Cogeneratie met een WKK: steeds belangrijker in de voedingsindustrie

Het concept van warmtekrachtkoppeling – “WKK” – is gebaseerd op de gelijktijdige opwekking van nuttige warmte en elektriciteit. Deze technologie is niet nieuw en wordt al tientallen jaren gebruikt in de industrie en de dienstensector (b.v. in de glastuinbouw). Die technologie is betrouwbaar en controleerbaar. Deze productiemethode is veel energie-efficiënter dan de gescheiden productie, waarbij veel van de nuttige warmte verloren gaat.

WKK is bij veel mensen gekend als een energie-efficiënte toepassing in de industrie. Daar werd ze sinds begin vorige eeuw vaak gebruikt. De technologieën, types, groottes van installaties en toepassingen zijn sindsdien echter enorm uitgebreid, waardoor er vandaag WKK-oplossingen zijn voor tal van gebruikers. Veel mensen realiseren zich niet dat WKK tegenwoordig goed is voor een opgesteld vermogen van 2,7 GWe in België, waarvan 2,1 GWe in Vlaanderen. Deze WKK-installaties staan dus in voor maar liefst 20% van de elektriciteitsproductie in Vlaanderen. De WKK’s zijn terug te vinden in allerlei toepassingen van de industrie, de tertiaire sector, KMO’s uit diverse sectoren tot zelfs op residentieel niveau. De kans is dus reëel dat er ook voor uw warmtevraag een geschikte WKK voorhanden is!

Hoe werkt een WKK precies?

Warmtekrachtkoppeling is een efficiënt energieomzettingsproces waarbij in dezelfde installatie zowel warmte als elektriciteit worden geproduceerd uit dezelfde primaire energiebron. Aangezien warmte moeilijk te transporteren is, bevindt deze installatie zich daardoor dicht bij de warmteverbruiker.

We onderscheiden twee belangrijke technologieën van cogeneratie: met behulp van een turbine of een stationaire motor. Bij de eerste technologie wordt de brandstof verbrand in een gasturbine, waarna de geproduceerde hoogwaardige warmte (> 600 °C)  gebruikt kan worden als proceswarmte of voor de productie van stoom. De beweging van de turbine wordt gebruikt om een generator aan te drijven, die op zijn beurt elektriciteit produceert. Bij de tweede technologie wordt de brandstof verbrand in een motor die eveneens een generator aandrijft om elektriciteit te produceren. In dit geval is de proceswarmte die gebruikt kan worden afkomstig van de uitlaatgassen (~400 °C) en de koelwarmte van het motorblok (~90°C). Deze laatste warmtestroom is ideaal voor het voorzien in gebouwenverwarming of sanitair warm water.

Een voorbeeld

Figuur 1 toont schematisch wat een WKK en een gescheiden productie realiseren met een bepaalde energie-inbreng. Daaruit blijkt dat een WKK-installatie de brandstofenergie efficiënter gebruikt, omdat warmte en elektriciteit samen worden geproduceerd. Dit betekent dat er minder brandstof nodig is dan wanneer dezelfde hoeveelheid warmte en elektriciteit afzonderlijk zouden worden geproduceerd. Deze efficiëntere productie bespaart primaire energie. Dankzij deze primaire energiebesparingen vermindert WKK ook de CO2-uitstoot, wat ecologisch erg belangrijk is.

Figuur 1

Figuur 1

Een faciliteit heeft een bepaalde behoefte aan warmte en elektriciteit en kan hiervoor een beroep doen op gescheiden productie of op warmte-krachtkoppeling. Een goed gedimensioneerde WKK, die op een correcte manier wordt uitgebaat zal hierbij steeds een primaire-energiebesparing realiseren.

Nemen we als voorbeeld een faciliteit dat 60 eenheden warmte nodig heeft (fig. 1). Wanneer we de warmtebehoefte van die firma willen dekken met een WKK met een elektrisch rendement van 30% en een thermisch rendement van 60% dan zijn hiervoor 100 eenheden brandstof nodig. De installatie produceert hierbij ook 30 eenheden elektriciteit die de elektrische behoefte van die faciliteit of dat bedrijf (deels) indekken. Indien we veronderstellen dat bij gescheiden opwekking de elektriciteitsproductie een rendement heeft van 50% en de warmteproductie (ketel) een rendement van 90% haalt, dan leidt deze tot een brandstofverbruik van 127 eenheden. Dat zijn 27 eenheden meer dan de WKK-configuratie. Ten opzichte van de gescheiden productie realiseert de WKK een relatieve primaire-energiebesparing (RPE) van 27 eenheden op 127 eenheden of 21%.

Figuur 2

Figuur 2

De grootte van de primaire-energiebesparing is natuurlijk afhankelijk van de gehanteerde rendementen van zowel de gescheiden productie als van de WKK-installatie. In figuur 2 wordt de relatieve primaire energiebesparing berekend voor verschillende WKK-installaties met verschillende elektrische en thermische rendementen ten opzichte van een referentierendement van 50% voor elektriciteitsproductie en 90% voor warmteproductie.

Opbrengst en rendement?

Naast de primaire energiebesparing zijn er ook verschillende voordelen op bedrijfsniveau. Vermits (een deel van) de benodigde elektriciteit op het bedrijf wordt opgewekt, kan er een significante besparing op de netkosten gerealiseerd worden. Daarnaast kan, door de WKK flexibel in te zetten, er optimaal geprofiteerd worden van de volatiele elektriciteitsprijzen. Zo kan er elektriciteit geproduceerd worden op momenten dat de marktprijs hoog is en het overschot aan gunstige voorwaarden op het net geïnjecteerd worden, anderzijds kan op momenten dat de marktprijs laag is de productie teruggeschroefd worden zodat er een besparing op de brandstofkosten gerealiseerd kan worden. Met behulp van warmteopslag kan de warmtelevering steeds gegarandeerd blijven. Vooral de systemen met motoren lenen zich bij uitstek tot deze flexibele bedrijfsvoering.

Haalbaarheid?

Financieel gezien kent de WKK een significante hogere investeringskost in vergelijking met een ketel met een gelijkaardig vermogen. Daarnaast is de brandstofkost voor het individuele bedrijf hoger met een WKK dan met een ketel. Zoals getoond wordt in Figuur 1 is de brandstofkost voor het bedrijf met een ketel gelijk aan 67 eenheden, daar waar dit voor een bedrijf met WKK gelijk is aan 100 eenheden. Om dit te ondersteunen voorziet Vlaanderen in warmte-krachtcertificaten (WKC’s), een operationele steun die wordt uitgereikt per MW nuttig gebruikte warmte. Verder voorziet de federale regering een verhoogde investeringsaftrek en een vrijstelling van accijnzen op het deel van de brandstof dat kan toegewezen worden aan de elektriciteitsproductie.

Een WKK: minder CO2

In bovenstaande voorbeeld hebben we reeds de primaire energiebesparing van cogeneratie aangehaald, maar er zijn nog voordelen. Zo is het perfect mogelijk om de WKK op biogas afkomstig uit de vergisting van reststromen of afvalwaterzuivering te laten werken. Deze systemen worden nog bijkomend ondersteund door Vlaanderen met groene-stroomcertificaten. Verder is de VREG bezig met het uitwerken van een systeem om “groen gas” of bio-methaan met behulp van een WKK om te kunnen zetten in “groene warmte” en “groene stroom”. Daarnaast draagt u door uw initiatief bij aan het duurzaam omgaan met energie. De besparing aan primaire energie die u realiseert, draagt ertoe bij de energiebesparingsdoelstelling, waartoe Vlaanderen zich verbindt, te realiseren. Minder verbruik van fossiele brandstoffen betekent ook minder emissies.

 … en goed voor de portemonnee!

Het moet gezegd zijn, het plaatsen van een WKK vraagt een hogere initiële investering in vergelijking met het vervangen van een aardgasketel. Toch is het plaatsen van een WKK een zeer rendabele oefening, onder andere door de ondersteuning vanuit Vlaanderen en de Federale overheid. Bijkomend kan er een significante daling van de elektriciteitsfactuur gerealiseerd worden, wat zeker in het klimaat van stijgende elektriciteitsprijzen welgekomen is. Afhankelijk van de gevolgde bedrijfsvoering kunnen de inkomsten nog hoger opgedreven worden door het flexibel inzetten van de WKK. Tot slot kan de WKK uw kritieke functies en processen beschermen tegen korte onderbrekingen in de stroomvoorziening via het elektriciteitsnet.


Meer weten? Ga naar de ontmoetingsdag op 26 oktober ’21

De WKK-ontmoetingsdag is dé gelegenheid om op één dag een hoop relevante informatie in te winnen dankzij een hele resem voordrachten op maat van bedrijven en organisaties die hun energieverbruik willen reduceren, alsook voor mensen uit de energiesector die hun kennis willen verdiepen.De WKK-beurs speelt een centrale rol in dit evenement. Het is de ideale plaats om nieuwe contacten te leggen en concreet advies in te winnen in verband met uw eigen energievraag. Daarnaast is het ook een ideaal netwerkmoment. Het succes van de vorige editie met ruim 35 standen en 350 aanwezigen is hiervan het beste bewijs. Inschrijvingen starten de tweede week van september! Voor meer info, klik hier of surf naar https://www.cogenvlaanderen.be/actualiteit/nationale-wkk-ontmoetingsdag-2021

Bron: https://www.cogenvlaanderen.be

Beeld: E.Van Wingen

Grafieken: Cogen Vlaanderen

Geef als eerste een reactie

Geef een reactie

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd.


*