Desert Greenhouse Curaçao
20 Juli 2006 | Gevolgen koud water


    -   Investering terug van 18 miljoen naar 15 miljoen 
    -   Kosten terug van 8.5 miljoen naar 5.5 miljoen per jaar 
    -   Marge omhoog van 3.5 miljoen naar 6.5 miljoen per jaar 
    -   ROI omhoog van 20% naar 43%

Het vervolgproject Desert Greenhouse Curaçao 10 hectare vereist een investering van 18 miljoen euro. Met een jaarlijkse omzet van 12 miljoen zijn van de totale kosten van 8.5 miljoen (incl. transportkosten en marketing) ongeveer 3.5 miljoen energiekosten (diesel). Piek koelvermogen is 50 MWth. Opgesteld elektrisch vermogen is 11 MWe.

Indien er koud (zout) water van onder de 12C kan worden gebruikt kan ongeveer 3 miljoen bespaard worden op koelmachines en generatoren. Opgesteld elektrisch vermogen van 2 MWe blijft nodig voor pompen en ventilatoren. Indien het water kouder is dan 12C kan maximaal (bij T=5C) nog eens 1 miljoen bespaard worden (kleinere warmtewisselaars).

Investering in koudwaterputten (pompen etc. reeds in budget): 
    -   minimaal: 325,000 euro 
    -   maximaal: 1,480,000 euro (mits debiet toereikend, hetgeen alleen met een boring kan worden geverifieerd) 
    -   bespaarde investering: 3,000,000 euro 
    -   besparing per jaar: 3,000,000 euro


Vermogens
Bepalend voor de vraag hoeveel energie er aan een koud-water-put kan worden onttrokken, is hoe de temperatuur daalt met grotere diepte, en hoeveel water er opgepompt kan worden. Dit moet nu verder onderzocht worden door middel van boringen.

De verwachting is dat op 400m een temperatuur van 12C gehaald kan worden (zeetemperatuur 400m=9C) met voldoende debiet. Als blijkt dat dit niet gehaald kan worden zal dieper geboord moeten worden (of de doorstromendheid verhoogd dmv explosieve of andere middelen).

Een 400m diepe put (12C), 30 cm diameter met een debiet van 240 liter/s levert ongeveer 5 MWth (pompvermogen ongeveer 100 kW).  Een 900m diepe put (5C), 18cm diameter met een debiet van 100 liter/s levert ongeveer 5 MWth (pompvermogen ongeveer 40 kW). Een groot hotel (200 bedden) of een luchthaven heeft een verbruik van ongeveer 1 put (5 MWth). Voor het gebruik bij 10 ha kassen zouden ongeveer 10 putten nodig zijn.


Kosten van putten
Ter vergelijking: een enkele pijp in zee voor 7 MWth kost 5 miljoen euro ( www.makai.com )

Doel is om binnen PESP te boren naar 400m. Doel is om binnen PSNA te boren naar 900m. (indien dit rendabeler gaat lijken dan 400m putten): Putten van 400m kunnen met een (lokale) boortruck geboord worden. Kosten ongeveer 60 euro/m. Aanpassingen (lokale) truck voor 350m: 85,000 euro. 
    -   Kosten 1 put: 109,000 euro. 
    -   Kosten 5 putten (PESP): 205,000 euro 
    -   Kosten 10 putten: 325,000 euro.

Operationeel 10 putten: per jaar 3000 MWh a 120 euro = 360,000 euro (self-generated, indien van net: 600,000 euro)

Voor putten dieper dan 400m moet met een professioneel rig gewerkt worden. Kosten ongeveer 120 euro/m en ongeveer 400,000 euro mobilisatie/demobilisatie/transport kosten (Venezuela coiled-tubing ). 
    -   Kosten 1 put: 508,000 euro (900 m diep) 
    -   Kosten 5 putten (PSNA?): 940,000 euro 
    -   Kosten 10 putten: 1,480,000 euro

Operationeel 10 putten: per jaar 1200 MWh a 120 euro = 144,000 euro (self-generated, indien van het net: 240,000 euro)

Een diepe put heeft als voordeel een hogere delta T en dus een kleinere en efficiëntere installatie, zeker als niet alleen gekoeld behoeft te worden. Deze kan voor het kassenproject 1 miljoen euro goedkoper uitvallen, waarmee de investering grotendeels terugverdiend is, en operationeel 200,000 euro per jaar bespaard kan worden. Ook kan voor het opwekken van elektrische energie uit koud water, of voor andere toepassingen, het zinvoller zijn om met kouder water te werken.


Terugverdientijden
Een hotel (200+ bedden) met een jaarlijks elektrisch verbruik van 5000 MWh zal op Curaçao een elektriciteitsrekening van rond de 750,000 euro per jaar hebben. Het boren van een diepe put zal tussen de 500,000 en 150,000 euro liggen, afhankelijk van het totale aantal boringen in de regio. De kosten van nieuwe luchtbehandelingskasten zal ongeveer 100,000 euro zijn, en de installatie ongeveer 50,000 euro. De terugverdientijd van een nieuwe koeling zal dan korter zijn dan 1 jaar.

Voor het kassenproject is de investering in de putten al terugverdiend door de besparing op de investering in koelmachines en generatoren. Terugverdientijden van installaties voor elektrische energieopwekking etc. met behulp van het koude water zou door Delta geanalyseerd moeten worden.


Risico's
De gesteldheid van de ondergrond in Curaçao is niet precies bekend. Deze kan ook sterk varieren van plaats tot plaats. Hiertoe is het mogelijk dat op meerdere locaties getest moet worden. Ook kan het zijn dat het temperatuursverloop snel afvlakt en de 12 C helemaal niet bereikt wordt. Daarnaast kan het zo zijn dat de koude waterlagen slecht doorlatend zijn en er veel meer putten geboord moeten worden voor hetzelfde debiet.

Gezien de gedane proefboring en de onderliggende geologisch informatie worden deze risico's als klein doch niet te verwaarlozen ingeschat.




Appendix Makai
Makai evaluated the technical and economical feasibility of using deep cold seawater for air conditioning and the cooling of evaporators in power/desalination plants for the Advisory Committee on Technical Policy in Curacao. Several sites were identified as excellent locations for seawater air conditioning and a local group is currently formulating a development and financing plan to install a system. A follow-on study showed dramatic energy and cost savings for air conditioning the airport expansion at Curacao Intl. Airport.

Cold Water Pipe Technology: Hawaii Experience
VanRyzin, J.C., 1996. US Navy-Industry Symposium on Ocean Thermal Energy Conversion, Kailua-Kona, Hawaii.

Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) requires huge quantities of deep cold seawater and warm surface water to operate. The fabrication and installation of deep water pipelines to provide this water represents the single most expensive portion of any OTEC plant and the highest risk during construction. In spite of these costs and risks, and partly because of these costs and risks, it is the least demonstrated major component of a large OTEC plant.

Deep Cold Seawater, An Asset To Desalination
VanRyzin, J.C., 1998. The Next Breakthrough in Seawater Desalination, Curacao, Netherlands Antilles

One of the major costs of desalination is energy. Several desalination projects are currently underway that are focusing on the use of the temperature differential between deep cold seawater (at 4° to 6° C) and ambient surface heat sources to power the desalination process, and thus reduce conventional energy requirements. This paper briefly describes two of these processes currently under development, a Thermocline Driven Desalination (TDD) system that uses multistage flash evaporators and a freezing process using clathrates that form in the cold seawater. Both of these processes are a form of Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC).

One of the major components in all OTEC processes is the reliable and economical installation of the deep cold seawater pipelines supplying the plants. This paper describes existing pipelines and the methods used to design and install these pipelines in the State of Hawaii. Hawaii has been a center for OTEC development in the United States over the past twenty years and has gained some experience in cold water pipe technology. This paper is a review of that experience, illustrating that deep cold water pipelines can be installed reliably using a variety of techniques.

Deep cold seawater is an extremely valuable renewable energy resource. Considerable research has been underway in the conversion of this resource to electricity, air-conditioning and fresh water. Today, providing air conditioning and potable water via deep cold seawater is economically viable for communities situated close to this valuable resource.