Onderzoeken

De toepassing van Zeer Lage Temperatuur Verwarming (ZLTV)en Warmte/ Koude Opslag (WKO) creëert nieuwe mogelijkheden voor energieconcepten. Warmteopslag op een hogere temperatuur in de bodem is interessant, maar wordt nu nog belemmerd door  wetgevingsaspecten vanuit het provinciale bodembeleid.

Voor een aantal energieconcepten met een WKK in combinatie met de ondergrondse energieopslag op verschillende temperatuurniveau’s,  innovatieve warmtewisselaars (ZLTV), geothermie, buffers en ORC (Organic Rankine Cycle) zijn de energetische en economische consequenties vastgesteld, zonder dat rekening is gehouden met wetgevende belemmeringen.

Specifiek voor de ondergrondse energieopslag is ervoor gekozen om met name te kijken naar concepten die uitgaan van een hoger temperatuurniveau in de bodem dan tot op heden gebruikelijk is.

Onderzoek
Bij het onderzoek dat is uitgevoerd door Cogen Projects in opdracht van Stichting Innovatie Glastuinbouw Nederland werden de volgende vragen gesteld:

• Biedt het wegvallen van de maximum toelaatbare temperatuur voor warmteopslag in de ondiepe bodem nieuwe kansen voor energieconcepten?
• Kan ZLTV geïntegreerd worden in bestaande kassen om hiermee de prestaties van de WKK te verbeteren?
• Kunnen telers het primaire energieverbruik van de warmtepompen bij (semi-)gesloten kassen minimaliseren of zelfs voorkomen door uit te gaan van hogere temperaturen in de bodem?
• Kunnen telers de warmte uit een geothermische bron verder uitkoelen om meer kassen duurzaam te kunnen verwarmen?
• Is het mogelijk om elektriciteit uit de warmte van een geothermische bron te produceren, en heeft dat meerwaarde?

Conclusies energieconcepten met open kassen:

• Een WKK met een hoge warmtedekking en levering van elektriciteit aan het net heeft al een zeer hoog besparingsniveau. Daarnaast is ook de economische bijdrage van de WKK zeer belangrijk.
• Het combineren van ZLTV met WKK leidt tot extra energiebesparing met een goede terugverdientijd (circa 3 jaar).
• Warmteopslag op een hogere temperatuur in de bodem is interessant, maar leidt ertoe dat initieel warmte wordt toegevoerd, waardoor de bodem opwarmt. Het blijkt dat het loslaten van jaarlijkse balancering van de bodem energetisch een aanzienlijk voordeel op kan leveren.
• Het bufferen van warmte uit WKK in de bodemtemperatuur (75 ⁰C) leidt tot een zeer hoge warmtedekking van WKK en daarmee tot additionele energiebesparing (49% in totaal). Hetzelfde geldt voor een opslag bij 35 ⁰C. Dit vraagt wel om een additionele investering in ZLTV in de kas.
• De opslag van warmte op hogere temperatuur in een WKO leidt in combinatie met WKK tot vrijwel 100% warmtedekking. De kosten van het aanleggen van WKO drukken echter zwaar op de exploitatie, waardoor de terugverdientijd hoog is.
• Het toepassen van een zonnecollector is nog niet haalbaar. Als er warmte uit een ‘gratis’ externe bron beschikbaar is (zoals een datacenter), wordt deze vorm van warmteopslag wel interessant.

Conclusies energieconcepten met semi-gesloten kassen:

• De mogelijke energiebesparing van de huidige concepten voor de gesloten kas wordt zeer sterk beïnvloed door de elektriciteit die nodig is om koude op te wekken of warmte op een hoger temperatuurniveau te brengen.
• De combinatie van Fiwihex-systemen met gesloten kas en een restwarmtekas lijkt niet tot additionele energiebesparing te leiden. Wel verbetert de economie van de gesloten kas doordat een groot deel van de benodigde elektriciteit opgewekt wordt met WKK en niet meer uit het net wordt ingekocht.
• WKO op een hogere temperatuur dan nu gebruikelijk in combinatie met alleen gesloten kas leidt ertoe dat er gebruik moet worden gemaakt van koeltorens om de benodigde koude op te wekken, terwijl de energiebesparing maar marginaal toeneemt.
• Het is  zinvoller om de koude en warme bronnen te scheiden en gebruik te maken van twee onafhankelijke bronsystemen voor verwarming en koeling. De energiebesparing (54%) is groot met een gunstige terugverdientijd (<2 jaar).
• Het gebruik van een absorptiewarmtepomp in combinatie met WKK in gesloten kas en warmteopslag van 40 ⁰C is alleen interessant in combinatie met een dubbel bronsysteem. Er kan dan op elk willekeurig moment warmte en koude worden opgewekt. Er treedt ook een aanzienlijke besparing op. Ten opzichte van de huidige gesloten kas zijn er vrijwel geen meerkosten en is de terugverdientijd virtueel nihil. Dit systeem biedt veel perspectieven voor de semi-gesloten kas.

Conclusies energieconcepten met geothermie:

• Het verder uitkoelen van de beschikbare warmte uit de geothermiebron is een belangrijk aandachtspunt om de kostprijs van de warmte te optimaliseren. Het opwerken van de restwarmtestroom met een warmtepomp leidt tot een goede energiebesparing. De investering in de warmtepomp drukt echter zwaar op de exploitatie, waardoor de terugverdientijd te hoog wordt.
• Minder ver uitkoelen van de geothermiebron in een eerste kas en direct gebruiken door middel van ZLTV in een tweede kas biedt mogelijkheden en leidt tot grote energiebesparing. De kostenbesparing weegt ruimschoots op tegen de noodzakelijke investering in ZLTV.
• Elektriciteitsopwekking uit geothermie met ORC is alleen mogelijk vanaf een temperatuur van circa 100 ⁰C. Het elektrisch rendement van de gebruikte energie is dan nog erg laag en ligt rond 5%. Het blijkt echter dat de inzet van ORC niet tot energiebesparing leidt bij toepassing met geothermie.

Het volledige rapport staat in de bijlage

P. Goudswaard, E. Koolwijk en S. Schlatmann (Cogen projects)
P.T. Oei (S.I.G.N.)

Bron: Reed Business Information