dtplan demodagen_11 10 2013_4_energie_aspecten_jan desmet
TRANSCRIPT
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 1
Elektrische
Energie-efficiëntie:
Huidige Aanpak
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 2
1. Kennis elektrische parameters en facturatie
2. Kennis verbruikers
3. Kennis verbruikspatronen
4. Kennis installatie onderdelen
5. Kennis invloedsparameters
6. Pragamtiek
Situering
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 3 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 3
Trias Energetica
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 4 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 4
Terugdringen van de primaire energievraag
zonder comfortverlies of kwaliteitsverlies
1. Efficiëntere verlichting voor huizen, kantoren, bedrijven en wegen.
2. Efficiëntere systemen voor verwarming en koeling.
3. Efficiëntere DC-voedingen en “stand by verbruik”
4. Efficiëntere elektrische aandrijvingen
5. Efficiëntere energieverdeling en verbruik
6. “Plug-In Hybrid Electric Vehicle (PHEV)” & Opslag
Rationeel Energie Gebruik
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 5 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 5
Opgedeeld in 4 delen niet alleen in functie van het verbruik
Eigenlijke energiekost volgens tarieven overeengekomen tussen de klant en zijn
energieleverancier op basis van meerder parameters, zoals vermogenpiek,
uitschakelbaarheid, ….
Transportkost voor transport via transmissienet. De tarieven worden bepaald door de
transmissienetbeheerder, en worden ook doorgegeven aan de transmissienetbeheerder
Transportkost voor distributie via distributienet. Tarieven bepaald door de
distributienetbeheerder van het gebied van de klant, en worden doorgegeven aan deze
distributienetbeheerder.
Heffingen en belastingen volgens tarieven bepaald door de Belgische staat en
doorgegeven aan de Belgische staat (bijdrage groene stroom, wkk, …)
Energiefactuur: Kostenverdeling
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 6 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 6
Energiefactuur: Analyse
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 7 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 7
Energiefactuur: Vermogenverdeling
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 8 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 8
Mogelijke variaties:
Overschrijden reactieve limiet
Overschrijden vermogenterm
WE tarief
Afschakelbaar vermogen
…..
Energiefactuur: Kostenverdeling
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 9 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 9
Interessante items voor de verbruiksanalyse
Vergelijking van het verbruik van de verschillende energiebronnen
Vergelijking van de kostprijs van de verschillende energiebronnen
Verloop elektriciteitsprijs
Verloop afgenomen vermogen
Verloop van de afzonderlijke verbruiken op jaarbasis
Procentuele verdeling van energiefactuur (basisprijs, transport, heffingen)
Procentueel elektriciteitsverbruik van aanwezige verbruikers
…
Verbruiksprofiel: Analyse
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 10 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 10
Productiemachines
Verbruiksprofiel: Energieverdeling
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 11 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 11
Verbruiksprofiel: Vermogen afname
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 12 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 12
Kwartuurpieken
0
50
100
150
200
250
300
11/1
2/2
006 1
1:1
7
11/1
2/2
006 1
3:4
1
11/1
2/2
006 1
6:0
5
11/1
2/2
006 1
8:2
9
11/1
2/2
006 2
0:5
3
11/1
2/2
006 2
3:1
7
12/1
2/2
006 1
:41
12/1
2/2
006 4
:05
12/1
2/2
006 6
:29
12/1
2/2
006 8
:53
12/1
2/2
006 1
1:1
7
12/1
2/2
006 1
3:4
1
12/1
2/2
006 1
6:0
5
12/1
2/2
006 1
8:2
9
12/1
2/2
006 2
0:5
3
12/1
2/2
006 2
3:1
7
13/1
2/2
006 1
:41
13/1
2/2
006 4
:05
13/1
2/2
006 6
:29
13/1
2/2
006 8
:53
13/1
2/2
006 1
1:1
7
13/1
2/2
006 1
3:4
1
13/1
2/2
006 1
6:0
5
13/1
2/2
006 1
8:2
9
13/1
2/2
006 2
0:5
3
13/1
2/2
006 2
3:1
7
14/1
2/2
006 1
:41
14/1
2/2
006 4
:05
14/1
2/2
006 6
:29
14/1
2/2
006 8
:53
14/1
2/2
006 1
1:1
7
14/1
2/2
006 1
3:4
1
14/1
2/2
006 1
6:0
5
14/1
2/2
006 1
8:2
9
14/1
2/2
006 2
0:5
3
14/1
2/2
006 2
3:1
7
15/1
2/2
006 1
:41
15/1
2/2
006 4
:05
15/1
2/2
006 6
:29
15/1
2/2
006 8
:53
15/1
2/2
006 1
1:1
7
Tijdstip (kwartuur)
Verm
og
en
([k
W]
Kwartuurpieken
284 kW
Verbruiksprofiel: Kwartierpiek
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 13 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 13
Verbruiksprofiel: Reactief Verbruik
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 14 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 14
Verbruiksprofiel: Balancing
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 15 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 15
Belasting WKK opbrengst PV opbrengst Belasting met PV en WKK
Verbruiksprofiel: Balancing
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 16 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 16
Transformatorverliezen
Kabelverliezen
Verliezen bij condensatorbatterijen
en passieve filters
Verliezen bij
actieve filters
Energie efficiëntie van
verbruikers
Energie efficiëntie van
lineaire verbruikers
Transport en distributie verliezen
Transformatorverliezen
Kabelverliezen
Verliezen bij condensatorbatterijen
en passieve filters
Verliezen bij
actieve filters
Energie efficiëntie van
verbruikers
Energie efficiëntie van
lineaire verbruikers
Transport en distributie verliezen
Netwerkverliezen
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 17 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 17
Netwerkverliezen wereldwijd: 1279 TWh/j 9,2% van totale elektriciteitsverbruik
Energievoorziening voor 365 miljoen gezinnen
Tussen 3,7% en 26,7% van elektriciteitsverbruik
70% verlies in distributie, 30% in transmissie
1/3de van totaal netwerkverlies in trafo’s
Netwerkverliezen
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 18 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 18
Verhoogde verliezen door harmonische belasting
Sankey Diagram
Wervelstroom
Hysteresis verliezen
Joule verliezen
Wervelstroomverliezen
Overige wervelstroomverliezen
97 à 99% van primair
vermogen
0,7 à 2%
lastverliezen
0,1 à 0,2%
nullastverliezen
15% 85%
80%-
95%
5%-
20%X%
Netwerkverliezen: Transformatoren
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 19 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 19
Netwerkverliezen: Transformatoren
Verdisconteerde Pay
Back
NAW
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 20
Kabelverliezen: 2222 )3( phphphphv IIIIRP
Netwerkverliezen: Kabelverliezen
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 21 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 21
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
0 2 4 6 8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
tijd [jaar]
TC
O [
€/m
ete
r]
Kabel 95mm² - Al
Kabel 150mm² - Al
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
tijd [jaar]
TC
O [
€/m
ete
r]
Kabel 70mm² - Cu
Kabel 95mm² - Cu
Hogere sectie aluminium of alternatief koper?
Bepaling van kabelkost: Case study
Netwerkverliezen: Kabelverliezen
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 22 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 22
0
10
20
30
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
tijd [jaar]
TC
O [
€/m
ete
r]
Kabel 4mm²
Kabel 6mm²
Kabel 10mm²
Kabel 16mm²
Kabel 25mm²
Irms-fase 14,3A Irms-fase 24,9A Prms 6kW
I1-fase 8,9A I1-fase 0A Srms 9,87kVA
THD(Ifase) 127% THD(Ifase) ∞ PF 0,606
Sectie [mm²] DVrms-lijn [%] DVrms-fase [%] Kabeltemp. [°C] Kavelverlies [W] Fractie Ptot
4 2,51 7,59 50 618 10%
6 1,61 4,84 38 388 6%
10 0,96 2,88 31 227 4%
16 0,61 1,82 25 138 2%
25 0,42 1,26 23 87 1%
20 PC's per fase, gelijkmatig verdeeld over de drie fasen
aantal uren per jaar aan stille uren tarief h,su [h] 4924
aantal uren per jaar aan normale uren tarief h,nu [h] 3836
initieel nacht tarief C,su [€/kWh] 0,0387
initial day tariff C,nu [€/kWh] 0,08447
groei percentage energie prijs E [%] 2,00%
Milieutaksen [€/MWh] 1,22
geleend kapitaal [%] 40,00%
eigen kapitaal [%] 60,00%
opbrengst eigen kapitaal [%] 11,98%
kost geleend kapitaal [%] 3,68%
marginale aanslagvoet, t [%] 33,99%
WACC [%] 7,20%
verwachte levensduur kabel, N [jaren] 30
afschrijvingsperiode, M [jaren] 20
Netwerkverliezen: Kabelverliezen
Voedingssysteem voor PC’s, waarin een gelijkmatige
verdeling van 10 PC’s per fase.
Nulleider heeft een hoog gewicht aan derde orde
harmonischen, wat aanleiding geeft tot verhoogde
temperaturen en bijgevolg ook verhoogde kabelverliezen.
Bepaling van kabelkost: Case study
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 23
• Compenseren van blindstroom
• Beperken van de stroomgrootte in de kabels
• Beperken van kabel en transformatorverlies
• Veelal beperkte terugverdientijd
0,85
0,95
18,19°
31,79°
Iact
Ir
0,312
0,5267
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1
Initiële dPF
Re
ductie v
an d
e k
abe
lve
rlie
zen dPF=0,900
dPF=0,925
dPF=0,950
dPF=0,975
dPF=1,000
Situering
Verbruiksverliezen: dPF Correctie
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 24
Terugverdientijd condenstorbatterijenmet filter zonder filter
kostprijs per kVAr 25 15 €/kVAr
aanschafprijs 2500,8 1500,5 €
aantal normale uren per jaar 3660 h
aantal stille uren per jaar 5100 h
energieprijs tijdens normale uren 0,15 €/kWh
energieprijs tijdens stille uren 0,1 €/kWh
percentage in belasting tijdens normale uren 0,5
percentage in belasting tijdens stille uren 0,1
Cu Al
jaarlijkse energiebesparing door compensatie 833,0 951,4 €
Cu Al
payback met filter 3,002122 2,6286356 jaar
payback zonder filter 1,801273 1,5771814 jaar
Case Studie
Verbruiksverliezen: dPF Correctie
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 25 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 25
Efficiënte klassen inductiemotoren
Verbruiksverliezen: Motoren
Efficiënte in deellast
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 26 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 26
Snelheids-
variatie
Belastings-
graad
Rendementsverschil
EEF2 - IE2 [%]
Energiekost @
3500 Hr
Besparing
[€]
Payback
[jaren]
0-200 0-150 3,52 496 49,66 9,75
0-100 0-100 2,50 352 35,24 13,75
50-100 0-100 2,18 308 30,80 15,73
0-100 50-100 3,30 466 46,60 10,39
Snelheids-
variatie
Belastings-
graad
Rendementsverschil
EEF2 - IE2 [%]
0-200 0-150 3,52
0-100 0-100 2,50
50-100 0-100 2,18
0-100 50-100 3,30
Snelle payback bepaling
Energieprijs: €90/MWh
Vervanging EFF2 (IE1) naar EFF1 (IE2)
Kostprijs nieuwe motor type IE2: € 450 inclusief vervanging.
Snelheids-
variatie
Belastings-
graad
Rendementsverschil
EEF2 - IE2 [%]
Energiekost @
5900 Hr
Besparing
[€]
Payback
[jaren]
0-200 0-150 3,52 827 82,77 5,85
0-100 0-100 2,50 587 58,74 8,25
50-100 0-100 2,18 513 51,34 9,44
0-100 50-100 3,30 776 58,26 6,24
Verbruiksverliezen: Motoren
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 27
Sankey Diagram
Verbruiksverliezen: Verlichting
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 28
Het rendement is sterk afhankelijk van de configuratie!
(Metingen gebeuren telkens met zelfde ballast)
Verbruiksverliezen: Verlichting
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 29 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 29
Verbruiksverliezen: Verlichting
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 30
Volcontinu verbruik:
• Nullastverliezen transformatoren
• Beweegdetectoren
• Toeganscontroles en gebouwenbeheersystemen
• IT-equipment
• Verlichting
• Slaapstand
• ……
Verbruiksverliezen: Sluimerverbruik
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 31 Prof. dr. ir. Ing J. Desmet – Cursus Energie Besparen KVIV- Partim Elektrische Energie - 14 november 2012 – 31
Sluimerverbruik:
• 24/dag 365 dagen/jaar = 8760 uren
• Slaapstanden tot 80% van nuttig verbruik
• Groot aantal dergelijke verbruikers
• Foute interpretaties:
• 1W sluimerverbruik kost +/- €1,5/jaar (gemidd. €100/jaar/gezin)
• Verbruik door dimming:
• Spaarlampen
Verbruiksverliezen: Sluimerverbruik
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 32
Groot aandeel aan netwerkverliezen (trafo’s + kabels)
Vergelijken tussen energieleveranciers steeds
aangewezen
Localisatie en kwantificeren van verbruikers
Hoogrendementstoepassingen niet altijd economisch
interessant
Verlichting en sluimerverbruik opvolgen
Implementatie van hernieuwbare bronnen steeds
aangewezen
Prof. dr. ir. Ing. Jan Desmet - Gastlezing “Smart Grids” - Kiwanis Roeselate - Vrijdag 10 Juni 2011 - 32
Conclusies
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 33
Kennis installatie onderdelen is belangrijk
Kennis verbruikspatroon en benuttiging bepaalt winst
Sluimerverbruik belangrijk gezien volcontinu
Ondoordachte aanpak kan leiden tot meerverbruik
Hoog potentieel aan besparingsmogelijkheden
Conclusies
Prof. dr. ir. Jan Desmet - Presentatie DT-Plan - Demodagen – 11 Oktober 2013 – 34
Research group Lemcko – UGent
Graaf Karel de Goedelaan 34
B-8500 Kortrijk
Tel.: +32 56 24 12 39
Fax: +32 56 24 12 34
www.lemcko.be
Prof. dr. ir. Jan Desmet
Manager
You don’t need eyes to see
You need vision