Download - Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

Transcript
Page 1: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout
Page 2: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023

Evaluatie van ondiepe en diepe geothermie voor de Parkwijk in TurnhoutGeert Schoofs (DE ARK) en Ben Laenen (VITO)

Page 3: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

Situering

Page 4: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

Eigendom 245 won + 205 app

Page 5: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

Bouwjaren Parkwijk

24

83

32

27

24

235

24

1

19691971197219731976197719972009

Page 6: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout
Page 7: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

Vlaams Urgentieprogramma energie 2020

1.DAKISOLATIE2.HOOGRENDEMENTS GLAS3.CONDENSATIE CV-KETELS

Page 8: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

RENOVATIE PLANNING

+/- 100 miljoen € voor patrimonium DE ARK14 miljoen € voor Parkwijk

283 van de 450 CV-ketels zijn OKNatte kruipkeldersGeen isolatie, vele koudebruggenKenmerkende architectuur – erfgoed

Verscheidene grootschalige projecten op til

Page 9: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

GEOTHERMIE ALS OPLOSSING?

Welke technologie?Schaalgrootte?Betaalbaarheid? kosten/baten

Page 10: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

Jaarlijkse energiebehoefte

incl renovatie

excl sanitair warm water

Bestaande toestand

(EPC)

Woningen 2.605 MWh 10.901 MWhAppartementen

1.316 MWh 3.482 MWh

TOTAAL 3.921 MWh 14.384 MWh

Op basis van EPC’s woningen 530 kWh/m2 app 240 kWh/m2

Page 11: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 11© 2012, VITO NV

EnergiebehoefteType Aantal m2/unit traditioneel (133 kWh/m2) laag energieverbruik (85 kWh/m2)Woningen kWh per woning Totaal MWh kWh per woning Totaal MWhPAA 24 110 14.630 351 9.350 224PAC 1 23 110 14.630 336 9.350 215 2 62 145 19.285 1.196 12.325 764PAE 1 10 110 14.630 146 9.350 94 2 22 140 18.620 410 11.900 262PAF 27 65 8.645 233 5.525 149PAI 1 3 110 14.630 44 9.350 28 2 20 150 19.950 399 12.750 255PAJ 1 10 110 14.630 146 9.350 94 2 20 145 19.285 386 12.325 247Appartementen PAK 1 23 67 8.911 205 5.695 131 2 60 85 11.305 678 7.225 434 3 22 105 13.965 307 8.925 196PAL 1 22 67 8.911 196 5.695 125 2 57 85 11.305 644 7.225 412 3 21 105 13.965 293 8.925 187PAN 24 78 10.374 249 6.630 159Totaal 7.020 3.976

Page 12: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 12© 2012, VITO NV

Energiebehoefte

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Ver

war

min

gsve

rmog

en [k

W]

Uren van het jaar [h]

Warmtevraag

Page 13: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 13© 2012, VITO NV

EnergievoorzieningRef. BETS +

ATESATES Intermed.

GeothermieDiepe geothermie

diepte Nvt 120 150 1000 2200

Organisatie Decentraal decentraal semi-centraal

Centraal centraal

Verwarming Gasketel Warmte-pomp

Warmte-pomp

Direct Direct

DT 40 – 30 40 – 30 35 – 25 95 – 65 (30)

Koeling Koelma-chine, water

Direct + warmte-pomp

Direct + warmte-pomp

Nvt Adsorptie-koeling

DT 15 – 19 15 – 19 Nvt 12 – 16

Page 14: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 14© 2012, VITO NV

Koude-warmte opslag in aquifers (ATES)

Page 15: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 15© 2012, VITO NV

Koude-warmte opslag in aquifers (ATES)

» Watervoerende laag niet dieper dan 150 m

» Voldoende hoge waterdoorlatendheid» 8 m/d of hoger» Gerelateerd aan de dikte

» Voldoende dikte van de watervoerende laag» Minimaal 10 m» Gerelateerd aan de doorlatendheid

» Grondwaterstroming niet groter dan 25 m/j

» Geen interferentie met bestaande toepassingen

» Buiten beschermingszones voor grondwaterwinningen

Page 16: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 16© 2012, VITO NV

Toepassingsgebied van ATES

Page 17: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 17© 2012, VITO NV

Mogelijkheden ATES in de Parkwijk

Diepte (m t.a.w.) Diepte (m) Litholgie Formatie

21 – 17 0 – 4 Zand met kleilage Quartair

17 – -15 4 – 36 Fijn zand Formatie van Poederlee

-15 – -26 36 – 47 Fijn kleiig groen zand

Formatie van Kasterlee

-26 – -132 47 – 153 Groen zand Formatie van Diest

-132 – -151 153 – 172 Zwartgroen zand Formatie van Berchem

Page 18: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 18© 2012, VITO NV

Mogelijkheden KWO in de Parkwijk

Parameter Waarde

Ontwerpvermogen KWO verwarming Doublet 1 487 kW

Ontwerpvermogen KWO verwarming Doublet 2 540 kW

Ontwerp warmteproductie Doublet 1 773 MWh

Ontwerp warmteproductie Doublet 2 856 MWh

Injectietemperatuur bron 6 – 18°C

Gemiddelde onttrekkingstemperatuur bron 12°C

Maximaal grondwaterdebiet Doublet 1 70 m3/u

Maximaal grondwaterdebiet Doublet 2 80 m3/u

Totaal verpompt volume Doublet 1 110.600 m3/j

Totaal verpompt volume Doublet 2 122.400 m3/j

Page 19: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 19© 2012, VITO NV

Boorgatenergieopslag (BTES)

Page 20: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 20© 2012, VITO NV

Boorgatenergieopslag (BTES)

» Verticale lus in een 20 tot 150 m diep boorgat

» Vermogen en capaciteit via meerdere boringen» Tussenafstand 2 tot 10 m

» Hoge temperatuuropslag mogelijk (tot 90°C)

» In principe overal toepasbaar

» Thermische geleidbaarheid van de bodem

» Warmtecapaciteit van de boden

» Grondwaterstroming

Page 21: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 21© 2012, VITO NV

Geschiktheid ondergrond voor BTES

Page 22: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 22© 2012, VITO NV

Mogelijkheden in de Parkwijk (ATES – BTES)

» Appartementen via ATES

Parameter Waarde

Ontwerpvermogen KWO verwarming 320 kW

Ontwerp warmteproductie 509 MWh

Injectietemperatuur bron 6 – 18°C

Gemiddelde onttrekkingstemperatuur bron 12°C

Maximaal grondwaterdebiet 45 m3/u

Totaal verpompt volume 72.900 m3/j

Page 23: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 23© 2012, VITO NV

Mogelijkheden in de Parkwijk (ATES – BTES)

» Woningen via BTES (ontwerp per woning)

Parameter Waarde

Configuratie opslagveld In line

Aantal verticale warmtewisselaars 3

Diepte verticale warmtewisselaars 120 m

Type warmtewisselaar Dubbele-U-lus

Onderling boorgatafstand 16 m

Boorgatdiameter 16 cm

Fluïdium Water/glycol

Maximum vloeistoftemperatuurstraject 14 – 18°C

Minimum vloeistoftemperatuurstraject -3 – 1°C

Page 24: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 24© 2012, VITO NV

Geothermie

Page 25: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 25© 2012, VITO NV

Geothermie

» Wth = Q x r x cw x (Tp – Ti)

» Wth: thermische vermogen (W)

» Q: debiet (m3/s)» r: densiteit van water (kg/m3)» cw: specifieke warmte van water

(J/kg.°K)» Tp: productietemperatuur (°C)

» Ti: injectietemperatuur (°C)

warmtewisselaar

secundair circuit

gebruiksysteem

primair circuit

reservoir

Page 26: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 26© 2012, VITO NV

Model: poro: 15%; h: 100 m; k: 230 mDarcy; Q: 10,4 kg/s; 6,7 MW th; oneindig reservoir

Energiebalans in de ondergrond

Page 27: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 27© 2012, VITO NV

Toepassingen van geothermie> 120°C elektriciteitsproductie

150°C productie van aluminium via Bayer procédé

140°C drogen en inblikken van landbouwproducten

110°C drogen en afharden van prefab betonelementen

100°C drogen van organische stoffen zoals groenten en gras

80°C traditionele ruimteverwarming

70°C onderste grens adsorptiekoeling

60°C verwarming van stallen (veeteelt)

55°C onderste grens serreverwarming

50°C balneologie, teelt paddenstoelen

40°C onderste grens ruimteverwarming

30°C verwarming zwembaden

25°C visteelt

< 25°C warmtepompen

Page 28: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 28© 2012, VITO NV

Het potentieel in Vlaanderen

Page 29: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 29© 2012, VITO NV

23/02/2009Geothermie in Vlaanderen

29

Geothermische reservoirs Noorderkempen

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80 100

temperature (°C)

de

pth

(m

)

modelled measured

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

porosity (m3/m3)

de

pth

(m

)

average minimal maximal

Krijt

Westfaliaan

Kolenkalk

Page 30: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 30© 2012, VITO NV

Mogelijkheden geothermie in de Parkwijk

Krijt Onder-Carboon

Toeleveringstemperatuur 35°C 95°C

Injectietemperatuur 22°C 60 (30)°C

Productiedebiet 75 m3/u 125 m3/u

Vermogen 1.125 5.100 (9.450) kW

Warmtelevering 4.000 MWh 7.050 MWh

Pompvermogen 90 kW 190 kW

Totaal verpompt volume 263.700 m3/j 172.700 m3/j

Page 31: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 31© 2012, VITO NV

Evaluatie energieprestatie

eenheid referentie Decentraal ATES Krijt Boven-Carboon

Elektriciteit MWh/j 16 110 277 320 260

Aardgas MWh/j 4.700 2.500 2.350 0 0

Som Primaire energie

MWh/j 4.716 2.610 2.627 320 260

Besparing % 45 44 93 94

CO2 uitstoot ton/j 886 43 40 102 84

Besparing % 89 91

Page 32: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 32© 2012, VITO NV

Economische evaluatie

eenheid referentie Decentraal ATES Krijt Boven-Carboon

Investering Euro 540.000 1.810.000 2.218.000 3.045.000 8.503.000

Verschil Euro 1.270.000 1.678.000 2.505.00 7.963.00

Werking Euro/j 215.000 113.000 142.000 75.000 111.000

Verschil Euro/j 102.000 73.000 140.000 104.000

Eenvoudige payback

J 886 12,5 23 17,9 76,5

Page 33: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout

08/04/2023 33© 2012, VITO NV

Besluiten» De warmtevraag kan ingevuld worden met ondiepe en diepe geothermie» Het decentrale systeem, ATES en de geothermische bron in het Boven-

Carboon kunnen koeling leveren» Systemen met warmtepompen leveren een primaire energiebesparing van

ca. 45% en verminderen de CO2 uitstoot met ca. 40%» Rechtstreekse toepassingen leveren een primaire energiebesparing van

met meer dan 90% en verminderen de CO2 uitstoot met ca. 90%» Het vermogen van de twee geothermische bronnen wordt onderbenut,

wat resulteert in langere terugverdientermijnen » Indien koeling kan gevaloriseerd worden stijgt de rendabiliteit van het

decentrale systeem, ATES en de geothermische bron in het Boven-Carboon

» De geothermische bron in het Boven-Carboon kan hoge temperatuur warmte leveren en stelt minder eisen aan de isolatie van de woningen

Page 34: Haalbaarheid geothermie Parkwijk Turnhout