1 BASISBEGRIPPEN WARMTEKRACHTKOPPELING

1.1 Wat is WKK?

In de meeste bedrijven en instellingen is de energievoorziening uitgevoerd, zoals getoond wordt in figuur 1.1-1a; het betreft een gebouw of bedrijf met een elektriciteitsvraag van 50 eenheden en een warmtevraag van 75 eenheden.

De benodigde 50 eenheden elektriciteit worden aangekocht bij de elektriciteitsmaatschappij, die de elektriciteit in een centrale produceert en vervolgens naar de klant transporteert en distribueert. Het rendement van een elektriciteitscentrale hangt sterk af van het type centrale en de transport- en distributieverliezen hangen sterk af van de situering van de klant binnen het elektriciteitsnet. In dit voorbeeld werd verondersteld dat het totaalrendement 50% bedraagt, hetgeen refereert aan de hoogrendement STEG-centrales. Met deze uitgangspunten blijkt dus dat om 50 eenheden elektriciteit te kunnen leveren 100 eenheden aan primaire energie nodig zijn als brandstof voor de elektriciteitscentrale.

Warmte wordt meestal in het bedrijf of gebouw zelf opgewekt in ketels, die opgesteld staan in de stookplaats.
Figuur 1.1-1a toont dat voor een warmtevraag van 75 eenheden en een ketel met een rendement van 90%, 83 eenheden aan primaire brandstof nodig zijn.

Om aan de volledige elektriciteits- en warmtebehoefte van het gebouw in figuur 1.1-1a te voldoen, wordt dus beroep gedaan op 100 + 83 = 183 eenheden primaire energie.

Figuur 1.1-1b toont de ideale situatie voor WKK; hier werd geopteerd voor een WKK-installatie die 50 eenheden elektriciteit en 75 eenheden warmte produceert. In deze ideale situatie kan men de energiebehoefte volledig opvangen met een WKK-systeem, dat 50 eenheden elektriciteit en 75 eenheden warmte produceert. In deze ideale situatie zien we dat geen elektriciteit van het net aangekocht moet worden en dat de ketels geen bijkomende warmte moeten leveren.
Uitgaande van een totale brandstofbenutting van de WKK-installatie van 86% (elektrisch rendement 34%, thermisch rendement 52%) leidt dit tot een behoefte aan primaire energie van 145 eenheden, zodat WKK een primaire energiebesparing van 38 eenheden oplevert, hetgeen overeenkomt met 21%.
In dit voorbeeld wordt uitgegaan van performante systemen, zowel op gebied van gescheiden opwekking als op gebied van WKK.

	a. Situatie zonder WKK
	b. Ideale situatie WKK
	c. Praktijksituatie WKK

Figuur 1.1: Toelichting principe WKK

In de praktijk evenwel zal de energievraag van het gebouw niet identiek zijn aan de energielevering van de WKK, zoals in figuur 1.1-1c wordt weergegeven.
In figuur 1c is de energievraag groter dan de energielevering van de WKK-installatie (energievraag: elektriciteit 60 eenheden, warmte 100 eenheden), zodat bij vollastbedrijf van de WKK-installatie nog 10 eenheden elektriciteit van het net aangekocht moeten worden en nog 25 eenheden warmte geleverd moeten worden door de ketels. Zoals uit figuur 1.1-1c blijkt, blijft de energiebesparing in absolute termen gelijk aan 38 eenheden, maar daalt de besparing procentueel tot 16%.

Ook zien we reeds een aantal specifieke eigenschappen van WKK in figuur 1c duidelijk naar voor komen.
Als er geen WKK wordt toegepast, hoeft de technische dienst van een gebouw "enkel" in te staan voor de ketels in de stookplaats; bij toepassing van WKK wordt dezelfde technische dienst geconfronteerd met een meestal onbekende technologie. Bovendien vereist toepassing van WKK inzicht in de energievraag van het gebouw; vooral de gelijktijdigheid van de warmte- en elektriciteitsvraag is hierbij belangrijk. Zonder toepassing van WKK beperkt men zich meestal tot het betalen van de facturen.

Een essentieel kenmerk van WKK is dat zowel elektriciteit als warmte nuttig aangewend worden.

In de praktijk wordt WKK soms in verband gebracht met 'peak-shaving' en 'noodgroepen', maar het is belangrijk deze zaken goed van elkaar te onderscheiden.

'Peak-shaving' is een vorm van zelfproductie van elektriciteit die enkel gebaseerd is op energiekostenbesparing; de vrijkomende warmte wordt niet benut, zodat hier geen sprake is van besparing op primaire energie en dus ook niet van WKK. Bij 'peak-shaving' kan onderscheid gemaakt worden tussen:

· zuivere peak-shaving installaties, die geprogrammeerd inschakelen wanneer een maximaal toegelaten waarde van de kwartuurpiek dreigt overschreden te worden;
· peak-shaving installaties die gedurende de piekuren van het optioneel uurseizoentarief in bedrijf zijn.

Dergelijke peak-shaving installaties hebben dus niets te maken met WKK.

Bij een aantal bedrijven en in enkele specifieke sectoren (bv. ziekenhuizen) dienen vaak noodgroepen geïnstalleerd te worden om de elektriciteitsvoorziening te kunnen garanderen in geval het openbare elektriciteitsnet uitvalt.
Deze relatief dure groepen treden zelden in bedrijf; ze moeten enkel regelmatig getest worden, wat nog eens bijkomende kosten met zich meebrengt.
Het valt te overwegen om in plaats van een noodgroep een WKK-installatie te plaatsen, zodat de vereiste bedrijfszekerheid bereikt kan worden met een 'actieve installatie'. Er dient hierbij echter nadrukkelijk vermeld te worden dat een WKK-installatie best niet gebruikt wordt als noodgroep voor zeer kritische afnemers (bijvoorbeeld het operatiekwartier in een ziekenhuis); voor iets minder kritische elektriciteitsgebruikers kan een WKK eventueel wel dienst doen, al dient hierbij het extra studiewerk niet onderschat te worden.