prestatie zal hebben. Dit geldt eveneens voor de overgang van conventionele naar nieuwe
2.3 afBakening en SySteemgrenzen
Om een vergelijking mogelijk te maken van het decentrale sanitatieconcept (Noorderhoek Sneek) met een conventioneel sanitatieconcept (als representatieve vergelijking is de RWZI Deventer genomen, 126.645 i.e.), moeten de belangrijkste verschillen tussen de beide syste-men in kaart gebracht worden.
Het is belangrijk om daarbij op te merken dat er eigenlijk 3 transities hebben plaatsgevonden, namelijk a) de overgang van conventionele sanitatie naar nieuwe sanitatie waarbij gecontreerde stromen separaat gehouden worden van verdunde stromen , b) de overgang van cen-trale naar decencen-trale sanitatie en c) de overgang van een conventionele warmtehuishouding (met individuele aardgasgestookte HR ketels als uitgangspunt) naar een nieuwe warmtehuis-houding op wijkniveau. Dit is weergegeven in Figuur 4.
figuur 4 SchematiSch overzicht tranSitieS
18
Figuur 3: Overzichtsfoto RWZI Deventer (TELKAMP ET AL., 2011) en schematisch overzicht
energiebalans. Het biogas wordt gebruikt om het grootste deel van de benodigde warmte en
elektrciteit te produceren, met behulp van een gasmotor WKK.
2.3 Afbakening en systeemgrenzen
Om een vergelijking mogelijk te maken van het decentrale sanitatieconcept (Noorderhoek
Sneek) met een conventioneel sanitatieconcept (als representatieve vergelijking is de RWZI
Deventer genomen, 126.645 i.e.), moeten de belangrijkste verschillen tussen de beide
sys-temen in kaart gebracht worden.
Het is belangrijk om daarbij op te merken dat er eigenlijk 3 transities hebben
plaatsgevon-den, namelijk a) de overgang van conventionele sanitatie naar nieuwe sanitatie waarbij
ge-concentreerde stromen separaat gehouden worden van verdunde stromen , b) de overgang
van centrale naar decentrale sanitatie en c) de overgang van een conventionele
warmtehuis-houding (met individuele aardgasgestookte HR ketels als uitgangspunt) naar een nieuwe
warmtehuishouding op wijkniveau. Dit is weergegeven in Figuur 4.
Figuur 4: Schematisch overzicht transities
Er moet daarom expliciet gemeld worden dat theoretisch gezien de overgang van de
conven-tionele warmtehuishouding naar een nieuwe warmtehuishouding een eigen energetische
prestatie zal hebben. Dit geldt eveneens voor de overgang van conventionele naar nieuwe
Er moet daarom expliciet gemeld worden dat theoretisch gezien de overgang van de con-ventionele warmtehuishouding naar een nieuwe warmtehuishouding een eigen energetische prestatie zal hebben. Dit geldt eveneens voor de overgang van conventionele naar nieuwe sanitatie. Het is dus in de praktijk mogelijk dat bijvoorbeeld de overgang van de conventio-nele sanitatie naar de nieuwe sanitatie energetisch goed scoort terwijl de overgang van de conventionele warmtehuishouding energetisch juist slecht scoort, of andersom. Dit zou er
STOWA 2014-48 energiesysteem
energie
Sy
ST
eem
toe kunnen leiden dat de totale energieprestatie slecht is, terwijl in de praktijk slechts 1 van beide systemen slecht presteert.
Daarom wordt er in energie-analyse methodieken altijd gerekend in primaire energie, om zo verschillen in productie en eventueel gebruik van elkaar te kunnen scheiden. In deze studie zullen wij de primaire energie uitdrukken in kWhprimair. Primaire energie wordt meestal op fossiele brandstoffen betrokken. Dit uitgangspunt zal ook hier aangehouden worden. Volle-dig duurzame energie heeft geen fossiele inzet.
Lage temperatuurwarmte kan bijvoorbeeld vrijwel niet meer terug in elektriciteit omgezet worden (Reader Energie-analyse UU, 2002). Elektrische energie daarentegen is van zeer hoge energetische kwaliteit en kan eenvoudig met hoog energetisch rendement in alle soorten energie (waaronder warmte) omgezet worden. Door middel van een warmtepomp kan lage temperatuurwarmte met elektriciteit als aandrijvende energie (‘pomp’) naar hogere kwaliteit gebracht worden. Vanwege het rendement van onze gemiddelde Nederlandse elektriciteitsop-wekking (voornamelijk kolen- en gascentrales )zal er met een omzettingsrendement van 40% gerekend worden voor de conversie van primaire energie naar elektriciteit. Dit leidt ertoe, dat conventionele elektricteit een behoorlijke primaire energie impact heeft. De inzet van (vol-ledig) duurzame elektriciteit heeft geen (fossiele) primaire brandstof impact. Het rendement waarmee duurzame elektricitiet wordt opgewekt is dus energetisch en qua CO2 uitstot niet relevant, maar uiteraard wel in economisch opzicht.
Warmte opgewekt door het verbranden van biogas of aardgas zal met het rendement van de betreffende gasketel omgerekend worden naar primaire energie. Het gebruik aan warmte en elektriciteit van de zuivering en het warmtesysteem wordt beoordeeld op bruto primaire (fossiele) energie input. Als warmtebron wordt warmte uit effluent, bodemwarmte , biogas en aardgas gebruikt. Warmte uit effluent en de bodem wordt met een warmtepomp op de gewenste temperatuur gebracht. Elektriciteit wordt ingekocht vanuit het elektriciteitsnet. Omdat de schaal van de conventionele sanitatie niet gelijk is aan het nieuwe decentrale sys-teem, zullen alle getallen teruggerekend worden naar een individuele vuillast, inwonersequi-valent (i.e.) , om een juiste vergelijking te kunnen maken. De functionele eenheid zal dus uit twee elementen bestaan:
• inwonersequivalent
• de benodigde hoeveelheid primaire (fossiele) energie (elektriciteit + warmte) Als functionele eenheid is derhalve gekozen voor
19
sanitatie. Het is dus in de praktijk mogelijk dat bijvoorbeeld de overgang van de conventio-nele sanitatie naar de nieuwe sanitatie energetisch goed scoort terwijl de overgang van de conventionele warmtehuishouding energetisch juist slecht scoort, of andersom. Dit zou er toe kunnen leiden dat de totale energieprestatie slecht is, terwijl in de praktijk slechts 1 van beide systemen slecht presteert.
Daarom wordt er in energie-analyse methodieken altijd gerekend in primaire energie, om zo verschillen in productie en eventueel gebruik van elkaar te kunnen scheiden. In deze studie zullen wij de primaire energie uitdrukken in kWhprimair. Primaire energie wordt meestal op fossiele brandstoffen betrokken. Dit uitgangspunt zal ook hier aangehouden worden. Volle-dig duurzame energie heeft geen fossiele inzet.
Lage temperatuurwarmte kan bijvoorbeeld vrijwel niet meer terug in elektriciteit omgezet worden (Reader Energie-analyse UU, 2002). Elektrische energie daarentegen is van zeer hoge energetische kwaliteit en kan eenvoudig met hoog energetisch rendement in alle soorten energie (waaronder warmte) omgezet worden. Door middel van een warmtepomp kan lage temperatuurwarmte met elektriciteit als aandrijvende energie (‘pomp’) naar hogere kwaliteit gebracht worden. Vanwege het rendement van onze gemiddelde Nederlandse elektriciteits-opwekking (voornamelijk kolen- en gascentrales )zal er met een omzettingsrendement van 40% gerekend worden voor de conversie van primaire energie naar elektriciteit. Dit leidt er-toe, dat conventionele elektricteit een behoorlijke primaire energie impact heeft. De inzet van (volledig) duurzame elektriciteit heeft geen (fossiele) primaire brandstof impact. Het rendement waarmee duurzame elektricitiet wordt opgewekt is dus energetisch en qua CO2
uitstot niet relevant, maar uiteraard wel in economisch opzicht.
Warmte opgewekt door het verbranden van biogas of aardgas zal met het rendement van de betreffende gasketel omgerekend worden naar primaire energie. Het gebruik aan warmte en elektriciteit van de zuivering en het warmtesysteem wordt beoordeeld op bruto primaire (fossiele) energie input. Als warmtebron wordt warmte uit effluent, bodemwarmte , biogas en aardgas gebruikt. Warmte uit effluent en de bodem wordt met een warmtepomp op de gewenste temperatuur gebracht. Elektriciteit wordt ingekocht vanuit het elektriciteitsnet. Omdat de schaal van de conventionele sanitatie niet gelijk is aan het nieuwe decentrale sys-teem, zullen alle getallen teruggerekend worden naar een individuele vuillast, inwonersequi-valent (i.e.) , om een juiste vergelijking te kunnen maken. De functionele eenheid zal dus uit twee elementen bestaan:
- inwonersequivalent
- de benodigde hoeveelheid primaire (fossiele) energie (elektriciteit + warmte) Als functionele eenheid is derhalve gekozen voor 𝑘𝑘𝑘𝑘ℎ𝑖𝑖.𝑒𝑒..
De stromen (ingekochte) aardgas, diesel en elektriciteit hebben invloed op het primaire energieverbruik van het systeem als geheel. Dit is – naast de kapaitaalslasten en operatione-le kosten – het belangrijkste criterium om het systeem te beoordeoperatione-len, uiteraard geschaald per i.e.
Dit gezegd hebbende zullen we beide systemen vergelijken op:
.
De stromen (ingekochte) aardgas, diesel en elektriciteit hebben invloed op het primaire ener-gieverbruik van het systeem als geheel. Dit is – naast de kapaitaalslasten en operationele kos-ten – het belangrijkste criterium om het systeem te beoordelen, uiteraard geschaald per i.e. Dit gezegd hebbende zullen we beide systemen vergelijken op:
• Energie om het gebruikte drinkwater op te wekken en te transporteren
• Elektrische energie benodigd voor afvalwater (gemengd of gescheiden) transport naar de zuiveringen
• Elektrische energie benodigd voor het vermalen van keukenafval
• Energie benodigd voor de aerobe behandeling in relatie tot de effluent kwaliteit
• Elektrische energie benodigd voor grijs water en zwart water behandeling, incl elektri-citeit voor P en N verwijdering
• Elektriciteit om de warmtepompen en hun circulatieompen aan te drijven • Warmteterugwinning middels de warmtepomp (inclusief elektrische input) • Warmteopslag in de bodem
• Energie geproduceerd in de vorm van biogas (hier ingezet om het warmtenet te veoden) • Warmte benodigd voor het op temperatuur houden van de vergisters
• Inzet van aardgas en andere brandstoffen (o.a. diesel en aardgasbij conventionele RWZI) voor de zuivering en voor de eventuele aandrijving van de WKK installatie
• Inzet van aardgas om het warmtenet te voeden
Chemicalien benodigd voor het indikken van het slib en het verbeteren van de biogas kwali-teit worden niet meegewogen in de energiebalans
De slibeindverwerking zal kwalitatief meegenomen worden doormiddel van de discussie, maar niet kwantitatief omgerekend worden naar de energiebelasting.
We gaan er vanuit dat beide systemen zuiveringstechnisch aan de lozingseisen voldoen en derhalve laten we in deze rapportage de effluentkwaliteit buiten beschouwing. Uiteraard ne-men we CZV/BZV waarden wel in overweging vanwege het feit dat dit opgeslagen chemische energie is, die via het biogas in energie omgezet wordt. Alhoewel organische stikstof ook energie bevat, valt de energetische vergelijking met de productie van Ammonia via het Haber-Bosch proces buiten de scope van dit onderzoek.
STOWA 2014-48 energiesysteem energie Sy ST eem