Van idee tot realisatie : een stappenplan voor een WKK-project

Warmtekrachtkoppeling (WKK), het energetisch proces waarbij warmte en elektriciteit gelijktijdig worden opgewekt in eenzelfde installatie, uitgaande van dezelfde primaire energiebron, springt efficiënter om met brandstof dan de gescheiden productie van warmte en elektriciteit en zorgt voor een lagere energiefactuur. Het realiseren van een WKK-project voor warmtevoorziening is echter complex. Een duidelijk stappenplan biedt raad.

Waarom kiezen voor een WKK-project ?

Warmte is een belangrijke energiedrager in de globale energiebalans van Vlaanderen. De klassieke manier om in die warmte te voorzien is een fossiele of hernieuwbare brandstof verbranden en de vrijkomende warmte met een zo goed mogelijk rendement inzetten voor het eindgebruik. Een thermodynamische analyse leert dat dit niet de optimale manier is om met de nuttige energie van de brandstof om te gaan. Warmtekrachtkoppeling (WKK) is een energetisch proces waarbij warmte en elektriciteit gelijktijdig worden opgewekt in eenzelfde installatie, uitgaande van dezelfde primaire energiebron. WKK springt efficiënter om met de brandstof dan de gescheiden productie van warmte en elektriciteit. Zodoende is WKK een belangrijk element in een duurzame energiepolitiek. Bovendien zorgt WKK voor een lagere energiefactuur. Een WWK-project kan daarenboven ook helpen aan de eisen van de overheid i.v.m. energie-efficiëntie tegemoet te komen.

 

 

Een stappenplan voor WKK

Het realiseren van een WKK-project voor warmtevoorziening is heel wat complexer dan het installeren van een ketel. Dit heeft te maken met het concept van WKK zelf : dezelfde installatie levert zowel elektriciteit als warmte. Dit betekent dat warmte- en elektriciteitsaspecten tezelfdertijd moeten bekeken worden. In veel gevallen loont de bijkomende inspanning echter de moeite en leidt die tot een installatie die een wezenlijke vermindering van de energiefactuur realiseert. Het stappenplan van COGEN helpt een WKK-project te realiseren. 

Stap 1 : De warmtevraag

Deze stap omvat:
• Informatie zoeken i.v.m. de warmtevraag in facturen of opnames of, voor nieuwe gebouwen, in warmtevraagsimulaties.
• Warmtevraag in functie van het tijdsverloop analyseren en omschrijven.
• Nagaan of de warmtevraag gereduceerd kan worden door bijvoorbeeld betere isolatie of warmterecuperatie.


Stap 2 : De prehaalbaarheidsstudie

Een prehaalbaarheidsstudie moet op een eenvoudige, snelle en goedkope manier een antwoord brengen op de vraag "Is voor mijn specifiek warmteproject WKK een haalbare kaart?".

• A.h.v. gegevens inzake de warmtevraag, elektriciteitsverbruik, beschikbaar ruimte en brandstof en met eenvoudige rekenprogramma's van COGEN een eerste dimensionering en de rendabiliteit van de WKK-installatie berekenen.
• Nagaan of de installatie op het elektriciteits- en gasdistributienet aansluitbaar is door netstudies te laten uitvoeren door EANDIS of INFRAX.
• Nagaan of er vergunningen moeten aangevraagd worden en welke termijnen hieraan kleven. Dit heeft een belangrijke impact op de timing van het project.


Stap 3 : De haalbaarheidsstudie

Wanneer een prehaalbaarheidsstudie duidelijk wijst in de richting van een mogelijk rendabel project, kan men best naar een studiebureau stappen voor een gedetailleerde haalbaarheidsstudie. De haalbaarheidsstudie omvat drie luiken.

1. Technische karakteristieken en dimensionering van de installatie
• Aansluiting op het elektriciteits- en gasnet van nabij bekijken. Deze aansluitingen kunnen een voelbare impact hebben op de technische karakteristieken en op de kosten van het project.
• Gedetailleerde warmte- en elektriciteitsprofielen in functie van de tijd evenals een gebruiksduurcurve van de warmtevraag verwerven.
• WKK-installatie indicatief dimensioneren volgens de methode van de grootste ingeschreven rechthoek. Zo bepaalt men het (warmte-)vermogen van de WKK dat de grootste hoeveelheid warmte produceert.
• Mogelijkheden tot warmtebuffering en ketels onderzoeken om bij lage warmtebehoefte en piekbehoefte de juiste hoeveelheid warmte extra te leveren. Deze oplossingen zijn nodig aangezien de WKK enkel op de basislast gedimensioneerd is. 



2. Rendabiliteit
• Kosten en baten in kaart brengen en daarbij o.a. extra aandacht schenken aan de posten investeringskosten, subsidies bij investeringvaste exploitatiekosten, variabele exploitatiekosten, brandstofkosten, elektriciteitsprijzen en gekregen steun tijdens de exploitatie.
• Met deze gegevens de rendabiliteit van het project te berekenen. Ieder bedrijf, ieder studiebureau heeft hiervoor zijn eigen aanpak (terugverdientijd, net present value...).
• Sensitiviteitsanalyse uitvoeren. Doordat een aantal kosten en baten tijdens de levensduur van het project kunnen wijzigen, moet men proberen met een sensitiviteitsanalyse de risico's inschatten.

3. Financiering.
• Onderzoeken welk financieringsmechanisme mogelijk is.
• Onderzoeken welke subsidiëringsmechanismen beschikbaar zijn.


Stap 4 : De projectontwikkeling

Indien de haalbaarheidsstudie uitwijst dat een WKK-project met een aanvaardbare rendabiliteit kan gerealiseerd worden, kan de ontwikkeling van het project starten. Volgende elementen moeten uitgevoerd worden.

1. Bouwkundig deel.
• Karakteristieken van de WKK-set vastleggen op basis van de haalbaarheidsstudie
• Lastenboek opstellen
• Balance of plant vastleggen. Men bekijkt inplanting van de set, waarvan men de definitieve afmetingen kent, en past eventueel de ruimte aan. Speciale aandacht moet gegeven worden aan de geluidsproblematiek, aan het indien nodig dimensioneren van de fundering en aan trillingsdemping en rookgasafvoer.

2. Hydraulisch deel.
• WKK inpassen in het geheel van de hydraulische kringen
• Dimensionering van de ketel(s) en buffervaten
• Opstelling van de werkings- en lay-outschema's

3. Elektrisch deel.
• Netstudie aanvragen bij de netbeheerder
• Elektrische schema’s voor de inkoppeling van de WKK opstellen. De netwerkoperator inspecteert de plaats van inkoppeling.
• Een draadschema voorleggen 
• De manier van uitlezing van meetsystemen vastleggen
• Aansluitingscontract opstellen
• Groene stroomtellers aanvragen voor ijking bij de netwerkoperator.
• Voorwaarden voor elektriciteitsaankoop en -verkoop bespreken met elektriciteitsleveranciers.

4. Brandstofdeel.
• Voorwaarden voor aansluiting op het aardgasnet en de leveringsvoorwaarden bespreken met resp. de gasnetbeheerder en de gasleverancier.
• Indien men andere brandstoffen gebruikt, moeten de karakteristieken zo vroeg mogelijk vastgelegd worden, zodat ze kunnen opgenomen worden in het lastenboek voor de WKK-set.

5. Controle- en instrumentatiedeel.
• Beslissingen inzake het sturingssysteem
• Controlesysteem van de WKK-set inpassen in het globale energiebeheersysteem
• Bepalen welke parameters moeten opgevolgd worden.
• Speciale meetapparatuur voorzien.

Ook volgende elementen moeten in de fase van projectontwikkeling aangevraagd worden :
• Aansluiting op het elektriciteits- en gasnet
• Nodige vergunningen
• WarmteKrachtCertificate
• Onderhandelingen met de banken of leasinggevers i.v.m. de financiering.


Een WKK (midden) en warmteopslagtank (links) bij een glastuinbouwbedrijf

Stap 5: De installatie

Vóór de installatie moeten contractuele afspraken gemaakt worden tussen de initiatiefnemer, het studiebureau en de leveranciers. Er moet vastgelegd worden wie verantwoordelijk is voor de planning, de contacten met de verschillende aannemers en de controle op de uitvoering.


Stap 6 : De indienstname

De indienstname van de installatie gebeurt volgens strikte procedures, die in de lastenboeken worden geformuleerd. Deze procedures leggen vast welke testen moeten uitgevoerd worden, onder wiens verantwoordelijkheid, en wie hierbij aanwezig moet zijn. Na de indienstname volgt een periode van proefdraaien, tijdens dewelke o.m. de goede werking van energiebeheersysteem wordt uitgetest.


Stap 7 : De exploitatie

Opdat de WKK-installatie aan de vooropgestelde doelstellingen zou voldoen moet ze op een correcte manier uitgebaat en onderhouden worden.

1. Uitbating
De normale uitbating van een WKK is warmtegedreven. Het beheerssysteem van de installatie zal deze automatisch in- en uitschakelen volgens een min of meer complex algoritme. Een goede opvolging van de werking op basis van geregistreerde gegevens is noodzakelijk.
De netbeheerder kan via telecontrole ingrijpen op de installatie. Goede afspraken met die netbeheerder over de afwikkeling van een interventie zijn noodzakelijk.
De uitbating van een WKK-installatie op basis van warmte en van elektriciteit is een heel stuk complexer. Indien men voor de aan het net teruggeleverde elektriciteit wil inspelen op de marktprijzen is de tussenkomst van een ervaren persoon voor de uitbating noodzakelijk. Meestal wordt deze opdracht toevertrouwd aan een gespecialiseerd bureau.

2. Onderhoud
WKK’s op basis van motortechnologie zijn onderhoudsintensief met een onderhoudsinterval dat sterk kan variëren naargelang van het type motor. Het onderhoud kan best gebeuren door gespecialiseerde firma’s.


WKK-installatie (zonder omkasting)

WKK loont de moeite

Het realiseren van een WKK-project vraagt een aanzienlijke investering in tijd en middelen. De projectontwikkeling voeren volgens het hierboven geschetste stappenplan is een noodzakelijke voorwaarde om te komen tot een realisatie die aan de oorspronkelijke doelstellingen beantwoordt. Een niet-professionele aanpak van de projectontwikkeling daarentegen leidt vaak tot desillusies voor de betrokkenen en schept een negatief beeld van WKK.
De investering in een degelijke WKK-projectontwikkeling loont de moeite. WKK is immers een machtig middel voor energiebesparing bij de productie van warmte. Iedere WKK-installatie draagt op die manier bij tot het realiseren van de doelstellingen van een duurzame energiepolitiek en tot besparingen op de energiefactuur.