• No results found

Future and trends

In document Sustainable Geothermal Power (Page 54-58)

4 U SE CASE : TU/ E S CIENCE P ARK As a case study, the technical feasibility of using geothermal energy for TU/e Science Park (the 

4.3 Future and trends

In the future, the energy demand of the TU/e Science Park will change. This is caused by changes  in the use of the campus itself and by external factors like the changing climate. As the changing  energy  demand  will  influence  the  feasibility  of  geothermal  energy  on  campus,  projections  are  made  for  the  period  2010‐2050.  These  projections  are  based  on  available  data  from  the  university real estate management department.  4.3.1 The campus Over the years, the use of the campus has changed considerably. With respect to the energy use  of the campus, not only the number of buildings has increased, but also the building quality has  improved, centralised heating has been replaced by the ATES and local heating systems, other  functions are housed on campus and ambitions/goals have changed.  Short term (2020)

In its latest  plans, named  Campus 2020, the university plans to  have renovated approximately  120,000m² of the oldest buildings and demolished 20,000 m², by the year 2020. Figure 25 shows  the  extent  of  the  changes  planned  in  this  project.  All  new  or  renovated  buildings  will  be  connected  to  the  ATES  and  will  not  be  connected  to  the  gas  grid.  A  significant  reduction  in  energy use is to be expected because the total amount of gross floor area will be reduced, the  average  building  quality  of  the  campus  will  be  significantly  increased  and  the  energy  supply  efficiency will be increased because of the use of the ATES. The ambition of  the university for  the  year  2020  is  to  have  reduced  their  own  annual  electricity  demand  to  30,000,000 kWhe 

(excluding third parties). Both the reduction in electricity use by the university and an expected  increase  of  third  party  floor  area,  will  contribute  to  an  increase  in  the  share  of  third  party  electricity use in the total. 

4.3 Future and trends 

 

Figure 25: A birds‐eye view of the campus as seen from the West, with all planned changes for   the future indicated in white, as described in the campus master plan.  

The numbers indicate the phases in the Campus 2020 project.  

The gas use  of the university is expected to decrease in the future as well.  This expectation is  based on the fact that more buildings will use the ATES for heating and cooling energy supply.  The  gas  use  of  third  parties  on  campus  is  expected  to  remain  constant.  The  ambition  of  the  university for the year 2020, is to have reduced the campus annual gas use to 3,500,000 m³. The  heating and cooling load covered by the ATES is expected to have doubled by that time. 

In a meeting with the university real estate management department at 29 November 2013, it  was  indicated  that  the  option  to  use  power  from  a  biomass  fed  combined  heating  and  power  plant  (CHP)  from  the  municipality,  is  being  investigated.  This  CHP  is  intended  to  provide  sustainable  heat  to  the  ‘Strijp  S’  area,  a  hospital  and  a  retirement  home,  all  North  of  the  campus.  This  hospital  and  retirement  home  could  also  be  connected  to  the  campus  ATES,  decreasing the heat surplus of the campus. This CHP plant could provide the TU/e Science Park  with  2  MWe  of  base  load  power.  The  department  is  also  investigating  the  use  of  photovoltaic 

cells, to cover part of the campus’ peak load. 

Long term (2050)

The  long‐term  ambition  of  the  university  is  described  in  the  document  ‘Naar  de  City  of  Tomorrow’ from 2012. In these plans, the university states the ambition to ‘Practice what you  teach/preach’.  Because  one  of  the  main  themes  of  education  is  ‘sustainability’,  the  university  wants to become an example of sustainability and make the campus a showcase of the research  and education housed on it. For instance, the university is one of the world’s leading institutions  on the subject of solar cells, and this should be visible from the outside. The ultimate goal of the  university in this perspective is to generate all the energy demand on site. As a first step towards  this  goal,  the  first  targets  are  to  have  reduced  the  energy  use  by  50 %  and  to  be  50 %  self‐ sustaining in the year 2030. 

4.3.2 External factors

Several  factors  contributing  to  a  changing  energy  demand  of  the  campus,  are  not  (fully)  controlled by the university itself. Among these external factors: 

Climate  change;  in  their  report  on  climate  change  from  2007,  the  Intergovernmental  Panel  on  Climate  Change  state  that  an  increase  in  the  global  average  temperature  of   2‐3°C is to be expected by 2050. Also, cold days, cold nights and frosts are very likely to  become less frequent, and heat waves are likely to become more frequent [42]. These  changes  are  likely  to  increase  the  cooling  demand  of  the  campus  while  the  heating  demand is decreased. 

Policies; changing government policies can change the required/chosen energy strategy  of  the  campus.  With  the  built  environment  accounting  for  40 %  of  the  primary  energy  demand, it is likely that building performance requirements will become stricter. 

User behaviour; users have a large effect on the energy demand on campus. This could  simply be because of a change in the number of users on campus, but also the way the  campus  is  used.  For  instance,  although  partly  influenced  by  the  university  itself,  changes/trends in the (inter)national educational systems can cause changes in the use  of buildings e.g. video lectures causing less student to come to the lectures, and the use  of computers increasing the building’s cooling load. Another example is the recent trend  in the use of electric cars that can be charged on campus.   Third parties; as mentioned before, third parties are responsible for approximately 20 %  of the campus energy use. The influence of the university on their energy use is limited.  Of course, governmental policies also apply to these parties, which could change their  demand. 

4.3.3 Other sustainable energy sources

For a sustainable future electricity supply to the campus, a combination of sources is assumed to  be likely. Apart from geothermal energy, both photovoltaic and biomass power are considered  in  the  energy  supply  variants,  to  account  for  the  influence  of  interdependence  between  sustainable  sources.  Please  note  that  the  following  projections  are  only  applicable  in  certain  scenarios (see §4.4).  

For  the  projection  of  the  electricity  supply  from  the  CHP  plant,  it  is  assumed  that  2 MWe  of 

electrical power from the CHP is available at any time. For the increase in installed PV capacity  between 2010 and  2050, the proposed profile from ‘Naar de City of Tomorrow’ is used [43]. For  the years 2030‐2050, the total surface area is assumed to remain constant.  

Figure  26  shows  a  graph  of  future  conversion  efficiencies  for  different  types  of  solar  cells,  as  projected by the International Energy Agency [44]. Based on this graph the conversion efficiency  of  the  solar  cells  on  campus  is  assumed  for  the  respective  periods  in  which  the  panels  are  installed. 

4.3 Future and trends 

 

Figure 26: Projected development of PV conversion efficiencies until 2030. 

The  resulting  projection  of  the  development  of  the  total  surface  area,  the  average  conversion  efficiency  and  average  power  of  the  PV‐cells  installed  on  campus  is  shown  in  Table  7.  The  average power is based on an average irradiation of 1,000 kWh.  Table 7: The projected development of the total surface area of PV‐cells installed on campus    2010  2013  2015  2020  2030  2050  Increase in surface area [m²]  0  1,000  4,000  10,000  20,000  0    with efficiency  ‐  20%  21%  23%  25%  ‐  Total PV surface area [m²]  0  1,000  5,000  15,000  35,000  35,000  Weighed average efficiency  ‐  20 %  20.8 %  22.3 %  23.8 %  26 %*  Annual average power [kWe]  22.8  118.7  381.8  950.9  1,038.8  *  Additional increase because early panels will need replacing in this period  Linear interpolation is used to determine the annual average power projections for the  intervening years. The yearly variation of the available power is represented using a cosine  function. The amount of annual variation is characterised by an assumed constant, defined by  the average PV power (winter), divided by the average maximum PV power (summer). This  constant is assumed to be 0.15. The following formula is used to describe the projected  instantaneous PV electricity supply:   

( )

( ) 1

1

cos

2

1

8760*3600



pv annual

t

P t

P

t

  (39)     With:  Pannual     Projected average annual electricity supply   [kWhe]  α    Ratio of Pmin/Pmax (=0.15)      [‐]      In Figure 27, this formula is illustrated for the 2010‐2050 period. 

 

Figure 27: The projected PV electricity supply for the TU/e Science Park. 

In document Sustainable Geothermal Power (Page 54-58)

Related documents