WKK - Leefmilieu Brussel
WKK - Leefmilieu Brussel
WKK - Leefmilieu Brussel
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Opleiding<br />
Duurzaam gebouw :<br />
Energie<br />
<strong>Leefmilieu</strong> <strong>Brussel</strong><br />
Warmtekrachtkoppeling: werking, voordelen en beperkingen<br />
Yves Lebbe<br />
Specialist <strong>WKK</strong><br />
Dienst Facilitator Duurzame gebouwen van het <strong>Brussel</strong>s Hoofdstedelijk Gewest
Doelstelling(en) van de presentatie<br />
● Verstaan wanneer een <strong>WKK</strong> zinvol is voor een<br />
bepaald gebouw en een voorstudie kunnen<br />
uitvoeren.<br />
● Wat zal de impact zijn van een dergelijke<br />
installatie op de CO2 uitstoot<br />
3
Plan van de presentatie<br />
● Wat is <strong>WKK</strong>, principe en hoe doet men aan <strong>WKK</strong><br />
● Waarom een <strong>WKK</strong> instaleren ?<br />
● De meest voorkomende technologieën<br />
● De beperkingen<br />
● Welke zijn de criteria die in aanmerking genomen moeten<br />
worden<br />
● Stappenplan voor een <strong>WKK</strong> project<br />
● Steun en premies<br />
● Mechanisme van de GSC voor <strong>WKK</strong><br />
4
Definitie van <strong>WKK</strong><br />
⇒ <strong>WKK</strong> is de gecombineerde productie van elektriciteit en nuttige warmte<br />
vertrekkende van eenzelfde primaire energiebron<br />
⇒ µ-<strong>WKK</strong> ?<br />
⇒ Indien het elektrisch vermogen < 50 kW e<br />
⇒ Huishoudelijke µ-<strong>WKK</strong>: Elektrisch vermogen van ongeveer 1 kWé<br />
5
Principe van <strong>WKK</strong><br />
100%<br />
⇒Klassieke opwekking van elektriciteit: Zeer efficiënte<br />
installatie<br />
5%<br />
40%<br />
55%<br />
6
Principe van <strong>WKK</strong><br />
⇒ Klassieke opwekking van warmte: seizoen rendement<br />
van 90%<br />
100%<br />
10%<br />
90%<br />
7
Principe van <strong>WKK</strong><br />
Opwekking van warmte en elektriciteit met een zelfde installatie<br />
100%<br />
12%<br />
35% elek<br />
53% therm<br />
8
Waarom een <strong>WKK</strong> instaleren?<br />
kWh<br />
2 857<br />
⇒ Om primaire energie te besparen<br />
<strong>WKK</strong> op<br />
aardgas<br />
(35 % elek)<br />
(53 % therm)<br />
kWh<br />
1 000 elektriciteit<br />
kWh<br />
1 000<br />
Stoom-Gas<br />
Turbine<br />
kWh<br />
1 818<br />
(55%)<br />
3 500<br />
1 514 warmte 1 514<br />
Aardgas<br />
Ketel<br />
(90 %)<br />
1 682<br />
343<br />
verliezen<br />
986<br />
Een besparing van 643 kWh aardgas (18 %) !<br />
9
Waarom een <strong>WKK</strong> instaleren?<br />
kWh<br />
2 857<br />
⇒ Om primaire energie en centen te besparen<br />
<strong>WKK</strong> op<br />
aardgas<br />
(35 % elek)<br />
(53 % therm)<br />
kWh<br />
1 000 elektriciteit<br />
kWh<br />
1 000<br />
Stoom-Gas<br />
Turbine<br />
kWh<br />
1 818<br />
(55%)<br />
3 500<br />
1 514 warmte 1 514<br />
Aardgas<br />
Ketel<br />
(90 %)<br />
1 682<br />
343 verliezen 986<br />
Une 1 175 économie kWh gas de 643 ⇒⇒⇒⇒ kWh 1 000 de gaz kWh naturel elektriciteit (18 %) !<br />
Een besparing van 643 kWh aardgas (18 %) !<br />
2 à 3 c€ / kWhgaz
Waarom een <strong>WKK</strong> instaleren?<br />
⇒ Om primaire energie, centen en CO2 te besparen<br />
Een voorbeeld van een <strong>WKK</strong> op aardgas<br />
F CO2 = 2 857 x 0.217 =<br />
620 kg CO 2<br />
kWh<br />
2 857<br />
<strong>WKK</strong> op<br />
aardgas<br />
(35 % elek)<br />
(53 % therm)<br />
kWh<br />
1 000 elektriciteit<br />
kWh<br />
1 000<br />
Stoom-Gas<br />
Turbine<br />
kWh<br />
1 818<br />
(55%)<br />
3 500<br />
1 514 warmte 1 514<br />
Aardgas<br />
Ketel<br />
(90 %)<br />
1 682<br />
343<br />
CO 2 emissie coëfficiënt:<br />
217 kg CO 2 /MWh aardgas<br />
verliezen<br />
986<br />
Een vermindering van 140 kg CO 2 !<br />
E CO2 = 1 818 x 0.217 =<br />
395 kg CO 2<br />
Q CO2 = 1 682 x 0.217 =<br />
365 kg CO 2<br />
11
Waarom een <strong>WKK</strong> instaleren?<br />
⇒Voor de vele voordelen !<br />
Sociaal<br />
Schept lokale<br />
arbeidsplaatsen (studie,<br />
onderhoud,…)<br />
Export van know-how<br />
Sensibiliseren – imago<br />
Economisch<br />
Vermindering van de energie<br />
factuur.<br />
Rentabiliteit van de<br />
investering<br />
Diversificatie elektriciteit<br />
productie (liberalisatie)<br />
De 3 pijlers van de duurzame ontwikkeling<br />
Milieu<br />
Vermindering van de CO 2<br />
Emissies<br />
Behoud van de energie<br />
reserves<br />
Vermindering van de lijn<br />
verliezen<br />
12
Overzicht van de beschikbare<br />
technologieën<br />
⇒ Warmterecuperatie op bestaande<br />
elektriciteitproductie technieken<br />
► Electrogeen groepen (interne verbrandingsmotor)<br />
► Turbines op aardgas/biogas/stookolie<br />
► (Stoomturbines – stoommotoren)<br />
► Stirling motor (externe verbrandingsmotor)<br />
Verschillende brandstoffen :<br />
► fossiele brandstoffen : gas, diesel, propaan, steenkool, …<br />
► hernieuwbare brandstoffen: hout, biogas, biobrandstoffen, oliën,…<br />
13
1000 kWh<br />
(35%)<br />
De interne verbrandingsmotor<br />
2857 kWh<br />
(aardgas)<br />
343 kWh<br />
(12%)<br />
1514 kWh<br />
(53%)<br />
LA COGENERATION PAR<br />
LA COGENERATION PAR<br />
14
Voorbeeld <strong>WKK</strong> met interne verbrandingsmotor<br />
15
Andere voorbeelden …<br />
www.senertec.de :<br />
5 à 5.5 kW é<br />
10.3 à 12.5 kW th<br />
www.sokratherm.de<br />
120 kW é – 209 kW th<br />
16
De Stirling motor (externe verbranding)<br />
17
De Stirling motor (externe verbranding)<br />
18
Typische toepassing van de Stiring motor: de huishoudelijke MICRO <strong>WKK</strong><br />
Microgen ⇒ Whispergen, Remeha, Baxi, Vaillant …<br />
Elektrisch vermogen: 1 kW<br />
Thermisch vermogen: 7 à 14 kW<br />
Rendementen: ?<br />
Budget : ongeveer 20.000 €<br />
Sinds eind 2010 !<br />
19
De « hernieuwbare » <strong>WKK</strong><br />
Technologieën :<br />
► Biogasmotor<br />
⇒ Hout vergassing,methaanvergisting, stortgassen<br />
► Motor op plantaardige olie of op biodiesel<br />
⇒ Koolzaadolie, ander oliën of vetten<br />
► Stoomturbine<br />
⇒ Alle hernieuwbare brandstoffen (biomassa)<br />
20
Waarom BIObrandstoffen gebruiken?<br />
Minder CO 2 uitstoot dan fosiele brandstoffen<br />
(door de CO 2 opname tijdens de groeifase)<br />
► CO 2 emissiecoëfficiënt<br />
► aardgas = 217 kg/MWh<br />
► diesel = 306 kg/MWh<br />
► BIOdiesel = 80 kg/MWh<br />
► zuivere plantaardige olie = 70 kg/MWh<br />
Minder CO 2 uitstoot dus meer GSC!<br />
1 ha = +/- 1 150 liter = +/- 11 MWh<br />
21
Toekomst Technologie<br />
De brandstofcel<br />
type PEMFC<br />
(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)<br />
22
De limieten van <strong>WKK</strong><br />
● Gelijktijdige opwekking van warmte en elektriciteit<br />
● … maar mogelijkheid om het teveel aan elektriciteit te verkopen en/of<br />
warmte op te slaan<br />
● Zal de klassieke stookketel niet volledig vervangen<br />
● … maar is een nuttige aanvulling<br />
● Een bijkomende investering is noodzakelijk (t.o.v. de ketel)<br />
● … maar kan meestal vrij vlug terugverdiend worden<br />
● Vraagt een regelmatige opvolging (en is kostelijker dan een ketel)<br />
● … maar dit kan uitbesteed worden (met de nodige garanties, met<br />
telemonitoring, …)<br />
23
Criteria voor het bepalen van het<br />
vermogen<br />
⇒ Dimensioneren in functie van de thermische behoeften<br />
(om zeker te zijn dat de totaliteit van de warmte nuttig gebruikt zal<br />
worden = « kwalitatieve <strong>WKK</strong> »)<br />
⇒ De thermische base load verzorgen door de <strong>WKK</strong><br />
(om teveel stop/starts te vermijden)<br />
⇒ Vermijden om te veel elektriciteit te verkopen via het net<br />
(om de opgewekte elektriciteit aan de beste prijs te valoriseren)<br />
Uitzondering: Collectieve huisvesting<br />
24
Criteria voor het bepalen van het<br />
vermogen<br />
⇒ Een slecht gedimensioneerde <strong>WKK</strong> zal problemen leveren:<br />
⇒ Indien het vermogen te groot is: motor draait onregelmatig, te<br />
veel start/stops, vroegtijdige slijtage, te hoge onderhoudskosten,<br />
slecht rendement.<br />
⇒ Indien het vermogen te klein is: technisch gezien geen<br />
probleem, maar je kon « er meer uithalen ».<br />
25
Welke voorwaarden voor een goede<br />
<strong>WKK</strong>?<br />
● 3 belangrijke criteria:<br />
► 1. De warmtevraag moet « belangrijk en zo constant mogelijk »<br />
zijn (dag, week en maandprofiel)<br />
► 2. De elektriciteitsvraag moet « zo constant mogelijk zijn »<br />
(dag, week en maandprofiel)<br />
► 3. Er moet de mogelijk zijn om de <strong>WKK</strong> te integreren in de<br />
bestaande installatie (plaats, toegankelijkheid, aansluiting,<br />
draagkracht van de vloer,…)<br />
Maar eerst aan REG denken: hoe kan ik mijn verbruik verminderen ?<br />
COGENcalc.xls<br />
voorbeeld<br />
26
De hydraulische aansluiting<br />
4.1. Retour / Retour (of serie schakeling)<br />
verbruiker<br />
● ● ●<br />
● ● ●<br />
<strong>WKK</strong><br />
Ketel<br />
27
De hydraulische aansluiting<br />
4.2. Retour / Vertrek (of parallel schakeling)<br />
verbruiker<br />
● ● ●<br />
● ● ●<br />
<strong>WKK</strong><br />
Ketel<br />
28
De hydraulische aansluiting<br />
4.3. Retour / Vertrek – met warmtebuffer<br />
verbruiker<br />
● ● ●<br />
● ● ●<br />
buffer<br />
<strong>WKK</strong><br />
Ketel<br />
29
Aandachtspunten – «hydraulisch »<br />
► De <strong>WKK</strong> werkt op voorgang op de ketels<br />
► Let op een goed evenwicht in het hydraulisch circuit ⇒ de<br />
warmte moet kunnen afgegeven worden<br />
► Let op een zeer goede regeling tussen de ketels en de <strong>WKK</strong><br />
Aandachtspunten – « elektrisch »<br />
► De verkoopprijs van elektriciteit aan een leverancier (via het net) is<br />
niet dezelfde als de aankoopprijs (+/- 40 €/MWh.)<br />
► De bijkomende aangekochte elektriciteit kan duurder worden<br />
► Collectieve huisvesting: nieuw GSC besluit (vermenigvuldigingsfactor<br />
van de GSC)<br />
► Voor alle technische specificaties van de elektrische aansluiting op het<br />
net: zie de voorschriften van « Synergrid » en « Sibelga »<br />
30
De stappen van een <strong>WKK</strong> project<br />
● 1 ste stap : Voorstudie met CogenCalc.xls<br />
● 2 de stap : Haalbaarheidsstudie door een studiebureau (zeer belangrijk)<br />
● 3 de stap : Welke zijn de investeringspremies en de financiering<br />
● 4 de stap : Opmaken van het lastenboek en engineering<br />
● 5 de stap : Analyse van de offertes<br />
● 6 de stap : Bestelling, installatie en opstarten<br />
● 7 de stap : Opvolging van de prestaties (zeer belangrijk) en van de GSC.<br />
31
Steun en premies<br />
● FEDERAAL NIVEAU<br />
► Bedrijven: Belastingvermindering voor energiebesparende investeringen:<br />
15,5% voor het jaar van de investering<br />
● REGIONAAL NIVEAU<br />
► Energie premies 2012<br />
► Haalbaarheidstudie: 50%<br />
► Investeringspremie: 3 500 € *<br />
investering)<br />
Pélec ( kW ) (max.30% van de totale<br />
► Premies voor energiebesparende investering voor bedrijven:<br />
www.premieskmo.be (maximum van 80 000 €)<br />
► Groenestroomcertificaten<br />
32
Het mechanisme van de Groenestroomcertificaten voor <strong>WKK</strong><br />
► « Beloning » voor de vermeden CO 2 emissies voor de productie<br />
van groene stroom ( hernieuwbare en kwalitatieve <strong>WKK</strong>)<br />
► Er wordt rekening gehouden met de nuttig aangewende warmte<br />
► Vermeden CO 2 uitstoot in vergelijking met de referentie<br />
technologieën:<br />
› STEG Centrale met een elektrisch rendement van 55%<br />
› Ketel met een thermisch rendement van 90%<br />
33
Het mechanisme van de Groenestroomcertificaten voor <strong>WKK</strong><br />
● Voorwaarden voor een kwalitatieve <strong>WKK</strong> en de toekenning van de GSC:<br />
► Een relatieve CO2 besparing realiseren van minstens 5% t.o.v. de<br />
referentie installaties<br />
► Certificatie van de installatie door Brugel<br />
► Trimestriële toekenning van de GSC op basis van de indexen van de<br />
gas- (brandstof), elektriciteit- en warmtemeters<br />
► Gedurende een periode van 10 jaar na de certificatie<br />
› Op de netto warmte en elektriciteit<br />
› MID gehomologeerde tellers<br />
› GSC zijn 5 jaar geldig<br />
› 1 GSC telkens 217kg CO2 vermeden<br />
34
Het mechanisme van de Groenestroomcertificaten voor <strong>WKK</strong><br />
Boete (100 €)<br />
Quata*<br />
Inleveren GSC<br />
Elektriciteit<br />
leverancier Eigenaar van de<br />
<strong>WKK</strong><br />
Verkoop GSC<br />
+/- 85 EUR / GSC<br />
Toekennen van GSC<br />
*Evolution des quotas<br />
elektriciteit<br />
35<br />
2009 2010 2011 2012<br />
2,5% 2,75% 3% 3,25%
Het mechanisme van de Groenestroomcertificaten voor <strong>WKK</strong><br />
<strong>WKK</strong> verminderd de CO2 uitstoot<br />
F = 542,5 kg CO 2<br />
CO 2 emissie coefficient in het BHG:<br />
217 kg CO 2 /MWh voor aardgas<br />
306 kg CO 2 /MWh voor stookolie<br />
70 kg CO 2 /MWh voor koolzaadolie<br />
kWh<br />
2 500<br />
Cogen<br />
gaz naturel<br />
(40 % élec)<br />
(45 % therm)<br />
kWh<br />
1 000<br />
1 125<br />
électricité<br />
chaleur<br />
kWh<br />
1 000<br />
1 125<br />
Turbine<br />
Gaz Vapeur<br />
(55%)<br />
Chaudière<br />
gaz naturel<br />
(90 %)<br />
kWh<br />
1 818<br />
3 068<br />
1 250<br />
375<br />
pertes<br />
943<br />
G CO2 = E CO2 + Q CO2 - F CO2<br />
E = 394,5 kg CO 2<br />
Q = 271,25 kg CO 2<br />
36
Het mechanisme van de Groenestroomcertificaten voor <strong>WKK</strong><br />
► Besparing CO2<br />
Pr Pr Pr<br />
G = * C + * C − * C<br />
élec therm élec<br />
CO2 55%<br />
gaz<br />
90%<br />
gaz/ mazout<br />
ηélec<br />
cogen<br />
► Relatieve CO2 besparing<br />
GCO2<br />
absolu<br />
τ CO2<br />
=<br />
Prélec Prtherm<br />
* C + * C<br />
55% 90%<br />
► Aantal GSC<br />
CV<br />
CO2<br />
Cgaz<br />
CO2<br />
gaz gaz<br />
5%<br />
G<br />
N = siτ<br />
><br />
37
Het mechanisme van de Groenestroomcertificaten voor <strong>WKK</strong><br />
kWh<br />
2 500<br />
Cogen<br />
gaz naturel<br />
(40 % élec)<br />
(45 % therm)<br />
kWh<br />
1 000<br />
1 125<br />
électricité<br />
chaleur<br />
kWh<br />
1 000<br />
1 125<br />
Turbine<br />
Gaz Vapeur<br />
(55%)<br />
Chaudière<br />
gaz naturel<br />
(90 %)<br />
kWh<br />
1 818<br />
3 068<br />
1 250<br />
375<br />
pertes<br />
943<br />
G CO2 = (394,5 + 271,3 – 542,5) kg CO 2<br />
T CO2 = 123,3 / 665,8 = 18,5% (> 5%)<br />
of 123,3 kg CO 2<br />
N = 123,3 / 217 = 0,57 GSC (per 1000 kWh)<br />
1 GSC = ± 85 €<br />
Ongeveer 50 € per MWh<br />
38
<strong>WKK</strong> (geval per geval te bekijken)<br />
Oude<br />
ketel (75%<br />
rendement)<br />
Klassieke<br />
ketel<br />
(90%<br />
rendement)<br />
Klassieke<br />
ketel +<br />
<strong>WKK</strong><br />
Ziekenhuizen,<br />
rusthuizen, enz. - 20 à 30% 100 % + 30 à 40%<br />
economie/verlies €<br />
Zwembaden<br />
economie/verlies €<br />
Kantoorgebouwen<br />
economie/verlies €<br />
- 20 à 30% 100 % + 20 à 30%<br />
- 20 à 30% 100 % + 10 à 20%<br />
Collectieve<br />
huisvesting - 20 à 30% 100 % + 20 à 30%<br />
economie/verlies €<br />
HR-top Ketel<br />
+<br />
condensatie<br />
<strong>WKK</strong><br />
Nog onvoldoende<br />
ervaring<br />
Nog onvoldoende<br />
ervaring<br />
Nog onvoldoende<br />
ervaring<br />
Nog onvoldoende<br />
ervaring<br />
39
<strong>WKK</strong> voor nieuwe gebouwen<br />
● Daar de warmtevraag minder en minder zal<br />
worden zal de <strong>WKK</strong> wellicht minder interessant<br />
worden, misschien helemaal niet meer interessant.<br />
● Geval per geval te bestuderen<br />
40
Nuttige tools, links, enz…<br />
● De « tools » :<br />
► « Een haalbaarheidstudie… volgens de regels van de kunst »<br />
► De rekenbladen Cogencalc, Cogenextrapolation, CogenOptitherm<br />
et Cogensim<br />
► Liist met de actoren van de <strong>WKK</strong><br />
● Een « <strong>WKK</strong> specialist » tot uw dienst<br />
► Ondersteuning van studieburelen en opdrachtgevers<br />
► Projectbegeleiding<br />
● Links:<br />
► www.leefmilieubrussel.be<br />
► www.brugel.be<br />
► www.Sibelga.be<br />
► www.cogensud.be en www.cogenvlaanderen.be<br />
41
Wat moeten we onthouden van<br />
deze presentatie<br />
● <strong>WKK</strong> kan een interessante toepassing zijn<br />
► Indien de warmtevraag en elektriciteitvraag ongeveer samenvallen<br />
► Belangrijke CO2 besparingen zijn mogelijk<br />
► Mogelijkheid om de energiefactuur drastisch te beperken door een<br />
interessante investering (TVT < 5 jaar)<br />
● Maar moet goed gedimensioneerd, geïntegreerd en<br />
opgevolgd worden<br />
► Haalbaarheidsstudie, engineering, installatie door deskundigen<br />
► Onderhouds- en exploitatiecontract zijn belangrijk<br />
42
Contact<br />
Yves Lebbe<br />
<strong>WKK</strong> Specialist – Dienst Facilitator Duurzame gebouwen van het<br />
<strong>Brussel</strong>s Hoofdstedelijke Gewest<br />
: 0800/85.775<br />
E-mail : facilitator@ibgebim.be<br />
43
Change language