Fons Pennartz

Restwarmtebenutting in de
vleesverwerkende industrie
d.m.v. HT-warmtepompen
Case
A.(Fons)M.G. Pennartz Ir.
Manager team Energie
KWA Bedrijfsadviseurs B.V.

Aan bod komen:
Situatie omschrijving case vleesbedrijf
Nieuwe toepassingen van hoge
temperatuur (HT) warmtepompen
Potentieel van warmtepompen in de
case
Blik op de toekomst
2

HT-warmtepomp in een
varkensslachterij
Energiestudie inzake beoogde
verhuizing van Slachthuis Nijmegen/
Hilckmann
Doel: optimalisatie energiehuishouding
(warmte/koude, elektriciteit) bij
nieuwbouw
Restwarmte = condensatiewarmte van
de koelinstallatie
3

Procesverloop slachterij
4

Huidige situatie
Veel warmtevraag voor warm water
bereiding geleverd door:
1. Restwarmte uit schroeioven
2. Persgaswarmte koelinstallaties
3. Gasmotor die koelcompressor aandrijft
4. Stoomketel
p.s. warm water wordt gebufferd tijdens dagbedrijf
Koeling: snelkoeltunnel (-25ºC) resp.
egalisatie koeling (-5°C)
5

Nieuwbouw situatie
Warm water bereiding door middel van:
1. Schroeioven met beter rendement
2. Condensorwarmte op 80°C, m.b.v. een HTwarmtepomp
3. HR-ketel (bijverwarming)
Idem: toepassing van warm water buffers
Koeling: sproeikoeling op 0°C ruimtekoeling
met ca. 25% hoger rendement
Overige systemen stand der techniek ++ met
hoger rendement (perslucht, ventilatie, etc.)
6

De techniek van
warmtepompen in nieuwe
toepassingen voor hoge
temperatuur
KWA Bedrijfsadviseurs B.V.
GEA Grenco B.V.
7

“Standaard warmtepomp”
•Combinatie koelen en verwarmen
•Verdampen ca. 0°C
•Condenseren ca. 45 – 75°C
•Warmteopslag in bodem
8

Hoge temperatuur
warmtepomptoepassingen:
Als extra trap op een industriële
koelinstallatie met:
– Hoge druk ammoniaksysteem (1)
– CO 2 in transkritsche toepassing (2)
Als hoge temperatuur warmtepomp
met butaan als koudemiddel (3)
9

(1) NH 3 warmtepomp als extra trap
op bestaande koelinstallatie
80°C
Desuperheater
30°C
10

(1) Grasso 5HP (hoge druk
compressor) beschikbaar voor NH 3
90
Toepassingsgebied Grasso 65HP op NH3
80
70
60
Tc [°C]
50
40
30
20
100% capaciteit
Pc - Po = 30
33% capaciteit
10
10 15 20 25 30 35 40 45
To [°C]
11

Grasso 5HP
12

(1) Grasso 65HP met
ammoniak
To Tc Qo Pe COP H
15 55 254 54 5,7
60 239 59 5,1
65 224 64 4,5
25 65 336 69 5,9
70 318 76 5,2
75 299 83 4,6
35 70 455 78 6,8
75 433 87 6,0
13

de GEA Grenco oplossing
Main Discharge
Save fan
power
Alternative
heating source
Less water
consumption
Hot
Water
Save water
treatment
chemicals
Less effluent /
waste water
To low side
14

(2) CO 2 warmtepompen
CO 2 heeft alleen goede COP bij een groot
temperatuurtraject in gaskoeler (tapwater)
15

(3) Hoge temperatuur
warmtepomp
Warmtepomp met n-butaan leverbaar
bij condensatietemperaturen boven ca.
80°C
In “normale” koude technologie
(drukken niet hoger dan 20 bar)
Goed rendement
16

(3) COP van de theoretische cyclus bij
hogere temperaturen R-600 N-butaan
60/100°C:
COP=7,1
10/50°C:
COP=6,8
17

(3) Grasso 10 compressor is
geschikt voor n-butaan
18

(3) Maatregelen vanwege brandbaar
koudemiddel
Eex
Kleine koudemiddelinhoud door toepassen platen warmtewisselaars
19

Resultaten uit de studie (1)
Restwarmtebenutting vraagt om goede
analyse van de warmtevraag en
elektriciteitsvraag
Slachthuis Nijmegen monitoort voor een
deel de momentane warmteverbruiken
Beschouw alles integraal, ook de
concurrerende technieken
20

HR ketel als concurrent van
de warmtepomp (2)
Vergelijking opties wp en ketel warmtepomp warmwater ketel
warmte vraag warm water kW 1.225 1.225
warmte condensor koelinstallatie kW 630 630
COP warmtepomp 5,1
vermogen gasmotor
rendement warmte % 100
rendement elektrisch %
elektrisch vermogen kW 240
draaitijd per dag uren 8 8
productie dagen dagen 250 250
draai uren per jaar uren 2000 2000
gas verbruik m3/h 139
gasverbruik per jaar m3 278.409
E verbruik warmtepomp per jaar kWh 480.392
0 0
E verbruik totaal kWh 480.392 0
E primair MJ 4.323.529 8.820.000
CO2 gas verbruik kg 494.802
CO2 electra verbruik kg 322.343 0
CO2 totaal kg 322.343 494.802
21

WKK als concurrenten van de
warmtepomp (3)
Vergelijking 3 opties warmtepomp WKK-gasmotor warmwater ketel
warmte vraag warm water kW 1.225 1.225 1.225
warmte condensor koelinstallatie kW 630 630 630
COP warmtepomp 5,1
vermogen gasmotor 1.885
rendement warmte % 65 100
rendement elektrisch % 35
elektrisch vermogen kW 240 429
draaitijd per dag uren 8 8 8
productie dagen dagen 250 250 250
draai uren per jaar uren 2000 2000 2000
gas verbruik m3/h 214 139
gasverbruik per jaar m3 428.322 278.409
E verbruik warmtepomp per jaar kWh 480.392
Everbruik productie=Ewkk opgewekt kWh 857.500 857.500 857.500
E verbruik totaal kWh 1.337.892 857.500 857.500
E primair MJ 12.041.029 13.569.231 16.537.500
CO2 gas verbruik kg 761.234 494.802
CO2 electra verbruik kg 897.726 575.383
CO2 totaal kg 897.726 761.234 1.070.185
22

Conclusies varkensslachterij
als nieuwbouw (4)
WKK is concurrent van de HT WP, echter alle
elektriciteit moet dan voor eigen gebruik zijn.
WKK optie is erg afhankelijk van gas en
elektraprijzen.
In nieuwe energiehuishouding met
sproeikoeling en de HT warmtepomp voor
warm water zijn de totaalbesparingen:
• 7% op elektriciteit
• 52% op gasverbruik
Dit is een totaalbesparing primair: 27%
23

HT Warmtepompen op
koelinstallaties perspectief in NL
Primair energieverbruik Voedingsmiddelensector NL= 60 PJ
waarvan 27 PJ elektrisch en 33 PJ warmte.
De benodigde temperaturen liggen tussen 60°C en 80°C.
Van 27 PJ elektrisch wordt 8 PJ gebruikt voor aandrijving
van koelcompressoren.
Met HT warmtepompen op deze koelinstallaties is
maximaal 18 PJ aan warmte op te wekken. Dit kost een
8 PJ primair extra aan elektriciteit. Reductie potentieel: 23%
Wordt elektriciteit toch de energiedrager van de toekomst?
24

Contact
gegevens
KWA Bedrijfsadviseurs BV
Regentesselaan 2
Postbus 1526
3800 BM Amersfoort
www.kwa.nl
Contactpersoon:
Fons Pennartz (Energie) specialist Koudetechniek
Tel. direct: 033 - 422 13 33
amp@kwa.nl
25