restwarmte Archieven - Utilities

Gasunie legt een warmteleiding aan van de Rotterdamse haven naar Den Haag. Deze maakt restwarmte van bedrijven uit de haven beschikbaar voor maximaal 120.000 woningen en andere gebouwen in de provincie Zuid-Holland. De aanleg van het wamtenet, het WarmtelinQ-project, is naar verwachting in 2025 klaar.

WarmtelinQ wordt een open transportleiding waarop meerdere afnemers en warmtebronnen kunnen aansluiten. Eneco tekende als eerste een transportovereenkomst met Gasunie en wil via het bestaande warmtenet in Den Haag warmte leveren aan huizen en andere gebouwen.

De restwarmte is afkomstig van bedrijven in de Rotterdamse haven. In de toekomst kunnen naast de inzet van restwarmte ook andere (hernieuwbare) warmtebronnen zoals geothermie worden aangesloten.

Tracé van Rijkswijk naar Leiden

Gasunie onderzoekt nog samen met de provincie Zuid-Holland en het ministerie van EZK of een aftakking van het tracé van Rijkswijk naar Leiden mogelijk is. Daarmee zouden onder meer de warmtenetten in de regio Leiden, en daarmee 50.000 woningen, van warmte kunnen worden voorzien.

In de industrie gaat op dit moment nog veel laagwaardige restwarmte verloren. Het Fieldlab Industrial Electrification onderzoekt daarom samen met Standard Fasel de technische en economische haalbaarheid van een industriële warmtepomp. Deze moet laagwaardige restwarmte opwaarderen naar hogere temperaturen.

Standard Fasel, specialist op het gebied van ketel- en brandertechniek, ontwikkelt een machine die restwarmte van 60 tot 100 graden Celsius kan omzetten naar nuttige warmte van een veel hogere temperatuur in de vorm van stoom. Uitgangspunt is om dit zonder tussenkomst van een ander medium, zoals een koudemiddel, te doen. Net als bij conventionele warmtepompen is er elektrische – liefst duurzame – energie nodig om de machine aan te drijven. Het gaat om een industriële warmtepomp die bestaat uit een vacuüm stoomgenerator (gevoed door laagwaardige restwarmte) en mechanische damprecompressie.

Het project van Standard Fasel zit nu in de prototype fase (trl 5-6). Na de haalbaarheidsstudie volgt een veldtest bij een of meerdere industriële eindgebruikers (trl 6-7).

Partners voor de verdere ontwikkeling van de technologie zijn welkom.

WarmtelinQ onderzocht de haalbaarheid van een regionaal systeem dat warmte van de bedrijven in het Rotterdamse havengebied transporteert naar Rotterdam en Den Haag. Gasunie publiceerde onlangs het integrale ontwerp voor een dergelijk systeem. En nu blijkt uit de zojuist gepubliceerde Voorjaarsnota dat het project nog eens tien miljoen euro subsidie krijgt. Én een lening van 37,5 miljoen euro voor een aftakking naar de regio Leiden.  

Gasunie onderzocht op verzoek van het ministerie van EZK hoe een duurzaam warmtesysteem in de provincie Zuid-Holland eruit zou kunnen zien. Dit leidde tot een integraal ontwerp voor het warmtetransportnet Zuid-Holland. Het onderzoek Integraal Ontwerp warmtetransport Zuid-Holland weegt de mogelijkheden af voor een regionaal warmtesysteem. Regionaal warmtetransport kan, door warmtevraag en -aanbod te koppelen, een oplossing vormen voor de urgente vraag naar duurzame warmte en vermindering van CO2-uitstoot.

Transitieplannen

Aan het integraal ontwerp ging uitgebreid onderzoek vooraf naar de balans tussen verwacht gebruik, technische mogelijkheden en beschikbaarheid van restwarmte in de Rotterdamse Haven. Uit het onderzoek blijkt dat WarmtelinQ vanuit maatschappelijk oogpunt bezien een optimaal warmtesysteem is, dat bovendien groeimogelijkheden biedt.

Het Integraal Ontwerp is gebruikt als onderbouwing voor de Regionale Structuurvisies Warmte van de RES Rotterdam-Den Haag en heeft de potentie om ook andere RES-regio’s van input te voorzien. Het Integraal Ontwerp kan daarnaast als basis dienen voor de gemeentelijke Transitievisies Warmte.

De Rijksoverheid lijkt de plannen volop te steunen maakte een extra bedrag van tien miljoen euro vrij. Dit is in aanvulling op de 75 miljoen euro die is opgevraagd vanaf de aanvullende post. Daarnaast wordt een lening van 37,5 miljoen euro afgegeven voor de aftakking naar de regio Leiden (WarmteLinQ+)

Stepping Stones

Het ontwerp van WarmtelinQ gaat uit van een aantal ‘stepping stones’ die samen een transportnetwerk voor warmte vormen: WarmtelinQ als hoofdtransportleiding van de Rotterdamse haven naar Leiden en aftakkingen vanuit het tracé Vlaardingen-Den Haag naar de tuinbouwgebieden Westland en Oostland. Tegen de tijd dat het systeem wordt overvraagd zou een leiding vanuit Europoort meer warmtebronnen in de Rotterdamse haven kunnen aansluiten.

Ook de al bestaande warmteleidingen, onder andere in de Rotterdamse regio, zijn meegenomen in het integraal ontwerp. Al met al zou hiermee ongeveer een kwart van de warmtevraag in de bebouwde omgeving van Zuid-Holland kunnen worden ingevuld, vanuit verschillende bronnen.

Een mijlpaal voor Borealis en Qpinch nu hun demonstratie-eenheid voor warmterecuperatie is opgestart. De eenheid bevindt zich in een bestaande LDPE-fabriek van Borealis in de haven van Antwerpen. Het chemiebedrijf verwacht er grote stappen mee te zetten bij het verlagen van de CO2-uitstoot.

Sinds oktober 2018 werken de twee bedrijven samen om de technologie van Qpinch op te schalen. Deze start-up liet zich bij het ontwerp van zijn proces inspireren door het menselijk lichaam, waarin warmteproductie, -opslag en -transport zeer efficiënt in een cyclus zijn geregeld. Qpinch heeft deze processen goed bekeken en bootst ze na om industriële restwarmte van rond de 75 graden Celsius op te waarderen tot 230 graden Celsius en hoger.

Temperatuurlift

Voor de meeste processen in levende cellen is energie nodig. Adenosinetrifosfaat (ATP) is daarvoor een energiedrager. Ons lichaam maakt daarom continu ATP door een vrije fosfaatgroep te hechten aan een molecuul adenosinedifosfaat (ADP). Het gebruikt daarvoor energie uit voedsel. Qpinch doet dit proces na, alleen dan met chemische componenten. De technologie werd ontwikkeld in samenwerking met prof. Christian Stevens van de Universiteit Gent en is gepatenteerd.

Om deze cyclus met ATP en ADP na te bootsen, zet Qpinch een koude en warme reactor in, waartussen fosfaten en water worden rondgepompt. De voeding van de pompen is de enige toegevoegde energie in dit proces. Daardoor zijn de operationele kosten heel laag en vergt de installatie geen aanpassing aan het elektriciteitsnet. In de hete reactor vindt een exotherme reactie plaats die voor de temperatuurlift zorgt. De technologie is schaalbaar van één tot vijftig megawatt en kan dus enorme hoeveelheden industriële restwarmte verwerken.

Investering

De veelbelovende technologie is in staat om de helft van de laagwaardige restwarmte die energiegrootverbruikers anders niet benutten, te recupereren. Doordat het een chemisch proces betreft, is maar heel weinig extra energie in de vorm van elektriciteit nodig voor een temperatuurlift van vijftig tot honderd graden.

De installatie bouwen, is niet goedkoop. De oprichters van Qpinch schatten de investering op enkele miljoenen. Daar staat tegenover dat de installatie nauwelijks operationele kosten meer heeft als hij eenmaal is gebouwd. Bovendien kunnen bedrijven, afhankelijk van de case, tien tot dertig procent van hun energiekosten besparen. En dus ook CO2. Opschaling van de technologie kan een enorme boost betekenen voor CO2-besparing in de industrie.

Potentie

Borealis zag tweeënhalf jaar geleden de potentie van de technologie en investeerde samen met Qpinch en de Vlaamse overheid in opschaling ervan. Ze besloten een eerste installatie op commerciële schaal te bouwen die de restwarmte van de polyolefinenfabriek van Borealis in Antwerpen opwaardeert. Deze is nu opgestart en het chemiebedrijf verwacht ongeveer 2.200 ton CO2 per jaar met de installatie te kunnen besparen. Dit komt overeen met de jaarlijkse uitstoot van 1.500 kleine gezinsauto’s.

Bovendien testen de twee partners de technologische capaciteiten en het opschaalpotentieel van de technologie voor fabrieken van Borealis in andere delen van de wereld. Het chemiebedrijf heeft zich ten doel gesteld om tegen 2030 twintig procent meer energie-efficiënt te zijn ten opzichte van 2015. De Qpinch-technologie kan daarbij een aanzienlijke rol spelen.

De tuinders van Energie Cluster Steenbergen en Nieuw Prinsenland werken samen met Enpuls Warmte Infra en Suez ReEnergy. De partijen tekenen een intentieverklaring om de restwarmte en CO2 die vrijkomt bij de verbranding van niet-recyclebare afvalstromen in te zetten in de kassen.

Met het Osiris project mikken de tuinders en Suez ReEnergy op een CO2-reductie van jaarlijks ruim 100.000 ton. Om dit te bereiken, hebben de partners een passende SDE++ regeling van de overheid nodig. Deze regeling moet investeerders helpen het verschil tussen prijzen voor fossiele brandstoffen en duurzame alternatieven op te heffen.

Warmte en CO2

In de moderne afvalenergiecentrale ReEnergy zet Suez jaarlijks 360.000 ton niet-recyclebaar afval om in energie en grondstoffen. Maar dit kan nog beter. De reststromen zoals restwarmte en CO2, kunnen goed worden benut in de glastuinbouw in de regio. Glastuiners in het Cluster Steenbergen en Nieuw Prinsenland gebruiken nu nog aardgas. Suez ReEnergy wil zijn restwarmte en CO2 als duurzaam alternatief leveren.

Huidige SDE++ regeling niet passend

Voor het afvangen van restwarmte en CO2, de aanleg van leidingen en de levering van energie aan de glastuinbouw is een investering van 100 miljoen euro nodig. Suez overlegt met Enpuls Warmte Infra de mogelijkheden voor de aanleg en het beheer van de leidingen die de warmte en CO2 naar de glastuinbouwgebieden transporteren. Deze dochteronderneming van de Enexis Groep ontwikkelt en realiseert warmte infrastructuur.

De partners hebben voor het project de steun van de overheid nodig om het verschil tussen fossiele kostprijzen en duurzame alternatieven op te heffen. Voor het dekken van dit verschil is de huidige SDE++ regeling namelijk niet passend. Hierin is namelijk nog geen categorie is opgenomen voor de afvang van CO2 en levering van deze CO2 aan de glastuinbouw.

‘De projectpartners rekenen op de overheid om de subsidieregeling SDE++ 2021 wel passend te krijgen voor dit project. Hierbij is enige haast geboden, omdat de installatie van Suez ReEnergy in 2023 in groot onderhoud gaat’, zegt Marc Das, directeur van SUEZ ReEnergy. ‘Een investeringsbeslissing moet hierdoor uiterlijk eind 2021 worden genomen De reden hiervoor is dat de levertijd voor installatie-onderdelen – zoals warmtewisselaars en reactoren – een lange aanlooptijd hebben. Ondertussen starten we wel de vergunningsprocedures op.’

Vynova investeerde zes miljoen euro in een installatie die restwarmte inzet voor de productie van stoom. Dat brengt het energieverbruik van de site in Tessenderlo flink naar beneden. Het chemiebedrijf rekent op een jaarlijkse energiebesparing van 65.000 megawattuur.

Vynova produceert in Tessenderlo verschillende basischemicaliën, waaronder monovinylchloride (MVC), een tussenproduct voor pvc. Op twee kraakovens van de MVC-fabriek heeft het bedrijf nu een warmterecuperatie-installatie gebouwd. De restwarmte uit de kraakgassen van de ovens is daardoor beschikbaar om stoom te produceren. Die stoom is in het bestaande productieproces nodig om producten verder te zuiveren.

Op jaarbasis kan Vynova zo’n tachtigduizend ton stoom genereren die eerder werd opgewekt via stoomketels op aardgas. Dat betekent een energiebesparing van 65.000 megawattuur per jaar, ongeveer het energieverbruik van 2.850 gezinnen. De CO2-uitstoot van de vestiging daalt daarmee met twaalfduizend ton per jaar.

Membraanelektrolyse

In 2018 zette Vynova in Tessenderlo ook al een flinke stap naar duurzamere productie. Toen nam het bedrijf een nieuwe installatie voor de productie van kaliumhydroxide in gebruik. Deze eenheid – een investering van 65 miljoen euro – werkt op basis van membraanelektrolyse in plaats van kwikceltechnologie. Het elektriciteitsverbruik ten opzichte van de stopgezette eenheid daalde met dertig procent. Ook deze installatie hergebruikt restwarmte in de vorm van stoomrecuperatie.

Lees meer over het project van Vynova in 2018.

Twence heeft een warmteleveringscontract gesloten met Grolsch. Daarmee bespaart het bedrijf drie miljoen kubieke meter aardgas. De CO2-emissie door aardgasverbruik gaat met 72 procent per jaar omlaag. De warmte is nodig voor het opwarmen van de pasteurs en spoelmachines en voor het verwarmen van de gebouwen.

Twence levert de warmte aan Grolsch via een nog aan te leggen ondergrondse leiding. De technische uitdagingen en tracéstudie worden dit jaar uitgewerkt. Het streven is om in 2021 te beginnen met de aanleg. Medio 2022 kan Grolsch dan gebruikmaken van de warmte van Twence. De brandstof voor de biomassa-energiecentrale van Twence bestaat uit niet-herbruikbaar afvalhout, dat onder andere bij bouw en verbouwingen vrijkomt.

De gemeente Roosendaal krijgt een subsidie van 1,5 miljoen euro van de provincie Noord Brabant voor de aanleg van een warmtenet. Hiermee ontvangt de wijk Westrand restwarmte van de afvalenergiecentrale van Suez ReEnergy. Men verwacht zo’n duizend huurappartementen en 150 particuliere woningen aan te sluiten.

Wethouder Toine Theunis: ‘Met de subsidie van de provincie is de begroting voor het project sluitend. We werken het projectplan in 2020 uit in een uitvoeringsplan.’ Volgens verwachting sluit het gemeentelijk warmtebedrijf Duurzaam Energie Bedrijf Roosendaal (DER) de eerste woningen in het voorjaar van 2024 aan op het warmtenet.

Andere warmtebronnen

‘De financiële steun van de provincie verlaagt de kosten voor inwoners om aan te sluiten op het warmtenet. Zo is een warm huis betaalbaar én vermindert de CO2-uitstoot.’ aldus gedeputeerde Anne-Marie Spierings (Energie). ‘Bewoners moeten voor tientallen jaren kunnen vertrouwen op duurzame warmte. Daarom hebben we met de gemeente goede afspraken gemaakt. Bijvoorbeeld over de temperatuur van het warmtenet. Die moet natuurlijk hoog genoeg zijn om de woningen in een koude winter te verwarmen. Maar niet té hoog, zodat we in de toekomst ook andere warmtebronnen kunnen aansluiten.’

DER bezit en exploiteert een warmtenet voor de nieuwbouwwijk Stadsoevers. Dat warmtenet krijgt restwarmte van Suez ReEnergy en is in 2018 verkozen tot het meest duurzame (kleine) warmtenet van Nederland. Voor de uitbreiding van het warmtenet naar de wijk Westrand zal eveneens gebruik worden gemaakt van restwarmte.

De thermo-akoestische warmtepomp was jarenlang een grote belofte. Inmiddels brengt SoundEnergy een commercieel product op de markt dat het principe gebruikt om restwarmte in te zetten voor koeling. De potentie in de industrie is enorm en de eerste klanten gebruiken al hun restwarmte om gebouwen te koelen.

Het patent van de thermo-akoestische warmtepomp werd rond de eeuwwisseling al ingediend door innovator Kees de Blok. Daarna werkte De Blok samen met ECN jarenlang aan verbetering van het ontwerp. Inmiddels is het briljante idee omgezet in een product dat van het schap te bestellen is.

Speaker

CEO van Soundenergy Herbert Berkhout: ‘De crux bij onze THEAC-25 thermoakoestische warmtepomp is dat er nauwelijks draaiende delen inzitten. Eenvoudig gezegd gebruik je een drukvat met Argon waar je warmte aan toevoegt. Net als een ballon uitzet als hij warm wordt, ontstaat ook in het drukvat een drukverschil. Daarmee is de potentie van de thermische energie omgezet in mechanische energie. Die energie zet net als bij een speaker een geluidsgolf in beweging.

Door het gas steeds te laten afkoelen door de omgeving en weer te verwarmen met restwarmte, versterk je de puls. We gebruiken twee cilinders die elkaar blijven versterken, waardoor een feedbackloop ontstaat. Vervolgens gebruiken we in de THEAC-25 twee andere cilinders die de akoestische energie gebruiken om koude te produceren. Op deze manier biedt het systeem een  koelvermogen van 25 kilowatt terwijl er alleen restwarmte ingaat. Natuurlijk zijn er nog wel wat pompjes en elektrische apparatuur nodig om het proces op gang te houden. Maar de energieconsumptie daarvan valt in het niet bij de winst die je haalt uit restwarmte.’

Koeling

Toepassingen ziet Berkhout genoeg voor de THEAC-25. ‘We kijken waar restwarmte is en behoefte aan koeling. Het meest ideaal is restwarmte van rond de 180 graden Celsius omdat dat het gewenste temperatuurverschil (ΔT) geeft met een buitentemperatuur van rond de 25 graden Celsius. Overigens werkt de warmtepomp ook bij kleinere temperatuurverschillen, maar doorgaans neemt de efficiency toe naarmate de ΔT toeneemt. Het systeem is ook erg vergevingsgezind bij temperatuurfluctuaties en werkt eigenlijk altijd. Voor wie dat wil, zouden we de restwarmte ook een temperatuurlift kunnen geven. We merken echter dat de behoefte aan koeling binnen en buiten de industrie vele malen hoger is. Koelen is doorgaans ook veel duurder dan verwarmen.’

Inmiddels installeerden Berkhout en Blok de eerste democontainer bij een stroboiler die biomassa verwerkt. En in Polen gebruikt de THEAC-25 de warmte van een zogenaanmde Diesel Genset voor de koeling van vlees. ‘Berkhout: De THEAC-25 gebruikt de driehonderd graden restwarmte die overblijft van de biomassa in de stroboiler. Nu kan het agrarische bedrijf zijn gebouwen in de winter duurzaam verwarmen met zijn eigen afval. Terwijl het diezelfde warmte gebruikt in de zomer om te koelen.’

Het bedrijf moet daar overigens wel enige ruimte voor reserveren. De THEAC-25 heeft een diameter van vier meter in een cirkel en de eerste demo staat dan ook in een twintig voets zeecontainer.

Meer toepassingen

Er zijn echter legio andere toepassingen te bedenken voor deze innovatieve manier van koelen, denkt Berkhout. ‘De voedingsindustrie kent veel processen waar ze aan het begin warmte opwekken om die later in het proces weg te koelen. We hebben al businesscases klaarliggen voor bakkerijen. De warmte van de bakovens kan je later inzetten om het brood versneld te koelen. Normaal gesproken worden daarvoor chillers gebruikt of wordt het brood natuurlijk gekoeld. Het ene kost veel energie, de andere versie teveel tijd.

We zien ook mogelijkheden voor pyrolysefabrieken die plastic omzetten in brandstof en metaalgieterijen. Ook hier ontstaat een warmtestroom die kan worden ingezet om het eindproduct te koelen.’

Industrial Energy Enlightenmentz 2019

De THEAC-25 van SoundEnergy is een mooi voorbeeld van een kandidaat voor de Industrial Energy Enlightenmentz-verkiezing 2019. Tijdens de European Industry & Energy Summit 2019 betreden vier innovators het strijdtoneel. Wilt u ook meedingen naar de Industrial Enlightenmentz Award? Neem dan contact op.

In de haven van Antwerpen is vrijdag Ecluse officieel in gebruik genomen. Dat is een industrieel stoomnetwerk waarop zes chemische bedrijven zijn aangesloten. Die worden van stoom voorzien door de afvalverbranders van Indaver en Sleco.

30 miljoen