Kleine WKK s. 1. Situering 2. Technologieën 3. Dimensionering 4. WKK-certificaten 5. Enkele knelpunten 6. Energie-project KHLim

Kleine WKK’s 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Situering Technologieën Dimensionering WKK-certificaten Enkele knelpunten Energie-project KHLim

Annick Dexters

4de Energiebesparingsforum

‘De wereld van het goede voorbeeld’ CEDUBO 3 oktober 2007

KHLim/DA

1

Situering

1.1 Klassieke energievoorziening

(1)

Energiebehoefte van een bedrijf,gebouw,…:

WARMTE + ELEKTRICITEIT

Klassieke energievoorziening: GESCHEIDEN warmte lokaal geproduceerd met behulp van ketel elektriciteit centraal geproduceerd in een bulkcentrale, en getransporteerd naar de verbruiker via het elektriciteitsnet

+ KHLim/DA

2

Situering

1.1 Klassieke energievoorziening

(2)

Maar: Brandstof gebruiken voor warmte op lage temperatuur = energieverspilling. Î kwaliteitsverliezen of exergieverliezen!

KHLim/DA

Elektriciteitscentrales ηgem = 35 % ……. 55% Î energieverliezen!

3

1.Situering

1.2 Begrip WKK

(1)

WKK = warmtekrachtkoppeling

WKK = toestel dat zorgt voor een gelijktijdige opwekking v. warmte en elektriciteit m.b.v fossiele of biobrandstof. Principe: Warmtebron op hoge temperatuur (hoogwaardige warmte) gebruiken om mechanische energie op te wekken. Restwarmte (laagwaardige warmte) gebruiken voor specifieke warmtevraag

WKK =

KHLim/DA

geinstalleerd kort bij de warmteverbruiker Warmtetransport gaat gepaard met grote verliezen!!!!

4

1.Situering

1.2 Begrip WKK

(2)

VOORDELEN: Serieuze primaire energiebesparing mogelijk(10 tot 20 %) vergeleken met afzonderlijke opwekking van warmte en elektriciteit. Minder uitstoot van CO2 en andere schadelijke stoffen Æ WKK technologie bij uitstek om Kyoto te halen (Over periode 2008-2012 reductie CO2 uitstoot met 7,5 % t.o.v 1990) Gedecentraliseerde productie, een betere beschikbaarheid van energie Æ noodgroepfunctionaliteit minder transportverliezen Energiebesparing: 27 ~ 18,5% KHLim/DA

5

1.Situering

1.2 Begrip WKK

(3)

Energiebesparing: 188 -161 = 27 ~ 14%

20

centrale 50%

10 E = 55

Q = 70 45

50 WKK

WKK ≠ perfecte match met energiebehoeften Æ openbaar elektriciteitsnet + 119 buffervat en/of backupketel blijven nodig. KHLim/DA

20 ketel 90%

22

6

1. Situering

1.3 Wat zijn “kleine” WKK’s?

Geen duidelijke definitie: ≤ 1MWe?!

Voor VREG

KHLim/DA

WKK ≤ 200 kWe - geen rendementsmetingen vereist voor bepalen WKKcertificaten. - gegevens leverancier WKK volstaan.

WKK ≤ 50 kWe = micro-WKK

WKK ≤ 10 kWe - werking met terugdraaiende teller toegestaan. - teveel elektriciteit op jaarbasis w. niet vergoed 7

1. Situering

1.4 Waar worden ze gebruikt? Daar waar ‘n continue behoefte aan warmte aanwezig is.

Gebouwenverwarming + sanitair warm water: wijken, flatgebouwen, sociale woningen met collectieve verwarming, hospitalen, zwembaden, sportcentra, rustoorden, hotels, bakkerijen, scholen, openbare gebouwen, ….., zelfs individuele huishoudens.

Glastuinbouw (warmte, elektriciteit en CO2) Veeteeltbedrijven …

De WKK wordt meestal gedimensioneerd op de warmtevraag tenzij men het overschot aan elektriciteit niet rendabel kan verkopen. KHLim/DA

8

1. Situering:

1.5 Trias Energetica?! Stap 1. Beperk de energievraag (goed geïsoleerd en luchtdicht bouwen, warmteterugwinning). Stap 2. Gebruik duurzame energiebronnen (bodemwarmte, zonne-energie, wind, etc.) Stap 3. Gebruik eindige energiebronnen efficiënt (hoog rendement). - Dus alvorens de WKK te dimensioneren voorgaande stappen doorlopen. - De WKK is wel zeer zuinig met brandstof maar toch… - Grote interesse voor WKK’s die draaien op biobrandstof zoals koolzaadolie, palmpitolie, biogas gekoppeld aan vergistingsinstallaties ….. KHLim/DA

9

2.Technologieën

Elektrisch vermogen KHLim/DA

10

2.Technologieën

2.1 Interne verbrandingsmotor

EC-power 13 kWe/27 kWth

Dachs 5,5 kWe/12,5 kWth KHLim/DA

11

2.Technologieën

2.2 Microturbines

Microturbine:Capstone

Vermogens: 30 tot 200 kW Modulair systeem KHLim/DA

12

2.Technologieën

2.2 Motoren

contra microturbines

ηe = ± 35 … 40% ηth = ± 50%

ηe = ± 25 … 30 % (energie voor compressie) ηth = ± 50 %

Meerdere warmtebronnen Niveau warmtevrijstelling H2O 90 tot 110 °

1 warmtebron 250°C/650°C m/z recuperator (stoom, gassen, H2O)

Geschikt voor intermitterend bedrijf

Modulair concept want niet geschikt voor intermitterend bedrijf.

Onderhoudsintensief Om de 5000u …. Levensduur 100.000 u

Om de 8000 t.g.v luchtlagering

Batchgewijze verbranding / λ= 1 à 2 geluidsomkasting vereist Aandacht emissies vooral belangrijk bij dieselmotor .

continu verbrandingsproces / λ= 6 tot 8 Fluittoon, makkelijk af te schermen Brandstofeisen minder streng lagere globale emissies

KHLim/DA

13

2.Technologieën

2.3 Stirling

Stirling engine : 55 kWe

Vermogens: 1-60 kWe KHLim/DA

Whispergen 1,2 kWe / 8 kWt 14

2.Technologieën

2.3 Stirling 1

a

3

2

4

g

c d

Lucht of edelgas

e

f b

P

2

4

4 1 V

KHLim/DA

3

T

3

2

1

Legenda: a) Verdringer b) Zuiger c) Verwarmer d) Regenerator e) Koeler f ) Compressiekamer g) Expantiekamer

S 15

2.Technologieën

2.3 Stirling elektriciteit

Stirling

800ºC

schouw

brander

Verschillende uitvoeringsvormen koelwater

Direct gestookte stirlingmotoren – resterende warmte in rookgassen kan gebruikt worden om warm water op te wekken – elektriciteit is het hoofdproduct, warmte een bijproduct

Stirlingmotoren geïntegreerd in een traditionele verbrandingsketel – deel van de warmte gebruikt voor elektriciteitsproductie – warmte is het hoofdproduct, elektriciteit een bijproduct

KHLim/DA

16

2.Technologieën

2.3 Stirling Stirlingmotor 1 HTwarmtebron, 2 LTwarmtebronnen (koeling koude cilinder /generator)

Interne verbrandingsmotor Meerdere warmtebronnen (oliecircuit, intercooler, rookgassen)

Verbranding: extern + continu Verschillende brandstoftypes mogelijk (biomassa,…) Lagere emissies /minder lawaai

Verbranding: intern + batch strikte brandstofspecificaties hogere emissies/meer lawaai

Transient: cfr boiler

Transient: traag

Maakt relatief gezien weinig elektriciteit Weinig onderhoud nodig KHLim/DA

Onderhoudsintensief 17

2.Technologieën

2.3 Stirling Variabele warmte-krachtverhouding αE/αQ mogelijk waardoor extra investering voor backupketel of buffervat niet nodig. Æ Erg geschikt als huishoudelijke WKK

1,2 tot 3 kWe 8 tot 20 kWth.

KHLim/DA

18

2.Technologieën

2.4 Rankine-machine

Lion van Otag 0.2-2.1kWe 2-16 kWth KHLim/DA

19

2.Technologieën

2.5 Organische Rankine cyclus.(ORC)

-Organische stof = pentaan, hexaan, tolueen, ammoniak, …. -verdampt bij lagere temperaturen -minder oververhitting want geen risico op condensatie tijdens expansie KHLim/DA

20

2.Technologieën

2.5 Organische Rankine cyclus (ORC). Kan werken met warmte op lage temperatuur Geothermische warmte, Industriële afvalwarmte, verbranding vaste biomassa

KHLim/DA

21

2.Technologieën

2.6 Brandstofcellen brandstof

Reformer

waterstof Brandstofcel

zuurstof

elektriciteit warmte water

- Elektrische Leistung: 1 - 4,6 kWel netzparallel - Thermische 1,5 -+7warmte kWth plus ca. 25-50 kWth 2H æ2H2OLeistung: + elektriciteit 2 + O2 ¡ - Elektrischer Netz-Wirkungsgrad > 35 % - Gesamtwirkungsgrad > 80 % - Brennstoff: Erdgas - Lebensdauer des Systems: 15 Jahre, 80.000h - Wartungsintervall: alle 2 Jahre (Inspektion jedes Jahr) - Vor-/ Rücklauftemperatur max. 70 / 55 °C VAILLANT (PEM) KHLim/DA

22

2.Technologieën

2.6 Brandstofcellen:werking

KHLim/DA

23

2.Technologieën

2.6 Brandstofcellen: soorten Belasting -

e

AFC

H2 H2O

PEMFC

H2

H

DMFC

CH3OH CO2

H

PAFC

H2

H

MCFC

H2 H2O

SOFC

H2 H2O

O

O2

70ºC

+

O2 H2O

80ºC

+

O2 H2O

80ºC

+

O2 H2O

200ºC

CO3

O2

650ºC

2-

O2

1000ºC

-

OH

2-

Oxidans

Brandstof

Anode

KHLim/DA

Elektrolyt

Kathode

24

2.Technologieën

2.6 Brandstofcellen: vergelijk AFC

PEM

DMFC

PAFCM

MCFC

SOFC

elektrolyt

KOH

polymeer

polymeer

fosforzuur

gesmolten carbonaat

vast oxide

temperatuur

60-70

80-130

80-130

200

600- 700

700-1000

opstarttijd

Enkele minuten

Enkele minuten

Enkele minuten

4 uren

10 uren

Enkele uren

Elektrisch rendement

30-50

30-40

20-30

40

45- 60

40-60

Schadelijke componenten

CO2, CO

CO, S

CO

CO,S

S, HCl

S

status

Demo voor commerc

Demo voor commerc

labo

Eerste units op markt maar duur

Demo voor commerc.

Demo

vermogen

550kW

1250 kW

< 1kW

200 kW

250 – 2500 kW

1001000kW

KHLim/DA

25

2.Technologieën

2.6 Brandstofcellen: vergelijk + geluidloos + hoog elektrisch rendement en hoge brandstofbenuttiging. + bij deellastwerking blijft het rendement hoog. - kinderziektes - geen verdeelnet van waterstof Æ een reformer die aardgas omzet naar waterstof. - duur

KHLim/DA

26

2.Technologieën

2.6 URL’s Meer info: http://www.cogenvlaanderen.be http://www.cogeneurope.be http://www2.vlaanderen.be/ned/sites/economie/energiesparen/do c/wkk_microturbine.pdf (microturbines) http://www.vsb-vzw.be (brandstofcellen) http://www.ballard.com http://www.microchap.info (micro-WKK’s) http://www.derouckenergie.be/de_rouck_energie.html (rentabiliteitsstudie) LEVERANCIERS WKK’s tot 200 kWe: AEC-SMT, Buderus, Cogengreen, Ineltra Systems, …… voor oplijsting raadplaag de “wegwijzer” en “nota ziekenhuizen” van Cogen Vlaanderen

KHLim/DA

27

3. Haalbaarheidsstudie WKK

3.0 Deelaspecten

GEEN VUISTREGELS WEL MAATWERK EERST TRIAS ENERGETICA:

investering in isolatie loont meer!!!!

Belangrijke aspecten haalbaarheidsstudie: 3.1. Analyse van de energievraag 3.2. Dimensioneren van de installatie (technische haalbaarheid) 3.3. Rentabiliteitsberekening (economische haalbaarheid) 3.4. Sensitiviteitsanalyse KHLim/DA

28


3.1 Analyse energievraag

(1)

Enkel het voor WKK-relevante deel van de warmte en elektriciteitsvraag beschouwen! (geen gas voor keuken)

Analyseren op een zo nauwkeurig mogelijke methode Metingen (over langere periode) Factuuranalyse (brandstoffacturen) Voor elektriciteit: kwartuurgegevens opvragen bij de elektriciteitsleverancier. Typeprofielen Kengetallen Î combinatie van voorgaande !

Om JBDC opstellen van de warmte- en elektriciteitsvraag!!

KHLim/DA

29


3.1 Analyse warmtevraag

(2)

1. Maandfacturen opsplitsen naar dagverbruik mbv graaddagen 2. A.d.h.v. metingen dagprofielen opstellen voor warmteverbruik Voor KHLim -> lesdagen; vakantiedagen secretariaat open; vakantiedagen secretariaat gesloten (hieronder vallen ook weekends). 3. Het dagverbruik verder opsplitsen aan de hand van deze dagprofielen KHLim/DA

30



(3)

Maandprofiel

Week 1

Weekprofiel

Maandag 17%

17% 21%

Week 3

21%

21%

21%

Dinsdag Woensdag

Dagverbruikprofiel

14% 17%

Donderdag

2,50%

2,00%

17% 10%

Week 4

Maandverbruik (kWh)

Week 2

16%

1,50%

Vrijdag

1,00%

0,50%

0,00% 0:00

8%

Zaterdag

2:24

4:48

7:12

9:36

12:00

14:24

16:48

19:12

21:36

0:00

Dagverbruik = Maandverbruik x 21% x 17%

Zondag Week 5

KHLim/DA

31


3.1 Analyse warmtevraag Lesdag

Geraamd vs reëel verbruik 13/12/2005

5,00%

1400,0 1200,0

4,00%

Vermogen (kW)

Procentueel halfuur verbruik (%)

(4)

3,00%

2,00%

1000,0 800,0 600,0 400,0

1,00%

200,0 0,00% 0:00

2:24

4:48

7:12

9:36

12:00

14:24

16:48

19:12

21:36

0:00

0,0 0:00

Uren (uu:mm)

2:24

4:48

7:12

9:36

12:00

14:24

16:48

19:12

21:36

Uren (uu:mm) Geraamd

Reëel

doel: 1. JBDC voor warmte opstellen 2. synchronisme tss elektriciteits- en warmtebehoefte KHLim/DA

32

0:00



(5)

JBDC 2004 1400

1200

Vermogen (kW)

1000

800

600

400

200

0 0

1000

2000

3000

4000

Tijd (u) Elektricitetsverbruik kW

KHLim/DA

5000

6000

7000

8000

9000

Warmteverbruik kW

33



(6)

Jaar Belastings Duur Curve 1200

1800

1600 1000

Pe (kW)

800

1200

1000 600 800

400

600

400

Draaiuren: 4700 uren Vermogen: 345 kW Jaarproductie: 4700*345 = 1621,5 MWh

200

200

0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Geproduceerde energie (MWh)

1400

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

0 9000

Uren

KHLim/DA

Verbruik kW

Geproduceerde energie MWh

34


3.2 Dimensionering v/d installatie

(1)

In theorie: vermogengrootte bepaald door grootste rechthoek onder JBDC van de warmtevraag.

In praktijk ook rekening houden met: Verkoopprijs < aankoopprijs per kWh …. WKK normaal dimensioneren op warmte maar omwille van economische redenen op elektriciteit op de markt beschikbare installaties (niet alle vermogens beschikbaar) warmtekrachtverhouding Is deellastwerking mogelijk? aantal start-stops (herstart eerst na bepaalde tijd mogelijk) Synchronisme tussen warmte- en elektriciteitsvraag: anders buffering voorzien. betrouwbaarheid installatie: meerdere kleine ipv. één grote

KHLim/DA

35



(2)

Jaar Belastings Duur Curve

KHLim: 50 tot 70 kWe 350

300000

300

250 200000

Pe (kW)

2004 200

Elektrisch:320 kWp / 732 MWh

150000

Thermisch: 2,5 miljoen kWh gas + 12.000 liter mazout –

150

100000

gasverbuik van de keuken.

100 150kW 1500 draaiuren

50000

50 40kW 7000 draaiuren 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

0 9000

Uren Verbruik 2004 kW

KHLim/DA

Geproduceerde energie kWh

36

Geproduceerde energie (kWh)

250000



(3)

WKK dimensioneren op basislast niet op pieklast zoals een ketel. Extra ketel en het elektriciteitsnet als bijkomende leverancier.

WKK op basis van inwendige verbrandingsmotoren hebben een warmte-kracht-ratio van ± 2. Zij worden meestal gedimensioneerd op 10 tot 25 % van de pieklast voor warmte en dekken 60 % van de gevraagde warmte-energie op jaarbasis.

Bij uitwendige verbrandingsmachines is het gemakkelijker om een supplementaire warmtebron in de WKK te integreren om de pieklast te dekken. Hierdoor kan men dus ook de grootte van een warmtebuffer beperken. Bij deze systemen probeert men de warmte-kracht-ratio af te stemmen op de behoefte van bv. individuele huishoudens.

KHLim/DA

37


3.3 Economische haalbaarheid De economische haalbaarheid van enkele technisch haalbare cases bekijken (motoren, microturbines, brandstofcellen)

Kosten 1. 2.

3. 4.

Investeringskosten (1,2 … 2) vaste en variabele exploitatiekosten (onderhoud, bediening, verzekering) kost brandstofverbruik boete voor verhoogd piekverbruik als de WKK in panne is

KHLim/DA

Baten 1. 2. 3. 4.

daling elektriciteitsfactuur WKK-certificaten Subsidies (ecologiepremie, demonstratiesteun, investeringsaftrek) vermeden brandstofkost voor verwarming

38


3.4 Sensitiviteitsanalyse Invloedsfactoren op opbrengst

(1)

Aantal draaiuren

35%

Prijs kWhe

30% 25%

Jaarlijkse opbrengst verandering

20% 15% 10% 5% 0% -30%

-25%

-20%

-15%

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

-5% -10% -15% -20% -25% -30% -35% Stijging van beschouwde factor (%) Brandstofprijs

KHLim/DA

Elektriciteitsprijs

Certificaat waarde

Draaiuren

39


3.4 Sensitiviteitsanalyse

(2)

Gasprijs en elektriciteitsprijs stijgen samen

Stijgingen heffen mekaar op als de gasprijs 2 keer zo sterk stijgt als de elektriciteitsprijs

KHLim/DA

40


3.5 Besluit

Een WKK draait best op vollast want η dan maximaal Onderhoudskost is per draaiuur, vollast of deellast

De WKK betaalt zich terug door de hoeveelheid elektriciteit die hij kan genereren en de WKK- certificaten. Een WKK moet dus een hoge gebruiksduur hebben wil men een redelijke terugverdientijd realiseren. Æ Overdimensionering is slecht voor de rentabiliteit.

Een terugverdientijd van 7 tot 8 jaar is gebruikelijk voor gebouwen-WKK.

Een WKK voor gebouwenverwarming draait slechts ± 7 maanden/j aantal vollastdraaiuren van 4000u/j lijkt hier een grote belastingsgraad. Trigeneratie ( = gebruik van absorptiekoelmachine die warmte omzet in koude) kan het aantal gebruiksuren vergroten

KHLim/DA

41


3.6 Cijfermateriaal (1)

(5) 4000 tot 5000 euro/kWe

KHLim/DA

Bron: Cogen-Vlaanderen

42


3.6 Cijfermateriaal

(2) Bron: EAW

Tabel geeft de moduleprijs maar geinstalleerd best vermenigvuldigen met factor 1,2 tot 2 (grote installaties) KHLim/DA

43


3.6 Cijfermateriaal

(3) Bron: EAW

+ kostprijs van netontkoppelingsrelais + synchrocheck + meetsysteem + buffervaten + keuringen + …. KHLim/DA

44


3.6 Cijfermateriaal

(4)

Berekening voor Senertec 5,5 kWe/12,5 kWth (www.aecsmt.be) Energiebehoefte op jaarbasis 50.000 kWhth, elekticiteit zelf gebruikt. Ketelrendement = 90% 1m3 aardgas = 10 kWhth

-------------------------------------------------------------------------------------------Brandstof ketel: 50.000/10/0.9 = 5.555 m3 aardgas Brandstof WKK: 50.000 kWhth /12,5 kWth = 4000 draaiuren 4000 draaiuren x 2m3 aardgas/uur = 8000 m3 Meerkost brandstof: 8000 - 5555 = 2445 m3 aardgas extra 2445 x 0.33 €/m3 = 806 €. Onderhoud: 0.02 €/kWhe Æ 0.02 x 22000 kWhe = 440 €. Opbrengst elektriciteit: 4000 draaiuren x 5,5 kWe x 0,158 €/kWhe = 3476 € Jaarlijkse winst: 3476 - 806 – 440 = 2230 € Kostprijs toestel geinstalleerd ± 18.000 euro Æ Toestel terugverdiend na 8 jaar maar geen rekening gehouden met eender welke subsidiëringsvorm. KHLim/DA

45

4. WKK-certificaten

4.1 Systeem

KHLim/DA

46

4. WKK-certificaten

4.2 Waarde van de certificaten

(1)

WKK-certificaten = uitbatingsteun Immateriële bewijzen Alleen voor kwalitatieve WKK opgesteld in Vlaams gewest.

1 certificaat per MWh primaire energiebesparing Marktwaarde van een certificaat = 41 € / boeteprijs = 45 € / mimimumwaarde 27 € ( bij PV 450 euro per MWh elektriciteitsproductie) http://www.vreg.be/vreg/documenten/statistieken/34277.pdf

KHLim/DA

47

4. WKK-certificaten

4.2 Waarde van de certificaten

(2)

Indien WKK op biomassaÆ groenestroomcertificaten

1 certificaat per MWh elektriciteitsproductie Marktwaarde van een certificaat = 110 € / boeteprijs = 125 € / mimimumwaarde 80 € ( bij PV 450 euro per MWh elektriciteitsproductie) http://www.vreg.be/vreg/documenten/Statistieken/19695.pdf

Enkel hernieuwbaar deel van biomassa!!!

KHLim/DA

48

4. WKK-certificaten

4.3 Aantal certificaten

(1)

Bron: Cogen-Vlaanderen KHLim/DA

49

4. WKK-certificaten


KHLim/DA

(2)

50

4. WKK-certificaten


(3)

Toegepast op Senertec

Rendement van referentieketel = 90% want warm water Rendement van de referentiecentrale = 50% want aardgas en aangesloten op laagspanningsnet. Elektrisch rendement WKK = 5,5/20 = 0,275 Warmterendement van WKK = 12,5/20 = 0,625 PEB = 22.000 kWhe (1/0,5 + 0,635/(0,275x0.9) – 1/0,275) = 20,35 MWh of 20,35 certificaten Uitbatingssteun = 41 €/MWh x 20,35 MWh = 834 euro op jaarbasis. 462 euro na 10 jaar (PEB = 0.192)

KHLim/DA

51

4. WKK-certificaten

4.4 Andere steunmaatregelen

(1)

Ecologiesteun: (alleen voor ondernemingen!!) Bestaat niet meer en werd vervangen door: Call-systeem medio 2007 Alleen de beste (meest vernieuwende) projecten zullen steun ontvangen Verhoogde investeringsaftrek voor ondernemingen ± 13,5 % van de investering af te trekken van de winst van het belastbaar tijdperk tijdens dewelke de vaste activa zijn verkregen (stel vennootsschapsbelasting van 34,5% -> 4,5%) Belastingsvermindering voor particulieren: tot 40 % van de investeringskosten van de installatie met een maximum van 2600 euro voor inkomstenjaar 2007. (zie limitatieve lijst op www.energiesparen.be) KHLim/DA

52

4. WKK-certificaten

4.4 Andere steunmaatregelen

(2)

Demonstratiesteun: - Het VEA kent een subsidie toe van 35% ( ≤ 250.000 euro) - voor nieuwe technieken voor energiebesparing of milieuvriendelijke energieproductie toepassen. - Enkel het deel dat een nieuwe toepassing in Vlaanderen of in de sector betekent komt in aanmerking voor steun. - De projecten worden opgevolgd door een onderzoeksinstelling zodat de resultaten van het onderzoeksproject verder kunnen verspreid worden. - Er bestaan lijsten met prioritaire technologieen Bv: wkk met organic rankine cyclus / gewone WKK niet meer. Contactpersoon: [email protected]

KHLim/DA

53

5. Enkele Knelpunten

5.1 Flatgebouwen en wijkverwarming “Iedereen heeft het recht zijn elektriciteitsleverancier vrij te kiezen” Æ Eigenaar van WKK moet leveringsvergunning hebben om elektriciteit te verdelen naar de verschillende wooneenheden. In Wallonie en het Brussels Gewest is een beperkte leveringsvergunning mogelijk. In Vlaanderen nog niet. Æ Als WKK eigendom van de gemeenschap van de eigenaars kan de elektriciteit alleen gebruikt worden voor het voeden van de gemeenschappelijke delen. Resterende elektriciteit moet verkocht aan elektriciteitsleverancier. Niet interessant voor rentabiliteit.

KHLim/DA

54


5.2 Overheidssteun Alleen bedrijven genieten van ecologiepremies / verhoogde investeringsaftrek / certificaten.

KHLim/DA

55


5.3 Netkoppeling (1)

de technische en economische aspecten hiervan mag men niet onderschatten. De distributienetbeheerders verenigd in Infrax en Eandis bepalen de regels. Maar ook deze spelers, worden geconfronteerd met kosten, technische beperkingen en regelgevingen die verre van eenvoudig zijn. Elke distributienetbeheerder heeft immers verplichtingen. De spanning moet in alle omstandigheden binnen de normen blijven. Verschillende parameters zoals netvervuiling ( harmonischen, flicker en spanningsdips), reactief vermogen en het evenwicht tussen energieproductie en afname moeten goed opgevolgd worden. Naarmate de decentrale productie t.g.v WKK, PV en windturbines toeneemt, wordt de exploitatie en de dimensionering van het net complexer.

KHLim/DA

56



Netontkoppelingsrelais verplicht voor veiligheid Ontkoppelt bij minste probleem op het distributienet.

Voor netontkoppelingsbeveiliging mogen alleen die relais gebruikt worden die goedgekeurd zijn door Laborelec Æ momenteel extra kost, die zwaarder doorweegt naarmate WKK kleiner.

Naarmate het vermogen van de generator toeneemt en de kans op eilandwerking stijgt zal de netontkoppelingsbeveiliging gesofisticeerder worden. < 10 kWe : controle op Umax en Umin. (400 euro) > 10 kWe: controle op f min en fmax en df/dt of vectorsprong (1500 euro + 250 euro)

KHLim/DA

57


5.3 Netkoppeling (3) Hiervoor zijn 3 redenen. Het distributienet is van oorsprong een radiaal net. Door decentrale energieproductie-eenheden ligt de zin van de energiestroom echter niet meer a priori vast en kunnen kortsluitstromen en aardfoutstromen bijkomend gevoed worden. Als in het distributienet een fout optreedt, zal iedere DG (PV, windturbine of WKk) zo snel mogelijk afgeschakeld worden zodat het net terug in zijn oorspronkelijke radiale toestand komt en de beveiligingen hun werk kunnen doen.

ongewenste eilandwerking voorkomen om de elektriciens van de distributienetbeheerders tegen elektrocutie te beschermen.

De derde reden is dat als het laagspanningsnet zich te snel herstelt van een fout, het niet meer in fase kan zijn met de nog aanwezige spanning van de generatoren die niet afgeschakeld werden. Hierdoor kunnen serieuze overgangsstromen vloeien die zowel het net als de generatoren kunnen beschadigen.

KHLim/DA

58



Bij WKK’s met gas- of dieselmotoren dikwijls asynchrone generatoren omdat ze goedkoop / robust zijn/ nauwelijks onderhoud / geen synchronisatieapparatuur

Als functioneren als noodaggregaat gewenst, best een synchrone generator. Dan noodkoelsysteem vereist omdat WKK onder alle omstandigheden zijn warmte moet kunnen afgeven.

KHLim/DA

59


5.4 Trigeneratie Eventueel problemen met WKK-certificaten

Als referentiekoelmachine neemt men een compressorkoelmachine met een COP 5 terwijl een goede absorptiekoelmachine slechts een COP 0.75 heeft.

Cogeneratie PEB = e. u (1/ηE + αQ/(αE. ηQ) – 1/αE) e = elektrisch vermogen WKK u = aantal draaiuren

Trigeneratie waarbij warmte volledig wordt omgezet in koude PEB = e. u (1/ηE + αK/(αE. ηK) – 1/ αE) PEB = e. u (1/ηE + (COPabs.αQ)/(αE. ηE .COPk ) – 1/ αE) PEB = e. u (1/ηE + (COPabs.αQ)/(αE. ηE .5 ) – 1/ αE) < 0 tenzij biobrandstoffen

Maar de berekening van het aantal WKK-certificaten gebeurt maandelijks. Æ voordeling voor WKK-eigenaar als geen gelijktijdige warmte en koudebehoefte.

KHLim/DA

60

Besluit

Huis-WKK’s: nog een beetje geduld

-

schaalvergroting doet de prijzen zakken problematiek ivm netaansluiting moet eenvoudiger subsidiering en investeringssteun kan beter consument wil compact systeem met weinig onderhoud en gebruiksgemak zoals huidig verwarmingssysteem. - in Nederland, GB en Frankrijk grootschalige proefprojecten.

Zal waarschijnlijk gelanceerd worden door de grote elektriciteits- en gasmaatschappijen zoals EDF, Statoil, Gasunie, …..

Niet echt geschikt voor nieuwe huizen indien zeer hoog isolatieniveau

Wel geschikt voor bestaande woningen waar extra isolatie niet meer mogelijk. (in feite groter potentieel dan nieuwbouw)

WKK = zeker te overwegen optie voor grotere gebouwen, flatgebouwen, wijkverwarming, …….

KHLim/DA

61

6. Energie-project KHLIM België geeft serieuze subsidies voor het telen van energiegewassen en meer specifiek voor koolzaad om de landbouwsector opnieuw te laten herleven. (toeslagrechten van 390€/ha,…)

“Hernieuwbare energie verzekert de toekomst van Limburgse landbouwers”

Boeren die zelf hun koolzaad persen mogen de olie gebruiken voor hun voertuigen aan te drijven + vrijstelling accijnzen Bij het persen van 1000 kg koolzaad heeft men 372 liter olie. De rest is een voedzame koek voor de dieren. Door de koolzaadolie te gebruiken in een WKK kan de boer in zijn eigen elektriciteits- en warmtebehoefte voorzien. Door een absorptiekoelmachine op de WKK te koppelen (trigeneratie) kan hij zelfs in zijn eigen koelbehoeften voorzien.

KoolzaadÆ volledige energievoorziening KHLim/DA

62

Onderzoeksproject 1

6.1 Automatiseren koolzaadpers Teelt van energiehoudende gewassen

pers voor pure plantaardige olie (PPO)

Energiebron

Energieproductie

Biobrandstof

WKK WarmteKrachtkoppeling op PPO

Zonne-energie (warmte)

koolzaad

Zonnecollectoren

absorptiekoelmachine

output

Elektriciteit Warmte

Koude

Elektriciteit Waterstof

Brandstofcel Warmte

koolzaadpers

Zonne-energie (licht)

Fotovoltaïsche zonnecellen

Aardgas

WKK WarmteKrachtkoppeling GAS

Energievoorziening gebouw

Elektriciteit


WKK op PPO (Cogen Green) KHLim/DA

63

Onderzoeksproject 2

6.2 Koeling via zonne-energie/trigeneratie Teelt van energiehoudende gewassen


Energiebron

Energieproductie

Biobrandstof



Zonnecollectoren


output


Koude


WKK op PPO

Brandstofcel Warmte



Aardgas



Elektriciteit


Absorptiekoeling Afvalwarmte

zonnecollectoren KHLim/DA

64

Onderzoeksproject 2

Begrip:

Absorptiekoeling

THERMO-CHEMISCH PROCES

Thermische compressor

GEEN COMPRESSOR

In de absorber absorbeert de koelstofdamp, en in de generator wordt de koelstofdamp weer uit de vloeistof verdreven. Voor dit laatste proces is warmte nodig. Daarom zegt men soms ook wel dat de absorptiekoelmachine met een “thermische compressor” werkt. Vooral interessant bij goedkope afvalwarmte

KHLim/DA

65

Onderzoeksproject 2

Begrip: Absorptiekoeling STOFFENPAAR Lithiumbromide - Water 6 tot 9 ºC Meestal gekoeld via condensor met waterkoeling en een koeltoren.

Amoniak - Water < 4 ºC Meestal gekoeld via lucht.

KHLim/DA

66

Onderzoeksproject 3

6.3 Brandstofcel Teelt van energiehoudende gewassen


Energiebron

Energieproductie

Biobrandstof



Zonnecollectoren


output


Koude


Brandstofcel Warmte



Aardgas



Elektriciteit


Brandstofcel Intensys

KHLim/DA

67

Onderzoeksproject 4:

6.4 Microgrids Brandstofcel

Teelt van energiehoudende gewassen


Energiebron

Energieproductie

Biobrandstof



Zonnecollectoren


output


Koude


Brandstofcel Warmte

WKK’s

KHLim/DA



Aardgas



Elektriciteit


68

Cogen-Vlaanderen

www.cogenvlaanderen.be Zie nota “Ziekenhuizen” COGEN Vlaanderen is een non-profitorganisatie opgestart in 2001 op vraag van de Vlaamse Overheid en met financiële steun van Electrabel en Distrigas. - COGEN Vlaanderen promoot WKK’s in Vlaanderen. - heeft een zeer groot internationaal kennisnetwerk - doet prehaalbaarheidsstudies en stellen hiervoor software ter beschikking. - zorgt voor dialoog tussen de overheid en de belangrijkste spelers van de WKK-markt - volgt de wetgeving op de voet en formuleert voorstellen naar de overheid via hun platformwerking.

KHLim/DA

69

Kleine WKK’s 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Situering Technologieën Dimensionering WKK-certificaten Enkele knelpunten Energie-project KHLim

1,5 – 3 kWe 4,5 – 10,5 kWth houtpellets

SPM-module van KWB 1 kWe / 15kWTh Houtpellets

Microgen van BG Group 1 kWe/ 4-40 kWTh gas

Dank voor uw aandacht! Eventuele vragen? KHLim/DA

70

Kleine WKK s. 1. Situering 2. Technologieën 3. Dimensionering 4. WKK-certificaten 5. Enkele knelpunten 6. Energie-project KHLim

Recommend Documents