W en E komen perfect samen in nieuwe energiecentrale AMC Intech

W en E komen
perfect samen in
nieuwe energiecentrale AMC
Amsterdam
Het Academisch Medisch Centrum in Amsterdam heeft een nieuwe energiecentrale die, in
alle opzichten, op de toekomst is voorbereid.
Drie nieuwe dual fuel-warmtekrachtmotoren
zijn te allen tijde in staat elektriciteit aan de
preferente groepen te leveren. De warmte
van de motoren wordt gebruikt om stoom,
hoge- én lagetemperatuurwarmte op te wekken. Na een tien jaar durende renovatie is de
leveringszekerheid tot ver in de toekomst
gegarandeerd. Daarnaast is de installatie
energiezuiniger en schoner geworden.
Tekst: Rik Vollebregt
28
Fotografie: Industrie
K&S - Maart ‘14
KS03 28-31.indd 28
25-02-14 13:27
Project
D
e nieuwe energiecentrale van het amc zet
indrukwekkende hoeveelheden energie
om: maximaal 12 MW aan noodstroom,
30 MW koude en 50 MW warmte. Adviesbureau dwa en installateur Imtech realiseerden dit
project voor de opdrachtgever, het Academisch
Medisch Centrum Amsterdam, en stelden leveringszekerheid en milieuwinst centraal. Daarnaast
is de energiecentrale voorbereid op toekomstige
mogelijkheden, zoals het (terug)leveren van warmte
en elektriciteit. De tsa's hiervoor zijn al opgesteld.
Drie dual fuel-motoren, met een opgewekt vermogen van 4 MWe per stuk, vormen het hart van de
nieuwe energiecentrale. Dual fuel-motoren gebruiken normaliter aardgas als brandstof. Het aardgas
wordt ontstoken door een pilot-fuel, in dit geval
dieselolie, te ontsteken. Dit is een relatief kleine
hoeveelheid: minder dan 1 procent. Het grote voordeel van het dual fuel-concept is dat de machine
bij uitval van het aardgasnet, zonder enige hapering
en onder volle belasting, overgaat naar 100 procent
dieselbedrijf. Zo is de levering van elektriciteit aan
de preferente groepen
onder alle omstandigheden gewaarborgd.
Preferente ring
De nieuwe controlekamer van de amc-energiecentrale.
Ook de back-up heeft een
back-up; elektriciteit is
daarmee altijd voorradig
Voor een ziekenhuis als
het amc is het essentieel
dat vitale apparatuur
altijd gegarandeerd een
werkende elektriciteitsvoorziening heeft. Al
die onmisbare elektriciteitsafnemers bijeen vormen
het preferente vermogen, en deze zijn aangesloten
op de preferente ring. Bij een eventuele hapering
in de elektriciteitsopwekking kan het medisch
centrum niet 'door donker gaan'. Er moet naadloos
op noodstroomvoorzieningen kunnen worden
overgeschakeld.
Er zijn verschillende manieren om noodstroom
te produceren. Sommigen komen pas in bedrijf
Milieuwinst
Het compleet vernieuwen van de energievoorziening van het amc heeft
grote voordelen wat betreft de energie-efficiëntie en emissiereductie:
CO2-emissiereductie:16.190 ton per jaar ten opzichte van
referentie zonder warmtekracht
Energiebesparing:
289 TJ per jaar
Verbetering energie-efficiëntie: 27,6 procent
NOx-emissiereductie:
580 ton per jaar
SO2-emissiereductie:
90 ton per jaar
Fijnstof:
voldoet aan de wettelijke norm
wanneer de elektriciteit uitvalt. Hoewel dat zo snel
mogelijk gebeurt, kan het starten van een generator toch even duren. Gebruikers zouden dat merken
doordat het licht een aantal seconden uitvalt. Voor
de verlichting is dat geen probleem, maar voor
gevoelige apparatuur is zo'n korte onderbreking
van de stroomproductie niet acceptabel. Het amc wil
dat de preferente groepen niet 'door donker gaan'.
Dat wordt bereikt door te allen tijde het preferente
vermogen zelf op te wekken. Zelfs wanneer het
externe elektriciteitsnet helemaal wegvalt, is er
genoeg vermogen beschikbaar voor de preferente
verbruikers; de patiënten.
De elektriciteitsdistributie is dubbel uitgevoerd. De
elektriciteitsaansluiting, een enkelvoudige voeding
via gescheiden kabels, heeft een capaciteit van
20 MVA bij 10 kV wisselspanning. Onder normale
omstandigheden verbruikt het amc in totaal tussen
de 7 en 14 MW elektriciteit, waarvan ongeveer
3,4 MW preferent is. De drie nieuwe warmtekrachtunits wekken normaliter 8 – 12 MW op. Daarnaast
is er in de energiecentrale plaats vrijgehouden voor
een vierde unit.
'Het totale vermogen kan via verschillende stations
op het distributienet worden gezet en de eigen
opwekkers leveren er direct aan', vertelt Ron
Roelofsen, technisch beheerder bij het amc. En over
de voordelen van de nieuwe installatie vervolgt hij:
'In de elektriciteit die van buitenaf wordt ingevoed,
kunnen we nu gemakkelijk schakelen'.
Black start
Als de warmtekrachtmotoren de back-up zijn voor
de elektriciteitsvoorziening, is er dan ook een backup van de back-up? Ja, ook daar is aan gedacht.
Zelfs bij een volledig wegvallen van alle elektriciteit
moet alles snel kunnen worden opgestart. Dus voor
zo'n black-startscenario staat de apparatuur klaar.
K&S - Maart ‘14
KS03 28-31.indd 29
29
25-02-14 13:28
Een van de dual fuel-warmtekrachteenheden.
De heetwaterdistributiepompen van het amc.
Het black-startaggregaat is in staat om de elektriciteitsvoorziening en processen in de energiecentrale
weer op te starten.
En er zijn meer voorzorgen om snel in te kunnen
spelen op onverwachte situaties. Wanneer een
warmtekrachtunit stand-by gaat, wordt hij 'warm
weggezet'. De hele motor wordt dan op temperatuur gehouden door warm water door het koelcircuit te pompen. Die warmte is restwarmte van de
andere motoren. In noodgevallen kan de voorverwarmde motor direct op vol vermogen worden
ingeschakeld. Meestal is dat niet nodig en schakelen de operators de motor rustig op.
en een machine van 3 MW. Afhankelijk van het
buitenklimaat kan ook met natte koeltorens koude
worden geleverd. Dat wordt aangevuld met 5 MW
Citycooling van Nuon, die nog naar 10 MW is op te
schalen.
Uiteraard varieert de behoefte aan elektriciteit,
warmte en koude per dag en per seizoen. Daarom is
het belangrijk om de warmtekrachtunits, maar ook
de ketels en koelmachines, zo optimaal mogelijk
in te zetten. Daarvoor stelde dwa een model van de
energievoorziening op dat de hoofdwerktuigkundige helpt om te besluiten over het terugregelen
of uit bedrijf nemen van apparatuur. De warmte-
Hr-wtw
De warmtekrachtunits gebruiken gas (en dieselolie)
om elektriciteit op te wekken. Maar er gebeurt veel
meer. Met het koelwater om de motor te koelen,
wordt heet water geproduceerd. In het smeeroliecircuit komt zoveel warmte, in een temperatuurtraject van 74 naar 64 °C, vrij dat het warme
tapwater ermee kan worden opgewarmd. De hete
rookgassen van de warmtekrachtunit worden benut
in een afgasketel, die er stoom en heet water mee
produceert. En de koeler van de turbo-inlaatlucht
geeft lt-warmte af, waarmee het gebouw van de
energiecentrale wordt verwarmd.
Op dit moment wordt ht-warmte van de wkk, met
een temperatuurtraject van 91 naar 82 °C, aan de
eigen verbruikers en gebouwen geleverd. Omdat
de warmtekrachtmotoren hun warmte altijd kwijt
moeten kunnen, zijn er ook nog noodkoelers op het
dak opgesteld.
De koelinstallatie bestaat uit drie centrifugaalkoelmachines met een capaciteit van 5,6 MW per stuk
30
Utilities
Het amc koopt energie in de vorm van elektriciteit, aardgas en dieselolie in. De warmtekrachtmotoren worden direct door een hogedrukgasnet op 8 bar gevoed. De gasgestookte stoom- en heetwaterketels
en alle gebouwen zijn aangesloten op een lagedrukgasnet op 150 hPa.
Dieselolie is in opslag en fungeert als back-upbrandstof en pilot-fuel
voor de warmtekrachtmotoren en de ketels. Samen met de afgasketels,
overige stoomketels en een hulpcentrale produceert de hele installatie
maximaal 47 ton stoom per uur. Daarnaast levert de energiecentrale
maximaal 21 MW aan heet water en 1,15 MW warm tapwater. Daarbij produceert het medisch centrum 30 m3/h onthard water, daaruit
20 m3/h reverse-osmosewater en daaruit 5 m3/h demiwater.
De energiecentrale produceert tevens beademingslucht; maximaal
1.800 m3/h. Omdat de ademlucht volledig schoon en droog moet zijn,
wordt deze behandeld in een koeldroger en een adsorptiedroger met
voor- en nafilter. Ook deze installatie is volledig redundant uitgevoerd.
K&S - Maart ‘14
KS03 28-31.indd 30
25-02-14 13:28
Project
krachtmotoren zijn tot ongeveer 60 procent van
hun maximale vermogen terug te regelen. Het is
soms energetisch en economisch gunstiger een
enkele motor stil te zetten, dan alle drie de motoren
ver terug te regelen. Het dynamische adviesmodel
van dwa adviseert de operator in realtime, op basis
van de werkelijke energievraag.
Openhartoperatie
Over het uitvoeringstraject zegt Ane Marten de
Vries, adviseur van dwa: 'Het leek wel een openhartoperatie.' Om tijdens de renovatie van de energiecentrale de leveringszekerheid te waarborgen, is
het werk stap voor stap uitgevoerd. Per stap werd
steeds een hoofdfunctie aangepakt. Het vermogen
werd niet in één keer, maar in stappen vervangen of
uitgebreid.
Toch waren er wel momenten dat de renovatie de
trekken van een openhartoperatie had. Een van die
kritische momenten was het omzetten van de besturing uit de oude controlekamer naar de nieuwe
controleruimte. Ook het omzetten van de hoogspanningsinstallaties van de warmtekrachtunits en
het inkoopstation moest heel zorgvuldig gebeuren.
In de periode dat de oude wkk's al ontmanteld
waren en de nieuwe warmtekrachtmotoren nog
niet in bedrijf waren genomen, is een tijdelijke
noodstroomvoorziening gebruikt. Dat gebeurde in
de vorm van een 5 MVA 'ride through' vliegwiel-ups
en twee tijdelijke dieselaggregaten.
238.000 draaiuren
Als technisch beheerder Roelofsen één ding duidelijk wil maken over de twee oude motoren die bij de
renovatie zijn vervangen, dan is het wel zijn tevredenheid over hoe deze jarenlang hebben gefunctioneerd . 'De motoren hebben uiteindelijk 238.000
draaiuren gemaakt', zegt Roelofsen met enige trots.
'In hun laatste maand bij het amc hebben ze een
volle 100 procent benutting gedraaid. Over hun
hele levensduur zijn de motoren 97 procent van de
tijd in bedrijf geweest.'
Fabrikant Wartsila heeft de motoren teruggenomen, ook dat illustreert de waarde die deze
motoren nog steeds hebben. Ze zijn wel aan revisie
toe, maar ze zijn nog helemaal niet aan het eind van
hun levensduur.
Toch waren er voldoende redenen om nieuwe
warmtekrachtmotoren in bedrijf te stellen. Want in
de loop der jaren is het preferente vermogen van
het amc gestegen naar 3,4 MW. De oude motoren
leverden met 3,0 MW per stuk, nèt te weinig voor
een handige noodstroomvoorziening. Eén motor
was onvoldoende om het volledige preferente
vermogen te dekken. Steeds wanneer een van de
motoren moest worden stilgezet, startte daarom
een dieselaggregaat op om voldoende noodstroomvermogen op te wekken.
Kromhout: behouden glorie
In de oude situatie stond een Kromhoutmotor klaar voor de black starts.
Roelofsen spreekt met toewijding over deze onverwoestbare motor. De Amsterdamse Kromhout-motorenfabriek bestaat al jaren niet meer, maar de
dieselmotoren werken nog steeds. Op initiatief van dwa-medewerkers Egbert Klop en Ane Marten de Vries is het Kromhout-aggregaat naar Ethiopië
verscheept. Afgelopen september hebben Klop en De Vries de motor daar
geïnstalleerd en in bedrijf gesteld. Die draait daar nu naar volle tevredenheid als generator voor een noodstroomvoorziening.
De distributieleidingen voor heet water.
De renovatie leek wel
een openhartoperatie
De dieselolie-installatie.
K&S - Maart ‘14
KS03 28-31.indd 31
31
25-02-14 13:28

Download Report