Voor kwaliteitsvolle WarmteKrachtKoppeling in Vlaanderen
De plaats van WKK in een rationele energiepolitiek Jean-Pierre Lemmens COGEN Vlaanderen easyFairs Industrie & Milieu 2010 Seminarie Bio-energie
24 maart 2010
1
Overzicht 1. Rationele energiepolitiek en de plaats van WKK 2. Wat is WKK … en waarom? 3. WKK en biobrandstoffen 4. Aandachtspunten
2
1. Rationele energiepolitiek en de plaats van WKK Niveau 1
Primaire & Secundaire Energie
Niveau 2
Transformatie
Niveau 3
Energie voor Eindgebruik
Niveau 4
Producten & Diensten
3
1. Rationele energiepolitiek en de plaats van WKK Trias Energetica
pe rk de e Be 1:
n ne on br gie er en me za ur ,… sa du as uik br i om ,b Ge
nd wi
St ap
2: n, Zo
Iso lat ne to ie, e rg es ne iev tel rg len ie ra ag , v zuin er lic ige ht ing
ap St
Efficiënte energietransformatieprocessen
Stap 3: Gebruik energiebronnen efficiënt → WKK 4
Overzicht 1. Rationele energiepolitiek en de plaats van WKK 2. Wat is WKK … en waarom? 3. WKK en biobrandstoffen 4. Aandachtspunten
5
2. Wat is WKK… en waarom? • WKK = Efficiënt energietransformatieproces – Eén input – Eén installatie – Twee outputs: • Warmte of koude • Elektriciteit of mechanische energie
6
2. Wat is WKK… en waarom? • WKK = Besparing primaire energie in vergelijking met alternatieven • Alternatieven = gescheiden opwekking van elektriciteit en warmte → ketel + stopcontact
7
2. Wat is WKK… en waarom? • WKK versus gescheiden opwekking Energie- Gescheiden vraag opwekking
WKK WKK-systeem
BrWKK
E
Centrale ηE
BrE
Q
Ketel ηQ
BrQ
αE αQ
Br = Brandstof
E = Elektriciteit
Q = Warmte
8
2. Wat is WKK… en waarom? • Klassieke energievoorziening
100 Centrale ηE = 50% Brandstof: ketel: 83 centrale: 100 183
50 E = 50
Q = 75
75 Ketel ηQ = 90% 83 9
2. Wat is WKK… en waarom? • Principe met WKK
Centrale ηE = 50%
Q = 75
E = 50 50
75
Brandstof: WKK: 145 besparing: 38 (21%) Reële energiebesparing!
WKK αE = 35% αQ = 52%
Ketel ηQ = 90%
145 10
2. Wat is WKK… en waarom? • Principe met WKK
Centrale ηE = 50%
Q = 75
E = 50 50
75
Brandstof: WKK: 145 besparing: 30 (17%) Reële energiebesparing!
WKK αE = 35% αQ = 52%
Ketel ηQ = 100%
145 11
2. Wat is WKK… en waarom? Technologieën • Gasturbine • Rankine cyclus – Aftapstoomturbine – Tegendrukstoomturbine
Grote WKK
• Gecombineerde cyclus (STEG) • • • •
Interne verbrandingsmotor Microturbine Stirlingmotor Rankine cyclus (met water of organisch medium) • Brandstofcel
Kleinschalige en μ‐WKK
12
2. Wat is WKK… en waarom? Industrie Warmtenet
Woningen Stirlingmotor
CC
μGT Kantoren Appartementen Sportcomplexen
Gasturbine Ziekenhuizen Zwembaden
Interne verbrandingsmotor 50 kW 1 kW
10 kW
micro‐WKK
100 kW
1 MW
Kleinschalige WKK
10 MW
100 MW
Grote WKK 13
2. Wat is WKK… en waarom? • Primaire energiebesparing • Minder emissies
14
Overzicht 1. Rationele energiepolitiek en de plaats van WKK 2. Wat is WKK … en waarom? 3. WKK en biobrandstoffen 4. Aandachtspunten
15
3. WKK en biobrandstoffen • Dubbel voordeel – Gebruik van hernieuwbare brandstof – Efficiënte benutting
• Verschillende bronnen (primaire en secundaire) • Voorbehandeling of conversie mogelijk vereist om brandstof geschikt te maken • Verschillende technologieën beschikbaar afhankelijk van het type brandstof
16
3. WKK en biobrandstoffen • Ligno-cellulose biomassa – Lange vertakte C-ketens (moeilijk afbreekbaar) – (Korte-Omloop-)Hout, stro, biologisch afbreekbaar gedeelte van huishoudelijk afval
• Suiker- en zetmeelhoudende energiegewassen • Natte biomassa – Goed afbreekbare C-ketens – Mest, GFT, afvalwater, slib, energiegewassen als bijmenging, …
• Oliebevattende planten en dierlijke vetten 17
3. WKK en biobrandstoffen Vergassing
Syngas
Pelletisering
Pellets
Pyrolyse-Hydrogenatie
Koolwaterstoffen
Suiker Zetmeel
Hydrolyse-Fermentatie Distillatie
Ethanol-ETBE
Natte biomassa
Anaërobe vergisting
Biogas
Plantaardige olie/dierlijk vet
Transesterificatie
Biodiesel
Ligno-cellulose biomassa
Voorbehandeling en conversieprocessen van biobrandstoffen 18
V E R B R A N D I N G
3. WKK en biobrandstoffen • Beschikbare technologieën – Inwendige verbranding (hoge brandstofeisen) – Uitwendige verbranding (grotere flexibiliteit naar gebruikte brandstof toe) – Grote vermogens (centrale productie) – Kleine vermogens (decentrale productie)
19
3. WKK en biobrandstoffen Ketel + (Organische) Rankine Cyclus (co-verbranding) (1) Syngas
Inwendige verbrandingsmotor of (micro)gasturbine
Pellets
Ketel + (Organische) Rankine Cyclus (co-verbranding) of Stirlingmotor (1)
Koolwaterstoffen
Inwendige verbrandingsmotor
Suiker Zetmeel
Ethanol-ETBE
Inwendige verbrandingsmotor
Natte biomassa
Biogas
Inwendige verbrandingsmotor of (micro)gasturbine
Plantaardige olie/dierlijk vet
Biodiesel
Inwendige verbrandingsmotor
Ligno-cellulose biomassa
(1) Externe verbranding
Biobrandstoffen en WKK-technologieën
20
Overzicht 1. Rationele energiepolitiek en de plaats van WKK 2. Wat is WKK … en waarom? 3. WKK en biobrandstoffen 4. Aandachtspunten
21
4. Aandachtspunten • Warmtevraag – WKK ≠ ketel – Ketel: dimensionering op pieklast – WKK: dimensionering op basislast (bijkomende ketel voor pieklast) – Lokale warmtevraag = essentieel! (warmtetransport = duur) – Steeds resterende warmtevraag bekijken, na andere besparingstechnieken (vraagreducties) – Bij voorkeur voldoende groot en stabiel – Bij voorkeur basisvraag, gedurende langere tijd (meer draaiuren → rendabiliteit!) →clustering van de warmtevraag →thermische opslag (buffervat) 22
4. Aandachtspunten • Elektriciteit – Bij voorkeur lokale vraag – Bij voorkeur synchroon met warmtevraag – Geproduceerde elektriciteit zoveel mogelijk zelf verbruiken (rendabiliteit!) – Indien nodig teruglevering aan het net
• Technisch: afhankelijk van de gebruikte technologie Mature – Gasturbines (groot vermogen) – Motoren (klein vermogen) technologieën – Microgasturbines (klein vermogen): • lage rendementen → minder toegepast
– Stirlingmotor → op rand van marktdoorbraak – Brandstofcellen → in ontwikkeling 23
4. Aandachtspunten •Economisch: WKK-installatie is duurder dan ketel en stopcontact –Specifieke investeringskost stijgt bij dalend vermogen –Meerprijs terugverdiend door besparing op energiefactuur en evt. steunmaatregelen –Energiefactuur: globaal lager • Voorwaarden voor teruglevering elektriciteit • Gascontract
–Steunmaatregelen • Investeringsteun: investeringsaftrek, ecologiepremie, 20% subsidie voor µ-WKK voor openbare besturen • Exploitatiesteun: WKC en GSC (bio-WKK)
–WKK voor ruimteverwarming: uit ervaring gebruiksduur > 4.000 u/jaar voor rendabiliteit 24
Voor kwaliteitsvolle WarmteKrachtKoppeling in Vlaanderen
Dank u voor uw aandacht! Contact: COGEN Vlaanderen vzw Zwarte Zustersstraat 16, bus 9 3000 Leuven www.cogenvlaanderen.be 25
