Het Project
Uitgangssituatie
Wolbring GbR exploiteert sinds 2004 een biogasinstallatie in Bocholt. Tot nu toe werd het biogas gebruikt in een voltijdse warmtekrachtkoppelingsinstallatie (WKK) om elektriciteit en warmte te leveren. De WKK werd daarom continu op hetzelfde productieniveau bediend. De biogasinstallatie werd flexibeler gemaakt door gebruik te maken van een krachtigere WKK-eenheid, een grote gasopslagtank en een warmteopslagtank. Daardoor kan de energie worden geleverd naar gelang van de vraag en hoeft zij niet continu te worden opgewekt. De bedrijfsuren werden teruggebracht tot 2.300 per jaar. De betrokken ontwerpers, Energethik Ingenieurgesellschaft mbH, noemen dit een “regeneratieve opslagcentrale”. Bijgevolg kan de energieproductie sinds november 2020 in de loop van het jaar worden afgestemd op de warmtevraag en in de loop van de dag op elektriciteit worden gebaseerd.
Dichtbij de biogasinstallatie van Wolbring Gbr. ligt de biogasinstallatie Niemann GmbH & Co. KG, die eveneens wordt omgebouwd tot een opslagcentrale en die het gebruik van warmte in de toekomst wil optimaliseren en uitbreiden. Bovendien bevindt zich op minder dan 400 meter afstand een industriegebied, met woongebouwen ernaast. De warmteproductie daar is tot nu toe vrijwel uitsluitend met fossiele brandstoffen tot stand gekomen.
Concept en uniek verkoopvoorstel
In de haalbaarheidsstudie wordt onderzocht of de biogasinstallaties op economische wijze de gebouwen in het industrie- en woongebied kunnen voorzien van plaatselijke warmte door middel van een verwarmingsnet, met name gezien het feit dat industriële gebouwen gewoonlijk een grote warmtebehoefte hebben. Concreet zullen ongeveer 30 huizen en industriële gebouwen volledig van regeneratieve warmte-energie worden voorzien.
De nadruk ligt dus op het opzetten van een verwarmingsnetwerk voor de regeneratieve voorziening van industriële en residentiële gebouwen op basis van biogas uit flexibel werkende biogas-WKK’s.
In tegenstelling tot de klassieke wijze van exploitatie van WKK’s in continubedrijf, maakt de omschakeling op een “regeneratieve opslagcentrale” een vermindering van de bedrijfsuren van de bestaande WKK mogelijk van 8.600 bedrijfsuren per jaar (Bh/a) tot ca. 100-200 Bh/a. Bovendien zal de nieuwe WKK-eenheid met een aanzienlijk beter rendement en een hoger vermogen (ca. 2.000 kWel/kWth) een jaarlijkse exploitatie van slechts 2.300 Bh mogelijk maken. Hiermee zou een volledige voorziening voor ongeveer 30 woningen en bedrijfshallen moeten worden bereikt. De bestaande verwarmingssystemen zullen dan niet langer nodig zijn.
Ondanks een aanzienlijke toename van het vermogen van de generator blijft de totale jaarlijkse hoeveelheid geproduceerd biogas gelijk, doordat het efficiënter en meer in overeenstemming met de vraag wordt gebruikt. Daarom is geen extra gebruik van grondstoffen of land nodig.
De combinatie van een krachtige WKK-eenheid, gasopslag en warmteopslag met de bestaande biogasproductie maakt het dus mogelijk de opwekking en het verbruik van warmte te ontkoppelen en is een voorwaarde voor een intelligent warmtenet.
Een andere basisvoorwaarde voor een intelligent verwarmingsnetwerk is een modern regel- en visualiseringssysteem. Het ontwerp van de regeltechniek en de software is reeds belangrijk in de haalbaarheidsstudie. Dit houdt ook de volgende punten in: opslagbeheer van de warmwatertanks, continue belastingsraming en prognose-instrumenten om de warmtevraag te voorspellen, bepaling van de optimale netwerktemperatuur bij piekbelasting, zomerbedrijf en verlagingstijden.
Bovendien wordt, als gevolg van de dagelektriciteitsgestuurde exploitatiewijze, een netleverende exploitatie van de centrale gerealiseerd wanneer de elektriciteit op piekbelastingstijdstippen aan het openbare elektriciteitsnet wordt geleverd. Bovendien worden de voorwaarden geschapen voor het gebruik op middellange termijn van Power-to-Heat technologieën.
Technologieën
De volgende technologieën moeten worden gebruikt:
- WKK-eenheid met biogas (1.850 kW thermisch, 2.000 kW elektrisch)
- Grote gasopslag
- 1000 m³ warmteopslag
- Elektrodenketel
- Extra WKK-eenheid van Niemann GmbH & Co. KG
- Intelligent netbeheer – prognose voor exploitatie
Actoren
- Wolbring GbR
- Niemann GmbH & Co. KG
- Energethik Ingenieurgesellschaft mbH als ontwerper
- Ondernemer uit industriegebied
- Gemeente (school)
Kerncijfers: Verwachte economische, klimatologische en energetische effecten
Economische toegevoegde waarde
Volgens de aanvrager kan de aansluiting op het beschreven verwarmingsnet gunstige en stabiele warmteprijzen tot stand brengen en aldus besparingen van gewoonlijk ten minste 20 % van de verwarmingskosten aan de kant van de aangesloten gebruiker opleveren.
De flexibilisering van de exploitatie zorgt ook voor een aanzienlijk hoger gebruik van WKK-warmte en daarmee gepaard gaande WKK-inkomsten in het kader van de wet op hernieuwbare energiebronnen (EEG), extra inkomsten uit de verkoop van warmte, en verdere verkoop van warmte als gevolg van de seizoensgebonden warmtegestuurde en overdag elektriciteitgestuurde exploitatiewijze. Bovendien wordt de investering gesubsidieerd met overheidssubsidies tot 64% via het BAFA of progres.nrw.
Het concept beoogt dus een economische meerwaarde te creëren voor de exploitant en gunstigere energieprijzen voor de gebruikers.
Levering van hernieuwbare energie
De biogasinstallatie levert 100 % hernieuwbare energie in de vorm van ongeveer 4.400 MWh/a elektriciteitsproductie en 4.450 MWh/a warmteproductie via de WKK-eenheid. Na aftrek van de benodigde proceswarmte en de warmte die wordt opgewekt door de opslagcentrale, resteert een hoeveelheid warmte van 3.590 MWhth/a op een hoog temperatuurniveau. Momenteel wordt 2.540 MWhth/a hiervan niet gebruikt en moet derhalve voor het verwarmingsnet worden gebruikt. Dit resulteert in een bruikebare warmtevoorziening uit de opslagcentrale van 2.110 MWhth/a voor de verbruikers.
Voorzieningszekerheid
De piekbelasting wordt gedekt door het hoge thermische vermogen van de FLEX-WKK-eenheid en het buffereffect van de warmteopslagtank. Met een opslagcapaciteit van 40.000 kWh kan het vereiste thermische vermogen van 840 kW voor een periode van 48 uur worden opgeslagen. Bovendien kan de bestaande WKK-eenheid met haar vermogen van 600 kW als redundantie dienen.
CO2–reductie
Naast de verminderde uitstoot door een biogasbesparing als gevolg van de verbeterde efficiëntie van de FLEX-WKK, is er een CO2-reductie door de verdringing van de fossiele energievoorziening van de potentiële gebruikers van de aansluiting.
In vergelijking met een vroegere voorziening (verondersteld met 67 % aardgas en 33 % stookolie) kan door de opslagcentrale met een bruikbare warmtevoorziening van 2.110 MWhth/a een CO2-uitstoot van 506 t/a worden bespaard.
Opmerking van de aanvrager:
Biogas is “CO2-neutraal”. CO2-neutraal betekent dat het gebruik van een brandstof geen invloed heeft op het CO2-gehalte van de atmosfeer. Het is echter niet noodzakelijkerwijs zo dat deze CO2-neutrale brandstof zelf geen koolstofdioxide bevat. In feite is meestal het tegendeel het geval. Zo bevat de biomassa die voor de productie van biogas wordt gebruikt, koolstofdioxide. Maar alle CO2 die bij de verbranding van het biogas vrijkomt, werd voordien tijdens de groei van het organisch materiaal uit de atmosfeer geabsorbeerd.
Energiebesparing / energie-efficiëntie
Aangezien het vermogen van de FLEX-WKK driemaal hoger is dan dat van de bestaande motor, kan deze motor een aanzienlijk beter rendement hebben, wat leidt tot een rendementsverbetering van 2 à 3%. Deze waarde resulteert in een biogasbesparing van ongeveer 5% voor dezelfde hoeveelheid geproduceerde elektriciteit of warmte.
De vervanging van het verwarmingssysteem in de aangesloten gebouwen leidt ook tot een verhoging van het rendement.
Overdraagbaarheid
Potentieel voor duurzame warmtevoorziening in de regio
De aanvrager ziet de ombouw tot een “regeneratieve opslagcentrale” als een mogelijk vuurtorenproject in de regio om meer geïnteresseerden voor duurzame warmtevoorziening aan te trekken. Ook de biogasinstallatie van Niemann zou kunnen profiteren van de ervaring van het Wolbring GbR en in de toekomst gezamenlijk kunnen zorgen voor een uitbreiding van de duurzame warmtevoorziening in de regio.
Maximalisering van het gebruik van warmte zal de toekomstige levensvatbaarheid van de biogasinstallatie aanzienlijk vergroten. Er wordt reeds gestreefd naar voortzetting van de exploitatie en dit kan door het project op beslissende wijze worden ondersteund, vooral tegen de achtergrond van de aflopende EEG-subsidie.
Vanuit technisch en economisch oogpunt zal een groot deel van de bij het beschreven project opgedane kennis overdraagbaar zijn op andere projecten in het kader van de “EUREGIO”. De biomethaan-WKK-eenheid biedt economische planbaarheid via de vergoede feed-in volgens de EEG, die op elke locatie kan worden gebruikt. De bouw van het beschreven project is aan vrijwel geen geografische en geologische factoren gebonden, zodat een vergelijkbare projectrealisatie op andere plaatsen in de EUREGIO denkbaar is.
Resultaten
Het geplande verwarmingsnetwerk van de biogasinstallaties van Wolbring GbR zou een totale investering van 740.000 euro bedragen indien 30 huizen en bedrijfshallen op het netwerk zouden worden aangesloten. Met een subsidie van 64% worden de investeringskosten teruggebracht tot 265.000€ met een rendement van 5,1%, wat resulteert in een zeer zuinig energieconcept. Dit concept is echter afhankelijk van verschillende factoren, zoals het werkelijke aansluitingspercentage, de werkelijke vraag naar warmte, de werkelijke kosten van leidingen en civieltechnische werken en de werkelijke subsidiebedragen.
In de analyse van de biogasinstallatie Niemann GmbH & Co. KG, kan worden vastgesteld dat hier reeds sprake is van een uitgesproken warmtebenutting. Door flexibilisering in een regeneratieve opslagcentrale blijft een warmtehoeveelheid van max. 1.800 MWhth per jaar over die kan worden gebruikt voor een nabijgelegen industriepark. Dit is het grootste aaneengesloten, volledig ontwikkelde industriepark in Noordrijn-Westfalen (ca. 300 bedrijven met 7.200 werknemers), waarvan de warmtebehoefte immens groot is.
Hier zijn er overwegingen voor een prosumer warmtenet, waarin de twee regeneratieve opslagcentrales, een andere nieuwe opslagcentrale met flexibele biomethaan-WKK en de afvalwarmte van de industriële installatie worden gebruikt.
Download
De studie kan hieronder worden gedownload:
Haalbaarheidsstudie
| Kosten: | 14.053 € |
| subsidie: | 6.324 € (45 %) |
| looptijd: | 01.10.2020 – 01.04.2021 |
Aanvrager
Wolbring GbR
Pannemannstr. 50
46395 Bocholt
hof-wolbring.de
Uitvoerend bedrijf
Energethik Ingenieurgesellschaft mbH
Am Speicher 2
49090 Osnabrück
www.energethik-ingenieure.de
Meer informatie
- [Bericht] 600 jaar traditie van Hof Wolbring zet nu in op duurzame warmtevoorziening
- Website van de Wolbring GbR