Restwarmte-terugwininstallatie
Restwarmte is de warmte die vrijkomt bij het gebruik van verbrandingsmotoren en normaal gesproken ongebruikt blijft. In de scheepvaart kan het benutten van restwarmte bijzonder effectief zijn. Dit helpt energieverspilling te voorkomen en vergroot de duurzaamheid van schepen. Meer dan de helft van de energie uit brandstof gaat namelijk verloren via uitlaatgassen en motorkoelwater. Door restwarmte te hergebruiken worden schepen energie-efficiënter en kunnen ze eenvoudiger voldoen aan strengere milieuregels. Normen zoals de Energy Efficiency Design Index (EEDI), de Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI), en de Carbon Intensity Indicator (CII) onderstrepen het belang van warmteterugwinning. Samen met onze geselecteerde partner kunt u de meest geschikte restwarmte-terugwininstallatie voor uw schip kiezen. Deze installaties, gebaseerd op de organische rankinecyclus (Organic Rankine Cycle, ORC), kunnen de efficiëntie van uw schip aanzienlijk verbeteren.
Restwarmte-terugwininstallatie
Samen met onze geselecteerde partner kunt u de meest geschikte restwarmte-terugwininstallatie voor uw schip kiezen. Deze installaties, gebaseerd op de organische rankinecyclus (Organic Rankine Cycle, ORC), kunnen de efficiëntie van uw schip aanzienlijk verbeteren.
Technologie
De Organic Rankine Cycle (ORC) is een natuurkundig principe waarbij een organisch koudemiddel een cyclus doorloopt en voortdurend warmte omzet in kinetische energie. Met deze technologie, die essentieel is voor effectieve restwarmteterugwinning, kan de restwarmte-terugwininstallatie niet alleen restwarmte uit uitlaatgassen en motorkoelwater benutten, maar ook reststoom en thermische olie omzetten in direct beschikbare, bruikbare elektrische energie (stroom).
Om de werking van de Organic Rankine Cycle (ORC) beter te begrijpen, nemen we als voorbeeld hoe warmte wordt gewonnen uit motorkoelwater en uitlaatgassen. Dit proces draait om vijf belangrijke componenten: de warmtewisselaar (evaporator), de expansiemachine (turbine), de generator, de condensor en de circulatiepomp, die samen de gesloten cyclus in stand houden. Het ORC-principe volgt daarbij vier essentiële stappen:
1. Warmteopname
Het ORC-systeem vangt effectief warmte op uit zowel het uitlaatgassenkanaal als het motorkoelwatercircuit. In het uitlaatgassenkanaal wordt de warmte opgevangen door een warmtewisselaar (evaporator). Deze warmte wordt via een watercircuit naar het systeem geleid, waar het gecombineerd wordt met warmte uit het motorkoelwater, dat rechtstreeks wordt afgetapt van het koelwatercircuit. De gecombineerde warmte wordt vervolgens gebruikt om het werkmedium in de ORC-cyclus te verwarmen, waardoor het werkmedium in de evaporator verdampt.
2. Verdamping
Het werkmedium in de ORC, een organisch koudemiddel met een laag kookpunt, wordt door de opgehoopte warmte tot boven zijn kookpunt verwarmd in de evaporator. Dit zorgt ervoor dat het medium verdampt, zelfs bij relatief lage temperaturen zoals bij restwarmtebronnen zoals motorkoelwater.
3. Expansie en energiewinning
Na verdamping wordt het werkmedium onder hoge druk naar een expansiemachine (turbine) geleid. De expansiemachine zet de warmte-energie om in mechanische energie. Deze mechanische energie wordt vervolgens gebruikt om een generator aan te drijven, die op zijn beurt elektriciteit produceert.
4. Condensatie en herhaling van de cyclus
Na het passeren van de expansiemachine verliest het werkmedium zijn druk en temperatuur en condenseert het weer naar een vloeibare toestand in de condensor. Het condensaat wordt vervolgens door een circulatiepomp teruggevoerd naar de warmtewisselaar (evaporator), waar het opnieuw wordt verwarmd door de beschikbare restwarmte. Deze gesloten cyclus herhaalt zich continu, waardoor een constante stroom van elektriciteit wordt geproduceerd zolang er aan boord van uw schip voldoende restwarmte beschikbaar is.
Elektrisch vermogen en modulariteit
De hoeveelheid opgewekte elektrische energie varieert per ORC-module. De kleinste versie is ontworpen voor schepen met een relatief laag motorvermogen en is geschikt voor het terugwinnen van een bescheiden, maar effectieve hoeveelheid netto elektrisch vermogen. De grootste module daarentegen is geoptimaliseerd voor grotere schepen met hogere energiebehoeften en kan aanzienlijk meer elektriciteit opwekken per installatie.
Dankzij het modulaire systeem kunt u flexibel inspelen op uw specifieke energievereisten. Door meerdere modules te combineren, kunt u de totale opgewekte elektriciteit aanzienlijk verhogen. Deze flexibiliteit stelt u in staat om het restwarmte-terugwinningssysteem op maat te configureren voor zowel kleine als grote schepen, waardoor u efficiëntie en prestaties kunt optimaliseren.
Eigenschappen
Het op ORC-gebaseerde restwarmte-terugwinningssysteem vult uw primaire energiebron aan en functioneert volledig zelfstandig, zonder menselijke tussenkomst. Behalve visuele controles is er weinig onderhoud nodig. Bovendien zijn deze systemen relatief compact, waardoor ze in de meeste machinekamers, vooral bij nieuwbouwschepen, eenvoudig te installeren zijn.
Dankzij de plug-and-play-aanpak en de flexibiliteit van de modules kunnen ze eenvoudig worden geïntegreerd in de machinekamer van uw schip. Dit kan bijvoorbeeld plaatsvinden in bestaande stoom- of thermische oliecircuits, of rechtstreeks in het uitlaatgaskanaal.
In de praktijk
Onze ervaring met ORC-technologie begon in 2016. Sindsdien hebben de op ORC-gebaseerde restwarmte-terugwininstallaties bewezen effectief te zijn op diverse bestaande (retrofit) en nieuwe schepen. Dit varieert van een koppelverband in de binnenvaart, een Rijnpassagiersschip, diverse kustvaartschepen tot en met een zeer geavanceerd windmoleninstallatieschip, uitgerust met acht restwarmte-terugwininstallaties.
Technologie
De Organic Rankine Cycle (ORC) is een natuurkundig principe waarbij een organisch koudemiddel een cyclus doorloopt en voortdurend warmte omzet in kinetische energie. Met deze technologie, die essentieel is voor effectieve restwarmteterugwinning, kan de restwarmte-terugwininstallatie niet alleen restwarmte uit uitlaatgassen en motorkoelwater benutten, maar ook reststoom en thermische olie omzetten in direct beschikbare, bruikbare elektrische energie (stroom).
Om de werking van de Organic Rankine Cycle (ORC) beter te begrijpen, nemen we als voorbeeld hoe warmte wordt gewonnen uit motorkoelwater en uitlaatgassen. Dit proces draait om vijf belangrijke componenten: de warmtewisselaar (evaporator), de expansiemachine (turbine), de generator, de condensor en de circulatiepomp, die samen de gesloten cyclus in stand houden. Het ORC-principe volgt daarbij vier essentiële stappen:
1. Warmteopname
Het ORC-systeem vangt effectief warmte op uit zowel het uitlaatgassenkanaal als het motorkoelwatercircuit.
In het uitlaatgassenkanaal wordt de warmte opgevangen door een warmtewisselaar (evaporator).
Deze warmte wordt via een watercircuit naar het systeem geleid, waar het gecombineerd wordt met warmte uit het motorkoelwater, dat rechtstreeks wordt afgetapt van het koelwatercircuit.
De gecombineerde warmte wordt vervolgens gebruikt om het werkmedium in de ORC-cyclus te verwarmen, waardoor het werkmedium in de evaporator verdampt.
2. Verdamping
Het werkmedium in de ORC, een organisch koudemiddel met een laag kookpunt, wordt door de opgehoopte warmte tot boven zijn kookpunt verwarmd in de evaporator.
Dit zorgt ervoor dat het medium verdampt, zelfs bij relatief lage temperaturen zoals bij restwarmtebronnen zoals motorkoelwater.
3. Expansie en energiewinning
Na verdamping wordt het werkmedium onder hoge druk naar een expansiemachine (turbine) geleid.
De expansiemachine zet de warmte-energie om in mechanische energie.
Deze mechanische energie wordt vervolgens gebruikt om een generator aan te drijven, die op zijn beurt elektriciteit produceert.
4. Condensatie en herhaling van de cyclus
Na het passeren van de expansiemachine verliest het werkmedium zijn druk en temperatuur en condenseert het weer naar een vloeibare toestand in de condensor.
Het condensaat wordt vervolgens door een circulatiepomp teruggevoerd naar de warmtewisselaar (evaporator), waar het opnieuw wordt verwarmd door de beschikbare restwarmte.
Deze gesloten cyclus herhaalt zich continu, waardoor een constante stroom van elektriciteit wordt geproduceerd zolang er aan boord van uw schip voldoende restwarmte beschikbaar is.
Elektrisch vermogen en modulariteit
De hoeveelheid opgewekte elektrische energie varieert per ORC-module. De kleinste versie is ontworpen voor schepen met een relatief laag motorvermogen en is geschikt voor het terugwinnen van een bescheiden, maar effectieve hoeveelheid netto elektrisch vermogen. De grootste module daarentegen is geoptimaliseerd voor grotere schepen met hogere energiebehoeften en kan aanzienlijk meer elektriciteit opwekken per installatie.
Dankzij het modulaire systeem kunt u flexibel inspelen op uw specifieke energievereisten. Door meerdere modules te combineren, kunt u de totale opgewekte elektriciteit aanzienlijk verhogen. Deze flexibiliteit stelt u in staat om het restwarmte-terugwinningssysteem op maat te configureren voor zowel kleine als grote schepen, waardoor u efficiëntie en prestaties kunt optimaliseren.
Eigenschappen
Het op ORC-gebaseerde restwarmte-terugwinningssysteem vult uw primaire energiebron aan en functioneert volledig zelfstandig, zonder menselijke tussenkomst. Behalve visuele controles is er weinig onderhoud nodig. Bovendien zijn deze systemen relatief compact, waardoor ze in de meeste machinekamers, vooral bij nieuwbouwschepen, eenvoudig te installeren zijn.
Dankzij de plug-and-play-aanpak en de flexibiliteit van de modules kunnen ze eenvoudig worden geïntegreerd in de machinekamer van uw schip. Dit kan bijvoorbeeld plaatsvinden in bestaande stoom- of thermische oliecircuits, of rechtstreeks in het uitlaatgaskanaal.
In de praktijk
Onze ervaring met ORC-technologie begon in 2016. Sindsdien hebben de op ORC-gebaseerde restwarmte-terugwininstallaties bewezen effectief te zijn op diverse bestaande (retrofit) en nieuwe schepen.
Dit varieert van een koppelverband in de binnenvaart, een Rijnpassagiersschip, diverse kustvaartschepen tot en met een zeer geavanceerd windmoleninstallatieschip, uitgerust met acht restwarmte-terugwininstallaties.
Veelgestelde vragen
Wat zijn de voordelen van een ORC-systeem ten opzichte van een stoomturbine?
ORC-systemen (Organic Rankine Cycle), zoals die worden toegepast voor restwarmteterugwinning op schepen, bieden aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele stoomturbines:
- Efficiëntie bij lagere temperaturen: ORC-systemen kunnen effectief elektriciteit genereren uit restwarmtebronnen, zoals uitlaatgassen en motorkoelwater, die bij lagere temperaturen opereren. Dit maakt ze ideaal voor toepassingen waar stoomturbines minder efficiënt zouden zijn.
- Veiliger door lagere druk: ORC-systemen werken bij aanzienlijk lagere druk dan stoomturbines, wat niet alleen de veiligheid verhoogt maar ook de slijtage aan de apparatuur vermindert.
- Flexibiliteit en schaalbaarheid: ORC-technologie kan eenvoudig worden aangepast aan verschillende schaalgroottes en energiebehoeften, van kleine tot grote installaties. Stoomturbines daarentegen zijn vaak beperkt tot grootschalige, hogetemperatuurtoepassingen.
- Lagere onderhoudskosten: door het eenvoudiger ontwerp en de lagere operationele druk, vergen ORC-systemen minder onderhoud. Dit resulteert in lagere operationele kosten en een langere levensduur van het systeem.
- Milieuvriendelijker: ORC-systemen maken gebruik van organische werkvloeistoffen die minder milieubelastend zijn dan de hoge temperatuur stoom in traditionele turbines, wat bijdraagt aan een kleinere ecologische voetafdruk.
Voor welke scheepstypen zijn op ORC-gebaseerde restwarmte-terugwininstallaties geschikt?
Op ORC-gebaseerde restwarmte-terugwininstallaties zijn ontworpen met het oog op diversiteit en flexibiliteit, om een breed scala aan scheepstypen in verschillende sectoren te bedienen. Of het nu gaat om zeevaart, kustvaart, cruisevaart, fast ferries, offshore, binnenvaart, baggerwerk, visserij, marine of mega jachtbouw, deze installaties zijn geschikt voor zowel nieuwe als bestaande schepen.
De kracht van deze technologie ligt in haar compatibiliteit en toekomstbestendigheid met diverse verbrandingsmotoren en brandstoffen. Of het nu biobrandstoffen, LNG/CNG, GTL, methanol, MGO, dual fuel of HFO betreft, deze op ORC-gebaseerde installaties bieden flexibiliteit in brandstofkeuze en optimaliseren het energie-efficiëntiesysteem van uw schip.
Om de geschiktheid van deze technologie voor uw specifieke schip te bepalen, zijn verschillende factoren van belang, zoals het vaarprofiel, de operationele vaaruren en het geïnstalleerde voortstuwingsvermogen.
Kan een ORC-systeem worden geïntegreerd met andere energie-efficiëntie- en emissiereducerende technologieën aan boord?
Ja, het op ORC-gebaseerde restwarmteterugwinningssysteem kan naadloos worden gecombineerd met andere energie-efficiëntie- en emissiereducerende technologieën aan boord.
De door het ORC-systeem opgewekte elektrische energie kan bijvoorbeeld worden ingezet om de compressor van een luchtsmeersysteem aan te drijven, wat effectief de energievraag voor het injecteren van luchtbellen onder de scheepsromp dekt.
Daarnaast kan de warmtewisselaar (evaporator) van het ORC-systeem worden geïntegreerd met een Selective Catalytic Reduction (SCR)-katalysator. Deze integratie vereenvoudigt de plaatsing van de warmtewisselaar en optimaliseert de ruimtebenutting in de machinekamer.
Hoe draagt het gebruik van restwarmte-terugwinning bij aan het verbeteren van mijn ESG-rapportage?
Het gebruik van restwarmte-terugwinning draagt op verschillende manieren bij aan uw Environmental, Social, and Governance (ESG)-rapportage.
Door de brandstofefficiëntie van uw schip te verbeteren en de CO2-uitstoot te verlagen, verkleint u aanzienlijk uw ecologische voetafdruk. Dit is een essentieel aspect van ESG-rapportage, waarmee u niet alleen aan de huidige regelgeving voldoet, maar ook aantoont dat uw organisatie zich actief inzet voor duurzame en verantwoorde bedrijfsvoering.
De implementatie van restwarmte-terugwinning kan uw ESG-score verbeteren en uw positie als duurzame speler binnen de maritieme sector versterken.
Hoe kan ik, naast het gebruik van restwarmte-terugwinning, nog meer bijdragen aan het naleven van milieuregels?
Naast het toepassen van restwarmte-terugwinning zijn er diverse andere manieren om bij te dragen aan het naleven van milieuregels, zoals de Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI) en de Carbon Intensity Indicator (CII).
U kunt bijvoorbeeld geavanceerde technologieën integreren, zoals Energy Saving Devices (ESDs) en hulpwindvoortstuwingssystemen, om de brandstofefficiëntie van uw schip verder te optimaliseren.
Kom ik in aanmerking voor subsidie op een op ORC-gebaseerd restwarmte-terugwinningssysteem?
Ja, u kunt in aanmerking komen voor subsidie op een op ORC-gebaseerd restwarmte-terugwinningssysteem. U kunt bijvoorbeeld profiteren van fiscale voordelen via de Energie-investeringsaftrek (EIA). Het systeem maakt namelijk gebruik van het Organic Rankine Cycle (ORC)-principe, dat is opgenomen in de Milieu- en Energielijst.