2019-04-25rentabiliteitstudieworkshopziekenhuizenmark zks …...eer 2,05 4,25 2.045.000 0 € 72.888...

Welkom

Rentabiliteit studie energiecentrale MMC

Waarom ziekenhuis uitermate geschikt voor WKO

• Langs een warmte vraag heeft een ziekenhuis ook een grote koudevraag.

• Een WKO levert in zijn totaliteit meer op naarmate er meer behoefte is aan koeling.

• Langs koeling ventilatielucht ook aanvullende koeling:Ø Koelplafonds, inductieunits, koelconvectoren, etcØ MER- en SER-ruimtes Ø Koeling voor OK plenums

• Ideaal voor koeling tijdens noodstroombedrijf laag elektra(piek)verbruik

In praktijk vaak ondermaatse prestatie• In bestaande ziekenhuizen WKO pas in een later stadium pas

toegevoegd.Ø Integratie in bestaande (conventionele) installatie.Ø Verschillende temperatuur tracés van afgiftesystemen.

• Geen standaardafname van warmte en koude (Meerdere autonome processen die gedurende het hele jaar koude of warmte vragen)

• Energiecentrale ziekenhuis bestaat vaak uit meerdere opwekkers die een wisselwerking op elkaar kunnen hebben.Ø WKK en eventuele afgassenketel en/of absortiekoelingØ Additionele koeling en verwarming (bivalent bedrijf)Ø Stoomketels eventueel met stoom/water TSA’sØ Warm tapwateropwekking

Conventionele installatieWarmtepompen

Drycoolers

Koelmachines(conventioneel)

Warmte- en koude Opslag in de bodem

Probleemstellingen:

• Hoe presteren de WKO en warmtepompen?

• Hoe presteren de overige opwekkers? (Warmte-krachtkoppeling, stoomketels, koelmachines, afgassenketel)

• De interactie tussen de opwekkers? (synergetisch of wisselwerking

• Energieverbruik gebouw in correlatie met opwekkers? (optimale inzet en regelstrategie)

• Zijn er besparingen te realiseren?

Doelstelling

• Inzicht krijgen in de prestaties van onze energiecentrale en zijn correlatie met het energetisch gedrag van het gebouw.

• Eventuele oorzaken voor verminderde prestaties opsporen en hiervoor modificatieconcepten opstellen.

• Berekenen wat de eventuele besparingen zijn die voortvloeien uit deze concepten en ze toetsen op meerdere criteriapunten.

Inhoudsopgave• Uitleg energiecentrale

• Inzicht in de prestaties van de opwekkers van de energiecentrale.

• Oorzaken van verminderde prestaties opwekkers

• Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met opwekkers.

• Modificatieconcepten

• Energiebesparingen

• Conclusie en aanbevelingen

Opwekkers energiecentrale

• Stoomketels• Afgassenketel• Warmte-krachtkoppeling• Warmtepompen• Warmte-koudeopslag in de bodem (WKO)• Koelmachines• Drycoolers

Stoomketels

• Werkelijk rendement circa 81%

• Ketels functioneren conform specificaties

Afgassenketel

• Werkelijk rendement circa 79%

• Ketel functioneert conform specificatie

Warmte-krachtkoppeling (WKK)

RentabiliteitsrekenmodelDraaiuren 8766Gasverbruik 160Onderhoudkosten per jaar (є) 66400Electrisch rendement WKK (%) 35,0%Thermische rendement WKK (%) 62,0%Totaal CV-water WKK opgewekt volgens EMS (KWH) 4496000Drycooler deel volgens EMS (%) 0,0%Cv-water opgenomen door gebouw volgens EMS (%) 100,0%Rendement afgassenketel (%) 79%Rendement stoomketelketels (%) 81%

2016Kosten elektra dal (є / kWh) 0,03480€ Kosten elektra piek (є / kWh) 0,04921€ Kosten elektra gem bij 72% dag en 28% nacht (є / kWh) 0,04518€ ODE en EB kosten (є / kWh) 0,01521€ Kosten elektra totaal incl BTW (є / kWh) 0,07307€

2016Kosten Aardgas (є /Mn³) 0,21689€ ODE en EB kosten (є/Mn³) 0,07374€ Kosten Aardgas totaal (є /Mn³) 0,35166€

Enthalpie stoom (KJ/KG) 2744,5Enthalpie voedingswater (KJ/KG) 631,9Onderste verbrandingswaarde aardgas (MJ/Mn³) 31,669

Uitkomst Kwh KostenTotaal thermisch opgenomen door gebouw van WKK 6987431Totaal elektrisch opgewekt door WKK (Kwh) 4318385Onderhoudskosten 66.400€ Totaal kosten 559.627€

Totaal thermisch opgenomen door gebouw opgewekt door stoomketels

6987431 344.847€

Totaal elektrisch ingekocht (Enexis) 4318385 315.528€ Totaal kosten 660.375€

100.747€

Conversie rendement WKK 97,0%Conversie rendement totale systeem 91,63%Thermische rendement totale systeem 56,63%

Verschil bedrijfsvoering met of zonder WKK

493.227€

34,9 %afgegeven aande buitenlucht 65,1 %

opgenomendoor gebouw

Warmtepompen (koudebedrijf)

• Energy efficiency ratio (EER) circa 50% lager

• Capaciteit 38 % lager

Warmtepompen (warmtebedrijf)

• Coëfficiënt of performance (COP) circa 25% lager

• Capaciteit 21% lager

Warmte-koudeopslag in de bodem

Warmte-koudeopslag in de bodem• Koude bron laden en warme bron ontladen (wintersituatie)

Ø Rendement 29% lager dan specificaties Ø Capaciteit 48% lager dan specificaties

• Koude bron ontladen en warme bron laden (zomersituatie)Ø Rendement 19% lager dan specificatiesØ Capaciteit 44% lager dan specificaties

• Gevolg:

Koelmachines

• Koelmachines presteren volgens specificaties

• Koelmachines produceren het voordeligst koude

Drycoolers

Drycoolers

• Drycoolers presteren naar behoren

Resumé• De thermische energie van de WKK wordt niet volledig

opgenomen door het gebouw.

• De warmte-koudeopslag kan beter presteren.

• De warmtepompen kunnen beter presteren in zowel warmte- als koudebedrijf.

• Essentiele informatie wat betreft rendementen en capaciteiten van alle opwekkers (optimale inzet en regelstrategie)

Inhoudsopgave• Uitleg energiecentrale

• Inzicht in de prestaties van de opwekkers van de energiecentrale.

• Oorzaken van verminderde prestaties opwekkers

• Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met opwekkers.

• Modificatieconcepten

• Energiebesparingen

• Conclusie en aanbevelingen

WKK

• Door te klein temperatuurverschil te weinig vermogenoverdracht• Doordat de WKK in serie staat met de condensors . (opkrikken temp. tracé)

Warmtepompen

• Een te lage verdamperintredetemperatuur (verschillende temp tracés)• Een te hoge condensorintredetemperatuur (verschillende temp tracés

Onderbouwing

Warmte-koudeopslag in de bodem(koude ontladen en warmte laden)

• Retourtemperatuur gekoeld water net te laag (verschillende temp tracés)• Temperatuurverschil tussen ontrekking- en infiltratietemperatuur

Warmte-koudeopslag in de bodem(koude laden en warmte ontladen)

• Temperatuur warme bron te aan de lage kant• Temperatuurverschil tussen ontrekking- en infiltratietemperatuur• Minder warmte voor de warmtepomp beschikbaar (interactie)

Inhoudsopgave• Zijsprongetje: uitleg energiecentrale.

• Inzicht in de prestaties van de opwekkers van de energiecentrale.

• Oorzaken van verminderde prestaties opwekkers

• Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met opwekkers.

• Modificatieconcepten

• Energiebesparingen

• Conclusie en aanbevelingen

Jaarbelastingduurkrommes

Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met de opwekkers

Op basis van:

• Regelstrategie (bedrijfstoestanden en huidige software)

• Buitentemperatuur over het jaar 2015

• Draaiuren opwekkers

• Opgewekte vermogens over het jaar 2015

Jaarbelastingduurkromme warmte gebouw MMC (huidige situatie)

Jaarbelastingduurkromme koude gebouw (huidige situatie)

Maximale laadvermogenKoude bron

Geen koude beschikbaar(topkoeling)

Jaarbelastingduurkromme stoom gebouw (huidige situatie)

Inhoudsopgave• Zijsprongetje: uitleg energiecentrale.

• Inzicht in de prestaties van de opwekkers van de energiecentrale.

• Oorzaken van verminderde prestaties opwekkers

• Energetisch gedrag van het gebouw in correlatie met opwekkers.

• Modificatieconcepten

• Energiebesparingen

• Conclusie en aanbevelingen

Modificatieconcepten• 6 haalbare modificatieconcepten opgesteld inclusief

regelstrategieën.

• Alle modificatieconcepten zijn uitgezet in de jaarbelastingduurcurves voor warmte, koude en stoom.

• Doormiddel van de oppervlaktes te bepalen zijn de hoeveelheden energie (Kwh) per opwekker bepaald.

• Deze hoeveelheden energie zijn in rekenmodellen verwerkt die de vergelijking maakt met de huidige situatie.

• Modificaties getoetst doormiddel van een criteriamatrix

Rekenmodel kostenbesparing

DimensieHuidige situatie

Na modificatie

Warmtepompen (warmtebedrijf)

COP 3,88 4,66 1.792.650 3.884.876 33.758€ 60.913€

Warmtepompen (koudebedrijf)

EER 2,05 4,25 2.045.000 0 72.888€ -€

Koelmachines ESEER 5,06 5,34 1.461.000 1.673.416 21.097€ 22.897€ koude bron ontladen en

warme bron ladenEER 34 48 526.389 2.808.973 1.131€ 4.276€

Koude bron laden en warme bron ontladen

COP 39,2 48 526.389 2.808.973 981€ 4.276€

CV-water stoomketels η 81% 81% 2.267.584 175.358 111.911€ 8.654€ Stoom stoomketels η 81% 81% 896.836 896.836 44.261€ 44.261€

Afgassen ketel є / Kwh 0,03644 0,03644 3.000.603 3.000.603 109.342€ 109.342€ WKK є / Kwh 0,05023 - 3.122.606 3.122.606 156.848€ 156.848€

Topkoeling -450.000 -6.157€ All-in kosten elektra (є/KWh)All-in kosten Aardgas (є/Mn³)

15.112.668 15.112.668 552.218€ 405.310€ 146.908€

26,6%

0,073070,35166

Totaal

Besparing op jaarbasis (є)

Kosten na modificatie

OpwekkerRendement

Opgewekt per opwekker huidige situatie (KWh)

Opgewekt per opwekker na modificatie (KWh)

Kosten huidige situatie

Resultaat 1• WKK parallel aan de condensor van de WP en boiler (warm

tapwater) voeden doormiddel van een 3-wegklep.

Jaarbelastingduurkrommes warmte gebouw

• Besparing van € 96.041 op jaarbasis (op basis van de energieprijzen 2016)

• Kostenbesparing op energie van 17,4% per jaar

• Investering van circa € 35.000 (EVT van 0,4 jaar)

Resultaat 2• Koelmachines parallel aan verdampers warmte pompen en change

over batterijen toepassen bij de luchtbehandelingskasten oudbouw.

Zijsprongetje: change-over batterij in een LBK

Jaarbelastingduurkrommes warmte gebouw

Jaarbelastingduurkrommes koude gebouw

• Besparing van € 147.000 op jaarbasis (op basis van de energieprijzen 2016)

• Energiebesparing van 26,6%

• Investering van circa € 600.000 (TVT van 4,1 jaar)

• Topkoeling behoort tot het verleden en 1000 KW overcapaciteit voor uitbreidingen van het gebouw

Combinatie van de 2 modificaties

• Koelmachines parallel aan verdampers warmtepompen en change-over batterijen toepassen in de oudbouw.

• WKK parallel aan de condensor van de WP en boiler voeden doormiddel van een 3-wegklep.

Jaarbelastingduurkrommes warmte gebouw

Jaarbelastingduurkrommes koude gebouw

Combinatie van de 2 modificaties

• Besparing van € 163.000 op jaarbasis (op basis van de energieprijzen 2016)

• Kostenbesparing van 29,6%

• Investering van circa € 635.000 (TVT van 3,9 jaar)

• Topkoeling behoort tot het verleden en 1000 KW overcapaciteit voor uitbreidingen van het gebouw

Eindconclusies en aanbevelingen

• De combinatie van de 2 modificaties geeft het beste resultaat op meerdere criteriapunten

• Het genereert een kostenbesparing van circa € 163.000 per jaar

• Wat een besparing betekent van 29,6% op de energiekosten

• De terugverdientijd hierbij is 3,9 jaar

• Topkoeling behoort tot het verleden

• 1000 KW extra koelcapaciteit voor de toekomst

• Geen investering nodig van € 120.000 voor OK-complex

• De terugverdientijd daalt dan van 3,9 jaar à 3,2 jaar

Vragen???