Waarom apart elektriciteit en warmte opwekken als je dit ook kan doen in één installatie? Dit principe vormt het uitgangspunt voor de warmtekrachtkoppeling of kortweg WKK. In welke gevallen vormt een WKK-installatie een interessant alternatief voor een klassieke HVAC-installatie en wat komt er bij kijken? Het vakblad Bildinx wijdde hier onlangs een uitgebreid artikel aan.
Waarom apart elektriciteit en warmte opwekken als je dit ook kan doen in één installatie? Dit principe vormt het uitgangspunt voor de warmtekrachtkoppeling of kortweg WKK, een energiebesparende techniek die steeds meer wordt toegepast. Vroeger trof je het voornamelijk aan in industriële omgevingen, maar met de introductie van de micro-WKK (WKK met een vermogen kleiner dan 50 kWe), zijn er ook steeds meer kmo’s die de techniek aanwenden om hun energieverbruik tot een minimum te beperken.
Ook in de zorgsector krijgt WKK steeds meer voet aan wal. Anderzijds mag WKK niet als de enig zaligmakende duurzaamheidsoplossing aanzien worden. Niet in elk project komen de voordelen van WKK tot hun recht en veel meer nog dan bij klassieke HVAC- of stroominstallaties is het van cruciaal belang om in zee te gaan met specialisten ter zake.
Wat is WKK … en waarom?
De energiebehoefte van een bedrijf of gebouw bestaat klassiek uit warmte en elektriciteit. Doorgaans worden warmte en elektriciteit gescheiden geproduceerd, wat wil zeggen dat elke energievorm in een afzonderlijke installatie wordt opgewekt.
Een WKK-installatie zorgt daarentegen voor een gelijktijdige opwekking van warmte en elektriciteit. In een WKK-installatie wordt de hoogwaardige warmte (1200°C) die vrijkomt bij het verbranden van de brandstof eerst gebruikt voor het produceren van elektriciteit. Hierna blijft de laagwaardige restwarmte (waarvan de temperatuur kan gaan van 80 °C tot 500 °C) over, en deze wordt dan gebruikt om te voldoen aan de warmtevraag van een bedrijf, van een ziekenhuis, een woning,… Eventueel kan met behulp van een absorptiekoelmachine een WKK ook gebruikt worden om koude op te wekken.
Het grote voordeel van deze gelijktijdige opwekking is dat dit kan met minder primaire energie (brandstof), dan wanneer ze gescheiden opgewekt worden. Bij de klassieke grootschalige elektriciteitsopwekking gaat namelijk een groot gedeelte van de energie verloren als afvalwarmte. Door elektriciteit decentraal te produceren, zijn er bovendien minder transportverliezen op het elektriciteitsnet. Men kan stellen dat een WKK-installatie, die lokaal bij de gebruiker staat, een slimme en efficiënte manier is om warmte en elektriciteit te produceren, die ervoor kan zorgen dat de totale energiefactuur zal dalen. Op voorwaarde dat de installatie correct werd gedimensioneerd.
Stappenplan
Bij de beslissing of en in welke WKK-installatie je gaat investeren, mag je zeker niet over één nacht ijs gaan. COGEN Vlaanderen (zie verder) heeft hiervoor een concreet stappenplan opgesteld.
Stap 1 : De warmtevraag: hoeveel vraag is er naar warmte, kan dat teruggeschroefd worden en wat is het tijdsverloop van de warmtevraag?
Stap 2 : De prehaalbaarheidsstudie: nagaan of WKK voor een specifiek project een haalbare kaart is op basis van facturen uit het verleden, simulatieprogramma’s,… . Je moet ook nagaan of het technisch wel kan en welke vergunningen er nodig zijn.
Stap 3 : De haalbaarheidsstudie
Indien stap 2 positief is, kan je samen met een studiebureau een gedetailleerde haalbaarheidsstudie uitvoeren. Drie aspecten zijn hierbij cruciaal: technische karakteristieken en dimensionering, rendabiliteit en financiering
Stap 4: Projectontwikkeling: opstellen van lastenboek, juiste dimensionering bepalen, nagaan hoe WKK zal ingepast worden in hydraulische en elektrische installatie, …
Stap 5: De installatie. Hierbij moeten duidelijke afspraken gemaakt worden tussen opdrachtgever, studiebureau en aannemer m.b.t. timing, planning en controle.
Stap 6 : De indienstname. Dit gebeurt volgens strikte procedures, die in de lastenboeken worden geformuleerd.
Stap 7 : De exploitatie: uitbating en onderhoud. WKK’s op basis van motortechnologie zijn onderhoudsintensief met een onderhoudsinterval dat sterk kan variëren naargelang van het type motor. Het onderhoud kan het best gebeuren door gespecialiseerde firma’s.
Economisch rendabel?
Wie investeert in een WKK-installatie doet dat meestal niet alleen om het milieu te sparen, maar ook om er op termijn een economisch voordeel uit te halen. Of de investering economisch rendabel is, moet nauwkeurig bestudeerd worden. De opbrengsten bestaan enerzijds uit de lagere energiekost en anderzijds uit de warmtekrachtcertificaten. Deze certificaten ontvangt men per 1.000 kWh primaire energiebesparing en kunnen rekenen op een minimumsteun van 27 euro (deze zal waarschijnlijk opgetrokken worden naar 31 euro). De certificaten dragen in belangrijke mate bij tot de rendabiliteit van een WKK-project, maar anderzijds is een WKK-installatie niet zo zwaar steunbehoevend is als bijvoorbeeld zonnepanelen. De onderhoudskost mag niet ontbreken in de financiële analyse en is aanzienlijk groter dan de onderhoudskost van een ketel. Afhankelijk van het type WKK-installatie zal de grote revisie doorgevoerd worden na 60.000 tot 80.000 draaiuren.
Hou er ook rekening mee dat de combinatie van een andere alternatieve techniek met een WKK-installatie, de rendabiliteit van de installatie in sommige gevallen negatief kan beïnvloeden. Als je bijvoorbeeld een WKK-installatie combineert met een pv-installatie, zal je misschien een grotere hoeveelheid elektriciteit moeten verkopen, wat de rendabiliteit van beide technieken negatief beïnvloedt. Beide vermogens moeten op elkaar afgestemd worden.
Praktische integratie
Een punt dat bij klassieke WKK’s niet over het hoofd mag gezien worden, is de praktische integratie van de installatie. Een WKK-installatie is immers groter dan een gewone ketel en er moet voldoende ruimte zijn voor onderhoud. Voor een grote revisie moet de WKK ook in en uit de stookplaats kunnen. Een akoestische omkasting en een trillingsdempende sokkel zijn vaak ook aangewezen om de overlast door geluid en trillingen te beperken.
WKK in de zorgsector
Eén van de sectoren waar veel verwacht wordt van WKK is de zorgsector. In tegenstelling tot bij kantoorgebouwen of schoolgebouwen heb je hier immers te maken met een constante bezetting en is er 24 uur op 24 behoefte aan koeling of verwarming. Bovendien worden zorginstellingen gekenmerkt door een grote energiebehoefte en bijgevolg een hoge energiefactuur. Ziekenhuizen hebben een grote warmte-, koude- en elektriciteitbehoefte. Bij woonzorgcentra (WZC) is de koelbehoefte minder groot.
Momenteel staat reeds in verschillende zorginstellingen een WKK-installatie opgesteld. In de zorgsector zijn WKK’s meestal voorzien van een gas- of dieselmotor. Voor woonzorgcentra starten de geïnstalleerde elektrische vermogens vanaf circa 30 kWe, terwijl in ziekenhuizen de vermogens meestal groter zijn dan 200 kWe.
In het verleden zijn er wel enkele problemen geweest bij WKK’s in zorginstellingen die deze technologie in een slecht daglicht plaatsen. Deze problemen waren vooral te wijten aan overgedimensioneerde installaties en onvoldoende onderhoud. Een te grote installatie realiseert onvoldoende draaiuren omdat de warmtevraag gedurende lange tijd kleiner is dan het vermogen van de WKK-unit. Hierdoor wordt de vooropgestelde opbrengst niet behaald. Een correcte dimensionering is dus cruciaal voor het slagen van een WKK-project.
Micro-WKK (µWKK) en mini-WKK
De steeds sterker wordende vraag naar energiezuinige alternatieven, heeft ook geleid tot de ontwikkeling van de micro-WKK, een variant op de klassieke installaties die ook ingezet kan worden in kleinere gebouwen. Zowel in de Vlaamse als in de Europese regelgeving wordt µWKK gedefinieerd als een WKK met een elektrisch vermogen kleiner dan 50 kW. Daarnaast heb je ook de mini-WKK’s met een vermogen tussen 5 en 50 kWe. Opmerking; mini-WKK is geen officiële categorisering.
Voor de micro-WKK’s wordt in de eerste plaats gemikt op middelgrote verbruikers zoals kmo’s, scholen, rvt’s en sportinstellingen. Intussen werden echter ook de eerste toestellen voor residentieel gebruik gelanceerd. De meeste van deze micro-WKK’s werken op aardgas, maar er bestaan ook toestellen die functioneren op koolzaad of andere alternatieve energiebronnen.
De mini-WKK’s is niet gericht op de consument maar wel op bedrijven en middelgrote stroomgebruikers. Ze worden vooral geplaatst bij kmo’s en bedrijven die laagspanningsklanten zijn en momenteel aan een hoog tarief elektriciteit kopen waardoor ze heel wat kunnen besparen met een mini-WKK .
Ideaal in combinatie met elektrisch wagenpark
Een veel gehoord probleem bij (micro-)WKK’s is dat er niet voldoende vraag is naar elektrische stroom waardoor de voordelen van het systeem niet voldoende tot hun recht komen om financieel haalbaar te worden. Door de geproduceerde stroom aan te wenden voor het laden van elektrische voertuigen kan je van dit nadeel een voordeel maken. De link tussen energiebesparing en mobiliteit is nog niet ingeburgerd, maar biedt zeker een mooi toekomstperspectief.
COGEN Vlaanderen
Wie meer wil weten over WKK kan daarvoor terecht bij COGEN Vlaanderen, het expertisecentrum en ontmoetingscentrum voor het WKK-gebeuren in Vlaanderen. Op de website www.cogenvlaanderen.be vind je heel concrete antwoorden op alle mogelijke vragen i.v.m. WKK-installaties. Je kan er ook de uitgebreide WKK-wegwijzer aanvragen. Verder kan je ook terecht op het aparte dossier dat Architectura.be aan WKK gewijd heeft.
Bron: Bildinx
Ook in de zorgsector krijgt WKK steeds meer voet aan wal. Anderzijds mag WKK niet als de enig zaligmakende duurzaamheidsoplossing aanzien worden. Niet in elk project komen de voordelen van WKK tot hun recht en veel meer nog dan bij klassieke HVAC- of stroominstallaties is het van cruciaal belang om in zee te gaan met specialisten ter zake.
Wat is WKK … en waarom?
De energiebehoefte van een bedrijf of gebouw bestaat klassiek uit warmte en elektriciteit. Doorgaans worden warmte en elektriciteit gescheiden geproduceerd, wat wil zeggen dat elke energievorm in een afzonderlijke installatie wordt opgewekt.
Een WKK-installatie zorgt daarentegen voor een gelijktijdige opwekking van warmte en elektriciteit. In een WKK-installatie wordt de hoogwaardige warmte (1200°C) die vrijkomt bij het verbranden van de brandstof eerst gebruikt voor het produceren van elektriciteit. Hierna blijft de laagwaardige restwarmte (waarvan de temperatuur kan gaan van 80 °C tot 500 °C) over, en deze wordt dan gebruikt om te voldoen aan de warmtevraag van een bedrijf, van een ziekenhuis, een woning,… Eventueel kan met behulp van een absorptiekoelmachine een WKK ook gebruikt worden om koude op te wekken.
Het grote voordeel van deze gelijktijdige opwekking is dat dit kan met minder primaire energie (brandstof), dan wanneer ze gescheiden opgewekt worden. Bij de klassieke grootschalige elektriciteitsopwekking gaat namelijk een groot gedeelte van de energie verloren als afvalwarmte. Door elektriciteit decentraal te produceren, zijn er bovendien minder transportverliezen op het elektriciteitsnet. Men kan stellen dat een WKK-installatie, die lokaal bij de gebruiker staat, een slimme en efficiënte manier is om warmte en elektriciteit te produceren, die ervoor kan zorgen dat de totale energiefactuur zal dalen. Op voorwaarde dat de installatie correct werd gedimensioneerd.
Stappenplan
Bij de beslissing of en in welke WKK-installatie je gaat investeren, mag je zeker niet over één nacht ijs gaan. COGEN Vlaanderen (zie verder) heeft hiervoor een concreet stappenplan opgesteld.
Stap 1 : De warmtevraag: hoeveel vraag is er naar warmte, kan dat teruggeschroefd worden en wat is het tijdsverloop van de warmtevraag?
Stap 2 : De prehaalbaarheidsstudie: nagaan of WKK voor een specifiek project een haalbare kaart is op basis van facturen uit het verleden, simulatieprogramma’s,… . Je moet ook nagaan of het technisch wel kan en welke vergunningen er nodig zijn.
Stap 3 : De haalbaarheidsstudie
Indien stap 2 positief is, kan je samen met een studiebureau een gedetailleerde haalbaarheidsstudie uitvoeren. Drie aspecten zijn hierbij cruciaal: technische karakteristieken en dimensionering, rendabiliteit en financiering
Stap 4: Projectontwikkeling: opstellen van lastenboek, juiste dimensionering bepalen, nagaan hoe WKK zal ingepast worden in hydraulische en elektrische installatie, …
Stap 5: De installatie. Hierbij moeten duidelijke afspraken gemaakt worden tussen opdrachtgever, studiebureau en aannemer m.b.t. timing, planning en controle.
Stap 6 : De indienstname. Dit gebeurt volgens strikte procedures, die in de lastenboeken worden geformuleerd.
Stap 7 : De exploitatie: uitbating en onderhoud. WKK’s op basis van motortechnologie zijn onderhoudsintensief met een onderhoudsinterval dat sterk kan variëren naargelang van het type motor. Het onderhoud kan het best gebeuren door gespecialiseerde firma’s.
Economisch rendabel?
Wie investeert in een WKK-installatie doet dat meestal niet alleen om het milieu te sparen, maar ook om er op termijn een economisch voordeel uit te halen. Of de investering economisch rendabel is, moet nauwkeurig bestudeerd worden. De opbrengsten bestaan enerzijds uit de lagere energiekost en anderzijds uit de warmtekrachtcertificaten. Deze certificaten ontvangt men per 1.000 kWh primaire energiebesparing en kunnen rekenen op een minimumsteun van 27 euro (deze zal waarschijnlijk opgetrokken worden naar 31 euro). De certificaten dragen in belangrijke mate bij tot de rendabiliteit van een WKK-project, maar anderzijds is een WKK-installatie niet zo zwaar steunbehoevend is als bijvoorbeeld zonnepanelen. De onderhoudskost mag niet ontbreken in de financiële analyse en is aanzienlijk groter dan de onderhoudskost van een ketel. Afhankelijk van het type WKK-installatie zal de grote revisie doorgevoerd worden na 60.000 tot 80.000 draaiuren.
Hou er ook rekening mee dat de combinatie van een andere alternatieve techniek met een WKK-installatie, de rendabiliteit van de installatie in sommige gevallen negatief kan beïnvloeden. Als je bijvoorbeeld een WKK-installatie combineert met een pv-installatie, zal je misschien een grotere hoeveelheid elektriciteit moeten verkopen, wat de rendabiliteit van beide technieken negatief beïnvloedt. Beide vermogens moeten op elkaar afgestemd worden.
Praktische integratie
Een punt dat bij klassieke WKK’s niet over het hoofd mag gezien worden, is de praktische integratie van de installatie. Een WKK-installatie is immers groter dan een gewone ketel en er moet voldoende ruimte zijn voor onderhoud. Voor een grote revisie moet de WKK ook in en uit de stookplaats kunnen. Een akoestische omkasting en een trillingsdempende sokkel zijn vaak ook aangewezen om de overlast door geluid en trillingen te beperken.
WKK in de zorgsector
Eén van de sectoren waar veel verwacht wordt van WKK is de zorgsector. In tegenstelling tot bij kantoorgebouwen of schoolgebouwen heb je hier immers te maken met een constante bezetting en is er 24 uur op 24 behoefte aan koeling of verwarming. Bovendien worden zorginstellingen gekenmerkt door een grote energiebehoefte en bijgevolg een hoge energiefactuur. Ziekenhuizen hebben een grote warmte-, koude- en elektriciteitbehoefte. Bij woonzorgcentra (WZC) is de koelbehoefte minder groot.
Momenteel staat reeds in verschillende zorginstellingen een WKK-installatie opgesteld. In de zorgsector zijn WKK’s meestal voorzien van een gas- of dieselmotor. Voor woonzorgcentra starten de geïnstalleerde elektrische vermogens vanaf circa 30 kWe, terwijl in ziekenhuizen de vermogens meestal groter zijn dan 200 kWe.
In het verleden zijn er wel enkele problemen geweest bij WKK’s in zorginstellingen die deze technologie in een slecht daglicht plaatsen. Deze problemen waren vooral te wijten aan overgedimensioneerde installaties en onvoldoende onderhoud. Een te grote installatie realiseert onvoldoende draaiuren omdat de warmtevraag gedurende lange tijd kleiner is dan het vermogen van de WKK-unit. Hierdoor wordt de vooropgestelde opbrengst niet behaald. Een correcte dimensionering is dus cruciaal voor het slagen van een WKK-project.
De WKK-installatie van Viessmann voor het Woon- en zorgcentrum van het OCMW van Wilsele bij Leuven
Een WKK-installatie van Buderus in Home van Hellemont, een rusthuis in Anderlecht
Micro-WKK (µWKK) en mini-WKK
De steeds sterker wordende vraag naar energiezuinige alternatieven, heeft ook geleid tot de ontwikkeling van de micro-WKK, een variant op de klassieke installaties die ook ingezet kan worden in kleinere gebouwen. Zowel in de Vlaamse als in de Europese regelgeving wordt µWKK gedefinieerd als een WKK met een elektrisch vermogen kleiner dan 50 kW. Daarnaast heb je ook de mini-WKK’s met een vermogen tussen 5 en 50 kWe. Opmerking; mini-WKK is geen officiële categorisering.
Voor de micro-WKK’s wordt in de eerste plaats gemikt op middelgrote verbruikers zoals kmo’s, scholen, rvt’s en sportinstellingen. Intussen werden echter ook de eerste toestellen voor residentieel gebruik gelanceerd. De meeste van deze micro-WKK’s werken op aardgas, maar er bestaan ook toestellen die functioneren op koolzaad of andere alternatieve energiebronnen.
De mini-WKK’s is niet gericht op de consument maar wel op bedrijven en middelgrote stroomgebruikers. Ze worden vooral geplaatst bij kmo’s en bedrijven die laagspanningsklanten zijn en momenteel aan een hoog tarief elektriciteit kopen waardoor ze heel wat kunnen besparen met een mini-WKK .
Ideaal in combinatie met elektrisch wagenpark
Een veel gehoord probleem bij (micro-)WKK’s is dat er niet voldoende vraag is naar elektrische stroom waardoor de voordelen van het systeem niet voldoende tot hun recht komen om financieel haalbaar te worden. Door de geproduceerde stroom aan te wenden voor het laden van elektrische voertuigen kan je van dit nadeel een voordeel maken. De link tussen energiebesparing en mobiliteit is nog niet ingeburgerd, maar biedt zeker een mooi toekomstperspectief.
COGEN Vlaanderen
Wie meer wil weten over WKK kan daarvoor terecht bij COGEN Vlaanderen, het expertisecentrum en ontmoetingscentrum voor het WKK-gebeuren in Vlaanderen. Op de website www.cogenvlaanderen.be vind je heel concrete antwoorden op alle mogelijke vragen i.v.m. WKK-installaties. Je kan er ook de uitgebreide WKK-wegwijzer aanvragen. Verder kan je ook terecht op het aparte dossier dat Architectura.be aan WKK gewijd heeft.
Bron: Bildinx
Gerelateerde dossiers
Onze partners