.000 m. Bij naschakeling van de HT ORC daalt het warmteoverschot nog wel naar 252.000 m³, maar op andere momenten moet er weer extra gas ingekocht worden om extra warmte te produceren voor de kas. De extra elektriciteit uit de ORC weegt hier niet op tegen deze extra inkoop. Bij een kas van 4 ha en dezelfde motoren vermindert de warmtevernietiging verder naar 390.000 m³. Het voordeel van de WK verandert echter vrijwel niet ten opzichte van de case van 3 ha. De toegevoegde waarde van de ORC neemt echter af doordat er veel extra gas moet worden ingekocht terwijl het voordeel van de vermeden elektriciteitinkoop achterblijft. Bij de HT ORC speelt dit effect extra sterk omdat er minder elektriciteit wordt geproduceerd. Het extra voordeel van de ORC wordt hier zelfs negatief. Uit het bovenstaande blijkt dat dimensionering van een WK zeer zwaar meetelt in de mate waarin een ORC kosteneffectief kan worden ingezet.


Bijlagen pagina 21

Looptijd van het project De looptijd van het project kan een belangrijke invloedsfactor zijn op de rentabiliteit van de ORC. De gevoeligheid voor een looptijd van 10 en 15 jaar is hier bepaald. De volgende gegevens zijn weergegeven: • TvT: Terugverdientijd NA belastingen. In tegenstelling tot de SPOT, die voor de

andere gevoeligheden gebruikt wordt, is hier rekening gehouden met een vennootschapsbelasting van 35%.

• IRR: Internal Rate of Return on investment Voor de bepaling van de TvT en de IRR is er vanuit gegaan dat de tijd van afschrijving van de investering gelijk is aan de looptijd van het project.

Tuinbouw 2 ha – looptijd project Looptijd (jaar)

Voordeel LT ORC

TvT LT ORC (jaar)

IRR LT ORC

Voordeel HT ORC

TvT HT ORC (jaar)

IRR HT ORC

10 jaar 33.802 6,88 7,44% 24.759 8,64 2,75% 15 jaar 33.802 7,49 10,28% 25.759 9,61 6,17%

Tuinbouw 3 ha – looptijd project

Looptijd (jaar)

Voordeel LT ORC

TvT LT ORC (jaar)

IRR LT ORC

Voordeel HT ORC

TvT HT ORC (jaar)

IRR HT ORC

10 jaar 44.493 5,55 12,43% 21.958 9,38 1,18% 15 jaar 44.493 5,94 14,69% 21.958 10,53 4,79%

Bij een looptijd van 10 aar is de cashflow (die bepalend is voor de TvT) hoger, waardoor de TvT korter is dan bij een looptijd van 15 jaar. De IRR bij de langere looptijd van 15 jaar weer hoger doordat bij een langere looptijd het betreffende project na het bereiken van het moment van terugverdienen langer doordraait, en daardoor meer winst genereert.

Hoogte investering De investeringsraming voor de ORC is nog onduidelijk. In de presentatie van de uitkomsten is uitgegaan van 1500 €/kWe. Dit is de verwachte kostprijs van de ORC wanneer er voldoende aantallen geproduceerd kunnen worden. De prijs voor de eerste units zal hoger liggen dan deze aangenomen prijs. De gevoeligheid van de investering per kWe op de SPOT is hoog. Bij een daling van de investeringslast zal de SPOT ook sterk dalen.

Tuinbouw 2 ha – hoogte investering Investering ORC (€/kWe)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

2500 €/kWe 33.802 9,8 24.759 13,4 2000€/kWe 33.802 7,9 25.759 10,7 1500 €/kWe 33.802 5,9 24.759 8,0 1000 €/kWe 33.802 3,9 25.759 5,4

Tuinbouw 3 ha - hoogte investering

Investering ORC (€/kWe)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

2500 €/kWe 44.493 7,5 21.958 15,1 2000 €/kWe 44.493 6,0 21.958 12,1 1500 €/kWe 44.493 4,5 21.958 9,1 1000 €/kWe 44.493 3,0 21.958 6,0


Bijlagen pagina 22

Elektrisch vermogen ORC Voor het geval dat de prestaties van de ORC afwijken is de gevoeligheid van de uitkomsten bepaald voor een hoger elektrisch vermogen en een lager elektrisch vermogen van de ORC. De gevoeligheid voor de afwijking in het vermogen is relatief hoog. Dit is terug te voeren op het belang van de vermeden inkoop voor de tuinbouw.

Tuinbouw 2 ha – Elektrisch vermogen ORC Vermogen ORC (kWe)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

162 kWe 33.802 5,9 24.759 8,0 182 kWe 37.845 5,3 31.235 6,4 142 kWe 29.497 6,8 20.072 9,9

Tuinbouw 3 ha – Elektrisch vermogen ORC

Vermogen ORC (kWe)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

162 kWe 44.493 4,5 21.958 9,1 182 kWe 50.606 3,9 30.231 6,6 142 kWe 38.381 5,2 19.504 10,2

EIA regeling Er is in deze studie vanuit gegaan dat de tuinbouw gebruik kan maken van de EIA. De gevoeligheid hiervoor is niet bepaald. De hoogte van de investering in de ORC kan als maat dienen voor de gevoeligheid voor de EIA. De gevoeligheid hiervoor is relatief groot.

Gasprijs De gasprijs is een belangrijke invloedsfactor voor de waarde van eventuele warmtevernietiging, of voor omzetten van warmte voor elektriciteit. De gevoeligheid voor de kas van 2 ha relatief groot omdat de inkoop van gas nog verandert doordat de motor nog extra uren in deellast zal gaan draaien. Hierdoor verandert de gasinkoop, en daarmee het voordeel van de ORC.

Tuinbouw 2 ha – gasprijs Gasprijs (€ct/m³)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

12,5 33.802 5,9 24.759 8,0 15,6 39.012 5,1 28.745 6,9 10 29.607 6,7 21.549 9,3

Voor de kas van 3 hectare verandert er niets aan het draairegime van de WK of de WK/ORC. Het voordeel van de LT ORC ten opzichte van de WK verandert niet doordat er geen extra gas wordt ingekocht. Bij de HT ORC wordt naast gas voor de WK ook nog ene klein gedeelte gas in gekocht voor de ketel. Hierdoor verandert de SPOT hier wel, maar slechts erg weinig.

Tuinbouw 3 ha – gasprijs Gasprijs (€ct/m³)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

12,5 44.493 4,5 21.958 9,1 15,6 44.493 4,5 21.416 9,3 10 44.493 4,5 22.394 8,9


Bijlagen pagina 23

Elektriciteitsprijs De elektriciteitsprijs is van belang voor de vermeden inkoop. Bij een stijging van de alleen de prijs tijdens de plateau-uren daalt de SPOT voor 2 ha licht. De invloed is hier niet erg groot doordat het grootste deel van de elektriciteitsbehoefte al zelf word opgewekt door de WK.

Tuinbouw 2 ha – elektriciteitsprijs E prijs (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

5,2/2,5 33.802 5,9 24.759 8,0 6,24/2,5 35.638 5,6 26.182 7,6 6,24/3 35.954 5,5 24.427 7,5

Bij de 3 ha case wordt een groter gedeelte van de elektriciteit ingekocht, maar ook hier is de invloed van de elektriciteitsprijs niet zo groot. Dit komt mede doordat de WK al het grootste deel van heet voordeel van de vermeden inkoop realiseert.

Tuinbouw 3 ha – elektriciteitsprijs E prijs (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

5,2/2,5 44.493 4,5 21.958 9,1 6,24/2,5 49.062 4,1 25.046 7,8 6,24/3 51.719 3,9 27.410 7,3

Verkoopprijs elektriciteit Normaal gesproken is de opbrengst voor aan het net geleverde kWh’s een percentage van de inkoopprijs. Als de verkoopprijs stijgt neemt daarbij het voordeel voor de WK, en dus ook voor de ORC toe. Deze invloed is echter pas goed merkbaar als de verkoopprijs sterk stijgt.

Tuinbouw 2 ha – verkoopprijs elektriciteit Verkoopprijs E (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

4,16/2 33.802 5,9 24.759 8,0 5,2/2,5 36.009 5,5 26.425 7,5

Tuinbouw 3 ha – verkoopprijs elektriciteit

Verkoopprijs E (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

4,16/2 44.493 4,5 21.958 9,1 5,2/2,5 46.701 4,3 23.623 8,4

Hoogte MEP subsidie De invloed van de MEP-subsidie is niet erg sterk. Dit komt doordat het grootste deel van de elektriciteit voor eigen gebruik bestemd is, en deze komt pas boven 10.000.000 kWh in aanmerking voor de MEPsubsidie. Alleen de elektriciteit die aan het net geleverd wordt krijgt in deze case MEP-subsidie.

Tuinbouw 2 ha – hoogte MEP subsidie MEP (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

2,60 33.802 5,9 24.759 8,0 3,90 34.711 5,7 25.446 7,8 1,30 32.893 6,1 24.073 8,3


Bijlagen pagina 24

Tuinbouw 3 ha – hoogte MEP subsidie

MEP (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

2,60 44.493 4,5 21.958 9,1 3,90 45.402 4,4 22.644 8,8 1,30 43.584 4,6 21.272 9,4

CO2 index Op dit moment is aangenomen dat de CO2 index van de motor gelijk blijft als de ORC wordt nageschakeld. Door de productie van extra kWh’s en het nuttig blijven gebruiken van de warmte is het ook mogelijk dat de CO2 index kan stijgen. De invloed hiervan is hier gegeven in de vorm van een stijging van 10% voor de CO2 index. De invloed hiervan is niet erg groot. Dit komt door hetzelfde effect als bij de invloed van de MEP subsidie. Zouden alle kWh’s in aanmerking komen, bijvoorbeeld bij een veel groter bedrijf, dan zal deze invloed veel groter zijn.

Tuinbouw 2 ha – CO2 index CO2 index Voordeel

LT ORC SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

28% 33.802 5,9 24.759 8,0 30,8% 35.267 5,6 26.540 7,5

Tuinbouw 3 ha – CO2 index

CO2 index Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

28% 44.493 4,5 21.958 9,1 30,8% 46.317 4,3 23.737 8,4

Gebruik van een rookgasreiniger Een rookgasreiniger vergroot het aantal draaiuren van de WK, en daarmee ook de ORC met circa 1600 draai-uren. Omdat niet alle tuinders met WK ook een rookgasreiniger hebben, is hier de invloed van wel of geen rookgasreiniger (RGR) gegeven. Dit is tevens een maat voor de draaiuren van de WK. Doe gevoeligheid voor het hebben van een RGR is zeer groot, zoals ook uit de volgende resultaten blijkt.

Tuinbouw 2 ha – rookgasreiniger RGR Voordeel

LT ORC SPOT LT ORC (jaar) Voordeel

HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

Wel RGR 33.802 5,9 24.759 8,0 Geen RGR 23.879 8,3 15.071 13,2

Tuinbouw 3 ha – rookgasreiniger

RGR Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar) Voordeel

HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

Wel RGR 44.493 4,5 21.958 9,1 Geen RGR 34.179 5,8 9.904 21,0

Nieuwbouw Ter vergelijking zijn hieronder de verschillende SPOT’s gegeven voor een grotere nieuwbouw WK en de combinatie van een kleinere WK met de ORC. Beide installaties


Bijlagen pagina 25

leveren bij benadering hetzelfde vermogen. Het blijkt de SPOT van de WK sec beter is dan die van de combinatie van de ORC met de WK. Er is hier geen rekening gehouden met randapparatuur zoals eventuele aanpassingen in een netaansluiting, investering in een rookgasreiniger, kosten voor ureum of aanpassingen in het warmtenet. Hier worden alleen de WK en de WK/ORC vergeleken, te meer omdat ze in dezelfde omgeving zullen moeten functioneren. De combinatie van de ORC en de WK is hier maar weinig langer dan die van de WK. Dit komt voor een belangrijk deel omdat de investering van de ORC ‘gedragen’ wordt door de WK.

Tuinbouw 2 ha – Nieuwbouw Voordeel (€) Totaal

investering na EIA (€)

SPOT (jaar)

WK (1615 kWe) 185.703 396.000 2,1 WK/LT ORC 224.162 531.360 2,3 WK/HT ORC 215.297 531.360 2,5

Tuinbouw 3 ha – Nieuwbouw

Voordeel (€) Totaal investering na EIA (€)

SPOT (jaar)

WK (1626 kWe) 256.385 396.000 1,5 LT ORC 296.358 531.360 1,8 HT ORC 273.335 531.360 1,9


Bijlagen pagina 26

E Resultaten en gevoeligheden voor casus ziekenhuizen

E.1 Ziekenhuizen - WK sec

Management summaryCase: ziekenhuis Patroon: Ziekenhuis - ORC

Engines used: ZH-HT-GCat 3512

xx

xx

xx

xx

Control StrategyDuring Low Tariff On Electricity without Heat Loss


There is NO heat buffer!

No CHP CHP delta

Gas purchase 223.219€ 365.658€ 142.439€


Electricity sales -€ -€ -€

O&M CHP -€ 54.740€ 54.740€


Warmtevernietiging 203.541






Running hours part load [Hours] 2.315 - - - - 2.315



High [kWh] 6.042.694 5.409.166 633.528 -

Low [kWh] 4.521.457 842.543 3.678.914 -

Total [kWh] 10.564.151 6.251.709 4.312.442 -

90%

Engine Data

Electricity



19%

59%

Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month

CHP Boi ler Wasted Demand

Electricity Coverage COGEN

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 27


High [kWh] 6.042.694 5.771.882 270.813 -

Low [kWh] 4.521.457 2.197.984 2.323.473 -

Total [kWh] 10.564.151 7.969.866 2.594.285 -


Heat [kWhth] 9.475.658 5.174.381 4.359.669 58.392

Heat in m3 n.g.e. [m3] 1.077.800 588.555 495.887 6.642


96%


Heat

55%

49%

75%


55%


0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 28

E.2 Ziekenhuizen - LT ORC Management summaryCase: ziekenhuis Patroon: Ziekenhuis - ORC

Engines used: xx

ZH-LT-GCat3512+ORC

xx

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 223.219€ 430.598€ 207.379€



O&M CHP -€ 66.471€ 66.471€








Running hours part load [Hours] - 3.977 - - - 3.977


Engine Data


Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month

CHP Boiler Wasted Demand


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 29


High [kWh] 6.042.694 5.771.882 270.813 -

Low [kWh] 4.521.457 2.197.984 2.323.473 -

Total [kWh] 10.564.151 7.969.866 2.594.285 -


Heat [kWhth] 9.475.658 5.174.381 4.359.669 58.392

Heat in m3 n.g.e. [m3] 1.077.800 588.555 495.887 6.642


96%


Heat

55%

49%

75%


55%


0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 30

E.3 Ziekenhuizen - HT ORC

Management summaryCase: ziekenhuis Patroon: Ziekenhuis - ORC

Engines used: xx

xx

ZH-HT-GCat3512+ORC

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 223.219€ 366.161€ 142.942€



O&M CHP -€ 57.769€ 57.769€








Running hours part load [Hours] - - 2.975 - - 2.975


Engine Data


Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 31


High [kWh] 6.042.694 5.692.712 349.982 -

Low [kWh] 4.521.457 1.045.472 3.475.985 -

Total [kWh] 10.564.151 6.738.184 3.825.967 -


Heat [kWhth] 9.475.658 7.406.191 3.390.932 1.321.465

Heat in m3 n.g.e. [m3] 1.077.800 842.410 385.698 150.309


94%


Heat

78%

23%

64%


78%


0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand

E.4 Gevoeligheden ziekenhuizen Ziekenhuizen blijken in deze studie niet erg aantrekkelijk als sector voor de ORC. De oorzaak hiervoor is dat de bestaande WK in de referentiesituatie al een groot aandeel heeft in de energiehuishouding. Hierdoor wordt de referentiesituatie (de bestaande WK) al zeer goed. De mogelijkheden voor naschakeling van de ORC zijn hierdoor niet zo groot, en daardoor blijft het voordeel van de ORC beperkt. Wat opvalt, is dat de HT uitvoering van de ORC een beter resultaat geeft dan de LT uitvoering. Dit komt doordat de HT ORC beter aansluit op de elektriciteitshuishouding, en effectiever gebruik maakt van de geproduceerde warmte. Bij de LT uitvoering stijgen de kosten voor gasinkoop sterk doordat de ORC veel effectieve warmte uit de WK consumeert. De hier gegeven resultaten zijn zonder aftrek van EIA, tenzij anders vermeld


Bijlagen pagina 32

Overzicht resultaten basiscase en gevoeligheid energiebehoefte Hieronder is het resultaat van de basiscase gegeven. De SPOT van de ORC bij ziekenhuizen is redelijk lang. Dit komt doordat de gebruikte WK al goed draait. De referentiesituatie voor ORC is hier dus bijzonder scherp. Dit blijkt ook uit de gevoeligheid voor de energiebehoefte.Bij een afname van de energiebehoefte wordt het extra voordeel van de ORC in deze studie negatief. De bestaande WK biedt hier dus weinig tot geen ruimte voor uitbreiding met een ORC.

Ziekenhuis – energiebehoefte Voordeel


Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

Ziekenhuis 100% 4.453 54,6 25.224 9,6 Ziekenhuis 75% -20.974 - -6.649 - Ziekenhuis 125% 11.934 20,4 34.237 7,1



• IRR: Internal Rate of Return on investment Voor de bepaling van de TvT en de IRR is er vanuit gegaan dat de tijd van afschrijving van de investering gelijk is aan de looptijd van het project. De terugverdientijden blijven hier gelijk omdat er geen vennootschapsbelasting wordt geheven. Daardoor verandert de cashflow niet.

Ziekenhuis – looptijd project Looptijd (jaar)

Voordeel LT ORC

TvT LT ORC (jaar)

IRR LT ORC

Voordeel HT ORC

TvT HT ORC (jaar)

IRR HT ORC

10 jaar 4.453 - - % 25.224 9,63 0,68% 15 jaar 4.453 - - % 25.224 9,63 6,12%

EIA regeling Omdat ziekenhuizen als non-profit instelling geen vennootschapsbelasting betalen, heeft de EIA regeling geen effect. De gevoeligheid voor de EIA regeling is behoorlijk groot, aangezien deze ca. 18% scheelt op een investeringssom. Bij wel toepassen van EIA, door bijvoorbeeld een sale&leaseback constructie, kan de SPOT aanzienlijk verbeteren.

Ziekenhuis – EIA regeling Voordeel


Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

Wel EIA 4.453 44,8 25.224 7,9 Geen EIA 4.453 54,6 25.224 9,6


Bijlagen pagina 33


Ziekenhuis – hoogte investering Investering ORC (€/kWe)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

2500 €/kWe 4.453 91,0 25.224 16,1 2000 €/kWe 4.453 72,8 25.224 12,8 1500 €/kWe 4.453 44,8 25.224 9,6 1000 €/kWe 4.453 36,4 25.224 6,4

Elektrisch vermogen ORC Voor het geval dat de prestaties van de ORC afwijken ten opzichte van de ontwerpgegevens is de gevoeligheid van de uitkomsten bepaald voor een hoger elektrisch vermogen en een lager elektrisch vermogen van de ORC. De gevoeligheid voor de afwijking in het vermogen is relatief hoog. Dit effect is terug te voeren op het voordeel van extra vermeden inkoop van elektriciteit. Doordat het hoge eigen verbruik van een universiteit wordt alle elektriciteit zelf gebruikt.

Ziekenhuis – Elektrisch vermogen ORC Vermogen ORC (kWe)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

162 kWe 4.453 44,8 25.224 9,6 182 kWe 7.357 33,0 29.540 8,2 142 kWe 1.375 176,7 21.703 11,2

Gasprijs De gasprijs is een belangrijke invloedsfactor voor de waarde van eventuele warmtevernietiging, of voor omzetten van warmte voor elektriciteit. De gevoeligheid voor de gasprijs is hoog. Met name bij voor de LT uitvoering blijkt dat de kosten voor gaasinkoop een belangrijke rol spelen in de rentabiliteit van de ORC. Bij een stijging van de gasprijs daalt het voordeel van de ORC. Voor de HT uitvoering is de gevoeligheid beduidend lager. Dit komt doordat de warmte uit de ORC effectiever ingezet wordt.

Ziekenhuis – gasprijs Gasprijs (€ct/m³)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

12,5 4.453 44,8 25.224 9,6 15,6 -8.514 - 25.585 9,5 10 14.645 16,6 24.940 9,7

Elektriciteitsprijs Als de prijs voor elektriciteit stijgt, neemt het voordeel van de ORC toe omdat het eigen gebruik van elektriciteit dan een extra voordeel oplevert ten opzichte van inkoop uit het net. Dit is gunstig voor de ORC. Bij de LT uitvoering is er een zeer sterke gevoeligheid te zien.


Bijlagen pagina 34

Ziekenhuis – elektriciteitsprijs

E prijs (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

5,2/2,5 4.453 44,8 25.224 9,6 6,24/2,5 8.225 29,5 28.173 8,6 6,24/3 15.002 6,2 29.188 8,3

Verkoopprijs elektriciteit De verkoopprijs van elektriciteit heeft geen invloed op de SPOT, want er wordt geen elektriciteit aan het net geleverd.

Tuinbouw – verkoopprijs elektriciteit Verkoopprijs E (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

4,16/2 4.453 44,8 25.224 9,6 5,2/2,5 4.453 44,8 25.224 9,6

Hoogte MEP subsidie en CO2 index De hoogte van de MEP subsidie heeft geen invloed, want er wordt geen MEP over eigen verbruik uitgekeerd (Hiervoor is te weinig inkoop uit het net). Er wordt ook geen elektriciteit geëxporteerd naar het net.

Ziekenhuis – hoogte MEP subsidie MEP (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

2,60 4.453 44,8 25.224 9,6 3,90 4.453 44,8 25.224 9,6 1,30 4.453 44,8 25.224 9,6

Ziekenhuis – CO2 index

CO2 index Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

25% 4.453 44,8 25.224 9,6 27,5% 4.453 44,8 25.224 9,6

Nieuwbouw Ter vergelijking zijn hieronder de verschillende SPOT’s gegeven voor een grotere nieuwbouw WK en de combinatie van een kleinere WK met de ORC. Beide installaties leveren bij benadering hetzelfde elektrisch vermogen. Het blijkt de SPOT van de WK sec beter is dan die van de combinatie van de ORC met de WK. Er is hier geen rekening gehouden met randapparatuur zoals eventuele aanpassingen in een netaansluiting of aanpassingen in het warmtenet. Hier worden alleen de WK en de WK/ORC vergeleken, te meer omdat ze in dezelfde omgeving zullen moeten functioneren.


Bijlagen pagina 35

De combinatie van de ORC en de WK is hier maar weinig langer dan die van de WK. Dit komt voor een belangrijk deel omdat de investering van de ORC ‘gedragen’ wordt door de WK.

Ziekenhuizen – Nieuwbouw Voordeel (€) Totaal

investering geen EIA (€)

SPOT (jaar)



Bijlagen pagina 36

F Resultaten en gevoeligheden voor casus universiteiten

F.1 Universiteiten - WK sec Management summaryCase: universiteit Patroon: Universiteit - ORC

Engines used: UNI-MAN 20/13

xx

xx

xx

xx

Control StrategyDuring Low Tariff On Heat

During High Tariff On Heat


No CHP CHP delta

Gas purchase 1.400.028€ 1.534.567€ 134.538€

Electricity purchase 3.452.056€ 2.977.536€ 474.520-€


O&M CHP -€ 41.226€ 41.226€

Total operational result 4.852.084€ 4.490.178€ 361.906-€

Warmtevernietiging -






Running hours part load [Hours] 435 - - - - 435


Engine Data


Heat coverage COGEN

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month

CHP Boi ler Wasted Demand


0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 37


High [kWh] 35.460.000 4.580.686 30.879.314 -

Low [kWh] 23.640.000 5.134.790 18.505.210 -

Total [kWh] 59.100.000 9.715.476 49.384.524 -


Heat [kWhth] 58.895.375 15.978.470 42.916.905 -

Heat in m3 n.g.e. [m3] 6.699.000 1.817.456 4.881.544 -


13%


Heat

27%

22%

16%


27%


0

5000

10000

15000

20000

25000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 38

F.2 Universiteiten - LT ORC

Management summaryCase: universiteit Patroon: Universiteit - ORC

Engines used: xx

UNI-LT-MAN 20/13+ORC

xx

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 1.400.028€ 1.552.149€ 152.121€



O&M CHP -€ 47.582€ 47.582€








Running hours part load [Hours] - 446 - - - 446


Engine Data


Heat coverage COGEN

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 39


High [kWh] 35.460.000 5.208.984 30.251.016 -

Low [kWh] 23.640.000 5.746.505 17.893.495 -

Total [kWh] 59.100.000 10.955.489 48.144.511 -


Heat [kWhth] 58.895.375 15.301.905 43.593.470 -

Heat in m3 n.g.e. [m3] 6.699.000 1.740.501 4.958.499 -


15%


Heat

26%

24%

19%


26%


0

5000

10000

15000

20000

25000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 40

F.3 Universiteiten - HT ORC

Management summaryCase: universiteit Patroon: Universiteit - ORC

Engines used: xx

xx

UNI-HT-MAN 20/13+ORC

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 1.400.028€ 1.545.260€ 145.232€



O&M CHP -€ 47.398€ 47.398€








Running hours part load [Hours] - - 434 - - 434


Engine Data


Heat coverage COGEN

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 41


High [kWh] 35.460.000 5.039.808 30.420.192 -

Low [kWh] 23.640.000 5.589.683 18.050.317 -

Total [kWh] 59.100.000 10.629.491 48.470.509 -


Heat [kWhth] 58.895.375 15.576.497 43.318.878 -

Heat in m3 n.g.e. [m3] 6.699.000 1.771.734 4.927.266 -


14%


Heat

26%

24%

18%


26%


0

5000

10000

15000

20000

25000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand

F.4 Gevoeligheden universiteiten Universiteiten lijken in deze studie een veelbelovende sector voor de ORC. De oorzaak hiervoor tweeledig. Ten eerste is de hier gebruikte WK klein in verhouding tot de totale energieafname. Hierdoor is er nog erg veel ruimte voor verbetering in de energiehuishouding ten opzichte van de huidige gasmotoren. Ten tweede zijn de gasmotoren in de gebruikte case oud en hebben ze een laag thermisch en elektrisch rendement. Het naschakelen van een ORC zorgt dan voor een relatief grote verbetering bij de huidige motoren. De hier gegeven resultaten zijn zonder aftrek van EIA, tenzij anders vermeld

Overzicht van de basiscase en gevoeligheid energiebehoefte Hieronder is het resultaat van de basiscase gegeven. Het blijkt dat de gevoeligheid voor de energiebehoefte niet heel erg groot is. Dit komt doordat de WK/ORC een relatief klein gedeelte van de energiehuishouding inneemt. Het merendeel van de elektriciteitsbehoefte wordt ingekocht uit het net, en in de warmtebehoefte wordt in belangrijke mate voorzien uit ketels.

Universiteit - energiebehoefte Voordeel


Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

Universiteit 100% 45.660 5,3 34.349 7,1 Universiteit 75% 45.497 5,3 36.619 6,6 Universiteit 125% 43.131 5,6 33.004 7,4


Bijlagen pagina 42



• IRR: Internal Rate of Return on investment Voor de bepaling van de TvT en de IRR is er vanuit gegaan dat de tijd van afschrijving van de investering gelijk is aan de looptijd van het project. De terugverdientijden blijven hier gelijk omdat er geen vennootschapsbelasting wordt geheven. Daardoor verandert de cashflow niet.

Universiteit – looptijd project Looptijd (jaar)

Voordeel LT ORC

TvT LT ORC (jaar)

IRR LT ORC

Voordeel HT ORC

TvT HT ORC (jaar)

IRR HT ORC

10 jaar 45.660 5,32 13,49% 34.349 7,07 9,84% 15 jaar 45.660 5,32 17,01% 34.349 7,07 11,30%

EIA regeling Omdat universiteiten als non-profit instelling geen vennootschapsbelasting betalen, heeft de EIA regeling geen effect. De gevoeligheid voor de EIA regeling is behoorlijk groot, aangezien dit ca. 18% scheelt op een investeringssom. Bij wel toepassen van EIA, door bijvoorbeeld een sale&leaseback constructie kan de SPOT aanzienlijk verbeteren.

Universiteit – EIA regeling Voordeel


Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

Wel EIA 45.660 4,4 34.349 5,8 Geen EIA 45.660 5,3 34.349 7,1


Universiteit – hoogte investering Investering ORC (€/kWe)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

2500 €/kWe 45.660 8,9 34.349 11,8 2000 €/kWe 45.660 7,1 34.349 9,4 1500 €/kWe 45.660 5,3 34.349 7,1 1000 €/kWe 45.660 3,5 34.349 4,7


Bijlagen pagina 43

Elektrisch vermogen ORC Voor het geval dat de prestaties van de ORC afwijken is de gevoeligheid van de uitkomsten bepaald voor een hoger elektrisch vermogen en een lager elektrisch vermogen van de ORC. De gevoeligheid voor de afwijking in het vermogen is relatief hoog. Dit effect is terug te voeren op het voordeel van extra vermeden inkoop van elektriciteit. Doordat het hoge eigen verbruik van een universiteit wordt alle elektriciteit zelf gebruikt.

Universiteit – Elektrisch vermogen ORC Vermogen ORC (kWe)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

162 kWe 45.660 5,3 34.349 7,1 182 kWe 51.003 4,8 40.993 5,9 142 kWe 40.428 6,0 29.169 8,3

Gasprijs De gasprijs is een belangrijke invloedsfactor voor de waarde van eventuele warmtevernietiging, of voor omzetten van warmte in elektriciteit. De gevoeligheid voor de gasprijs is hoog. Bij een stijging van de gasprijs daalt het voordeel van de ORC.

Universiteit – gasprijs Gasprijs (€ct/m³)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

12,5 45.660 5,3 34.349 7,1 15,6 41.783 5,8 31.990 7,6 10 48.707 5,0 36.204 6,7

Elektriciteitsprijs Als de prijs voor elektriciteit stijgt neemt het voordeel van de ORC toe omdat het eigen gebruik van elektriciteit dan een extra voordeel oplevert ten opzichte van inkoop uit het net. Dit is gunstig voor de ORC.

Universiteit – elektriciteitsprijs E prijs (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

5,2/2,5 45.660 5,3 34.349 7,1 6,24/2,5 52.194 4,7 39.124 6,2 6,24/3 55.253 4,4 41.399 5,9

Verkoopprijs elektriciteit De verkoopprijs van elektriciteit heeft geen invloed op de SPOT, want er wordt geen elektriciteit aan het net geleverd.

Universiteit – verkoopprijs elektriciteit Verkoopprijs E (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

4,16/2 45.660 5,3 34.349 7,1 5,2/2,5 45.660 5,3 34.349 7,1


Bijlagen pagina 44

Hoogte MEP subsidie De hoogte van de MEP subsidie heet in deze case veel invloed omdat alle elektriciteit uit de WK of WK/ORC in aanmerking komt voor ondersteuning met MEP subsidie. Daardoor stijgt het extra voordeel van de ORC bij hoger worden van de MEP subsidie.

Universiteit – hoogte MEP subsidie MEP (€ct/kWh)

Voordeel LT ORC

SPOT LT ORC (jaar)

Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

2,60 45.660 5,3 34.349 7,1 3,90 49.690 4.9 37.320 6,5 1,30 41.630 5,8 31.379 7,7

CO2 index Stijging van de CO2 index van de motor heeft eenzelfde effect als stijging van de MEP subsidie.

Universiteit – CO2 index CO2 index Voordeel


Voordeel HT ORC

SPOT HT ORC (jaar)

25% 33.581 5,9 25.191 7,9 27,5% 52.781 4,6 41.259 5,9

Nieuwbouw Ter vergelijking zijn hieronder de verschillende SPOT’s gegeven voor een grotere nieuwbouw WK en de combinatie van een kleinere WK met de ORC. Beide installaties leveren bij benadering hetzelfde elektrisch vermogen. Het blijkt de SPOT van de WK sec beter is dan die van de combinatie van de ORC met de WK. Er is hier geen rekening gehouden met randapparatuur zoals eventuele aanpassingen in een netaansluiting of aanpassingen in het warmtenet. Hier worden alleen de WK en de WK/ORC vergeleken, te meer omdat ze in dezelfde omgeving zullen moeten functioneren. De combinatie van de ORC en de WK is hier maar weinig langer dan die van de WK. Dit komt voor een belangrijk deel omdat de investering van de ORC ‘gedragen’ wordt door de WK.

Universiteit – Nieuwbouw Voordeel (€) Totaal investering

geen EIA (€) SPOT (jaar)



Bijlagen pagina 45

G Resultaten voor casus gasturbine

G.1 Gasturbine - WK sec Management summaryCase: industrie Pattern: Vlakke afname industrie

Engines used: PW ST6L

xx

xx

xx

xx

Control StrategyDuring Low Tariff All On

During High Tariff All On


No CHP CHP delta

Gas purchase 453.793€ 520.863€ 67.070€



O&M CHP -€ 35.916€ 35.916€

Total operational result 1.143.137€ 809.936€ 333.202-€

Heat wasted -








Engine Data


Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



0

200

400

600

800

1.000

1.200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 46


High [kWh] 5.700.000 3.541.248 2.158.752 -

Low [kWh] 6.300.000 3.887.232 2.412.768 -

Total [kWh] 12.000.000 7.428.480 4.571.520 -


Heat [kWhth] 21.100.000 17.458.680 3.641.320 -

Heat in m3 n.g.e. [m3] 2.400.000 1.985.821 414.179 -



Heat

83%

62%

62%


83%

Electricity

62%


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 47

G.2 Gasturbine - LT ORC Management summaryCase: industrie Pattern: Vlakke afname industrie

Engines used: xx

LT-PW ST6L+2*ORC

xx

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 453.793€ 803.409€ 349.616€



O&M CHP -€ 43.362€ 43.362€


Heat wasted -








Engine Data


Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



0

200

400

600

800

1.000

1.200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 48


High [kWh] 5.700.000 4.902.624 797.376 -

Low [kWh] 6.300.000 5.381.616 918.384 -

Total [kWh] 12.000.000 10.284.240 1.715.760 -


Heat [kWhth] 21.100.000 3.915.720 17.184.280 -

Heat in m3 n.g.e. [m3] 2.400.000 445.390 1.954.610 -



Heat

19%

85%

86%


19%

Electricity

86%


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 49

G.3 Gasturbine - HT ORC Management summaryCase: industrie Pattern: Vlakke afname industrie

Engines used: xx

xx

HT-PW ST6L+2*ORC

xx

xx




No CHP CHP delta

Gas purchase 453.793€ 577.333€ 123.540€



O&M CHP -€ 43.362€ 43.362€


Heat wasted -








Engine Data


Heat coverage COGEN

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



0

200

400

600

800

1.000

1.200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Month



Bijlagen pagina 50


High [kWh] 5.700.000 4.564.368 1.135.632 -

Low [kWh] 6.300.000 5.010.312 1.289.688 -

Total [kWh] 12.000.000 9.574.680 2.425.320 -


Heat [kWhth] 21.100.000 14.900.760 6.199.240 -

Heat in m3 n.g.e. [m3] 2.400.000 1.694.873 705.127 -



Heat

71%

80%

80%


71%

Electricity

80%


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Hours

CHP Demand


Bijlagen pagina 51

H Principeschema combinatie WK met ORC

Gasmotor

ORC

Gas

3400 kW

Rookgas (5100C) (1350 kWth)

Rookgas (1800 C)

(585 kWth, inclusief verliezen)

Elektriciteit

1565 kWe

‘LT warmte’

1250 kWth

1400 kWe

165 kWe

Motorkoeling

650 kWth

Condensor

600 kWth

Gasmotor

ORC

Gas

3400 kW

Rookgas (5100C) (1350 kWth)

Rookgas (1800 C)

(585 kWth, inclusief verliezen)

Elektriciteit

1565 kWe

‘LT warmte’

1250 kWth

1400 kWe

165 kWe

Motorkoeling

650 kWth

Condensor

600 kWth De gebruikte getallen zijn bedoeld om een gevoel te krijgen wat de belangrijkste energiestromen zijn bij de combinatie van de ORC met een WK. De warmte van de rookgassen is gerelateerd aan een terugkoeling tot circa 250 C.


Bijlagen pagina 52

J Resultaten Cycle Tempo berekeningen

J.1 Ontwerpberekeningen

Φ∆E = -19.00 kW

Φ∆E = 0.00 kW

P = -0.19 kWη i = 50 %ηm,el = 96 %

∆T low = 21.50 K∆Thigh = 6.50 KΦH,trans = 572.221 kW

Pm = 205.50 kWη i = 78.6 %



Φ∆E = -11.50 kW

Φ∆E = 4629.19 kW

Φ∆E = -2.71 kW

Main pump

Prefeed pump

0.1610 56.50

276.02 0.500

2222

0.8000 57.38

238.02 0.5002121

4.161 57.38

238.02 0.500

2020

1.013 178.70

-2851.02 1.885

1818

1.013 50.00

209.41 9.132

1313

1.113 35.00

146.75 9.132

1212

1.013 35.00

146.73 9.132

1111

4.161 57.38

238.02 1.6941010

0.1610 56.50

236.41 1.694

99

0.1610 56.50

574.19 1.69488

0.1610 106.20

699.05 1.194

0.1610 106.20

699.05 1.194

77

0.1970 208.08

865.78 1.194

0.1970 208.08 865.78 1.194

66

31.40 325.00

1037.88 0.013925(Φv)

55

33.23 145.85

414.38 1.194 44

1.018 510.00

-2456.02 1.885

33

33.24 62.66

247.65 1.194

22

4.161 57.38

238.02 1.19411

20

19

18

12 11

10

9

8

7

6

H

5

H

4

3

21

Pressure drop in the bearings

heating of the bearinglubricant

Figuur J1. CT ontwerpmodel in overeenstemming met de base case

��

��

�� !��!�� "�� #��

�� $��%�� #��

�� !� ��&'�� ()�*��#��+��

#� �!,�!�� -�)��#��-�)��

�� .�&/!�� -�)��"�� #�

0�1��#��-�)��#�� 2"�2�

2� ��.&'!� ��2"��

"� '��!� -�)��0��11��2�#"��0��11��

0��11��-�)��

�� ,�'�!'�� -�)�� -�)��1��3�-��

�� !/4� !�� 5��#��

�� !/4� !��.��'� �� #�

�� !/4� !�� -�)��6��#��

�"� �& /��

�� /��!��!�/��!�� "��-�)��

�� !�4��&'��'��!�/��!��!!�� -�)��-�)��6��

� ��, &!%�', &!��

��27��4!��##��7��4!��

Tabel J1. Invoer voor de ontwerpberekening


Bijlagen pagina 53

Φ∆E = -19.00 kW

Φ∆E = 0.00 kW

P = -0.19 kWη i = 50 %ηm,el = 96 %

∆T low = 21.63 K∆Thi gh = 6.63 KΦH,trans = 575.582 kW

Pm = 205.59 kWηi = 78.6 %

∆Tl ow = 37.00 K∆Thigh = 185.00 KΦH, trans = 751.116 kW

∆T low = 46.36 K∆Thi gh = 62.42 KΦH,trans = 190.007 kW

P = -9.09 kWη i = 50 %ηm ,el = 92.16 %

Φ∆E = 4671.35 kW

P = -2.75 kWη i = 33 %ηm,el = 90 %

0.1610 56.63

-317.69 0.500

0.1610 10.00(X)

-317.69 0.500

2222

0.8000 57.43

-355.69 0.5002121

4.161 57.28 -355.69 0.500

2020

1.013 178.78

-2850.93 1.902

1818

1.013 50.00 209.41 9.186

1313

1.113 35.00

146.75 9.186

1212

1.013 35.00

146.73 9.186

1111

4.161 57.28

-355.69 1.7041010

0.1610 56.63

-357.14 1.704

99

0.1610 56.63

-19.23 1.70488

0.1610 106.25

104.73 1.204

0.1610 106.25

104.73 1.204

77

0.1970 204.19

262.26 1.204

0.1970 204.19

262.26 1.204

66

31.41 325.00

433.04 0.013596(Φv)

55

33.24 141.77

-190.90 1.204 44

1.018 510.00

-2456.02 1.902

33

33.24 59.89

-348.73 1.204

22

4.161 57.28

-355.69 1.204

11

20

19

18

12 11109

F

8

7

6

H

5

H

4

3

2 1

Pres sure drop in the bearings

heating of the bearinglubricant

c alculate mass f low cooling w ater

Figuur J2. Base case model met Thermoprop tolueeneigenschappen

� � 8(&''&�$��9� �$!�� 0!%�� +�(�� 0��+�(�� 0��+��

�&:� -�� !!�� !!�� !!�� ;!��,$&/� ;!��,$&/� ;!��,$&/�

'�� <.��=� <>3=� <>3=� <>3=� <?=� <?=� <?=�

�� #2��"� #2��#� #2�� #� ��"� ��

�� #� �� 2� ��

�� #�"#� ��2� ��"� ��2� �� #� �� #��@� ��#��@� ��#��@� 6� 6� 6�

�� 2� ��"��"� �� #�� "�� 2�� 6��

2� �� @� ��@� ��@� 6� 6� 6�"� �� #��#� #�� #��#� 6��

�� #��#�@� #��@� #��#�@� 6� 6� 6�

�� #2��"� #2��#� #2�� #� ��"� ��@� !!�� !�!�!'��/��&'� � � � �

Tabel J2. Temperaturen in het systeem berekend met verschillende tolueenmodellen

��/�!!'��!/� 8(&''&�$��9� �$!�� 0!%��

� � � �A� �/�!!'�B$��%�� @�<��+�=� ��

� � � �

C��!,�!�� <�D+��=� ��2�� #2�� #��CE��!,�!�� <�*=� �� "��2� ��

� � � �

C��.�&/!��<�D+��=� ��#� �� CE�.�&/!��<�*=� 2��#� 2�2�"� 2��

� � � �

C�� .&'!�<�D+��=� �2�� 2��2"� �2��#�

�� .&'!�<�*=� ��#�#�� #�#�� #�#��

Tabel J3. Enthalpieverschillen over de hoofdcomponenten van het systeem


Bijlagen pagina 54

J.2 Bedrijfssituatie (deellast) berekening

Φ∆E = -19.00 kW

Φ∆E = 0.00 kW

P = -0.19 kWη i = 50 %ηm,el = 96 %


Pm = 205.59 kWη i = 78.6 %

∆Tlow = 37.00 K∆Thigh = 185.00 KΦH,t rans = 751.116 kW

∆Tl ow = 46.36 K∆Thi gh = 62.42 KΦH, trans = 190.007 kW

P = -9.09 kWη i = 50 %ηm,el = 92.16 %

Φ∆E = 4671.35 kW

P = -2.75 kWη i = 33 %ηm,el = 90 %

0.1610 56.63

-317.69 0.500

0.1610 10.00(X)

-317.69 0.500

2222

0.8000 57.43

-355.69 0.5002121

4.161 57.28

-355.69 0.500

2020

1.013 178.78

-2850.93 1.902

1818

1.013 50.00

209.41 9.186

1313

1.113 35.00

146.75 9.186

1212

1.013 35.00

146.73 9.186

1111

4.161 57.28

-355.69 1.7041010

0.1610 56.63

-357.14 1.704

99

0.1610 56.63

-19.23 1.70488

0.1610 106.25

104.73 1.204

0.1610 106.25

104.73 1.204

77

0.1970 204.19

262.26 1.204

0.1970 204.19

262.26 1.204

66

31.41 325.00

433.04 0.013596(Φv)

55

33.24 141.77

-190.90 1.204 44

1.018 510.00

-2456.02 1.902

33

33.24 59.89

-348.73 1.204

22

4.161 57.28

-355.69 1.204

11

20

19

18

12 11109

F

8

7

6

H

5

H

4

3

2 1

Pressure drop in the bearings

heating of the bearinglubric ant

calculate mas s f low cooling w ater

Figuur J3. Model van de deellast situatie

Φ∆E = -19.00 kW

Φ∆E = 0.00 kW

P = -0.19 kWηi = 50 %ηm,el = 96 %


Pm = 193.92 kWηi = 78.6 %ηm = 94.31 %



P = -9.34 kWηi = 46.7 %ηm ,el = 96 %

Φ∆E = 4671.35 kW

P = -2.75 kWηi = 33 %ηm ,el = 90 %

Pel = 170.11 kW

0.1611 56.64

-317.68 0.500

0.1611 10.00(X)

-317.68 0.500

2222

0.8000 57.44

-355.68 0.5002121

4.161 57.28

-355.68 0.500

2020

1.013 178.88

-2850.82 1.902

1818

1.013 50.00

209.41 9.192

1313

1.113 35.00

146.75 9.192

1212

1.013 35.00

146.73 9.192

1111

4.161 57.28

-355.68 1.7041010

0.1611 56.64

-357.13 1.704

99

0.1611 56.64

-18.98 1.70488

0.1611 106.47

105.05 1.204

0.1611 106.47

105.05 1.204

77

0.1971 204.19

262.26 1.204

0.1971 204.19

262.26 1.204

66

31.41 325.00

433.03 0.013595(Φv)

55

33.24 141.92

-190.59 1.204 44

1.018 510.00

-2456.02 1.902

33

33.25 60.18

-348.23 1.204

22

4.161 57.28

-355.68 1.204

11

20

19

18

12 11109

F

8

7

6

H

5

H

4

3

2 1

heating of the bearinglubric ant

c alc ulate mass f low cooling w ater

Press ure drop in the bearings

Figuur J4. Definitieve model van de deellast situatie


Bijlagen pagina 55

J.3 Simulaties

��

�� F/�� &'.��4� F!3� ��#��

� G&!�!'$�&�� F!3� �F�#��1��

� '&�!��& !& � H��'�+��'�;��+��

�� -!� I��HF��;��J� ��

� � �� K*$& '!L�1��)6"��

Tabel J4. Overzicht van de cases

! �� "� ��#�

�� #�+�#�� 2��+��

2#� �#�+�#�� 2��+��

#�� #�+�#�� 2��+��

Tabel J5. Overzicht simulaties per case


Bijlagen pagina 56

�� $�� $�� $�� $�� $�� %�� &��

� '!(� � '$�)�(� '$�)�(� '$�)�(� '*�(� '$+(� '$+(�F/�� &'.��4� �� #+#�� 2"� �� #�� "�� #2��

� 2#� �#+#�� "#�� "#�� 2�� #�"�#� �#��

� #�� #+#�� "��

� �� 2�+�� 2"� �� "� ��"�� ##�� 2�

� 2#� 2�+�� "#�� "#�� 2�� #��#� ��2�

� #�� 2�+�� "� "��2�

� � � � � � � � �

G&!�!'$�&�� #+#�� "2� ��"�� 2"�2� #2��

� 2#� �#+#�� 2"#� ��2"#� �� 22�� #�� "�

� #�� #+#�� ""� ��""� �� 2��#� �"#�� 2��

� �� 2�+�� "2� �� "2� �� ##�� 2�

� 2#� 2�+�� 2"#� ��2"#� �� #�� #�� 2�#�

� #�� 2�+�� ""� ��""� �� "��"� "��

� � � � � � � � �

'&�!��& !& � �� #+#�� 222� �� #�� #2��

� 2#� �#+#�� 2��#� ��2�� #�

� #�� #+#�� 2��

� �� 2�+�� 222� ��#� ��#�� 2�� ##��

� 2#� 2�+�� #��

� #�� 2�+�� 2�� 2"��

� � � � � � � � �

5&!�4.��4� �� #+#�� "�� 22"� �� 2�� #2��

� 2#� �#+#�� "�� ###�� #2��

� #�� #+#�� #�� #�� "�

� �� 2�+�� "�� 2� ��"�� "��2� ##��

� 2#� 2�+�� #�� ""�� ##��

� #�� 2�+�� #�� #�� #� ��"� "2��"�

� � � � � � � � �

F�� .&'!� �� #+#�� 2�� #�� #��

� �� 2�+�� 2�� "�� 2�� #�#�

Tabel J6. Resultatenoverzicht


Bijlagen pagina 57

,�� #��

�#�� #�� -#��

��

��./001��

��./201��

��.2001��

'3(� '��!(� '��!(� '��!(� '��!(� '��!(� '$4)��56(� '$4)��56(� '$4)��56(�

�� 2� ��"� � ��2� �� #�

�� #�� 2�#�� #�� 2� ��#�

��2� �� #�� 2�� 2�� #� ��

�� 2�� 2�� #�� 2�

��#2� "�� #� �� "� � ��2� ��#� ��

�� 2�"�� #�"�� "� ��2�� "�

��2"� "�� #�� "�� 2��

��"�� "�"�� #�� #�� "��

�� "�� 2� ��2�� "#� ��

�� "�� #�� "�� "�� ""� ��#�

��#>3M��M�0��#�?�

Tabel J7. Rookgassamenstellingen bij verschillende luchtfactoren (lambda)

Parameter ��

��

"00! �

�

"00! ��$ ��

72! �

�

"00! � "00! ��$ ��

72! �

3�'�!'�!�� #+#�� #+#�� #+#�� #+#�� 2�+�� 2�+�� 2�+��

�� <��+�=� �� "� �� "#� ��"� �� "#�

��.&'!&'/�� <.��=� �� 2�� "� �� "�

�� /�!!'�<��+�=� �� #�� 2�

F!'!�� !��!'�<�*=� �2�� "� �2�� #�� #2� ��"� ��#�

Tabel J8. Verandering van enkele belangrijke parameters in deellastbedrijf

Transmitted heat [MW]

0 0.701 0.883 1.42

0

100

200

300

400

500

Tem

pera

ture

[°C

]

0

100

200

300

400

500

Heat Exchgr. 6

Heat Exchgr. 5

Flash.Heater 9

Figuur J5. Een Q-T diagram van de boiler, de recuperator en de condensor


Bijlagen pagina 58

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

400.0 450.0 500.0 550.0 600.0 650.0 700.0 750.0 800.0

heat input [kW]

gen

erat

orve

rmog

en [

kW] gtb 35/50

gtb 70/90zkh 35/50

zkh 70/90uni 35/50

uni 70/90nbw 35/50

nbw 70/90nominaal heat input

nominaal vermogen

Figuur J6. Vermogen geleverd door de generator als functie van de warmte overgedragen in de boiler van de ORC

17.0

18.0

19.0

20.0

21.0

22.0

23.0

24.0

400.0 450.0 500.0 550.0 600.0 650.0 700.0 750.0 800.0

heat input [kW]

rend

emen

t [-]

gtb 35/50

gtb 70/90

zkh 35/50

zkh 70/90

uni 35/50

uni 70/90

nbw 35/50

nbw 70/90

nominaal heat input

nominaal rendement

Figuur J7. Bruto elektrisch rendement als functie van de warmte overgedragen

in de boiler van de ORC


Bijlagen pagina 59

8�� 9��

��'!(�

9��

��'!(�

��52)20�

E�.�&/!��<�*=� 2#�� 2��"� #�� 2� �"��"�

�� /�!!'�<��+�=� �� "�� "�� "��

��.&'!�&'/�� <.��=� �� 2�� #��#� ��

�� .&'!�<�*=� �� "�� "�� 2�� #�

��<�*=� �� "�� 2��

��!'!�� <�*=� �2�� #�� "��

H�� !/!� �&�,$!��!'��<?=� ��#� ��2�� 2�� 6��#� 6��

� � � � � �

��70):0�

E�.�&/!��<�*=� �"�� 2��#� ��#�� "�#��

�� /�!!'�<��+�=� �� 2�� "�#� �� "�""�

��.&'!�&'/�� <.��=� �� "�� #� ��

�� .&'!�<�*=� �� #�� #�� 2�

��<�*=� ��2�� "�� #�� 2��

��!'!�� <�*=� ��"�� #�� ""�"#� ��"� ��

H�� !/!� �&�,$!��!'��<?=� �"�"�� "�"2� �"�2�� 6�� 2��

Tabel J9. Verandering van enkele karakteristieke grootheden bij verschillende maten van deellast


Bijlagen pagina 60

J.4 Validatie

�� )��

��3��

��;!<�

�� !'�<��+�=� � � � �

�� &'��!��

�/�!!'�B$��%�� @� � ��2�� "��

�/�!!'�B/��!��!�&'�@� � ��"�� "�� &'��!��

��!/4� !�� "�� 6��2�

� � � � �

!!�� !'�<>3=� � � � �

��&'/�� 2�� 2�� &'��!��

�& /�� ,�'�!'�� #�� #��

&'/�� !,�!�� B�&�@� �� #��2� 6��

&'/�� .�&/!��B�&�@� ��#�#� � ��

&'/�� .&'!� �� &'��!��

&'/�� !,�!�� B�!,�@� �2��

&'/�� !/4� !�� 2� � ��2� &'��!��

�& /�� !/4� !�� #�� #�� &'��!��

� � � � �

��!'�<.��=� � � � �

,�'�!'�� 2� 62�#�

�& /�� !%!!�� &'��!��

�& /�� $��%�� #�#� ��

� � � � �

�!��!'��<�*=� � � � �

,�'�!'�� 2� �� #��

�!,�!�� #� ��"� ��

.�&/!�� 2�� #��

��.&'!� � "�� 2�"�

Tabel J10. Overzicht meetwaarden en bijbehorende simulatieresultaten

Bijlagen Eindrapport ORC - Kas als Energiebron · Cogen Projects geadviseerde tuinders staat...

Documents

Transcript of Bijlagen Eindrapport ORC - Kas als Energiebron · Cogen Projects geadviseerde tuinders staat...