Optimaliseren van stadsverwarming zorgt voor minder warmteverliezen

De stadsverwarming op een lager pitje zetten
Stadsverwarming beheren

Stadsverwarming is al een hele efficiënte manier om gebouwen van warmte te voorzien, maar het kan nog efficiënter als de temperatuur in het net verlaagd wordt. Stadsverwarming wordt al meer dan honderd jaar in Denemarken en andere landen gebruikt. In plaats van elk gebouw met z'n eigen warmtebron wordt water op een centrale locatie tot een bepaalde temperatuur verwarmd en dan naar vele gebouwen getransporteerd via een netwerk van leidingen, wat schaalvoordelen oplevert als het gaat om besparingen. Als de warmte eenmaal is afgegeven in het gebouw gaat het afgekoelde water terug via het stadsverwarmingsnet om opnieuw verwarmd te worden.

Thomas Andreas Østergaard

Op een lager pitje
Nutsbedrijven begonnen daarom met het verlagen van de temperatuur in stadsverwarmingsnetten, en besparen energie door met een lagere temperatuur te werken. Op zijn beurt zorgt dit voor minder warmteverliezen in het net, lagere kosten en minder CO2-emissies. Tot nog niet zo lang geleden werd de temperatuur in het net stapsgewijs verlaagd, omdat het moeilijk was om temperaturen systematisch te verlagen.

Beheer van stadsverwarming
Eén manier om de temperatuur van stadsverwarmingsnetten te beheren is door gebruik te maken van geavanceerde simulatiesoftware voor stadsverwarmingsnetten, zoals de TERMIS software. Lees het interview (klik op de tab boven "Interview: voordelen van TERMIS") met Thomas Østergaard, Chief Project & Market Manager bij COWI en een expert op het gebied van TERMIS. Hierdoor is het mogelijk om informatie te combineren uit het SCADA-systeem (een afkorting voor supervisory control and data acquisition) met leidinggegevens voor het net en de gebruikers, als er een geavanceerd computermodel voorhanden is dat kan berekenen hoe het hele net in real-time functioneert.

FOTO: Thomas Østergaard, Chief Project & Market Manager, COWI

Het kan ook andere onderdelen van een stadsverwarmingsysteem simuleren, met inbegrip van factoren en variabelen als:

• Druk, temperatuur en debiet in het net
• Voorspelde buitentemperatuur en windomstandigheden
• Het gedrag van grote gebruikers
• Actuele electriciteitsprijzen
• Begrenzingen bij kritische punten in het net

Als deze kennis in real-time beschikbaar is, dan kan de operator nauwkeurig het energieverbruik voorspellen en de temperatuur in het net verlagen tot aan het minimaal vereiste niveau.

De andere 80% van het systeem kennen
De meeste stadsverwarmingen hebben al een SCADA-systeem om de temperatuur en het debiet in het systeem te bewaken en te regelen. Maar als het hete water zich eenmaal in het net bevindt, dan kan een SCADA-systeem het net alleen bewaken door de retourstroom te volgen.

Het systeem kan de operator niet vertellen hoe en waarom het net functioneert zoals het doet, en aangezien het distributienet voor 80% bijdraagt aan de investerings- en operationele kosten is er een mogelijkheid om aanzienlijke besparingen te realiseren als de operator het hele systeem en z'n werking nauwkeurig kan modelleren.

Andere voordelen
Kennis van het echte beeld achter het net helpt operators bij het ontwikkelen van operationele strategieën en het verbeteren van het totale rendement. Met een TERMIS systeem kan de operator operationele scenario's in leidingsystemen simuleren, van hoogspanningsleidingen tot complexe distributienetten met lussen daarin, met veel energiecentrales, warmtewisselaars, pompen, kleppen en andere apparatuur.

Om meer te weten te komen over TERMIS en stadsverwarming spraken we met Thomas Østergaard, Chief Project & Market Manager bij COWI. Hij heeft uitgebreide ervaring met het installeren en bedrijven van het TERMIS systeem voor COWI, een grote Deense adviesgroep van 6,200 medewerkers die al meer dan 80 jaar bestaat.

Klik op de bovenstaande tab (Interview: voordelen van TERMIS) voor meer informatie.

Interview: voordelen van TERMIS

TERMIS maakt al onderdeel uit van meer dan 500 installaties wereldwijd. Thomas Østergaard van COWI legt de voordelen uit van temperatuuroptimalisatie in stadsverwarmingsnetten die met TERMIS mogelijk is.

Welke voordelen heeft TERMIS?

Thomas Østergaard: Traditioneel hebben stadsverwarmingsnetten altijd gewerkt met een vaste temperatuur in het net die hoog genoeg was om er zeker van te zijn dat op elk moment voldoende warmte voor alle klanten beschikbaar was. Maar door de toenemende aandacht voor onderzoek naar energiebesparing kwam optimalisatie van de werking van stadsverwarmingsnetten steeds meer op het netvlies. Eén methode voor het optimaliseren is het verlagen van de temperatuur van het water in het net.

Het geavanceerde TERMIS is momenteel wereldwijd het meest verspreide systeem voor temperatuuroptimalisatie. Vanuit operationeel oogpunt heeft het een aantal voordelen, aangezien een stadsverwarmingsnet een zeer dynamisch systeem is. Er zijn geen twee netten hetzelfde vanwege verschillen in de lengte en grootte van de leidingen, isolatie, soorten gebruikers en hun installaties, de wijze waarop warmte wordt gegenereerd etc.

Met TERMIS kan de operator elk systeem in real-time bewaken en vaststellen hoe het systeem functioneert om de meest zuinige werking te kunnen vinden. Uiteraard is het een ingewikkeld stuk software.

Om het te installeren moet de operator al veel over een net weten, en de beschikking hebben over een organisatie die het systeem kan bewaken, plus goede gegevens, een SCADA-systeem en gedetailleerde kennis van het net. Maar dan is het ook de meest geavanceerde manier om temperaturen in een stadsverwarmingsnet te verlagen.

Het geeft een heel nauwkeurig overzicht van het systeem, zodat zelfs in Denemarken - waar de temperatuur in de stadsverwarmingsnetten in de afgelopen jaren al verlaagd is - nog steeds besparingsmogelijkheden zijn. In de netten buiten Denemarken is het potentieel om temperaturen te optimaliseren en besparingen te realiseren enorm.


Er zijn geen twee netten hetzelfde vanwege verschillen in de lengte en grootte van de leidingen, isolatie, soorten gebruikers en hun installaties, de wijze waarop warmte wordt gegenereerd etc.

Thomas Østergaard, Chief Project & Market Manager, COWI

Het kan ook worden gebruikt om storingen en andere problemen in het net te localiseren en te begrijpen. Om aanpassingen aan het net te maken kan TERMIS worden gebruikt als planningshulpmiddel voor technisch adviseurs, dat grotere nauwkeurigheid en meer inzicht geeft dan met elk ander middel.


Traditioneel hebben stadsverwarmingsnetten altijd gewerkt met een vaste temperatuur in het net die hoog genoeg was om er zeker van te zijn dat op elk moment voldoende warmte voor alle klanten beschikbaar was.

Thomas Østergaard, Chief Project & Market Manager, COWI

Is er een minimumtemperatuur voor het water in een net?

Thomas Østergaard: Er zijn eigenlijk twee minimumtemperaturen: een hogere in de winter, bepaald door de minimale temperatuur voor het verwarmen van gebouwen, en een lagere in de zomer die afhangt van de toevoer van warm water voor andere toepassingen. In een modern geoptimaliseerd stadsverwarmingsnet is het mogelijk om de temperatuur in de zomer tot ongeveer 55°C te verlagen.

De minimumtemperatuur wordt niet alleen bepaald door de behoefte aan warm water en de structuur van het net, maar ook door regels voor de waterveiligheid. Vanwege de gevaren van Legionella en andere bacteriën, die bij temperaturen lager dan 50°C kunnen leven, moet de temperatuur om warm water te genereren voor het bad en andere toepassingen hoger zijn dan deze 50°C.

Hoe kunnen warmteverliezen worden verminderd?

Thomas Østergaard: Dat hangt echt af van waar je begint. Als je een stadsverwarmingsnet neemt waar de temperatuur nog helemaal niet geoptimaliseerd is, dan zullen de besparingen uiteraard groter zijn dan in Denemarken. In Denemarken, waar de temperatuur in de stadsverwarmingsnetten vanwege wetgeving in de afgelopen jaren verlaagd is, liggen de besparingen zo rond de 10%. In andere landen kunnen veel grotere besparingen behaald worden.

Voor een grootschalig stadsverwarmingsnet heeft TERMIS een terugverdientijd van slechts 1-1.5 jaar. Het helpt ook nutsbedrijven in Denemarken en andere Europese landen om te voldoen aan de steeds strengere eisen voor energiebesparing. En uiteraard kan het ook helpen om besparingen te realiseren voor andere gebruikers van stadsverwarming, zoals een campus.

Is er een grens aan de grootte van een stadsverwarmingsnet?

Thomas Østergaard: Nee. Het grootste net bevindt zich in Moskou, een stad met meer dan 11 miljoen inwoners. Er ligt echter wel een grens aan de onderkant, en die wordt bepaald door de bevolkingsdichtheid. Als er te weinig mensen zijn, of ze wonen te ver van elkaar, dan is stadsverwarming niet verstandig omdat het te duur is. Het is een oplossing voor stedelijke gebieden.


Feiten over stadsverwarming

Denemarken is één van de toonaangevende landen als het gaat om stadsverwarming. De eerste centrale voor stadsverwarming in Denemarken is in 1903 gebouwd, en momenteel is 63% van de Deense huizen aangesloten op stadsverwarming. Er zijn 460 wamtecentrales in Denemarken die gebruik maken van energiebronnen zoals afvalverbranding, windmolens, biomassa en aardwarmte. Eén van de grootste voordelen van stadsverwarming is dat het gebruik kan maken van meerdere energiebronnen, inclusief duurzame energie, en dat het verschillende energiebronnen kan combineren.

Een warmtecentrale met stadsverwarming in Denemarken

Stadsverwarming in andere landen als aandeel van de bewoners die zijn aangesloten op stadsverwarming (Bron: Euroheat & Power):

IJsland 99%
Letland 64%
Denemarken 63%
Zweden 42%
Polen 40%
Roemenië 23%
Duitsland 14%
Korea 12%
Frankrijk 8%

In de EU als geheel wordt minder dan 10% van de verwarming via stadsverwarming geleverd.

FOTO: Een warmtecentrale met stadsverwarming in Denemarken

Feiten over Grundfos en stadsverwarming
Grundfos heeft vele pompen geleverd aan netten voor stadsverwarming (en stadskoeling), niet alleen in Europa maar ook in Noord Amerika, Azië en andere landen. Grundfos levert pompen voor alle onderdelen van stadsverwarmingsnetten, van in-line tot blokpompen en van split-case tot meertrapspompen, alsmede doseerpompen voor waterzuivering. Grundfos levert ook regelsystemen en ondersteunende hulpmiddelen.

Klik hier voor meer informatie

 





    Facebook Twitter LinkedIn Technorati