Skihalle Neuss - Vele duizenden euro's bespaard
Baunach oplossingsrichtingen voor een typisch geval van renovatie
Patchwork is waarschijnlijk een passende term voor een groot aantal technische bouwinstallaties in Duitsland.
Verbouwingen en uitbreidingen, met name in de diensten- en commerciële sector, dwingen nog enkele leidingen en aandrijvingen aan het installatieschema toe te voegen. Het toch al hydraulische labyrint wordt met de toevoegingen nog onoverzichtelijker en de weerstanden in het netwerk nemen toe. De gebruikelijke snelle oplossing als iets niet meer warm wordt, is het vermogen van de ketel te verhogen. Typisch voorbeeld: de skihal van Neuss.
In veel gevallen zitten er echter genoeg energiereserves verborgen in de installatie om bijvoorbeeld een geplande uitbreiding te voeden. En dat is nog niet alles. De desorganisatie in de hydraulica als gevolg van de verschillende maatregelen of het gebrek aan balancering veroorzaakt permanent overbodige, dure transportverliezen. Deze elimineren om niet alleen goed te zijn voor het budget, maar ook voor het milieu, is al jaren een bekende eis in het klimaatdebat. Voor residentiële en niet-residentiële gebouwen vereist de KfW hydronische balancering als voorwaarde voor financiering, maar bijna niemand kijkt naar de complexere systeemconstructie voor service- en commerciële eigendommen. De meeste bedrijven beseffen niet eens wat ze weggeven.
Nadenken over een energie APK
Afbeelding 1: De aanleiding - de koude foyer.
Dit betekent dat er in heel Duitsland elke dag honderden of zelfs meer megawatturen worden verspild op dit gebied. Misschien moet de overheid nadenken over een soort energie- APK die op zijn minst renovatieplannen opstelt. Vergunningverlenende planningsbureaus zouden deze taak op zich kunnen nemen. Dit zou zeker helpen om een beetje dichter bij de CO2-doelstellingen van de Duitse regering te komen. Neuss werkt momenteel in deze richting, namelijk aan het in evenwicht brengen van vraag, aanbod en verbruik van verwarming, koeling, elektriciteit en gas in het overdekte skicentrum. De betrokken partijen hebben een tweefasenconcept ontwikkeld. Fase 1 richt zich op maatregelen met een lage investering, op de juiste hydraulische afstelling. Slechts enkele ingrepen waren voldoende om de energierekening met enkele duizenden euro's per jaar te verlagen.
Fase 2 zal enige investeringen met zich meebrengen, maar ook deze zullen zichzelf binnen een relatief korte periode terugverdienen. Toegegeven, op het eerste gezicht klinkt een "exotisch" indoor skicentrum niet per se als een blauwdruk voor het renoveren van de talloze inefficiënte verwarmings- en airconditioningsystemen in dit land. In feite is het echter een typisch geval, omdat de oorspronkelijke plannen alleen betrekking hadden op de eerste bouwfase, bij wijze van spreken, van wat nu een ruim gebied is met collegezalen, een hotel, funvoetbal, een klimpark en meer. Om een analogie te trekken met de commerciële sector: net als elders werden nieuwe hallen toegevoegd. En dit geldt ook in het algemeen: in de achttien jaar dat het recreatiepark bestaat, dat elk jaar voor ongeveer 1 miljoen bezoekers de winter in de zomer brengt, zijn de planners en installatiebedrijven veranderd. Daardoor ging, ondanks documentatie, expertise verloren.
De klacht
Laten we nu even bij fase 1 blijven. Ongeveer twee jaar geleden moesten de bouwtechnici van de kunstskibaan het bedrijf Haaß Sanitär Heizung Haustechnik uit Mönchengladbach inschakelen. Het boilersysteem was niet in staat om de temperatuur van het luchtgordijn bij de ingang op voldoende niveau te houden. Het warme luchtgordijn heeft een vermogen van ongeveer 20 tot 25 kW nodig om de foyer af te schermen van de buitenlucht. De firma Haaß, die niet betrokken was bij de vorige nieuwbouw, vroeg zich af waarom een warmteopwekkingssysteem van 800 kW, bestaande uit twee ketels met een calorische waarde van 400 kW (Viessmann) met elk een tweetraps brander, dit niet kon bereiken. De tweetraps cascade wordt ook ondersteund door een 250 kW ketel, die oorspronkelijk alleen werd gebruikt om het hotel te voorzien (verwarming en warm water). De warmwatervoorziening was sindsdien echter overgeschakeld op de grote ketels, zodat de 250 kW-unit in de zomer volledig kon worden uitgeschakeld als deze niet nodig was om het nieuw toegevoegde hotel te verwarmen. De herstructurering van het netwerk omvatte ondertussen verdere wijzigingen aan de installatie en het machinepark. "Maar helaas nam geen van de vorige bedrijven de moeite om het transport van het verwarmingswater dienovereenkomstig aan te passen. Het gevolg was dat de wisselaar van het luchtgordijnsysteem aan het einde van een van de lijnen niet meer genoeg warm water kreeg.
De situatie
Figuur 1: Toevoer naar een van de drie luchtbehandelingsunits. De hoofdpomp vermaalt het grootste deel van het toevoerwater rechtstreeks in de retour via de open bypass en brengt het omhoog
Het installatieschema met een hoofdpomp, mixer en een verwarmingscircuitpomp wordt "Mengcircuit met hoofdpomp en drukloze verdeler" genoemd in een onlangs gepubliceerd artikel van ETH Zürich: Meervoudige verwarmingsgroepen". In het indoor skicentrum in Neuss is de "drukloze" verdeler vervangen door een verdeler die beperkt is tot 1 m waterkolom - een voordruk (drukverschilregeling van de elektronisch geregelde circulatiepomp op het laagste instelpunt) die niet te veel interfereert met de regelkarakteristiek van de driewegmenger.
Figuur 2: Als de bypass open is, circuleert het verwarmingswater continu, zelfs als het airconditioningsysteem niet in werking is.
Figuur 3: Gesloten bypass.
Figuur 4: De beslissende uitspraak in de publicatie van de ETH Zürich is dat er in het geval van een mengcircuit vrijwel geen inlaatdruk bij de menger mag zijn. Bron: Bron: www.vdf-online.ch/post/32-hydraulische-schal-tungen
"De foyer koelde af", vertelt fabrieksingenieur Georg Haaß over de toestand die hij aantrof. Hij gaf het probleem door aan het bedrijf HG Baunach in het naburige Hückelhoven. Bedrijfsleider Hans-Georg Baunach, die elektrotechniek studeerde aan de RWTH Aachen University, had de vakman in het verleden al geholpen met een aantal lastige renovatieklussen. Zijn bedrijf is gespecialiseerd in hydraulische maatregelen, zowel in de vorm van advies als met eigen producten voor netwerkbalancering: bijna twintig jaar geleden ontwikkelde en lanceerde het de rendeMIX fitting van Baunach. Een meerwegmengkraan met een interne bypasssectie die verschillende massastromen kan egaliseren en zo de retourstroom van een circuit met hoge temperatuur als stroom naar een circuit met lage temperatuur kan leiden. In veel vrijstaande huizen zijn er radiatoren in de kinderkamers en slaapkamers op de bovenverdieping, terwijl er onder de dekvloer in de woonkamer op de begane grond spoelen van vloerverwarmingsbuizen liggen. Beide systemen werken met verschillende watervolumes, wat betekent dat ze meestal worden ontworpen als onafhankelijke circuits, elk met een eigen pomp, en in het geval van aan de muur gemonteerde eenheden, meestal in combinatie met een hydraulische afscheider. Deze investering is echter slechts een van de nadelen van de parallelle aansluiting.
De truc met de retourtemperatuur
De tweede is de vermindering van de energie-efficiëntie door de hoge retourtemperatuur van meer dan 40 °C van het hogetemperatuurcircuit. Dit is in strijd met het condensatieprincipe. Ontwerpen van dit type voldoen niet aan hun belofte om de latente warmte in het rookgas te condenseren. Daardoor geven ze 10 tot 15 procent weg van de opbrengst die een retourtemperatuur van 25 of 30 °C oplevert. Onvoldoende condensatie leidt ook tot afzetting en corrosie op de condensatiewarmtewisselaar, wat leidt tot hoge onderhoudskosten en voortijdige uitval. De Rendemix-armatuur daarentegen koppelt de radiatoren en de vloerspoelen in één circuit, waarbij de ketelpomp de radiatoren voedt. Omdat het alleen de koele retourstroom van lage temperatuur naar de condenserende warmtewisselaar leidt, garandeert het het beloofde besparingseffect. De nieuwste innovatie van Baunach draagt de niet geheel beschrijvende naam retourtemperatuurbegrenzer of RTB-ventiel. Dat klinkt als een relatief statische component.
In werkelijkheid is het echter een dynamisch reagerende thermostatische klep voor de retourinstallatie die het debiet permanent regelt op een vooraf ingestelde watertemperatuur: Als de retourstroom te warm is, wordt de doorlaat beperkt omdat de radiatoren het huidige debiet natuurlijk niet nodig hebben vanwege de hoge temperaturen in de kamers. Als de retourtemperatuur boven de ingestelde spreiding daalt, moet er meer verwarmingswater circuleren - de sensorgestuurde RTB verhoogt de klepopening. Een gedefinieerde minimale circulatie zorgt ervoor dat er geen verstoppingen ontstaan door de omgevingstemperatuur. De klep zorgt dus automatisch voor hydronische balancering en heeft de zegen van de KfW. In het geval van moderniseringsmaatregelen stelt de KfW als voorwaarde voor de subsidie dat het debiet moet worden aangepast aan de vereisten als onderdeel van de hydraulische balancering. Voor hydrauliekspecialist Hans-Georg Baunach lag een verkeerde pomp- of klepinstelling in de skihal van Neuss voor de hand. Het was voor hem ondenkbaar dat de ongeveer 1.000 kW die beschikbaar was, geen warmte meer zou leveren voor het warmeluchtgordijn, zelfs als het water zich een weg moest kronkelen door een aantal kronkelige leidingen.
Foto 2: Discussie onder het luchtgordijnsysteem: Siegfried Gehler, Haaß Haustechnik (vanaf links); Armin Schrills, Haustechnik Skihalle Neuss; Georg Haaß, Haaß Haustechnik; Hans-Georg Baunach, HG Baunach GmbH & Co. KG (vanaf rechts).
Het verhogen van het ketelvermogen was de eerste oplossing die werd besproken. Het enige knelpunt was de DN 80 aardgasleiding, die al volledig werd benut met de reeds geïnstalleerde ketels. De technische afdeling van de skihal stond echter sowieso sceptisch tegenover een extra of nieuwe, grotere warmteopwekker. De paar kilowatt voor de foyer kon de cascade niet echt tot over zijn grenzen oprekken.
Watercirculatie zonder warmteoverdracht
Waar mogelijk runden de experts de lijnen. De centrale installaties zijn verspreid over verschillende fabrieksruimtes. De hoofdverdeler bevindt zich in één ruimte en de DN 65 hoofdpomp is erop aangesloten. Deze voedt drie airconditioningsystemen: in de skihal, in de cateringruimte en in de keuken, alle drie met hun eigen mixer, pomp en stroomopwaartse bypassklep met instelstanden 1 tot 10. De ingenieurs merkten een relatief lage spreiding op. "Dit wees op hydraulische verspilling, dat de hoofdpomp massa's water circuleerde die geen warmte transporteerden - 60/55 °C op een koude dag, dat was onaanvaardbaar," herinnert Hans-Georg Baunach zich. Toegegeven, het ontbrak hem ook aan een spontane verklaring hiervoor. Totdat de hydrauliekspecialist, meer door trial and error dan door realisatie, de bypasskleppen stroomopwaarts van de drie mengers voor de drie airconditioningsystemen een paar kamers verderop dichtdraaide en tegelijkertijd de hoofdpomp instelde op het laagst mogelijke constante drukverschil (1 m WS). Tot zijn verbazing ontdekte hij dat de bypasses tussen de aanvoer en de retour volledig open stonden. "Helaas is deze hydraulische verspilling bijna altijd verborgen in grotere, onoverzichtelijke installaties. Hoe wil je ze ontdekken? Zolang alles warm is, klaagt niemand. Hier in Neuss werden we alleen gebeld omdat de foyer afkoelde en niet vanwege een verbruik dat argwaan wekte." De "reparatie" kostte de investering van één ochtend werk.
Natuurlijk lag de complicatie in het basisprobleem van veel verwarmingssystemen, de hydraulica. Het volgende was niet (meer) waar: de bypass stamt uit de tijd dat er circulatiepompen met constant vermogen werden geïnstalleerd. Deze moest de stroomopwaartse druk bij de mengers verlagen om het drukverschil en het karakteristieke krommingsveld op elkaar af te stemmen. Dit was 20 jaar geleden de stand van de techniek. De huidige centrifugaalpompen met drukverschilafhankelijke prestaties maken het echter overbodig. In het geval van het overdekte skicentrum in Neuss betekende dit dat de hoofdpomp 4 of 5 m3/h verwarmingswater leverde, de circulatiepompen van de drie airconditioningsystemen hun warmtebehoefte hieruit haalden en de grote rest van 3 of 4 m3/h direct terugging in de retourstroom zonder warmte te transporteren, de temperatuur ervan tot hoge temperatuur opvoerde en zo terugstroomde naar de ketel.
20.000 euro voor één ochtend
Afbeelding 3: De nieuwe pomp creëert het volume.
Het deurluchtgordijnsysteem aan het einde van het netwerk, dat geen eigen aanzuigpomp had, moest het doen met wat er nog doorkwam. Dit was slechts een fractie van de vereiste 20 kW. Noch het volume, noch de temperatuur waren voldoende. Dit kwam doordat de circulerende watermassa's ervoor zorgden dat de ketel geen hogere aanvoertemperatuur dan ongeveer 60 °C aankon. Het vermogen werd voornamelijk verspild aan het versnellen van de watermassa Q die nutteloos door de bypasses circuleerde, terwijl de warmtewisselaars van het heteluchtgordijn op 70 °C geregeld wilden worden. Haaß en Baunach sloten daarom de vereffeningssecties en verlaagden het drukverschil bij de hoofdpomp van 5 m WS naar vrijwel drukloos (1 m WS). Ze brachten daarom de volumestroomregeling van de airconditioningsystemen over naar hun eigen mengpompen.
Zoals verwacht steeg de spreiding na korte tijd van 60/55 °C naar 70/45 °C. Met dit eerste effect voldeed de TGA dus aan een van de voorwaarden voor een functionerend warmeluchtgordijn. Er was echter nog steeds een gebrek aan volume door de verlaagde voordruk. De bouwtechnici installeerden daarom een extra aanzuigpomp in de verwarmingsbuis naar de ingang van de skihal. Sindsdien werkt het luchtgordijnsysteem zonder problemen. Maar dat is niet het belangrijkste van fase 1. Sleutelwoord hydraulisch afval - vijf maanden na de ingreep rapporteerde de technische dienst: "Het gordijn schermt het ingangsgebied af van de buitenlucht zonder enige hinder. Achteraf gezien is dit echter bijna slechts een neveneffect. Volgens onze gegevensverzameling besparen we aardgas met de nieuwe Hydraulik 20 %". Met een verbruik van 2,7 miljoen kWh per jaar en 4 ct/kWh komt deze besparing waarschijnlijk neer op 20.000 tot 25.000 euro: Met de aanpassing hebben Baunach en Haaß niet alleen de warmtebehoefte van het warmeluchtgordijn gedekt, maar ook de algehele werking van het netwerk duurzaam geoptimaliseerd.
Met een paar eenvoudige stappen. Toegegeven, de cijfers zijn niet gecorrigeerd voor weersomstandigheden, maar ze gelden voor identieke periodes in de vergeleken jaren. Ze komen ook overeen met de resultaten van een uitgebreid project van een paar jaar geleden, waarbij de Wolfenbüttel University of Applied Sciences en de onderzoeksgroep Praktijkopleiding van de Universiteit van Bremen betrokken waren, die eenvoudigweg de hydraulica op orde brachten in ongeveer 100 woongebouwen en het verbruik ervoor en erna vergeleken: de verwarmingskosten daalden ook met gemiddeld 20 %.
Afbeelding 4: Het sneeuwdek is ideaal om kou op te slaan
Renovatie fase 2
Afbeelding 5: Bereiding met heet water.
Het Neuss-systeem herbergt echter een enorm besparingspotentieel dat verder gaat dan de (uitgeschakelde) hydraulische verliezen. Hier komt Etanomics Service GmbH om de hoek kijken. Dit tweede deel van de beschrijving van de omstandigheden in de skihal van Neuss bevat de feitelijke suggestie voor planners, systeembouwers en vooral exploitanten van grotere installaties om een service te overwegen die "compositietests" wordt genoemd, zowel voor nieuwe gebouwen als voor modernisering en renovatie. In principe betekent dit niets anders dan het controleren van de inbedrijfstelling door de ogen van de klant, d.w.z. door de ogen van de gebouweigenaar of een vooruitziend planningsbureau.
Dit is hoe Etanomics werkt...
Waarom monitoren?
Thomas Maintz legt uit: "Laten we een voorbeeldobject nemen. Het is een nieuwbouwproject voor de productie van optische apparatuur onder cleanroomcondities. Wat doet de gespecialiseerde ingenieur? Hij doorloopt de servicefasen volgens HOAI, met kostenramingen, specificaties, MSR-aanbestedingen en moet in principe alle functies doordenken. Vaak weten ze echter niet precies hoeveel energie er achteraf nodig zal zijn: Productie van meetapparatuur onder cleanroomcondities - hoeveel verwarming en koeling is er nodig? Het ontwerp is niet gebaseerd op meer dan een theoretische schatting. Daarom bieden we een aanvulling op de HOAI. We nemen een kijkje op vergelijkbare productielocaties, registreren de mediastromen daar, overlappen deze met de planning en corrigeren indien nodig op basis van eventuele afwijkingen.
Voordeel samengestelde test
Er kan nog veel worden veranderd in de fase voor en tijdens de inbedrijfstelling. Later wordt alles heel duur. Wij maken zulke balansen met onze analyses en gebruiken onze nettest om te controleren of de planning correct is uitgevoerd." Thomas Maintz schudt zijn hoofd als hij over zijn ervaring met WKK's praat. "Wie denkt er na over het bepalen van het bivalentiepunt, wanneer de tweede warmteopwekker, de ketel, moet opstarten? Wie dimensioneert de opslagtanks op de juiste manier, zodat de gelaagdheid op alle bedrijfspunten ongestoord blijft?
In februari hadden we te maken met WKK-eenheden die niet draaiden of permanent intermitterend waren. Ons werk houdt in dat we dergelijke hydraulische problemen onderzoeken of ze vanaf het begin elimineren. Een klein maar niet onbelangrijk detail is dat de inlaatsnelheid in de gelaagde opslagtanks niet hoger mag zijn dan 0,1 m/sec. Een hogere snelheid breekt de gelaagdheid. Als het water zich mengt, wordt de capaciteit van de opslagtank gehalveerd of zelfs nog verder gereduceerd. Dit betekent dat de volumestroom dienovereenkomstig moet worden beperkt. Anders heeft de WKK-eenheid niets te doen. We kijken naar elke onwaarschijnlijkheid in de werking van warmte- en koelgeneratoren zodra deze kan worden opgehelderd en efficiëntievoordelen en reducties in energiekosten kunnen worden verwacht."
Het enige verschil is dat deze ogen gericht zijn op omstandigheden en processen waarmee geen rekening is gehouden tijdens de planning of waarvan niet bekend was dat ze van invloed waren tijdens de ontwerpfase.
Figuur 6: Er zou ruimte zijn voor een condenserende warmtewisselaar.
Om deze zin niet zo vaag te laten: Je weet in de planningsfase niet per se wie later de energieleverancier zal zijn. We weten ook niet hoe de vraag en het aanbod van energie in de loop van de dag in het echt zullen zijn. Je laat je leiden door een standaard belastingsprofiel, maar niet door de mogelijk afwijkende omstandigheden van een specifiek pand. Een regionale energieleverancier die voornamelijk kantoor- en administratieve klanten bedient, kan bijvoorbeeld overdag een hoog tarief vragen en 's avonds een atypisch laag tarief. Daarom zou de I&C- en installatietechnologie de opslagtanks 's avonds moeten vullen, d.w.z. het deel van de belastingsprofielen dat kan worden verschoven naar tijden na kantooruren. Hoewel dit geen energie bespaart - het punt dat de planning had benadrukt - bespaart het wel geld, wat van nog groter belang is voor de zakenmensen van de klant.
Tijd als product
Figuur 7: 450 kW koeling van de koelcompressoren.
Baunach had de experts van Etanomics al geraadpleegd voor eerdere eigendommen. Hun expertise is gebaseerd op ervaring met een groot aantal grote projecten. "Als we worden ingeschakeld, vinden we meestal altijd wel iets dat kan worden geoptimaliseerd. Eerst en vooral concentreren we ons op operaties die weinig kosten, d.w.z. die geen technische investering vereisen. We noemen de eerste stap het 'energiekompas'. We vragen de klant onder andere om ons gegevens (belastingsprofielen) te verstrekken, die gewoon beschikbaar worden gesteld door de energieleverancier, en we zetten ze om in een belastingsprofielanalyse. Uit de resultaten leiden we aanbevolen maatregelen af, maar ook vragen die om een antwoord vragen. Vervolgens nodigen we de betrokkenen uit voor een workshop bij de exploitant van de centrale, bespreken we de afzonderlijke complexiteiten en vatten we de resultaten samen in een to-do-lijst met prioriteiten. "Eerst moet je de maatregelen nemen die geen grote investeringen vereisen, daarna de maatregelen die aanpassingen vereisen", zegt Thomas Maintz, een van de adviserende ingenieurs bij Etanomics Service GmbH, en beschrijft het "energiekompas"-model (zie kader "Zo werkt Etanomics...").
Het complex in Neuss is, net als veel andere gebouwen, zeer energie-intensief. Voor de energie-experts ligt de focus in dergelijke gevallen dan ook op het besparen van elektriciteit (kosten). Om de nodige transparantie te creëren, installeren ze meettechnologie voor een geschikte periode, registreren ze de belastingsprofielen van de machines en verbruikers en gebruiken ze de belastingsprofielen ter plaatse om te bepalen in welke mate belastingsverschuivingen mogelijk zijn. In het indoor skicentrum is het essentieel om de afzonderlijke koelcompressoren afzonderlijk te bekijken om de vermogenspiek te bepalen en om, tegen de achtergrond van de concessie voor "atypisch netgebruik", de draaitijden en inschakelpunten te registreren met de bedoeling om bijvoorbeeld een schema uit te werken dat parallelle werking tot een minimum beperkt. Energie- en belastingsbeheer. De bijna 0,5 meter dikke sneeuwlaag fungeert als een enorme koudeopslag. Het uitbalanceren van de regelcycli en het gelijktrekken van de individuele bedrijfstijden biedt zeker een enorm potentieel voor piekreductie. Etanomics wil geen ruwe schatting van de hoeveelheid geven. Pas na een workshop met medewerkers van techniek en administratie is het mogelijk om hier meer over te zeggen, omdat dan de exacte bedrijfsprocessen en hun prioriteiten bekend moeten zijn - en deze workshop maakt deel uit van het tweede deel van het pakket "Energiekompas". Het zal echter waarschijnlijk meer dan 10.000 euro kosten.
Parallelgeval DTTZ Düsseldorf
Toen na verschillende aanvullende maatregelen in het Duitse Tafeltenniscentrum DTTZ in Düsseldorf uiteindelijk een nieuw ventilatie- en airconditioningsysteem aan de TGA werd toegevoegd, bleek de extra 120 kW de vermogensreserve van het bestaande boilersysteem te overschrijden. Als eerste noodoplossing had een grotere opslagtank in plaats van de geïnstalleerde tank van 1.500 liter de vermogenspiek kunnen afvlakken en zo ten minste een deel van de toename kunnen dekken, maar hiervoor was niet genoeg ruimte in de toch al overvolle technische ruimte.
mixer in de DTTZ
Voorlopig had de warmteopwekker geen andere keuze dan een tekort te verdelen. Hans-Georg Baunach en het planningsbureau van IAS Halbrügge namen daarom de hydraulica onder de loep en ontdekten een mogelijkheid om het verbruik en het vereiste vermogen met 30 % te verminderen en zo een uitbreiding van het boilersysteem overbodig te maken. Ten eerste gebruikten ze de Rendemix-menger om de retourstroom van de stralingspanelen in de hal met een temperatuur van meer dan 45 °C rechtstreeks naar de stroom van verschillende lagetemperatuurcircuits te leiden. Ten tweede rustten ze met behulp van dit type mixer de opslagtank uit met een laad- en ontlaadsysteem met twee zones, waardoor de capaciteit verdubbelde. "Met laden en ontladen in twee zones halen we eerst het warme water uit het centrum voor een groot aantal verbruikers voordat we het waardevolle warme water in de bovenste bufferzone gebruiken en afkoelen. Dit betekent dat de draden van het hogetemperatuurcircuit hun retourstroom ook als stroom beschikbaar stellen aan de aansluitingen in het centrum. Hierdoor is de bruikbare capaciteit van de buffer precies verdubbeld", verklaart Hans-Georg Baunach het succes van de maatregel.
Aanbevolen belastingsbeheer
Figuur 8: Afvoer van afvalwarmte via koeltorens.
Belastingbeheer werpt op twee manieren vruchten af. Ten eerste verlaagt het de piek en dus de leveringskosten voor de bestelde belasting van elektriciteit en gas (zie kader "Dure pieken en tijden"). Ten tweede - en hier kan de sneeuwlaag die koude vasthoudt de doorslag geven - kan de analyse of het aangepaste energiebeheer, zoals net vermeld, de mogelijkheid bieden om aanspraak te maken op een lagere vergoeding voor het gebruik van het net. Dit is het geval als het mogelijk is om niet alleen de piek te verlagen, maar ook een deel van het verbruik uit de piekbelastingsperiode te halen en naar dalperioden te verschuiven. De netvergoeding voor de levering en het transport van elektriciteit vertegenwoordigt ongeveer 25 % van de elektriciteitskosten.
Volgens artikel 19 van de verordening inzake elektriciteitstarieven (StromNEV) hebben bepaalde eindverbruikers echter recht op lagere tarieven voor individueel netgebruik van de lokale netbeheerder. Bijvoorbeeld in het geval van "atypisch netgebruik". Hiervan is sprake als de maximaal opgenomen belasting tijdens piekbelastingen in het laagspanningsbereik ten minste 30 % en in het middenspanningsbereik 20 % lager is dan de maximaal opgenomen belasting tijdens daluren. Met andere woorden: 1.000 kW normaal, maar slechts 700 of 800 kW tijdens piekbelasting. De overeenkomstige tijdvensters moeten door de netbeheerder worden gepubliceerd voor zijn voorzieningsgebied. Google maar eens op de term "atypisch netgebruik" en de bedrijfsnaam van je netbeheerder. De bevoorrechte status wordt gerechtvaardigd door het feit dat deze klanten door hun speciale verbruiksgedrag de elektriciteitsvoorziening dempen en zo een individuele bijdrage leveren aan het verminderen of vermijden van netkosten. Westnetz GmbH is de netbeheerder van Skihalle Neuss. De vergoeding voor het gebruik van het net bedraagt ongeveer 80 euro/kW per jaar. Als het mogelijk is om op bepaalde tijden met 20 % minder elektriciteit te werken dan met maximaal verbruik op daluren, kan er meerdere 1.000 euro worden bespaard.
Dure tijden en pieken
Waar in het elektriciteitstarief zitten de netkosten/provisiekosten verborgen? Zoals je weet, bestaat de elektriciteitsprijs van de energieleverancier uit een aandeel voor de hoeveelheid elektriciteit die daadwerkelijk is afgenomen (arbeidsprijs) en een vast tarief (basisprijs). De basisprijs bestaat weer uit verschillende posten. Naast door de overheid opgelegde belastingen en administratieve kosten is de "prestatieprijs" een variabele component. Deze prestatieprijs omvat de vergoedingen voor het gebruik van het net. Deze zijn op hun beurt afhankelijk van de jaarlijkse piekvraag, d.w.z. de absolute verbruikspiek, en van de spanning (laagspanning, middenspanning). Wie registreert de piek? De meetpuntbeheerder als het bedrijf meer dan 100.000 kilowattuur (kWh) elektriciteit per jaar verbruikt. Op basis van deze waarde meet hij elke 15 minuten het elektriciteitsverbruik via een op afstand uitleesbare elektriciteitsmeter (RLM). Het belastingsprofiel, d.w.z. het verbruiksgedrag van de klant in de loop van de tijd, wordt berekend op basis van de individuele meetwaarden.
Het ene kwartier per jaar met het hoogste elektriciteitsverbruik bepaalt dus de netvergoeding. Wie het 8.759 uur per jaar met maximaal 800 kW doet, maar in het 8.760e uur helaas een enkele vraag had van 870 kW gedurende 20 minuten, betaalt 80.000 euro voor de 800 kW in 8.759 uur en 40 minuten, uitgaande van een levering van 100 euro/kW - plus 7.000 euro voor 20 minuten van 70 kW. Plus de extra verbruikskosten van misschien vijf euro voor de 20 minuten. In Neuss rekent de leverancier Westnetz GmbH ongeveer 80 euro/kW netvergoeding. Een onbedoelde uitschieter van plus 100 kW in één kwartier op de gemiddelde levering van 1.200 kW per jaar kost de skihal dus al 8.000 euro. Het is dus de moeite waard om hier eens goed naar te kijken en load management of op zijn minst load shedding te overwegen.
Afbeelding 9: De verhoogde staalconstructie gaat over in een betonnen plaat met vorstbeveiliging op vloerniveau. Het verwarmingswater van de ketel is hiervoor verantwoordelijk. Het betere alternatief hier is het gebruik van restwarmte.
Verspilde afvalwarmte in het overdekte skicentrum van Neuss
De veel grotere ongebruikte schat ligt echter verborgen in een aparte ruimte van plaatstaal onder de constructie van de skipiste. Energie-expert Maintz legt het diagram van de skihal in Neuss op tafel. Aan de elektriciteitskant verbruiken de drie koelmachines van 150 kW plus de andere kleine en grote verbruikers in het gebied permanent gemiddeld 750 kW. Aan de gaskant schommelde het verbruik tussen een maximum van iets minder dan 1.000 kW in februari 2016 en een minimum van 100 kW in juli 2016: "Het relatief constante belastingsprofiel voor elektriciteit, met soms sterke schommelingen in de loop van de dag, wordt verklaard door de constante vraag van de koelcompressoren voor de sneeuwlaag. Afgezien van een iets hoger verbruik bij hoge buitentemperaturen, wordt dit nauwelijks beïnvloed door het weer. De schommelingen in het verwarmingsgasverbruik kunnen natuurlijk worden verklaard door de invloed van het weer. Opvallend is echter waarom het gasverbruik überhaupt relatief hoog is, terwijl de koelcompressoren met hun 450 kW elektrisch vermogen ongeveer 1.000 kW restwarmte leveren. Wat gebeurt er met deze afvalwarmte? Niets!
De compressoren gooien enorme hoeveelheden (afval)warmte weg door de buitenlucht te verwarmen via twee verdampingskoelers. Een lokale verwarmingsleiding zou de verwarmingsenergie naar een groot aantal lagetemperatuurverbruikers kunnen transporteren en waarschijnlijk 80 procent op het gasverbruik kunnen besparen." Hij vervolgt: "Maar zelfs als we slechts een deel van de afvalwarmte gebruiken om water te verwarmen via verswaterstations voor de keuken en sanitaire voorzieningen in plaats van via boilers en opslagtanks, zou de jaarlijkse rekening nog steeds 2.700 MWh aardgas bevatten voor verwarming en warm water. Als we uitgaan van 15 % hiervan voor douches en kranen, d.w.z. 400.000 kWh of 16.000 tot 20.000 euro, zou een gedeeltelijke omschakeling zichzelf na een paar jaar moeten hebben terugverdiend. Of eventueel een condensatiewarmtewisselaar achter de ketels - zoals ik al zei, we hebben het over 2,7 miljoen kWh aardgas en 800 tot 1.000 kW restwarmte. Dat zal zeker de moeite waard zijn." Lokale warmtenetten zijn alleen op het eerste gezicht duur. Er kunnen aanzienlijke subsidies worden gevonden via Bafa of KfW als er een samenhangend concept wordt opgesteld.
De betere oplossing
Maar de experts geloven nog meer in de kosteneffectiviteit van de grootschalige oplossing: het hele distributiesysteem ombouwen naar teruglevering, een warmtetoevoer van het koelsysteem integreren en het geheel uitbreiden met load management. Dat moet renderen. Dit zou een reserve creëren die meer dan voldoende zou zijn voor de geplande uitbreidingen van het recreatiecentrum. Zowel Thomas Maintz als Hans-Georg Baunach wijzen er echter op dat het overdekte skicentrum in Neuss geen op zichzelf staand geval is. "Het is eerder typerend voor een groot aantal inefficiënte faciliteiten waar de exploitanten zich niet eens realiseren hoeveel geld ze elke dag, maand en jaar verspillen."
Download het technische artikel als PDF
