5.3.1 Keuze WKK-technologie

In hoofdstuk 2 werden de volgende, op de markt beschikbare, WKK-technologieën kort gekarakteriseerd:

· WKK met motor : gasmotor
dieselmotor

· WKK met turbine : gasturbine
stoomturbine
stoom- en gasturbine (STEG)

De keuze tussen de diverse WKK-technologieën voor een bepaalde situatie is vooral terug te voeren op het temperatuurniveau waarop men de warmte wil recupereren. Globaal kan gesteld worden:

warmte < 120 °C: WKK met motor

warmte > 120 °C: WKK met turbine

In deze paragraaf wordt bij de keuze van de diverse WKK-technologieën een korte toelichting gegeven.

WKK met motor

Zoals vermeld in hoofdstuk 2 hangt het van de specifieke toepassing af in hoeverre de vrijkomende warmte per warmtebron bij een WKK met motor gevaloriseerd kan worden.
Er kunnen globaal gezien drie belangrijke toepassingsgebieden onderscheiden worden voor WKK met motor:

· bedrijven met een behoefte aan warm water;
· bedrijven met een behoefte aan warm water gecombineerd met
een beperkte behoefte aan stoom (beperkt in stoomdebiet en
-condities);
· bedrijven met een behoefte aan warme lucht.

Bedrijven met een behoefte aan warm water

Deze bedrijven/instellingen vormen het grootste toepassingsgebied van WKK-systemen met zuigermotor.

Enkele belangrijke sectoren zijn:

· gezondheidszorg
· glastuinbouw
· zwembaden
· grote appartementsgebouwen, wijkverwarming
· grote kantoorcomplexen
· industrie met behoefte aan warm water
· …….

In de meeste van deze toepassingen kan de warmte uit de smeerolie, het motorkoelwater en de uitlaatgassen gerecupereerd worden; de mate waarin de warmte van de intercooler kan worden gerecupereerd hangt af van de hoogte van de maximale intredetemperatuur van de intercooler en van de hoogte van de laagste temperatuur in het verwarmingscircuit.
Omdat tegenwoordig motoren met hogere toelaatbare temperaturen voor motorkoelwater (tot 120 °C) en absorptiekoelmachines met lagere temperatuurvereisten beschikbaar zijn, wordt de combinatie WKK-systeem met zuigermotor en absorptiekoelmachine, waarbij de gerecupereerde warmte van de zuigermotor wordt toegevoerd aan de absorptiekoelmachine, steeds meer toegepast.

Bedrijven met een behoefte aan warm water gecombineerd met een beperkte
behoefte aan stoom (beperkt in stoomdebiet en -condities)

Vanwege de hoge temperatuur van de uitlaatgassen kan met de warmte in de uitlaatgassen stoom geproduceerd worden. Door het beperkte uitlaatgassendebiet kan echter slechts een beperkte hoeveelheid stoom geproduceerd worden. De warmte die zich bevindt in het motorkoelwater, de smeeroliekoeling en de intercooler kan enkel in de vorm van warm water gerecupereerd worden. Voor bedrijven met zowel een behoefte aan stoom als aan warm water is een dergelijk WKK-systeem een interessante optie; een voorbeeld hiervan zijn ziekenhuizen waar behalve een vraag naar warm water (verwarming) ook een stoombehoefte (sterilisatie, koken) aanwezig is.

Probleem is dat veel industriële bedrijven met een beperkte vraag naar stoom (bijvoorbeeld textielbedrijven, zuivelbedrijven) reeds een overschot aan warm water hebben, zodat het voor deze bedrijven vaak enkel interessant is om de warmte uit de uitlaatgassen in de vorm van stoom te recupereren.
De totale brandstofbenuttingsgraad van een dergelijke WKK-installatie bedraagt dan slechts circa 60%; hoewel het voor deze bedrijven economisch gezien interessant kan zijn een dergelijk WKK-systeem te plaatsen (voornamelijk vanwege de verlaging van de elektriciteitsfactuur) is het energiebesparend effect nihil of zelfs negatief.

Eén van de manieren om toch warm water te kunnen gebruiken, en daarmee de totale brandstofbenutting van de WKK-installatie circa 85 % te laten bedragen, is het suppletiewater voor de stoomketel, dat een temperatuur heeft van circa 20 °C, op te warmen tot bijvoorbeeld 80 °C; natuurlijk vervalt deze optie als het condensaat van het stoomnet 'integraal' wordt teruggewonnen.

Bedrijven met een behoefte aan warme lucht

Een typisch voorbeeld van dit toepassingsgebied vormen de steenfabrieken, waar grote hoeveelheden warme lucht nodig zijn voor het drogen van de stenen en waarbij de samenstelling van de lucht niet kritisch is.
Dit laatste kan wel een probleem zijn bij bijvoorbeeld bedrijven uit de voedingsnijverheid waar zuivere drooglucht een vereiste is; toch werden enkele interessante WKK-toepassingen gerealiseerd bij mouterijen in Vlaanderen.

WKK met turbine

WKK-systemen met gasturbines zijn aangewezen voor bedrijven met een stoomvraag van minimaal 10 ton/uur. Vooral de procesindustrie waarbij continu relatief grote hoeveelheden stoom gebruikt worden, komt in aanmerking voor WKK met gasturbines.
In het verleden werden WKK-systemen vooral uitgerust met stoomturbines; tegenwoordig worden meer WKK-systemen met gasturbines in gebruik genomen omdat de WKK-installaties met gasturbines een aantal belangrijke voordelen hebben (hoger elektrisch rendement, kortere bouwtijd,…). Enkel in specifieke situaties, waarbij stoom geëxpandeerd moet worden en waarbij de as van de stoomturbine rechtstreeks gebruikt kan worden voor de aandrijving van bijvoorbeeld een grote compressor, kan een WKK met stoomturbine wellicht interessant zijn.

Een STEG-installatie kan interessant zijn indien de elektriciteitsvraag relatief groot is ten opzichte van de stoomvraag; zoals in hoofdstuk 2 vermeld werd, zijn een aantal WKK-installaties als STEG uitgevoerd, doordat voor een bestaande stoomturbine een WKK met gasturbine geschakeld werd.