Van afvalwarmte van de Londense metro naar warmte met warmtepompen van GEA

Het idee is even geniaal als uniek en heeft de potentie om een wereldwijd rolmodel te worden: het project van het Bunhill Heat and Power Network (BHPN) in centraal Londen. Door afvalwarmte van het Londense Underground-netwerk te gebruiken worden nu 1350 woningen, een school en twee recreatiecentra in Islington verwarmd en voorzien van heet water. Gezien de aard en de specialismen die nodig waren voor dit project, werkte hoofdaannemer Colloide Engineering Systems samen met belangrijke raadgevende ingenieurs, leveranciers en onderaannemers in een team dat ruim beschikte over de capaciteiten om dit project tot een goed einde te brengen. Ook GEA behoorde tot dit team, en leverde als mondiale technologiespecialist een speciaal voor dit prestigieuze project gebouwde warmtepompoplossing. GEA, Colloide en alle andere betrokkenen ondersteunen de inspanningen van Islington om de uitstoot van koolstof te reduceren met het doel om CO2-neutraliteit te bereiken in het jaar 2030.
Het districtsbestuur van Islington en de doelstelling van koolstofneutraliteit voor 2030
Het districtsbestuur van Islington zet zich al jarenlang in om koolstofemissie te reduceren en heeft klimaatbeheersing tot een urgent probleem verklaard. In de betreffende verklaring legt het bestuur de doelstelling vast om in 2030 net zero, oftewel koolstofneutraliteit, te bereiken. Om dit doel te bereiken in het belang van zijn inwoners, neemt Islington maatregelen om de inwoners te voorzien van beter betaalbare, koolstofarme energie.
Een van deze maatregelen is het innovatieve Bunhill 2 Energy Centre, ‘s werelds eerste in zijn soort. Dit vormt een ware blauwdruk voor de benutting van afvalwarmte van publieke instellingen, in dit specifieke geval van de Londense Underground. Het voorziet woningen, een school en recreatiecentra in Islington van verwarming en warm water. Door afvalwarmte terug te winnen en te hergebruiken, draagt het project bij aan een lager energieverbruik en een vermindering van de daarmee gepaard gaande CO₂-emissies. Tegelijkertijd draagt het bij aan een betere lokale luchtkwaliteit en beter betaalbare verwarming voor de bewoners die van de regeling profiteren.

Bunhill 2 Energy Centre - Buiten (Foto: Islington Council)
Het nieuwe energiecentrum past state-of-the-art technologie toe op de locatie van een Londens Underground-station dat al bijna 100 jaar buiten gebruik was. De resten van het station, ooit bekend als City Road, zijn getransformeerd in een enorm ondergronds luchtafzuigsysteem dat warme lucht uit de tunnels eronder aanzuigt. De tunnels worden gebruikt door de noordelijke lijn van de Underground.
GEA warmtepompoplossing
In nauwe samenwerking met het districtsbestuur van Islington, Transport for London (TfL) en hoofdaannemer Colloide Engineering Systems, installeerde GEA een ammoniakwarmtepomp van 1000 kW in een container op straatniveau.
Colloide zoekt voortdurend naar manieren om economische, sociale en ecologische successen te boeken. Om te verzekeren dat onze waarden volledig worden geïmplementeerd in elk van onze projecten, passen we een pre-kwalificatiesysteem toe om het duurzaamheidsbeleid van alle onderaannemers en leveranciers van Colloide te beoordelen. GEA en hun ammoniakwarmtepomp voldoen ongetwijfeld aan die criteria”, Paddy McGuinness, Managing Director bij Colloide Engineering Systems
– Paddy McGuinness, Managing Director of Colloide Engineering Systems
De warmtepomp wint energie uit de warme afzuiglucht van ondergrondse tunnels. De licht gekoelde lucht wordt naar de omgeving geventileerd en er wordt energie gebruikt om water te verhitten door de warmtepomp. Dit water wordt door een 1,5 km lang netwerk van stadsverwarmingsleidingen naar de gebouwen in de wijk gepompt, die er uiteindelijk mee worden verwarmd.
De warmtepomp die GEA voor dit systeem ontwikkeld en gebouwd heeft bestaat uit een gecombineerde verdamper/separator, 3 compressors en vier warmtewisselaars in het verwarmingscircuit. De warmtewisselaars optimaliseren het verwarmingscircuit volgens criteria die gebaseerd zijn op de retour van verwarmingswater met een temperatuur van 55˚C en toevoer met een temperatuur tot 80˚C.

GEA warmtepomp geïnstalleerd bij het Bunhill 2 Energy Centre voor hergebruik van afvalwarmte uit de Londense ondergrondse.
Volgens Kenneth Hoffmann, Product Manager for Heat Pumps bij GEA Refrigeration Technologies, waren er gedurende het project veel kwesties in het systeemontwerp die een oplossing behoefden. Dit betrof onder andere het doen van uitgebreide testen om te verzekeren dat stof en vuil die in de ventilatielucht werden gezogen niet tot verstoppingen van de warmtewisselaarspiraal zouden leiden. Kenneth Hoffmann legt uit: "Bunhills stadsverwarmingsnetwerk had heet water nodig van de warmtepomp, met temperaturen tot 80˚C. We hebben tweetraps zuigercompressors gebruikt om een prestatiecoëfficiënt (COP) van de warmtepomp te krijgen van meer dan 3,5. Aangezien het project in de buurt van een woongebouw ligt, hebben we ook scrubbertechnologie opgenomen in de installatie om de uit de installatieruimte afkomstige ventilatielucht te filteren. Doel hiervan is te voorkomen dat de plaatselijke bewoners, in het onwaarschijnlijke geval dat er een kleine hoeveelheid van het natuurlijk koelmiddel ammoniak in de installatieruimte zou ontsnappen, worden blootgesteld aan ammoniak in de lucht. Dit wordt dan namelijk in de scrubber geabsorbeerd voordat het de omringende omgeving kan bereiken.”
Paddy McGuinness merkt op waarom voor deze oplossing werd gekozen: “Colloide heeft een groot aantal projecten voor hernieuwbare energie op zijn naam staan. Bij dit project werkte Colloide samen met GEA vanwege hun kennis van ammoniakkoeling en warmtepomptechnologie. Volgens GEA’s ervaring werkt 95 procent van de industriële koelinstallaties die de laatste 10 jaar geplaatst zijn op ammoniak. Met de stijgende druk op eindgebruikers om energierekeningen omlaag te brengen, heeft dit een grote toename in de interesse voor ammoniak-warmtepompen teweeggebracht.”
“Warmtepompen zijn aanzienlijk energie-efficiënter dan gasboilers, vooral in grote steden, en ze stoten tijdens gebruik geen stikstofoxiden (NOx) uit. Ze kunnen daardoor helpen de lokale uitstoot van luchtverontreinigende stoffen en de verwarmingskosten te reduceren. “Bovendien is ammoniak een natuurlijk koelmiddel met een aardopwarmingsvermogen van nul”, aldus Kenneth Hoffmann.
Het inspirerende resultaat
Het Bunhill 2 Energy Centre voegt nog eens 550 woningen en een basisschool toe aan het bestaande Bunhill Heat and Power stadsverwarmingsnetwerk dat in 2012 werd gelanceerd door het districtsbestuur van Islington Council. Het netwerk voorzag al twee lokale recreatiecentra en meer dan 800 woningen elke dag van het jaar van warmte, maar het nieuwe energiecentrum heeft de potentie om warmte aan 2200 woningen te leveren. De verwarmingskosten voor inwoners die zijn aangesloten op het netwerk dalen met 10 procent in vergelijking met andere bestaande stadsverwarmingssystemen, die op zich al ongeveer de helft kosten in vergelijking met zelfstandige verwarmingssystemen in afzonderlijke huizen.
De nabijgelegen Moreland Primary School was de eerste school die werd aangesloten op het netwerk, dat al een zwembad en faciliteiten bij het Ironmonger Row Bath en het Finsbury Leisure Centre van warmte voorziet. Colloide heeft ook initiatieven opgezet om te investeren in jonge mensen in het omliggende gebied en heeft relaties opgebouwd met lokale scholen, colleges en universiteiten. Het bedrijf wil gelegenheden bieden om werkervaring op te doen en bezoeken te brengen aan werkplekken voor de verbetering van arbeidsmarktvaardigheden, en tegelijkertijd het vertrouwen in Islington Borough van de kinderen die er wonen te vergroten.
Het verwarmingssysteem hergebruikt warmte die anders via het ondergrondse ventilatiesysteem zou worden afgevoerd. Het voorzien van aangesloten huishoudens en openbare faciliteiten van getransformeerde afvalwarmte helpt om de CO2-uitstoot te verminderen met ongeveer 500 ton per jaar.
Dankzij de samenwerking van alle betrokkenen is dit een baanbrekend stadsverwarmingsnet. De voornaamste technologie die gebruikt is, is de ammoniakwarmtepomp - hierdoor voorziet dit project de lokale gemeenschap van goedkopere, groenere energie”, Shaun Hannon, Contracts Manager bij Colloide
– Shaun Hannon, Contracts Manager bij Colloide
Verder potentieel van stadsverwarming in de toekomst
Het principe van warmteterugwinning met warmtepompen kan worden toegepast in Londen maar natuurlijk ook in andere metronetwerken over de hele wereld. Neem bijvoorbeeld Londen: hier zal uit verkenningen in de meer dan 150 luchtschachten blijken welke mogelijkheden er zijn om afvalwarmte terug te winnen. De warmtepomptechnologie van GEA biedt grote mogelijkheden voor het terugwinnen van afvalwarmte en draagt bij aan het terugdringen van het daarmee gepaard gaande energieverbruik en CO₂-emissies.
Projectgegevens:
Start: 2017
Voltooiing: 2019
Brute intern vloeroppervlak: 617m²
Opdracht: JCT Design and Build Contract
Architect: Cullinan Studio (ontwerp)
McGurk Chartered Architects (levering)
Klant en project-manager: Islington Borough Council
Belangrijkste leveringspartner: TfL
Bouwkundig ingenieur: Ramboll (ontwerp), McMahon Associates (levering)
M&E Consultant: Ramboll
QS: Gleeds
Landschapsconsulenten: J&L Gibbons
CDM-coördinator: AECOM
Erkende bouwinspecteur: Islington Building Control
Ontwerp- en bouwaannemer: Colloide Engineering
Kunstenaar: Toby Paterson
Warmtepompsysteem: GEA (ontwerp, vervaardiging en installatie)
Tests en inbedrijfstelling: Topic Plan
Project-consultants: Inner Circle Consulting
Recht op licht: Right of Light Consulting
CAD-software: MicroStation, Revit
Contact

Door GEA geleverd materiaal
- GEA’s oplossing: aangepast warmtepompsysteem
- Verwarmingsvermogen: 1000 kW
- Warmtebron: Ventilatielucht Londense metro (18 - 30˚C / 64,4 - 86°F)
- Warmteafleider: Stadsverwarmingswater (55 - 80˚C / 131 - 176°F)
- COP: 3,5 (jaargemiddelde) (1 kWh elektriciteit = 3,5 kWh verwarming)
- Compressortype: GEA Grasso zuigercompressor
- Natuurlijk koelmiddel: Ammoniak
