Kan WarmteKrachtKoppeling in mijn bouwproject?

Klassieke energievoorziening

De energiebehoefte van een bedrijf of gebouw bestaat klassiek uit warmte en elektriciteit. Meestal worden warmte en elektriciteit gescheiden geproduceerd, wat wil zeggen dat elke energievorm in een afzonderlijke installatie wordt opgewekt.
Elektriciteit is eenvoudig te transporteren. De opwekking gebeurt vaak op afstand in grote centrales. Via het net wordt de elektriciteit dan naar de eindgebruiker gebracht.
Transport van warmte is minder eenvoudig. In tegenstelling tot elektriciteit wordt warmte dan ook meestal ter plaatse bij de verbruiker geproduceerd met behulp van een klassieke ketelinstallatie.

Warmtekrachtkoppeling (WKK) is een energetisch proces waarbij warmte en elektriciteit gelijktijdig worden opgewekt in eenzelfde installatie, uitgaande van dezelfde primaire energiebron. Gezien warmte moeilijk te transporteren is, bevindt deze installatie zich dicht bij de warmteverbruiker. De hoogwaardige warmte die vrijkomt bij het verbranden van de brandstof wordt dan eerst gebruikt voor het produceren van mechanische energie, die dan verder via een alternator wordt omgezet in elektriciteit. Hierna blijft laagwaardige warmte over, die wordt gebruikt om te voldoen aan de specifieke warmtevraag van een bedrijf, ziekenhuis, ... Op deze manier wordt een brandstof meer efficiënt ingezet.

De troeven van WKK

Het grote voordeel van WKK of cogeneratie is dat bij gezamenlijke opwekking van warmte en elektriciteit de in de brandstof aanwezige energie beter wordt benut. Hierdoor is minder brandstof nodig dan bij een gescheiden productie van eenzelfde hoeveelheid warmte en elektriciteit. Door de efficiëntere productie bespaart men primaire energie. Als gevolg van deze primaire energiebesparing zorgt WKK er dus voor dat de CO2-uitstoot en de uitstoot van andere schadelijke stoffen (roet, NOx, SO2, CO, ...) gereduceerd wordt.

Opdat een WKK-installatie de energiebesparing ook daadwerkelijk zou realiseren en dus kwaliteitsvol zou zijn, is het zeer belangrijk dat deze goed gedimensioneerd en geëxploiteerd wordt. Overdimensionering (te grote WKK t.o.v. de warmtevraag), deellastwerking en een hoge start/stop-frequentie van de eenheid moeten worden vermeden en steeds dient een zo continu mogelijke werking nagestreefd te worden. Daarom is het van cruciaal belang dat een WKK-installatie ontworpen wordt volgens de regels van de kunst en dat deze op een correcte manier wordt uitgebaat.

Hedendaagse technologieën voor warmtekrachtkoppeling

Er bestaan verschillende technologieën om het bovenstaande principe van gecombineerde productie van elektriciteit en warmte te realiseren. Elke technologie heeft zijn specifieke toepassingsgebieden. De meest courante uitvoeringsvormen zijn de gasturbine voor grote vermogens en de inwendige verbrandingsmotor voor kleinere vermogens. Daarnaast staat micro-WKK op basis van een Stirlingmotor op de rand van een marktdoorbraak en wordt onderzoek verricht naar nieuwe technologieën, zoals microgasturbines en brandstofcellen.
De meeste WKK’s werken op fossiele brandstoffen, maar het is ook mogelijk om hernieuwbare energiebronnen als brandstof te gebruiken, denken we maar aan biomassa, bio-olie of biogas.

In welke projecten is WKK zinvol?

Een goed ontworpen WKK-installatie die op een correcte manier wordt uitgebaat, zorgt voor een primaire energiebesparing en is vanuit energetisch oogpunt dus zeker zinvol.
De benodigde investering voor het plaatsen van een WKK-eenheid is echter aanzienlijk. Het merendeel van de bedrijven zal een WKK pas plaatsen indien het een rendabele investering is. Tegenover de investering staat dus de energiebesparing wat economisch vertaald wordt in een lagere energiefactuur. Dit moet het mogelijk maken om tot aanvaardbare terugverdientijden te komen. De ervaring leert dat een warmtevraag, die voldoende groot en stabiel is, hiervoor een noodzakelijke – maar niet voldoende – voorwaarde is.

Subsidies

In de sector ruimteverwarming (tertiaire en residentiële sector) is het echter niet zo evident om tot rendabele projecten te komen. Daarom hebben de verschillende overheden een aantal steunmechanismen voorzien met als doel een kans te geven aan projecten die een energiebesparing realiseren ten opzichte van de klassieke gescheiden productie van elektriciteit en warmte, maar die zonder steun economisch niet rendabel zijn. Op het federale niveau vermelden we hier de verhoogde investeringsaftrek en op het Vlaamse niveau de ecologiepremie en de subsidie voor vzw ’s en lokale besturen. Naast deze investeringssubsidies bestaat er ook exploitatiesteun in Vlaanderen onder de vorm van de warmtekrachtcertificaten.

WKK in de gebouwensector

In een aantal gebouwen vinden we een elektrische en thermische vraag, die qua grootte en spreiding in de tijd van die aard zijn om mogelijkheden te bieden voor WKK. Een niet-limitatieve lijst van dergelijke gebouwen is de volgende:
• appartementsblokken
• hotels en restaurants
• rust- en ziekenhuizen
• onderwijsinstellingen
• kantoorgebouwen
• winkels, supermarkten, winkelcentra
• zwembaden en ontspanningscentra
Warmte geproduceerd door warmtekrachtinstallaties kan in deze gebouwen worden gebruikt om te voldoen aan de behoefte aan sanitair warm water, voor verwarming of koeling van ruimtes of verwarming van zwembadwater. Voor deze toepassingen en activiteiten zijn vooral warmtekrachtinstallaties gebaseerd op inwendige verbrandingsmotoren interessant. Het loont dus zeker de moeite om deze techniek op zijn haalbaarheid te onderzoeken. In dit kader verwijzen we naar een Besluit van de Vlaamse Regering, dat voorziet in een verplichte haalbaarheidsstudie voor alternatieve energiesystemen voor nieuwe gebouwen groter dan 1000 m².

Voor ééngezinswoningen komen alleen WKK-installaties in aanmerking met kleine vermogens. Velen stellen hierbij hun hoop op de doorbraak van de Stirlingmotor. Hieromtrent lopen reeds heel wat veldtesten in het buitenland: Nederland, Duitsland, Japan, Verenigd Koninkrijk, etc. Toonaangevende fabrikanten zijn momenteel bezig met onderzoek en ontwikkeling naar deze vorm van micro-WKK, die door sommigen de opvolger van de condensatieketel genoemd wordt en het lijkt erop dat een commerciële doorbraak dichtbij is.

In de zorgsector zijn reeds talrijke rust- en ziekenhuizen uitgerust met een WKK-installatie. Voor concrete voorbeelden van realisaties in deze sector verwijzen we graag naar de studie “WKK in zorginstellingen”, welke vrij te raadplegen is op onze website onder de rubriek “Publicaties”.
Uit de vele voorbeelden in de andere sectoren vermelden we nog het renovatieproject van de Silvertop torens in Antwerpen. Dit omvat de renovatie en verbouwing van 608 sociale appartementen, gecombineerd met commerciële en buurtgerichte functies en de kantoren van de sociale huisvestingsmaatschappij De Goede Woning. Een bijzonderheid is de geplande, gemeenschappelijke energiecentrale voor de drie torens, waarbij via warmte-krachtkoppeling elektriciteit en warmte kunnen worden geleverd.