f-resultaten-onderzoek-energiesystemen
Tekst van het document
'
Milieustraat Purmerend
Rapportage vergelijk energiesystemen
13-11-2023
'
'
'
Inhoudsopgave
1. Analyse warmte- en koudevraag 2. Quick scan energiebronnen en -systemen 3. Uitgangspunten berekeningen
4. Resultaten 5. Vergelijk van de energieconcepten en conclusies
Verwarmings- en koelvraag Analyse '
Totale warmtevraag
'
•
•
Verwarmen personeelsgebouw (uitgaande van verwarmen gehele personeelsgebouw, 5100 m2) •
Vermogensvraag: 225 kW
•
Jaarlijkse warmtevraag: 200 MWh/jaar
Tapwater: •
Vermogensvraag: klasse CW 4 – 6 douchebeurten (is dat een realistische aanname?)
•
Jaarlijkse warmtevraag: 2,3 MWh
Totale koelvraag
'
•
Koelen personeelsgebouw (enkel de kantoren en kantine, 2400 m2) •
Benodigd koelvermogen: 100 kW
•
Jaarlijkse koelvraag: 65 MWh/jaar
Energiebalans: 135 MWh overschot aan koude
Subtitel '
2
Quick scan energiebronnen en systemen
Quick scan energiesysteem Energiebronnen
'
•
Zon • •
• PV: zonnepanelen om elektriciteit op te wekken;
•
RWZI/gemalen: niet in de buurt
zeer interessant.
•
Oppervlaktewater: Afstand tot dichtstbijzijnde optie
PVT: zonnepanelen die ook warmte opnemen. Alleen interessant in combinatie met WKO, de meeste warmte wordt in de zomer ‘geoogst’, dus je moet het ergens opslaan.
•
Zonneboiler: hoge temperatuur, interessant voor tapwater.
•
Wind •
Aquathermie
De opbrengst van kleine windturbines is relatief laag. Maar wordt wel meegenomen in het onderzoek.
is +/- 600m, dat is te ver.
Quick scan energiesysteem Energiesystemen
'
•
•
Stadswarmte van SVP
•
•
Koelmachine toevoegen om koeling te regelen.
energiebalans in de bodem bij het hoge koelvermogen
•
Warmtenet loopt door de straat.
wat kantoren nodig hebben.
•
Kansrijk energieconcept
Water/water-warmtepomp met warmte/koude opslag
• •
(WKO) •
WKO bron van +/- 25 m3/h nodig. Grove inschatting,
•
•
Ruimte op het dak nodig voor buitenunits
•
Koeling is minder efficiënt t.o.v. bodem-gekoppelde warmtepompsystemen
Er zal een koude-overschot optreden, wat betekend dat
de bron geregenereerd moet worden. •
Voorstel is om dit met PVT panelen te doen.
•
Kansrijk energieconcept
•
•
Veel bodemlussen nodig; +/- 60 lussen => veld van ongeveer 2300 m2 nodig. Dat zou wel passen.
•
Je moet wel heel veel gaten in je bodem boren. Dat is niet goed voor de bodem, en ook niet circulair.
Kansrijk energieconcept
Stralingspanelen (infrarood) •
Interessant in grote ruimtes met een aantal kleine werkplekken. Zodat niet de hele ruimte verwarmt hoeft
Water-water warmtepomp met bodemlussen •
Energieconcept heeft niet de voorkeur
Lucht-water warmtepomp
erg afhankelijk van verwarmingsvermogen.
•
Koelen kan, maar geeft op den duur problemen met de
te worden.
•
Hoog energieverbruik om als basisverwarming te gebruiken
•
Energieconcept heeft niet de voorkeur
Quick scan energiesysteem Conclusie
'
We hebben de volgende drie concepten doorgerekend:
'
•
Stadswarmte van SVP •
•
Water-water warmtepomp met warmte- koude opslag (WKO) •
•
WKO in combinatie met PVT om de bron te regenereren
Lucht-water warmtepomp •
•
Stadswarmte aansluiting in combinatie met koelmachines voor de koudelevering.
Lucht-water warmtepomp voor verwarming én koeling.
De vraag voor warmtapwater is ten opzichte van de ruimteverwarming zeer klein en heeft een hoge temperatuur nodig. Daarom hebben we in alle concepten als uitgangspunt genomen dat wordt voorzien in een aparte tapwatervoorziening d.m.v. een zonneboiler met elektrische na-verwarming.
Subtitel '
3
Uitgangspunten berekeningen
Uitgangspunten - verwarmen en koelen Ruimtestaat uit DO, met aannames voor klimaat en verlichting
'
Oppervlakte (m2) Temperatuur Verwarmd Kantoren- vergaderruimten
Gekoeld
1700
22
Ja
Ja
Kantine Personeelsgebouw gemeentewerf Kleedruimte
700
22
Ja
Ja
700
22
Ja
Nee
werkplaatsen
1092
17
Ja
Nee
Magazijn, opslag etc
904
17
Ja
Nee
Stalling
1657
+5
Nee
Nee
Calamiteitenloods
927
+5
Nee
Nee
Pers. geb. milieustraat begane grond
150
22
Ja
Nee
Pers. geb. milieustraat verdieping
124
22
Ja
Nee
Fietsenstalling
240
Nee
Nee
Totaal (m2)
8194
5370
2400
Overig gemeentewerf / milieustraat
Uitgangspunten - energietarieven Elektriciteitstarieven
'
Omdat de energietarieven erg fluctueren op het moment en daarom de huidige elektriciteitstarieven een slecht beeld geven
'
hebben we een inschatting gemaakt van de energietarieven vanaf 2025. Energieschaal
Leveringsprijs [€/kWh]
Energiebelasting [€/kWh]
Elektriciteitsprijs exclusief btw Elektriciteitsprijs inclusief btw [€/kWh] [€/kWh]
0 - 10 MWh
€ 0,180
€ 0,091
€ 0,271
€ 0,328
10 - 50 MWh
€ 0,180
€ 0,061
€ 0,241
€ 0,292
50 - 10.000 MWh
€ 0,180
€ 0,035
€ 0,215
€ 0,260
Warmtetarieven
'
Als de aansluiting onder de 100 kW blijft, dan valt het onder een kleinverbruikers aansluiting en zijn de maximale ACM
'
tarieven van toepassing. We zitten hier boven, maar je ziet dat vaak de ACM tarieven gehandhaafd worden. Hier moet duidelijkheid over komen vanuit SVP.
We zijn nu uitgegaan van €490,- vastrecht per jaar, en €65,- per GJ warmte. De tariefkaart van SVP, 2023.
'
Uitgangspunten - emissies Operationele emissies
'
Voor elektriciteit reken we met emissiefactoren van www.co2emissiefactoren.nl. Voor het warmtenet rekenen we met de
'
BCRG verklaring. Emissiefactor Elektriciteit (huidig)
0,29 kg CO2-eq/kWh
Warmte
27,7 kg CO2-eq/GJ
Materiaalgebonden emissies
'
De materiaalgebonden emissies worden berekend met GPR materiaal. Bij het berekenen van de GPR score is het ook
'
mogelijk om een whole life carbon berekening te maken. Dit geeft de broeikasgas emissies weer die in het productie-, constructie- en einde levensduur-fase vrijkomen van de gebruikte materialen. De data hiervoor komt uit de nationale milieudatabase.
Uitgangspunten - overige kentallen Looptijd
'
De looptijd van het project, voor het bepalen van de Total Cost of Ownership (TCO), bedraagt 30 jaar. We gaan uit van 30
'
jaar omdat dit de reguliere termijn is voor installatiecontracten en outsourcingscontracten. Ter indicatie is ook de TCO over 15 jaar berekend. Indexatie
'
•
Stijging bouwkosten: 4%
•
Discontovoet/WACC: 5%
•
Energietarieven: 2,5%
Subtitel '
4
Resultaten Doorrekening energieconcepten
'
Investeringskosten Vergelijk tussen de varianten
'
Het is te zien in de grafiek dat de
'
Investeringskosten
investeringskosten voor de WKO variant
€ 600.000
substantieel hoger liggen dan de andere twee varianten.
€ 500.000 Stadswarmteaansluiting € 400.000
Het is belangrijk om bij deze resultaten te
'
€ 300.000
Koelmachine
vermelden dat het hier om indicatieve kosten
Warmtpomp - lucht
gaat, gebaseerd op kentallen en aannames.
PVT panelen
€ 200.000
WKO doublet € 100.000
Warmtepomp - water Zonneboiler
€0 Warmtenet
Luchtwater Warmtepomp warmtepomp met WKO
Daarnaast is het geen complete begroting,
'
maar ligt de focus op de elementen die verschillen tussen de varianten. Zo zijn bijvoorbeeld afgiftesystemen (radiatoren)
niet meegenomen, omdat die overal toegepast worden. Het gaat hier om de vergelijking tussen de varianten.
Jaarlijkse lasten Vergelijk tussen de varianten
'
Jaarlijkse onderhouds- en energiekosten
Het is te zien dat de onderhoudskosten bij
'
het warmtenet zeer laag zijn. Hier zitten
€ 60.000
enkel kosten aan de koelmachine in. Het
kosten per jaar
€ 50.000
onderhoud van het warmtenet ligt bij de
€ 40.000
Energiekosten elektra
€ 30.000
Energiekosten warmtenet
€ 20.000
Registratie en rapportageplicht
€ 10.000
Onderhoud aan installaties
leverancier (SVP). De energiekosten zijn daarentegen juist bij het warmtenet erg hoog. Bij de warmtepomp varianten zijn de
'
onderhoudskosten juist hoger, maar de energielasten lager. Dit komt omdat de energie efficiënter opgewekt wordt. Hierbij
€0 Warmtenet
Luchtwater Warmtepomp warmtepomp met WKO
heeft de WKO installatie de hoogste COP, en daardoor de laagste energiekosten.
TCO Vergelijk tussen de varianten
'
De TCO van de WKO installatie is het hoogst.
Total Cost of Ownership
'
€ 1.600.000
Hierdoor is te zien dat de hoge
€ 1.400.000
investeringskosten niet voldoende worden gecompenseerd door de lagere jaarlijkse
€ 1.200.000
lasten. € 1.000.000 € 800.000
TCO 15 jaar
€ 600.000
TCO 30 jaar
De TCO van de lucht-water warmtepomp is
'
veruit het laagst. Dit komt door relatief lage investeringskosten en lage jaarlijkse lasten.
€ 400.000 € 200.000
De TCO van het warmtenet zit mooi tussen de
'
€0 Warmtenet
Luchtwater warmtepomp
Warmtepomp met WKO
andere varianten in.
Ruimtelijke inpassing Analyse
'
Stadswarmte van SVP •
Installaties: •
Inpandig: Afleverset stadswarmte SVP en boiler; (+/- 10 m2)
•
Op het dak: koelmachine (+/- 10 m2), zonnecollector (+/- 10 m2) en luchtbehandelingskast (+/- 20 m2 excl. kanalen) .
Water-water warmtepomp met warmte- koude opslag (WKO) •
Installaties: •
Inpandig: Warmtepomp, regelinstallaties, pompen; (+/- 30 m2).
•
Op het dak: PVT panelen (+/- 200 m2), zonnecollector (+/- 10 m2) en luchtbehandelingskast (+/- 20 m2 excl. kanalen).
Lucht-water warmtepomp •
Installaties: •
Inpandig: Regelinstallaties, pompen, boiler; (+/- 10 m2)
•
Op het dak: Warmtepomp (+/- 15 m2), zonnecollector (+/- 10 m2) en luchtbehandelingskast (+/- 20 m2 excl. kanalen).
Subtitel '
5
Vergelijk energieconcepten
Vergelijk energieconcepten Warmtenet
Lucht-water warmtepomp
Warmtepomp met WKO
Investering*
€
€80.000
€145.000
€530.000
Onderhoudskosten
€/jaar
€1.300
€4.800
€21.700
Energiekosten*
€/jaar
€53.000
€20.000
€11.000
TCO 15 jaar*
€
€750.000
€460.000
€970.000
TCO 30 jaar*
€
€1.250.000
€800.000
€1.500.000
Energievraag warmte en koeling
MWh/jaar
220
85
45
CO2 uitstoot voor verwarmen en koelen
ton CO2/jaar
26
25
13
Aantal compensatie PV-panelen (enkel voor warmte- en koudevoorziening)
Aantal (ongeveer 2 m2 per stuk)
635
250
45 + 76 PVT-panelen
* De aansluitkosten en het vastrecht voor de elektriciteitsaansluiting zijn nog niet in deze kosten meegenomen.
Conclusies met betrekking tot de energieconcepten Een totaalbeeld van de drie energiesystemen Het WKO-systeem: •
•
vraagt om een forse investering en wordt niet binnen een
presteert vanuit energetisch oogpunt matig en heeft een vergelijkbare CO2-uitstoot t.o.v. een lucht/water-warmtepomp;
acceptabele termijn terugverdiend;
•
er zijn plannen om het warmtenet (verder) te verduurzamen;
•
is relatief complex om te (laten) realiseren en onderhouden;
•
is in eigendom van de gemeente Purmerend; en
•
heeft het gemiddeld aansluitvermogen voor elektriciteit;
•
is daarom een kansrijke oplossing.
•
presteert goed vanuit energetisch oogpunt en heeft een zeer lage CO2-uitstoot;
•
heeft een kleine omvang en grote onbalans; en
•
is over het geheel gezien geen logische keus.
Het warmtenet van SVP:
'
•
vraagt om een relatief kleine investering, maar heeft wel
Het lucht/water-warmtepompsysteem:
'
•
exploitatiekosten;
•
is een eenvoudig systeem om te realiseren en onderhouden;
•
heeft het hoogste aansluitvermogen voor elektriciteit;
•
presteert vanuit energetisch oogpunt redelijk en heeft een
hoge exploitatiekosten; •
is een eenvoudig systeem om op aan te sluiten en te (laten)
vergelijkbare CO2-uitstoot t.o.v. het warmtenet; •
onderhouden; •
heeft het laagste aansluitvermogen voor elektriciteit;
Vraagt ook om een relatief kleine investering, en heeft lage
Er is ook de mogelijkheid om de CO2-uitstoot te verlagen door de elektriciteit zelf op te wekken; en
•
is daarom een kansrijke oplossing.
Bijlage 1. potentie aquathermie O
'
•
H
Bron: Warmteatlas, kaartlaag AquathermieOpenWater