Cursus Analyse Schone Energieprojecten © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005....

Cursus Analyse Schone EnergieprojectenCursus Analyse Schone Energieprojecten

© Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005.

Analyse Gecombineerde Analyse Gecombineerde Warmte- en KrachtprojectWarmte- en Krachtproject

Fotocredit: Warren Gretz, DOE/NREL PIX

Gecombineerde Warmte- en Krachtinstallatie


DoelstellingenDoelstellingen

• Overzicht geven met basiskenmerkenOverzicht geven met basiskenmerkenGecombineerde Warmte- Gecombineerde Warmte- en Krachtsystemen (WKK)en Krachtsystemen (WKK)

• Illustreren van belangrijkeIllustreren van belangrijkeaandachtspunten bij analyse aandachtspunten bij analyse van WKK-projectenvan WKK-projecten

• Introductie van RETScreenIntroductie van RETScreen®® model voor WKK- model voor WKK-projectenprojecten


• ElektriciteitElektriciteit• WarmteWarmte

Gebouwen Nederzettingen/dorpen Industriële processen

…maar ook…

• Verhoogd energierendementVerhoogd energierendement

• Minder afval en emissiesMinder afval en emissies

• Minder transport- en Minder transport- en distributieverliezendistributieverliezen

• Een mogelijkheid om een Een mogelijkheid om een warmtedistributiesysteem te warmtedistributiesysteem te gebruiken gebruiken (stadsverwarming)(stadsverwarming)

• KoelingKoeling

Waarin voorziet Waarin voorziet Gecombineerde Warmte en Gecombineerde Warmte en Kracht (WKK)?Kracht (WKK)?

Fotocredit: Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX

Biomassacentrale, USA


Motivatie voor WKK-systemenMotivatie voor WKK-systemen

• Traditionele centrale elektriciteitssystemen zijn niet Traditionele centrale elektriciteitssystemen zijn niet efficiëntefficiënt 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 eenKracht heeft eenhogere waardehogere waardedan warmtedan 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


Het WKK-conceptHet WKK-concept

• Gelijktijdige productie van twee of meer typen bruikbare Gelijktijdige productie van twee of meer typen bruikbare energie van één enkele energiebron (Ook wel co-productie energie van één enkele energiebron (Ook wel co-productie genoemd)genoemd)

• Gebruik van afvalwarmte uit krachtopwekkingssystemenGebruik van afvalwarmte uit krachtopwekkingssystemenRendement 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


Omschrijving WKK (1) Omschrijving WKK (1) Installatie & TechnologieInstallatie & Technologie

• KoelinstallatieKoelinstallatie Compressor Absorptiekoeler Warmtepomp, etc

• Warmte-installatieWarmte-installatie Boiler / Verbrandingskamer /

Heater Terugwinning afvalwarmte Warmtepomp, etc.

• KrachtinstallatieKrachtinstallatie Gasturbine Gasturbine - STEG Stoomturbine Zuigermotor Brandstofcel, etc.

Fotocredit: Rolls-Royce plc Gasturbine

Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan

Koelinstallatie


Omschrijving WKK (2)Omschrijving WKK (2)Typen brandstofTypen brandstof

• Fossiele brandstoffenFossiele brandstoffen Aardgas Diesel (#2 olie) Steenkool, etc.

• Hernieuwbare Hernieuwbare brandstoffenbrandstoffen Houtafval Stortgas Biogas Restproducten

landbouw Bagasse Energiegewassen, etc.

• Geothermische Geothermische energieenergie

• Waterstof, etc.Waterstof, etc.Fotocredit: Joel Renner, DOE/ NREL PIX

Geothermische Geiser

Fotocredit: Warren Gretz, DOE/NREL

Biomassa voor WKK


Omschrijving WKK (3)Omschrijving WKK (3)ToepassingenToepassingen

• Alleenstaande gebouwenAlleenstaande gebouwen

• Commercieel en industrieelCommercieel en industrieel

• Meerdere gebouwenMeerdere gebouwen

• WarmtedistributiesystemenWarmtedistributiesystemen

• Industriële processen Industriële processen

WKK op stortgas voor warmtedistributiesysteem, Zweden

Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan Fotocredit: Urban Ziegler, NRCan Microturbine in kassen


WKK Kitchener City Hall


• Warmte van een WKK-installatie kan naar meerdere dichtbij gelegen Warmte van een WKK-installatie kan naar meerdere dichtbij gelegen gebouwen gedistribueerd worden voor warmte en koelinggebouwen 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 installatieVoordelen boven ieder gebouw een eigen installatie Hoger rendement Emissie controle op één

enkele installatie Veiligheid Comfort Gemak in bedrijfsvoering

• Initiële kosten normaal Initiële kosten normaal gesproken hogergesproken hoger

WarmtedistributiesystemenWarmtedistributiesystemen

Fotocredit: SweHeat

Energiecentrale met WKK

Fotocredit: SweHeat

Buizen voor warmtedistributiesysteem


Kosten WKK-systemenKosten WKK-systemen

• Kosten variëren zeerKosten variëren zeer

• Initiële kostenInitiële kosten Krachtinstallatie Warmte-installatie Koelinstallatie Elektrische aansluiting Toegangswegen Warmtedistributienetwerk

• Wederkerende kostenWederkerende 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


Aandachtspunten WKK-projectAandachtspunten WKK-project

• Betrouwbare, lange termijntoevoer van brandstofBetrouwbare, lange termijntoevoer van brandstof

• Kapitaalkosten moeten onder controle worden gehoudenKapitaalkosten moeten onder controle worden gehouden

• Klant nodig voor zowel warmte als krachtKlant 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 Installatie wordt normaal gesproken gedimensioneerd op basisbelasting voor warmte (d.w.z. de minimale warmtelast basisbelasting voor warmte (d.w.z. de minimale warmtelast onder normale bedrijfsomstandigheden)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 Spreiding van risico in verband met onzekerheden in toekomstige elektriciteits- of aardgasprijstoekomstige elektriciteits- of aardgasprijs


Voorbeeld: CanadaVoorbeeld: Canada

Alleenstaande gebouwenAlleenstaande gebouwen

• Gebouwen die warmte, koeling en een Gebouwen die warmte, koeling en een betrouwbare elektriciteits-voorziening betrouwbare elektriciteits-voorziening nodig hebbennodig hebben Ziekenhuizen, scholen, commerciële gebouwen, etc.

ZuigermotorFotocredit: GE Jenbacher

Stoomketel met w.t.w. uit rookgassenFotocredit: GE Jenbacher

Ziekenhuis, Ontario, CanadaFotocredit: GE Jenbacher


Voorbeeld: Zweden en VSVoorbeeld: Zweden en VS

Meerdere gebouwenMeerdere gebouwen

• Groepen gebouwen gevoed door een centrale Groepen gebouwen gevoed door een centrale energiecentrale met warmte/koelingenergiecentrale met warmte/koeling Universiteiten, commerciële complexen, nederzettingen,

ziekenhuizen, industriële complexen, etc. Warmtedistributiesysteem

Turbine gebruikt op MIT, Cambridge, Mass. USAPhoto Credit: SweHeat

Centrale met warmtedistributiesysteem


Voorbeeld: Brazilië Voorbeeld: Brazilië

Industriële processenIndustriële processen

• Industrieën met een hoge, constante Industrieën met een hoge, constante warmte- en koelvraag zijn goede warmte- en koelvraag zijn goede kandidaten voor WKKkandidaten voor WKK

Bagasse voor proceswarmte in een fabriek, Brazilië

Fotocredit: Ralph Overend/ NREL Pix

• Ook toepasbaar in Ook toepasbaar in industrieën die afval industrieën die afval produceren dat produceren dat gebruikt kan worden gebruikt kan worden om warmte en om warmte en kracht op te wekkenkracht op te wekken

brandstof

gasturbine generatorcompressor

rookgas

stoomturbine generator

Elek-trische

belasting

verbrander

naverbranding

WTW-stoom generator

Afname punt

condensor

Afnamepunt tegendruk

Warmte-last

Warmte-last

stoom

lucht

Elek-trische

belasting


WKK op stortgas voor warmtedistributiesysteem, Zweden

Voorbeeld: Canada en ZwedenVoorbeeld: Canada en Zweden

StortgasStortgas

• Vuilnisbelt produceert Vuilnisbelt produceert methaan als afval afbreektmethaan als afval afbreekt

• Dit kan worden gebruikt als Dit kan worden gebruikt als de brandstof voor koelings-, de brandstof voor koelings-, warmte- en krachtprojectenwarmte- en krachtprojecten


Fotocredit: Gaz Metropolitan

Buizenstelsel voor opvangen stortgas

Filter

Compressor Koeler/

droger

Stoomproductie

Proces

Elektriciteitsproductie

Fakkel

Opvangcyclus Stortgas


RETScreenRETScreen®® model WKK-projectmodel WKK-project

• Wereldwijde analyse van energieproductie, Wereldwijde analyse van energieproductie, levenscycluskosten en reductie broeikasgasemissielevenscycluskosten 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 brandstoffentot biomassa en geothermische

Variëteit in operationele strategieën Rekenmodel voor stortgas Warmtedistributiesysteem

• Inclusief:Inclusief: Meerdere talen,

omrekenmodule eenheden, en hulpmiddelen voor gebruiker


RETScreenRETScreen®® Model Model WKK-ProjectWKK-Project

• Mogelijkheden voor Mogelijkheden voor meerdere typen projectenmeerdere 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

Brandstof

Warmte

Warmte- last

Koellast

Elektrische

belasting

Kracht-installati

e

Koel-installati

e

Warmte-installati

e

Teruggewonnen warmte

Koude

Elektriciteit

Elektriciteit

Warmte


RETScreenRETScreen®® Model WKK- Model WKK-Project Warmte-installatiesProject Warmte-installaties

Bela

sti

ng

(kw

)

Maand

Piekbelasting warmte

Middenbelasting warmte

Basisbelasting warmte

warmte kracht koeling

jan febr

mrt apr mei jun jul aug sept okt nov dec


RETScreenRETScreen®® Model WKK-Project Model WKK-Project KoelinstallatiesKoelinstallaties

Bel a

sti

ng

(kw

)

Maand

jan febr


Piekbelasting koeling

Basisbelasting koeling



RETScreenRETScreen®® Model WKK- Model WKK-Project KrachtinstallatiesProject Krachtinstallaties

jan febr


Maand

Bela

sti

ng

(kw

)

Piekbelasting kracht

Middenbelasting kracht

Basisbelasting kracht



RETScreenRETScreen®® Energetische Energetische berekeningen WKKberekeningen WKK

Zie elektronisch handboek

Projectanalyse Schone Energie: RETScreen® Ontwerp en Casestudies

Hoofdstuk projectanalyse gecombineerde warmte en kracht Vereenvoudigd stromingsdiagram van Vereenvoudigd stromingsdiagram van WKK EnergiemodelWKK Energiemodel

Maak schatting van belastingen en vragen:

Warmteprojekt; Koelprojekt; en/of Krachtprojekt

Definieer karakteristieken installatie

Bereken geleverde energie en

overeenkomstig brandstofverbruik


Voorbeeld van validatie van het Voorbeeld van validatie van het RETScreenRETScreen®® model voor een WKK-Project model voor een WKK-Project

• Algehele validatie door onafhankelijke consultants (FVB Energy Inc.) Algehele validatie door onafhankelijke consultants (FVB Energy Inc.) en door vele beta-testers uit de industrie, energiebedrijven, en door vele beta-testers uit de industrie, energiebedrijven, universiteiten en overheidsinstellingenuniversiteiten en overheidsinstellingen

• Vergeleken met meerdere andere modellen en/of gemeten data, met Vergeleken met meerdere andere modellen en/of gemeten data, met uitstekende resultaten (bijv. berekeningen van opbrengst uitstekende resultaten (bijv. berekeningen van opbrengst stoomturbine vergeleken met GE Energy simulatiesoftware van stoomturbine vergeleken met GE Energy simulatiesoftware van processen, genaamd GateCycle)processen, genaamd GateCycle)

Kpph = 1.000 lbs/hr

Vergelijking opbrengstberekeningen stoomturbine

Run Hoeveelheid inlaat, P, T

Kpph/psia/F

Hoeveelheid uitlaat P, T

Kpph/psia/F

Afgenomen hoeveelheid,

P, TKpph/psia/F

Rendement GateCycle elektrisch vermogen

MW

RETScreen CHPelektrisch vermogen

MW

1 50/1000/750 40/14/210 10/60/293 80% 3.896 3.883

2 50/1000/545 50/60/293 0 80% 2.396 2.404

3 50/450/457 50/60/293 0 80% 1.805 1.827

4 50/450/457 50/14.7/212 0 81% 2.913 2.915


ConclusiesConclusies

• Gecombineerde warmte kracht (WKK) systemen Gecombineerde warmte kracht (WKK) systemen maken efficiënt gebruik van warmte die anders maken efficiënt gebruik van warmte die anders verspild zou wordenverspild zou worden

• RETScreen berekent vraag- en belastingkrommen, RETScreen berekent vraag- en belastingkrommen, geleverde energie en brandstofverbruik voor geleverde energie en brandstofverbruik voor verschillende combinaties van warmte-, koeling- en/of verschillende combinaties van warmte-, koeling- en/of krachtsystemen met gebruik van minimale gegevenskrachtsystemen met gebruik van minimale gegevens

• RETScreen leidt tot significante kostenbesparingen in RETScreen leidt tot significante kostenbesparingen in pre-haalbaarheidsstudiespre-haalbaarheidsstudies


Vragen?Vragen?

www.retscreen.netwww.retscreen.netVoor meer informatie, bezoek de RETScreen Website op

Module Analyse Gecombineerde Warmte- en KrachtprojectenRETScreen®® Internationale Cursus Analyse Schone Energieprojecten

Cursus Analyse Schone Energieprojecten © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005....

Documents

Transcript of Cursus Analyse Schone Energieprojecten © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2005....