Inrichting industriële samenleving - een ecosysteemperspectief

December 12, 2011

1

TA3290 Life-Cycle Modeling and Economic Evaluation 2011-2012

CiTG, minor Mining and Resource Engineering College 1: Inleiding en Overzicht

Dr.ir. Gerard P.J. Dijkema

Energy & Industry Group

December 12, 2011

2

Waar gaat dit vak over?

December 12, 2011 3

Inrichting industriële samenleving - een ecosysteemperspectief

• the maximum power principle:

• “those systems that survive competition do so by developing more power inflow and using it best to meet the needs of survival” (Peet, 1992)

• 7000-5000 jaar geleden: landbouw; veehouderij

• 5000-2500 jaar geleden: stenen werktuigen  metalen

• 200-300 jaar geleden: fossiele grondstoffen

• 21^e eeuw?

Inrichting industriële samenleving - een ecosysteemperspectief

• parallel: ontwikkeling technologie

• 1732 James Watt vindt stoommachine uit

• 1846 Olie: raffinage tot kerosine

Economic system

Industrial system - process industry - energy / water

infrastructure - (information)

Inrichting industriële samenleving - een ecosysteemperspectief

agrarische samenleving  lokale omgeving

industriële samenleving   mondiale omgeving

Life Cycle Modeling and Economic Evaluation

• analysis of resource systems • and their characteristics

• economic

• ecologic

Tan and Khoo, J.Clean.Prod 13(2005):607-618

www.infomine.com

www.climateactionprogramme.org

December 12, 2011 7

Leerdoelen

Studenten leren:

… systemen in de resource en mining industry te analyseren ... en te beschouwen vanuit verschillende perspectieven, zoals

... overheid versus bedrijf, proces versus keten/netwerk, levensloop ... economie en ecologie in relatie tot het (technisch)systeem

Studenten kennen:

... de principes van een systeembenadering ... de basis van LCA-theorie

... de basis van kosten/baten analyse en investeringsanalyse

... de basis van cost engineering en schatten van investeringskosten ... aspecten van ‘resource’ economie

Studenten zijn in staat:

… een systeemaanpak te hanteren voor technologische, ecologische en economische analyse

… een LCA op te zetten en uit te voeren op hoofdlijnen

... een ruwe kosten/baten analyse en investeringsschatting op te zetten ... die is verbonden met het technologisch systeemontwerp

Organisatie van de module

Introductie: systeembenadering, duurzaamheid, perspectieven Deel 1: ecologie van het systeem:

LCA – Levens Cyclus Analyse Deel 2: economie van het systeem:

geld & bedrijf; kosten/baten; investering Afronding: integratie en metaalnetwerken

• Colleges

• Te bestuderen literatuur

• Huiswerkopgaven

• Groepswerk

December 12, 2011 9

Docenten

• dr.ir. Gerard P.J. Dijkema

• dr.ir. Emile J.L. Chappin

• Energie & Industrie

• Modulemanager

• g.p.j.dijkema@tudelft.nl

Systeem:

Warmte/Kracht Koppeling (WKK)

• In de jaren ‘90 vorige eeuw (!)

• zijn veel zgn. Warmte/Kracht Centrales gerealiseerd

• om te voldoen aan

• Warmtebehoefte

• industrie

• stadsverwarming

• tuinders

• Elektriciteitsbehoefte

• industrie

• huishoudens

• tuinders

Warmte-Kracht Centrale Rijnmond Energie

http://www.hoogvliet.org/00-meer2004/01-januari/19-energiecentr.htm

WKK-Centrale / Systeembenadering

• Technologie:

• Gasturbine (GT) voor omzetting aardgas --> elektriciteit

• Ketel ('boiler') voor productie stoom/warm water uit restwarmte

• Hoe geven we dit

weer als systeem (?)

WKK GT Boi-

ler

http://www.hoogvliet.org/00-meer2004/01-januari/19-energiecentr.htm

WKK-centrale / systeemdiagram

• systeem elementen

• systeemgrens

• inputs en outputs

• 'verbinden' systeem en (fysieke) omgeving

Context

Interface met Omgeving

Systeemgrens

WKK

Aardgas

Elektriciteit

Warmte CO₂

Lucht

GT Boi- ler

WKK-Centrale / Analyse

•

• Massabalans / Eenvoudige chemie: bereken CO₂ emissie

• Energiebalans: Aardgas consumptie en kosten per kWh

• Technologie / thermodynamica: maximaal rendement

WKK

Aardgas

Elektriciteit

Warmte

CO₂

Lucht

GT Boi- ler

WKK-Centrale / Context

• is de bouw van een WKK een voorbeeld van schone of ‘groene’ technologie met positief effect voor het milieu?

Context

Interface met Omgeving

Systeemgrens

WKK

Aardgas

Elektriciteit

Warmte CO₂

Lucht

GT Boi- ler

WKK-Centrale / Context

• is de bouw van een WKK een voorbeeld van schone of ‘groene’ technologie met positief effect voor het milieu?

• milieueffect op lokaal niveau negatief;

• inpassing in nationale infrastructuur elektriciteit:

• bijdrage aan (inter)nationale CO₂ doelstelling

Context

Interface met Omgeving

Systeemgrens

WKK

Aardgas

Elektriciteit

Warmte CO₂

Lucht

GT Boi- ler

WKK-Centrale / Context (2)

• de energiesector levert goederen cq.

dienst(en) aan elke sector van de economie

• de WKK centrale heeft minder fossiele grondstoffen nodig t.o.v. aparte

productiesystemen voor warmte en kracht (elektriciteit) (hoe ziet zo’n alternatief systeem eruit?)

• Veronderstelling: de WKK is zo ontworpen dat ze optimaal aan twee typen vraag kan voldoen: (1) warmte (lokaal warmtenet); (2) kracht

(nationaal elektriciteitsnet)

• milieu en economie worden bepaald door technische limieten, technologie-keuze én systeem-ontwerp

Context

Interface met Omgeving

Systeemgrens

WKK

Aardgas

Elektriciteit Warmte CO₂

Lucht

GT Boi- ler

WKK-Centrale / Context

• wat bepaalt of een WKK gebouwd wordt?

Context

Interface met Omgeving

Systeemgrens

WKK

Aardgas

Elektriciteit

Warmte CO₂

Lucht

GT Boi- ler

December 12, 2011 18

TA3290

Questions, Discussion?

Dr.ir. Gerard P.J. Dijkema