Voordelen voor klimaat en het milieu Verwarming en koeling vormen ongeveer de helft van de verbruik van finale energie in de EU, en samen het grootste segment voor eindverbruik van energie, vóór transport en elektriciteit. Hoe verwarming en koeling voor stedelijke gebieden wordt geleverd, varieert sterk van land tot land en van stad tot stad. Redenen voor deze variatie zijn het lokale klimaat, lokaal beschikbare energiebronnen en strategische energiebeslissingen uit het verleden. De meest algemene technologieën voor verwarmingsdoeleinden zijn olie- en aardgasketels. Zoals te zien is in figuur 1. “Europees finaal energieverbruik per productietechnologie”, wordt ongeveer 70% van het warmteverbruik (3500 TWh / jaar) gedekt door ketels: kleine ketels voor residentiële en utiliteitsgebouwen dekken 40% van de warmtevraag , terwijl de resterende 30% wordt bediend via grote gasketels in industrie- en stadsverwarmingsnetwerken. Elektrische ruimteverwarmingstoestellen en elektrische waterverwarmingstoestellen vertegenwoordigen met 13% een redelijk marktaandeel (ongeveer 650 TWh / jaar). Grote WKK-eenheden op fossiele brandstoffen produceren een vergelijkbare hoeveelheid warmte in stadsverwarmingssystemen. De directe productie van warmte met hernieuwbare energiebronnen is ongeveer 10% met als grootste aandeel (8,1%, 370 TWh / jaar) de verbranding van vaste biomassa. Rekening houdend met de bijdrage van hernieuwbare elektriciteit, is het aandeel hernieuwbare energie voor verwarming en koeling slechts 15%. Dit heeft enorme negatieve effecten op de volgende problemen die in de EU hoge prioriteit hebben:
Voor gebouwen met eigen gasketels is de gemiddelde efficientie 80%, terwijl by het gastransport ook 10% verloren gaat (cijfers van Eurostat). Dat betekent dat voor 1 MWh warmte ongeveer 1,4 MWh aan primaire energie verbruikt wordt. De CO2 emissie bedraagt daarmee 320 kg CO2 / MWh (bij een CO2 emissiefactor voor gas van 257 kg CO2/MWh). De meeste warmtenetten in Europa worden verwarmd met fossiele branders en WKK-eenheden. Uitgaande van de beste grote condensatie gasketels met een thermisch rendement van 100% en een algemeen netwerkrendement van 80-85%, wordt per MWh geleverde warmte een primaire energie van ongeveer 1,2 MWh verbruikt (met een emissie van 260 kg CO2 / MWh). Grote gasgestookte WKK installaties zetten ongeveer 85% van de uiteindelijk verbruikte energie om in nuttige warmte (inclusief genoemde netwerkrendement), verbruiken per geleverde MWh warmte ongeveer 1,4 MWh primaire energie (met een emissie van 310 kg CO2 / MWh). Men kan dan ruwweg uitgaan van een primair Energiegebruik van 1,3 MWh en 300 kg equivalente CO2-uitstoot per MWh nuttige energie. Voor warmteproductie uit elektriciteit, een primaire energiefactor van 2,26 en eq. Er wordt uitgegaan van een CO2-emissiefactor van 377 kg / MWh. Als wij deze efficienties en emissiefactoren combineren met het finale energieverbruik, dan resulteert dat in een primair energieverbruik van 6000 TWh en 1,3 miljard ton equivalente CO2 per jaar. De meeste luchtvervuiling komt van de mens, bij de verbranding van fossiele brandstof of biomassa (bijvoorbeeld uitlaatgassen van auto's, fossiele ketels, of houtketels). In die zin kan duurzame verbouwde biomassa wel beschouwd worden als een hernieuwbare energiebron, maar is het op termijn niet een duurzame oplossing voor stedelijke gebieden. In de gemiddelde Europese gasketels kan met het volgende aannemen voor de uitstoot van verontreinigende stoffen:
Na combinatie met het totale verbruik van fossiele brandstoffen, komen wij tot de volgende hoeveelheden verontreinigende stoffen in de lucht:
Dit is nog een lage schatting, omdat de emissies van olieketels veel groter zijn. Luchtvervuiling is de belangrijkste doodsoorzaak in de EU, verantwoordelijk voor meer dan 400.000 voortijdige sterfgevallen per jaar (EEA, 2016). Volgens studies van de WHO kan blootstelling aan fijn stof longziekten, hart- en vaatziekten, hartaanvallen en hartritmestoornissen veroorzaken of verergeren, het centrale zenuwstelsel en het voortplantingssysteem beïnvloeden en kanker veroorzaken. Blootstelling aan stikstofdioxide verhoogt de symptomen van bronchitis bij astmatische kinderen en vermindert de groei van de longfunctie. De door luchtvervuiling veroorzaakte gezondheidskosten worden geschat tussen 330 miljard en 940 miljard euro per jaar, afhankelijk van de evaluatiemethode (Europa, 2013). Een belangrijke basis van de EU-milieuplannen op het gebied van luchtkwaliteit is de richtlijn luchtkwaliteit (2008). Deze richtlijn stelt een aantal luchtkwaliteitsnormen vast die in een bepaald jaar niet mogen worden overschreden. De mededeling over het 'Clean Air-programma voor Europa' (2013) stelt de korte termijndoelstelling vast om uiterlijk in 2020 volledig te voldoen aan de bestaande wetgeving, evenals de langetermijndoelstelling om geen overschrijdingen van de richtsniveaus van de WHO te zien. voor de gezondheid van de mens. Een stedelijk hitte-eiland is een stedelijk gebied dat door menselijke activiteiten aanzienlijk warmer is dan de omliggende landelijke gebieden. Stedelijke warmte-eilanden zijn voornamelijk te wijten aan vervanging van bosbouw en landbouw door bouwmaterialen die de invallende zonne-energie absorberen en reflecteren. De verhoogde temperatuur ten opzichte van het platteland heeft negatieve effecten op dieren en planten en heeft gevolgen voor de kwaliteit van rivieren en ondergronds water, omdat extra warmte wordt opgevangen door regenwater via regenriolen en roosters. Afgezien van het effect op de temperatuur, kunnen warmte-eilanden secundaire effecten op de lokale meteorologie veroorzaken, waaronder het veranderen van lokale windpatronen en de neerslagsnelheden. De extra warmte leidt tot grotere opwaartse luchtbeweging, wat extra onweersbui-activiteit tijdens de zomer kan veroorzaken, verantwoordelijk voor lokale plotselinge overstromingen. Onderzoek tijdens hittegolven in de zomer, die in de loop der jaren in het zuiden in intensiteit en duur toe zijn genomen, heeft aangetoond hoe hoge temperaturen de oorzaak zijn van hitteaanval, hitte-uitputting en van slachtoffers in extreme gevallen. Daarnaast zijn warmte-eilanden ook indirect verantwoordelijk voor onnodig gebruik van airconditioners, dus voor onnodig elektriciteitsverbruik (U.S. Environmental Protection Agency. 2008. Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies). Hieruit blijkt dat de sector verwarming en koeling een sleutelrol speelt bij een succesvolle overgang van de EU naar een energie-efficiënte en koolstofarme economie, die op zijn beurt zowel nodig is om klimaatverandering te verminderen, als voor een robuuste energiezekerheid op lange termijn, onafhankelijkheid van import, en ook voor een gezonde en leefbare omgeving. In deze context vormt de omschakeling van verwarming en koeling naar hernieuwbare en andere lokale duurzame bronnen (bijv. lage temperatuur restwarmte) de kern van de Europese energietransitie. Dit wordt onderschreven door het Energie-unie stuk COM(2015) 80 (Strategisch raamwerk voor een veerkrachtige energie-unie met toekomstgericht beleid voor klimaatverandering) en door het pakket richtlijnen "Schone energie voor alle Europeanen", gelanceerd in november 2016 en inmiddels herzien. Volgens deze documenten is het belangrijk het gereedschap te ontwikkelen waarmee het vervolgens voor overheden en andere economische partijen een gangbare praktijk kan worden om warmte en koeling beter te beplannen. Ondanks het bestaan van technisch bewezen en kosteneffectieve oplossingen, is het nodig om geloofwaardige commerciële modellen voor energielevering te ontwikkelen die een bredere toepassing zouden ondersteunen in het belang van zowel de energieleveranciers als de eindverbruikers (zie focus in de energie-efficiëntierichtlijn, ontwerp 2016). Life4HeatRecovery richt zich op de terugwinning en het hergebruik van restwarmte uit stedelijke voorzieningen, bij lage temperaturen (lager dan 40 ° C) voor gebruik in warmtenetten. De grootste hoeveelheid beschikbare restwarmte in de stedelijke omgeving wordt uitgestoten door airconditioners, koelsystemen in industriële processen en utiliteitsgebouwen (d.w.z. droge koelers en natte koeltoren), en de koeling van vriezers/koelkasten en de koeling van servicefaciliteiten als b.v. rioolbuizen. De koeling van rekencentra en van koelkasten in supermarkten geven een enorme hoeveelheid warmte af: het koelproces in een gemiddelde supermarkt vertegenwoordigt 50% van zijn energieverbruik en kan de verwarmingsbehoeften van 200 appartementen dekken. Het terugwinnen van warmte uit droge koelers van industriële processen, d.w.z. helemaal aan het einde van de koelketen, vereist maar een goedkope pijpleiding die het de industriële productie niet in de weg zit, wat de acceptatie van deze oplossing vergemakkelijkt. De terugwinning van ongebruikte lage-temperatuur warmte om daarmee warmte te vervangen die anders opgewekt wordt door fossiele brandstofketels voor de verwarming van woningen en utiliteitsgebouwen heeft drie duidelijke voordelen:
Europees finaal energieverbruik door technologie die wordt gebruikt voor de productie, gegevens uit 2014, Eurac Research uit verschillende bronnen, de legende verwijst naar de buitenring.
|