De grootste kennisbank van het HBO

Inspiratie op jouw vakgebied

Vrij toegankelijk

Terug naar zoekresultatenDeel deze publicatie

Haalbaarheidsonderzoek naar elektriciteitsopwekking uit restwarmte bij Total Raffinaderij Nederland

Rechten: Alle rechten voorbehouden

Haalbaarheidsonderzoek naar elektriciteitsopwekking uit restwarmte bij Total Raffinaderij Nederland

Rechten: Alle rechten voorbehouden

Samenvatting

De noodzaak voor productiebedrijven om de CO2 -emissie te verlagen wordt steeds groter. Naast het
ontwikkelen van nieuwe productieprocessen kunnen ook de bestaande productieprocessen worden
verbeterd. Een verbetering van bestaande productieprocessen kan bestaan uit het beter benutten van
warmte die, in de vorm van rookgassen, via de schoorsteen het proces verlaat. Hierbij kan deze
warmte, die restwarmte wordt genoemd, worden benut om elektriciteit op te wekken of om warmte te
leveren aan naburige bedrijven. Er is een technisch en economisch haalbaarheidsonderzoek
uitgevoerd naar elektraproductie uit restwarmte. Hierbij is ingezoomd op de restwarmtestromen van
Total Raffinaderij Nederland (TRN).
De omzetting van restwarmte naar elektriciteit kan gedaan worden met verschillende technieken.
Deze technieken zijn uitgebreid onderzocht. Daaruit blijkt dat er een tweetal technieken interessant
zijn om toe te passen voor elektriciteitsopwekking uit restwarmte van TRN. Deze twee technieken zijn
de Organic Rankine Cycle (ORC) en de Kalina cycle. Een veelbelovende ontwikkeling lijkt
Thermal Acoustic Power (TAP). Eind 2011 wordt duidelijk of deze techniek in productie wordt
genomen.
De ORC werkt met een medium (bijvoorbeeld tolueen) wat verdampt wordt door restwarmte toe te
voeren. Vervolgens wordt dit medium geëxpandeerd over een turbine die gekoppeld is aan een
generator welke elektriciteit opwekt. Daarna wordt het medium gecondenseerd in een condensor. Na
de condensor wordt het medium weer op druk gebracht waarna het weer wordt verdampt. Groot
voordeel van de ORC is dat er een medium kan worden gekozen passend bij de temperatuur van de
restwarmtestroom. Hierdoor is de ORC heel flexibel en kan het een zo optimaal mogelijk rendement
leveren.
De Kalina cycle is een variant op de ORC. Het grootste verschil betreft het werkmedium. Bij de
Kalina cycle is dit een mengsel van ammoniak en water. Doordat er een mengsel wordt gebruikt in de
Kalina cycle is het mogelijk om te werken met een verdampingstraject. Hierdoor kan de
restwarmtestroom beter worden benut. Nadelen zijn wel dat de cycle meer complex is dan de ORC,
dat het rendement bij hogere restwarmtetemperaturen lager is en dat er weinig ervaring mee is
opgedaan.
Voor elektriciteitsopwekking uit de restwarmte van TRN is ORC het meest geschikt omdat deze bij
een hogere restwarmtetemperatuur een hoger rendement heeft dan de Kalina cycle. Daarnaast is er
meer ervaring met de ORC opgedaan.
Om gebruik te kunnen maken van de ORC, dient er wel een restwarmtestroom beschikbaar te zijn.
Hiervoor is er bij de TRN een evaluatie gedaan van de beschikbare reststromen. Uit deze evaluatie
bleek dat er alleen rookgasstromen van processen uit een schoorsteen beschikbaar zijn. Uiteindelijk
zijn er een drietal processen geselecteerd om verder uitgewerkt te worden.
Van de drie geselecteerde processen is er één proces grondig uitgewerkt. Dit proces (proces 302)
heeft een warmtewisselaar die met behulp van een thermisch oliesysteem verbrandingslucht
voorverwarmt. Er is gekeken of er met het bestaande systeem meer warmte kon worden onttrokken
aan proces 302 zonder grote aanpassingen. Hierbij zou de ORC gebruik maken van het bestaande
thermisch oliesysteem. Dit bleek niet te kunnen zonder dat het proces van TRN negatief zou worden
beïnvloed. Op dit moment wordt door TRN onderzocht wat er dient te worden aangepast om toch
restwarmte terug te winnen uit proces 302. Naast proces 302 zijn er nog een tweetal processen
beschikbaar met een restwarmtestroom. Voor het terugwinnen van deze restwarmte uit de
rookgassen moet een thermisch oliesysteem worden geïnstalleerd.
Voor het benutten van de restwarmtestromen van de onderzochte processen zijn per
restwarmtestroom twee cases uitgewerkt.
· Case 1: maximale elektriciteitslevering.
· Case 2: maximale elektriciteits- en warmtelevering.
In tabel 0.1 zijn de twee bovenstaande cases uitgewerkt op elektrische- en warmteproductie voor de
drie verschillende restwarmtestromen. Bij case 2 wordt de restwarmte uit de condensor van de ORC
gebruikt in een restwarmtenet in het Sloegebied (Vlissingen-Oost). Hiermee wordt alle restwarmte
nuttig gebruikt.
8 10315ge302lm
Naast het gebruik voor een restwarmtenet is het ook mogelijk verschillende restwarmtestromen te
combineren. Hierbij zal de investering per kW geïnstalleerd vermogen van de ORC dalen.
tabel 0.1 Overzicht onderzochte reststromen
Proces Beschikbare
warmte
Temperatuurniveau
rookgassen voor
afkoeling
Case 1 Case 2
302 2.500 kW 430°C 480 kWe 195 kWe/2305 kWth
2000/3000 3.000 kW 292°C 570 kWe 230 kWe/2770 kWth
301 3.430 kW 374°C 650 kWe 265 kWe/3165 kWth
2000/3000 +
301
6.400 kW 336°C 1.220 kWe 490 kWe/5910 kWth
De bovengenoemde reststromen zijn ook onderzocht op de economische haalbaarheid. Hieruit blijkt
dat de terugverdientijden vrij lang zijn (zeven tot elf jaar). Door TRN zelf is aangegeven dat het zich
alleen bezig houdt met core-business, het raffineren van ruwe olie tot hoogwaardige brandstoffen. Het
is dan ook gewenst dat een externe partij de ORC gaat exploiteren al dan niet gecombineerd met een
restwarmtenet. Daarnaast kan een externe exploitant ruimere terugverdientijden hanteren en kunnen
de investeringen worden opgesplitst. De regeling 'Gebruik restwarmte in de industrie' biedt financiële
ondersteuning maar de toekenning van de subsidie is niet gegarandeerd.
Bij case 1 'Maximale elektriciteitsproductie' valt het op dat de terugverdientijd in grote mate afhankelijk
is van de elektriciteitsprijs. Case 1 voorziet in de elektriciteitsbehoefte van 1.200 tot 3.000
huishoudens en een CO2-besparing van 2.700 tot 6.700 ton/jaar.
Bij de case 2 'Maximale elektriciteits- en warmteproductie' blijkt dat de terugverdientijd sterk
afhankelijk is van de restwarmteprijs. Case 2 voorziet in de elektriciteitsbehoefte van 500 tot 1.200
huishoudens en een CO2-besparing van 5.100 tot 13.000 ton/jaar. Daarnaast kan de warmtelevering
voorzien in de behoeftes van 1.300 tot 3.200 huishoudens. Case 2 heeft de voorkeur van uitvoering
vanwege de grotere energie- en duurzaamheidswinst.

Toon meer
OrganisatieHZ University of Applied Sciences
OpleidingEngineering/ Energie- & Procestechnologie (AOT)
InstituutDe Ruyter Academie
PartnersDWA installatie- en energieadvies, Ede
Gepubliceerd in
Datum2010-06-23
TypeBachelorscriptie
TaalNederlands

Op de HBO Kennisbank vind je publicaties van 25 hogescholen

De grootste kennisbank van het HBO

Inspiratie op jouw vakgebied

Vrij toegankelijk