Casus

75.000 m3 onthard water voor zonne-energiesysteem

SUNSTORE 4 is een uitgebreid stadsverwarmingsnetwerk op zonne-energie dat is geplaatst in de stad Marstal op het Deense eiland Aeroe. Het zon thermisch systeem gebruikt een enorm waterreservoir van 75.000 m3 voor het opslaan van thermische energie, wanneer de zon niet schijnt. De watervoorziening voor de putwarmteopslag kwam uit drie nabijgelegen grondwaterputten. Een rental waterbehandelingsinstallatie van EUROWATER zorgde voor de filtratie en ontharding van het grondwater binnen het tijdsbestek van 70 dagen; een uitdaging in meer dan één opzicht!

Zonne energie

De zon speelt ongetwijfeld een grote rol in de energievoorziening van de toekomst. Stijgende energieprijzen, meer aandacht voor het milieu, evenals technologieën die voortdurend verbeteren, hebben de productie van verwarmd water en elektriciteit met zonneverwarming tot een winstgevende en CO2-vriendelijke optie voor energievoorziening gemaakt. Een duurzame keuze die tegelijkertijd een lage total cost of ownership (TCO) heeft.

Marstal Stadsverwarming test de principes al een aantal jaren met een kleiner zon thermisch systeem. In 2011 werd besloten om de voorheen succesvolle fabriek fors uit te breiden. Nu zou de zon de helft van de inwoners van Marstal van verwarmd water moeten voorzien – het hele jaar door!

De zonnepanelen zijn geïnstalleerd aan de rand van Marstal. (Foto: Erik Christensen, Wikipedia.org, CC-type BY-SA 3.0)

Duurzame energieproductie met warmteopslag

Zonnewarmte is een efficiënte energiebron, maar natuurlijk alleen zolang de zon schijnt. Dus wat doe je als het bewolkt is, of in de winter, als er minder uren zonneschijn zijn? Hier komt de warmteopslag om de hoek kijken.

Om het hele jaar door warmte-energie te kunnen leveren, is het nodig om een soort buffer te hebben die warmte kan vasthouden, en dat is een putwarmteopslag.

Een putwarmteopslag is in al zijn eenvoud gewoon een enorm waterreservoir, waarin water wordt verwarmd tot 75-85°C door middel van een zon thermisch systeem. De temperatuur wordt berekend op basis van een afweging tussen efficiëntie en capaciteit en een analyse van de omringende omgevingsfactoren.

Watervoorziening en waterkwaliteit

Een adviesbureau deed de eerste bodemstudies en onderzocht tegelijkertijd waar de vele m3 water vandaan moest komen.

Eerst werd bekeken of gezuiverd afvalwater van een nabijgelegen zuiveringsinstallatie kon worden gebruikt. Het werd echter snel duidelijk dat het plaatsen van zo'n grote hoeveelheid afvalwater op een grondwaterreservoir grote zorg kon veroorzaken. Daarnaast kunnen oncontroleerbare en verontreinigende stoffen een probleem vormen voor technische apparatuur. En het zou gaan om een ​​1,5 km lange pijpleiding over wegen en door de bewoning op het eiland.

Ook is onderzocht of de nutsbedrijven van Aeroe de benodigde hoeveelheid drinkwater kunnen leveren, maar dit is niet binnen de gestelde termijn gelukt.

Daarom nam Marstal Stadsverwarming contact op met EUROWATER om een ​​toekomstbestendige oplossing te vinden. Na een grondige analyse was het duidelijk dat de watertoevoer rechtstreeks uit drie nabijgelegen grondwaterputten moest komen. Het water zou worden gefilterd door drukfilters gevolgd door ontharding om de juiste waterkwaliteit te bereiken.

De vele liters water hoefden maar één keer te worden geleverd. Een gehuurde waterbehandelingsinstallatie was dan ook een perfecte keuze voor deze tijdelijke opdracht. Tegelijkertijd moest de grote hoeveelheid water relatief snel worden geleverd om het zon thermisch systeem op het gewenste tijdstip in werking te stellen.

Een heel groot gat in de grond

75.000 m3 water neemt veel ruimte in beslag. Meer bepaald een meer van 18.000 m2 en op het diepste punt 16 meter diep. De opgraving duurde lang en was een indrukwekkend gezicht.

Na het uitgraven werd het gat aan de binnenkant bekleed met een dikke, gelaste "plastic zak" voor isolatie en om te voorkomen dat er water ontsnapt. Kort na installatie werd de waterbehandelingsinstallatie in container in gebruik genomen en in minder dan 70 dagen werd de warmteopslag gevuld met water van de nodige ontharde kwaliteit. Als laatste is er een isolerend deksel van dikke schuimmatten op de put geplaatst

Uitgraven van de warmteopslagput. Aan de linkerkant is de 16 m hoge spuitmond. (Foto: Leo Holm)

Waterbehandeling

Bij een zonneverwarmingssysteem wordt een circulerende vloeistof in de zonnepanelen opgewarmd door de zon. Met behulp van een warmtewisselaar en warmtepomp wordt de warmte overgedragen en gebruikt voor het verwarmen van stadsverwarmingswater.

Bij SUNSTORE 4 verwarmen de zonnepanelen tegelijkertijd zowel het stadsverwarmingswater als de warmteopslagput, aangezien de centrale een berekende overproductie heeft tijdens de actieve maanden.

Het water uit de warmteopslagput (zoals het stadsverwarmingswater) circuleert in leidingen, warmtewisselaars en warmtepompen en dit stelt hoge eisen aan de waterkwaliteit om corrosie en afzettingen in de machines te voorkomen.

Het aangevoerde ruw water was onbehandeld grondwater en kon dus niet rechtstreeks in de warmteopslagput worden aangevoerd. Het moest eerst worden verzacht - een proces dat calcium en magnesium verwijdert. Ontharding kan chemisch vrij met ionenwisseling plaatsvinden als het beschikbare water voldoet aan de kwaliteit van drinkwater. Het was daarom noodzakelijk om het water voor ijzer en mangaan door middel van drukfilters te behandelen vóór het onthardingsproces.

Twee drukfilters werden in parallel bedrijf geplaatst, evenals drie ionenuitwisselingsinstallaties met continue productie. Door elk uur terugspoelen van de drukfilters en regeneratie van de ionenuitwisselingsinstallaties kon een stabiele toevoer van onthard water naar de warmteopslagput worden gerealiseerd.

Levering en installatie van de tijdelijke waterbehandelingsinstallatie. (Foto: Svend Flensborg)

Permanente installatie

Ondanks dat de warmteopslagput een gesloten systeem is, zal er na verloop van tijd verdamping optreden en is er kans op kleine lekkages. Daarom heeft Marstal Stadsverwarming een kleinere, permanente onthardingsinstallatie SM82-F van EUROWATER geïnstalleerd om de warmteopslagput indien nodig aan te vullen.

De warmteopslagput is bijna gevuld met onthard water en alleen het deksel ontbreekt. In het midden van het meer bevindt zich de top van het mondstuk. (Foto: Leo Holm)

Meer informatie

Het zonneverwarmingsproject van Marstal Stadsverwarming: www.solarmarstal.dk
SUNSTORE 4: Summary technical description

Feiten


Technische informatie

  • Zonneverwarmingsoppervlakte: 1.034 zonneverwarmingsmodules van in totaal 15.000 m2
  • Oppervlakte opbouw: 43.500 m2
  • 4 MW Biomassaketel
  • 750 KW ORC (Organische Rankine Cyclus)
  • 1,5 MW warmtepomp
  • Warmteopslag dam: 75.000 m2 onthard water
  • Aanvullingstijd: 70 dagen
  • Hardheid onthard water: < 0,5 °dH
  • ROI: ca. 9 jaar

Waterbehandelingsinstallaties

  • Drukfilter TF25
  • Drukfilter TF35
  • 3 x Onthardingsinstallaties type SFH 1802-F
  • Pompstation met 2 Grundfos pompen
keyboard_arrow_up