Doel van de presentatie

Séminaire Bruxelles Environnement Leefmilieu Brussel Seminarie

08/10/2009

WarmteKrachtKoppeling: Principe Beschikbare technologieën Groenestroomcertificaten Steunmaatregelen

Yves LEBBE WKK Facilitator voor het Brussels Hoofdstedelijke Gewest

Confederatie bouw - Brussel 4 november 2010

Doel van de presentatie

Antwoorden op 6 vragen: 1.

Wat is Warmtekrachtkoppeling (WKK) ?

2.

Waarom kan WKK zo interessant zijn ?

3.

Hoe doet men aan WKK ?

4.

Welke zijn de meest gebruikte technologieën ?

5.

Welke zijn de verschillende stappen in een WKK projekt ?

6.

Welke zijn de ondersteuningen ? 1.

De groenestroomcertificaten

2.

De subsidies

2

1


08/10/2009

1. Definitie van WKK

⇒

WKK is de gecombineerde productie van elektriciteit en nuttige warmte vanuit eenzelfde primaire energiebron.

⇒

µ-WKK ?

⇒

Indien het elektrische vermogen < 50 kWe

⇒

Huishoudelijke µ-WKK: elektrisch vermogen van 1 à 3 kWe

3

Principe van WKK

⇒

Klassieke warmteproductie: seizoenrendement van 90%

10%

90%

100%

4

2


08/10/2009

Principe van WKK: Productie van warmte en elektriciteit met eenzelfde installatie

12%

35% elek 100% 53% therm

5

2. Waarom een WKK installeren ? ⇒ Om primaire

kWh

energie te besparen

kWh

1 000 WKK op 2 857 aardgas (35 % elek) (53 % therm) 1 514

343

kWh elektriciteit 1 000

warmte

1 514

kWh Stoom-Gas Turbine (55%)

1 818

Aardgas Ketel (90 %)

1 682

3 500

986

verliezen

Een besparing van 643 kWh aardgas (18 %) !

6

3


08/10/2009

Waarom een WKK installeren ? ⇒ om een financiële besparing

kWh

kWh

1 000 WKK 2 857 aardgas (35 % elek) (53 % therm) 1 514

343

kWh kWh elektriciteit 1 000 STEG Turbine 1 818 (55%) 3 500 Ketel warmte 1 514 1 682 Aardgas (90 %) 986

verliezen

1 175 kWh gas ⇒ 1 000 kWh elektriciteit 4c€ / kWh gas << 8 à 15 c€ / kWhe 7

Waarom een WKK installeren ? ⇒ Om CO2 te vermijden Een voorbeeld van een WKK op aardgas

ECO2 = 1 818 x 0.217 =

FCO2 = 2 857 x 0.217 =

CO2 emissiecoëfficiënt: 217 kg CO2/MWh aardgas

620 kg CO2 kWh

kWh

1 000 2 857

WKK aardgas (35 % élek) (53 % therm)

1 514

343

395 kg CO2

kWh elektriciteit

1 000

warmte

1 514

verliezen

986

kWh STEG Turbine (55%)

1 818

Ketel aardgas (90 %)

1 682

QCO2 = 1 682 x 0.217 =

395+365-620 = Een besparing van 140 kg de CO2 !

365 kg CO2

8

4


08/10/2009

Waarom een WKK installeren ?

Voor de vele voordelen ! Economisch

Sociaal Schept lokale arbeidsplaatsen (studie, onderhoud,…) Export van know-how Sensibiliseren – imago

Vermindering van de energie factuur. Betere competitiviteit Rentabiliteit van de investering Gedecentraliseerde Productie Bijdrage aan het evenwicht van het net Diversificatie elektriciteitsproductie (liberalisatie)

Milieu Vermindering van de emissies Vermindering van de CO2 emissies en Behoud van de energiereserves Vermindering van de lijn verliezen Afvalvalorisatie

De 3 pijlers van de duurzame ontwikkeling

9

3. Hoe doe je aan WKK ? Door warmte te recuperen op bestaande elektriciteitsproductie technologieën

10

5


08/10/2009

3. Hoe doe je aan WKK ?

⇒ Warmterecuperatie op bestaande elektriciteitsproductie technologieën

Elektrogroepen (interne verbrandingsmotoren)

Gasturbines

(Stoomturbines)

Stirling Motor (externe verbrandingsmotor)

Brandstofcellen

Soorten brandstof :

fossiele brandstoffen : gas, diesel, propaan, steenkool, …

hernieuwbare brandstoffen: hout, biogas, biobrandstoffen, oliën,…

11

De interne verbrandingsmotor 343 kWh (12%)

1514 kWh (53%)

LA COGENERATION PAR LA COGENERATION PAR

1000 kWh (35%) 2857 kWh (aardgas)

12

6


08/10/2009

In de praktijk: WKK in het militair hospitaal te NOH – 300 kWé

WKK op aardgas– CES - Cofely 302 kWé – 297 kWth. 13

Ander voorbeeld: WKK op aardgas van 120 kWe Sint-Anna Sint Remy te Anderlecht.

WKK gas - Sokratherm 120 kWe – 215 kWth. 14

7


08/10/2009

Ook kleine vermogens :

WKK aardgas - AISIN

µ-WKK gas Remeha

6 kWe – 11,5 kWth.

1 kWe – 11,5 kWth.

15

Overzicht van de beschikbare en toekomstige technologieën

⇒ Warmterecuperatie op bestaande elektriciteitsproductie technologieën

Elektrogroepen (interne verbrandingsmotoren)

Gasturbines

(Stoomturbines)


Brandstofcellen

Soorten brandstof :

fossiele brandstoffen : gas, diesel, propaan, steenkool, … hernieuwbare brandstoffen: hout, biogas, biobrandstoffen, oliën,…

16

8


08/10/2009


17

Voorbeeld Stirling: de µ-huishoudelijke WKK

Elektrisch vermogen: 1 kW

Thermisch vermogen: 14 à 36 kW

Globaal rendement ongeveer 98% (in functie van de omstandigheden)

Budget: 15.000 tot 20.000 €

TVT: 5 à 8 jaar

Remeha Whispergen 18

9


08/10/2009

« hernieuwbare » WKK:

Motor op biogas

Motor op plantaardige olie of biodiesel

stoomturbine

⇒ Vergassing van hout, biomethanisatie, stortgassen ⇒ koolzaadolie, methylester van koolzaadolie, andere oliën ⇒ Alle types van hernieuwbare brandstoffen (biomassa, oliën, …)

19

Motor op plantaardige olie (b.vb. Koolzaad olie)

1 ha = +/- 1 150 liter = +/- 11 MWh ⇒

Minder CO2 uitstoot dan fossiele brandstoffen (door de CO2 opname tijdens de groeifase)

CO2 emissiecoëfficiënt voor aardgas = 217 kg/MWh

CO2 emissiecoëfficiënt voor diesel = 306 kg/MWh

CO2 emissiecoëfficiënt voor BIOdiesel = 80 kg/MWh

CO2 emissiecoëfficiënt voor zuivere plantaardige olie = 70 kg/MWh

Minder CO2 uitstoot = meer GSC ! 20

10


08/10/2009

Limieten van de WKK

Gelijktijdige opwekking van warmte en elektriciteit … maar mogelijkheid om het teveel aan elektriciteit te verkopen en/of warmte op te slaan

Zal de klassieke stookketel niet volledig vervangen … maar is een nuttige aanvulling

Een bijkomende investering is noodzakelijk (t.o.v. de ketel) … maar kan meestal vrij vlug terugverdiend worden

Vraagt een regelmatige opvolging (en is kostelijker dan een ketel) … maar dit kan uitbesteed worden (met de nodige garanties, met telemonitoring, …)

21

4. Wie zijn de goede kandidaten voor een WKK ?

2 belangrijke criteria:

1. De warmtevraag moet « groot en constant » zijn (dag, week en maandprofiel)

2. De elektriciteitsvraag moet « nogal constant zijn » (dag, week en maandprofiel)

COGENcalc.xls Maar, voor eraan te beginnen: denk aan REG ! « De beste energie is deze die we niet verbruiken »

22

11


⇒

08/10/2009

De 6 stappen om zijn WKK project te doen lukken :

1. De voorstudie

2. De haalbaarheidstudie

3. De Financieringsformule en Investeringspremies

4. Het opstellen van het lastenboek

5. De evaluatie van de offertes

6. De opvolging

23

De voorstudie

De voorstudie (COGENcalc)

Standaard warmteprofielen in functie van het gebruik van het gebouw

⇒ bepaalt het max. vermogen in functie van de warmtevraag

Jaarlijkse warmtevraag

Houdt geen rekening met het elektriciteitsprofiel

Houdt geen rekening met de technische integratie

Geen mogelijkheid om het vermogen te optimaliseren (bvb. deellast werking)

Resultaat bij (grove) benadering

24

12


08/10/2009

De voorstudie

⇒ Welke is nu het OPTIMALE vermogen?

Het vermogen dat

Een maximale CO2 besparing toelaat EN

Die economisch het meest rendabele is

25

De voorstudie Regel voor het bepalen van het vermogen van een WKK

Er bestaat geen kant en klare regel of formule voor het dimensioneren van een WKK !

26

13


08/10/2009

De voorstudie Vaststelling:

⇒ Voor eenzelfde gebouw is het mogelijk om WKK’s van verschillende vermogens te installeren Monotone des besoin thermiques pour le CA - SPW Bd du Nord (Namur) - 2002

kWth 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1

731

1461

2191

2921

3651

4381

5111

5841

6571

7301

8031

27

De voorstudie Maar er zijn toch een paar basis begrippen …

⇒ Dimensioneren in functie van de thermische behoeften (om alle opgewekte warmte nuttig te gebruiken en om een « kwaliteit WKK » te bekomen)

⇒ De thermische basisbehoeften verzekeren (om te veel « start/stops » te vermijden )

⇒ Vermijden te veel elektriciteit te verkopen (via het net) (om de opgewekte elektriciteit zo goed mogelijk te valoriseren)

28

14


08/10/2009

De haalbaarheidstudie

De haalbaarheidstudie geeft een klaar antwoord :

Op basis van een gemeten profiel van de warmtevraag

En het werkelijk profiel van de elektriciteitsvraag

Bepalen van het gedeelte elektriciteit dat eigen verbruik is en wat verkocht wordt

Simuleert de werking van verschillende vermogens van WKK en bepaalt de welke de beste rentabiliteit heeft.

Mogelijkheid om de werking van de WKK te optimaliseren

Houdt rekening met de integratie in het bestaande systeem.

Met een energetische, ecologische en economische analyse

Een betrouwbaar resultaat

Deellast, werkingsuren, warmteopslag, enz.

29


Meten: 1.

Meten van de warmtevraag gedurende 15 dagen:

2.

Plaatsen van de warmtemeters: impulsen van de branders of waterdebiet op de hoofdcollector en de delta t° heen en terug

Meten van de elektriciteitsvraag: Vragen aan Sibelga of plaatsen van meters

3.

Extrapolatie over een gans jaar (COGENexptrapolation)

30

15


08/10/2009

De haalbaarheidstudie Berekenen van het optimaal vermogen: simulaties met CogenSim

31

De haalbaarheidstudie EUR

Optimisation des cogénérateurs par puissance

700.000

4,5

Années

4,0

600.000

3,5 500.000 3,0

Certificats Verts *

400.000

2,5

V.A.N.

300.000

2,0

Temps de retour

3,2

1,5 200.000

145.087

1,0

100.000

0,5

0

0,0 50

75

100

125

150

175

* Certificats verts en € sur toute la durée de vie du cogénérateur

200

225

250

kWé

32

16


08/10/2009


Motor op aardgas Grootte : Elektrisch vermogen = 150 kWe (34,4 % rendement) Thermisch vermogen = 230 kWth (52,6 % rendement) Werking : Aantal uren = 6 880 uren / jaar Bij modulerend vermogen Alle warmte wordt nuttig verbruikt

33

Subsides

De haalbaarheidstudie Energie balans

Situatie "voor" de WKK (facturen 2005) Brandstofverbruik

3 176 401kWhprim OVW / jaar (met 10% REG

Netto warmtevraag

2 699 941 kWhth / jaar (rendement van 85%)

Elektriciteitsverbruik

845 996 kWhe / jaar (piek 249 kWe)

Situatie "na" de WKK (simulatie) 1 382 468 kWhprim OVW / jaar

Aardgasverbruik van de ketels Aardgasverbruik van de WKK

2 899 826 kWhprim OVW/jaar

Meerverbruik door de WKK

1 105 893 kWhprima OVW/jaar

Warmteproductie door de WKK

1 524 843 kWhth / jaar

Elektriciteitproductie door de WKK

983 123 kWhe / jaar

Eigenverbruik van de opgewekte elektriciteit

644 432 kWhe / jaar (78 % van de noden

Verkoop elektriciteit op het net

338 691 kWhe / jaar (34 % van de productie

34

17


08/10/2009


Milieu balans Vermeden CO2 uitstoot

126 294 kg CO2 / jaar

Relatieve CO2 besparing

16 %

Aantal groenestroomcertificaten (1 GSC = 217 kg CO2)

582 GSC/jaar

Kyoto objectief voor

405 Brusselaars (312 kg / Brusselaar)

Primaire energiebesparing

582 540 kWh / jaar aardgas

%primaire energiebesparing

16 %

35

De haalbaarheidstudie Investering: Posten

Bedrag [excl.BTW]

Volledige WKK module (in container)

136 500

Installatie, aansluiting en in dienst stellen (10%)

13 650

Bouwkundige werken (10%)

13 650

Warmte opslag

14 500

Studiekosten (7 %)

9 555

Aansluiting op het net (7%)

9 555

TOTAAL

197 410

Marge (onvoorziene kosten)

10%

TOTAAL "alles inbegrepen"

217 151

Subsidies (20%)

43 430

TOTAAL

173 720

36

18


08/10/2009

De haalbaarheidstudie Posten

Bedrag [excl.BTW]

Winst op de elektriciteitsfactuur

47 796 €

Winst op verkoop elektriciteit

10 161 €

Winst op de warmte

61 891 €

Winst door de groenestroomcertificaten

52 375 €

Brandstofkosten (WKK)

-100 044 €

Onderhoudskosten (WKK)

-17 276 €

Jaarlijkse netto winst

54 902 €

37


Posten

Waarde

Jaarlijkse nettowinst

54 902 €/jaar

Investering

173 720 €

Eenvoudige terugverdientijd (Payback time)

3.2 jaar

Netto geactualiseerde waarde v.d. winsten

145 087 €/7.2 jaar

Interne rentabiliteitsvoet

22 %/jaar

38

19


08/10/2009


Vergeet niet de studie van de :

Technische integratie in het bestaande systeem

39


Technische integratie in het systeem :

Hoe geraken we op de plaatst ? Doorgangen?

Is er plaats in de stookruimte? (container?, ander lokaal ? op het dak ?)

Wat gebeurt er indien er meerdere stookruimtes zijn ?

Hydraulische en elektrische aansluiting ?

40

20


08/10/2009


Technische integratie : Hydraulische aansluiting

In serie of parallelschakeling

Voorgang van de WKK op de ketels

Temperatuurregimes

Verdeling van de warmte

Buffervaten (met zeer goede isolatie)

41


Serieschakeling met de ketel

verbruiker

WKK

●

● ●

ketel

● ●

●

42

21


08/10/2009


Parallelschakeling met de ketel

verbruiker

buffervat

●

● ●

WKK

ketel

● ●

●

43


Elektrische schakeling

Meestal op het laagspanningsbord (400 V.)

Parallelschakeling aan het net (zie lastenboek Synergrid en Sibelga)

44

22


08/10/2009


Aandachtspunten:

Draagkracht van de vloer (voor de WKK en eventueel buffertank)

Voorzorgsmaatregelen nemen om lawaai en trillingen te verminderen)

Aardgasdruk voldoende ?

Waterkwaliteit ? (vervuiling van de warmtewisselaars)

Evacuatie van de uitlaatgassen (tuberen van de schouw)

Regeling tussen de ketels en de WKK (voorgang aan de WKK)

45


Conclusie: een WKK is (of is juist niet)

Technisch haalbaar

Economisch interessant

Goed voor het milieu

Betrouwbare resultaten met dewelke een juiste beslissing kan genomen worden

46

23


08/10/2009

Keuze van een financieringsformule

Over alles kan worden onderhandeld !

De 4 meest voorkomende formules :

Onderhoud- en exploitatiecontract

Partnerschip met een producent of leverancier

Leverancier van warmte en elektriciteit

Derde-investeerder

47

… en om af te ronden

Prijsaanvraag - Lastenboek

Vergelijking van de offertes Kiezen van de beste technologie en …de beste partner !

Welke vergelijkingscriteria ? NIET enkel het bedrag van de investering … Maar : bij voorbeeld

20% voor de technische kwaliteit van de offerte

40% voor de rentabiliteit (Winst, Pay Back, NPV)

10% voor de leveringstermijn

30% voor de garanties (reactietijd van de interventies, onderhoudscontract, beschikbaarheid, boete clausules …)

48

24


08/10/2009

De opvolging van de WKK

Een WKK vraagt een regelmatige opvolging

De dagelijkse opvolging:

olie of andere lekken, abnormaal geluid of trillingen

De normale onderhoudsbeurten:

volgens het onderhoudsschema van de leverancier: olie verversen,

nazicht ontsteking, enz.

curatief en preventief onderhoud

De optimalisatie

Opvolgen van het elektrisch en thermisch rendement

Aantal draaiuren 49

Samenvatting

WKK is een interessante en duurzame technologie: ⇒ 3 polen : economisch, sociaal, milieu

Die in vele gevallen rendabel is: ⇒ jaarlijkse cash flow, TVT, NPV,

Maar die goed uitgewerkt en doordacht moet zijn : ⇒ haalbaarheidstudie, engineering, … ⇒ 4 financieringsformules

En die vooral goed moet worden opgevolgd : ⇒ onderhoud- en exploitatiecontract

50

25


08/10/2009

Principe van de groenestroomcertificaten (GSC) www.brugel.be

Voorwaarden: Installatie moet door Brugel gecertifieerd worden

[email protected]

C02 basparing >=5% (ten opzichte van de CO2 uitstoot van referentie-eenheden) Installatie < 10 ans

) % ,50 ) (2 € * 0 um 10 ot te ( Qu Boe

Toekenning:

SC G

C GS

Elektriciteit

Voor een duur van max 10 jaartijd

GSC blijft 5 jaar geldig

Trimestrieel

1GSC voor 217kg CO2 bespaard

Wkk eigenaar

Leveranciers

Verkoop GSC

elektriciteit

+/- 90 EUR/ GSC

warmte *Evolutie van het quotum

51

2009

2010

2011

2012

2,5%

2,75%

3%

3,25%

De berekening van het aantal GSC Aardgas wkk Certificats verts

FCO2 = 2 857 x 0.217 =

kWh

kWh

1 000 2 857

ECO2 = 1 818 x 0.217 =

CO2 emissiecoëfficient: 217 kg CO2/MWh aardgas

620 kg CO2

kWh elektriciteit

1 000

Aardgas wkk (35 % elek) (53 % therm) 1 514

343

395 kg CO2

warmte

1 514

verliezen

986

kWh TGV (55%)

1 818

Aardgas ketel (90 %)

1 682

QCO2 = 1 682 x 0.217 = 365 kg CO2

N.B.: Vergelijking van de CO2 uitstoot met referentie-eenheden:

Elektriciteitrendement = 55%

Warmterendement = 90% 52

26


08/10/2009

De berekening van het aantal GSC Aardgas wkk Certificats verts

Besparing van CO2: G = ECO2 + QCO2 - FCO2 = 395 + 365 – 620 = 140 kg CO2 Relatieve besparing van CO2

=

G 395 + 365 − 620 140 = = = 18% > = 5% ECO2 + QCO2 395 + 365 760

Aantal toegekende GSC G 140 = = = 0.645 CV (1 CV ≈ 90 €) 217 217

dus 0.645 x 90 € = 58 € voor de productie van 1000 kWhé

53

CO2 emissie-coëfficient Certificats verts

Elke primaire energie-bron heeft een CO2 emissie-coefficient (uitgedrukt hieroner in kg koolstofdioxide-equivalent per primaire MWh)

Deze coëfficienten houden rekening met de broeikasgassen verbonden aan de voorbereiding (winning, behandeling, inzameling, ontwikkeling en vervoer) en aan de verbranding van primaire energie bronnen.

Aardgas

Stookolie

Steenkool

Koolzaadolie

Hout

Palmolie

217

306

385

de 65 à …

de 20 à …

Afhankelijk van oorsprong

54

27


08/10/2009

De berekening van het aantal GSC Koolzaadolie wkk Certificats verts

ECO2 = 1 818 x 0.217 = FCO2 = 2 857 x 0.065 = 186 kg CO2

kWh

kWh

1 000

2 857

395 kg CO2

Emissie-coefficent CO2 : 217 kg CO2/MWh voor aardgas 65 kg CO2/MWh voor koolzaadolie kWh elektriciteit

1 000

Koolzaadolie wkk (35 % elek) (53 % therm) 1 514

343

warmte

1 514

verliezen

986

kWh TGV (55%)

1 818

Aardgas ketel (90 %)

1 682

QCO2 = 1 682 x 0.217 = 365 kg CO2

55

De berekening van het aantal GSC Koolzaadolie wkk Certificats verts

Besparing van CO2: G = ECO2 + QCO2 - FCO2 = 395 + 365 – 186 = 574 kg de CO2 Relatieve besparing van CO2

=

G 395 + 365 − 186 575 = = = 75% ECO2 + QCO2 395 + 365 760

>= 5%

Aantal toegekende GSC

=

G 575 = = 2.65 CV 217 217

(1 CV ≈ 90 € en 2007)

dus 2.65 x 90 € = 238 € voor de productie van 1 MWhé

56

28


08/10/2009

Ondersteuning en premies voor wkk

Federaal niveau

Gewestelijke niveau

Belastingvermindering voor energiebesparende investeringen

Energie premies

tertiair, industrie, collectieve huisvesting en gemeenten

gemeenten

Gewestelijke financiële steun aan de bedrijven

57

Gewestelijke steun: energiepremies 2010

Premie A2 ‘Haalbaarheidstudie’ 50%

Premie E2a ‘Installatie van een wkk’:

25% van de factuur indien het elektrische vermogen van de wkk < of = 50kWé

20% van de factuur indien het elektrische vermogen van de wkk > 50kWé

Meer info i.v.m. energiepremies op: www.leefmilieubrussel.be

58

29


08/10/2009

Gewestelijke financiële ondersteuning aan de bedrijven Steun voor energiebesparende investeringen voor de ondernemingen

De investeringshulp varieert in functie van de grootte van het bedrijf :

voor de micro- en kleine ondernemingen, 45 % van het bedrag van de aanvaardbare investering;

voor de middelgrote ondernemingen, 35 % van het bedrag van de aanvaardbare investering;

voor de grote ondernemingen, 25 % van het bedrag van de aanvaardbare investering.

Deze ondersteuning wordt van 5% verhoogd voor bedrijven met label Eco-dynamisch of ISO 14000 gecertifieerd

Max 80 000 EUR per bedrijf per jaar

Deze steun is niet cumuleerbaar met de gewestelijke energiepremies

Meer info op: www.primespme.be

Contact: Ministerie van het Brusselse Hoofdstedelijke Gewest Bestuur Economie en Werkgelegenheid Directie Steun aan Ondernemingen Patrice Maris Kruidtuinlaan, 20 B-1035 Bruxelles Tel. 02/800.34.23 – Fax: 02/800.38.04 E-mail: [email protected] 59

Om u te helpen

«hulpmiddelen » voor de besluitvorming :

Lastenboek:“ Een haalbaarheidstudie uitvoeren … volgens de regels van de kunst”

Rekenblad COGENcalc.xls

Simulatieprogramma COGENsim

Lijst van WKK - actoren (≈ 50)

www.leefmilieubrussel.be

Een WKK Facilitator tot uw dienst :

Begeleiding van opdrachtgevers

Hulp voor studiebureaus – Na berekening van haalbaarheidstudies

60

30


08/10/2009

Dank u voor uw aandacht Vragen?

Yves Lebbe 0800/85 775 [email protected]

61

31

Doel van de presentatie

Recommend Documents