COGEN Vlaanderen team, anno 2008

Transcriptie

1 INDEX Editoriaal 1 Reciprocating engines continue to evolve District Heating and Cooling 2 8 Verplicht haalbaarheidsonderzoek 9 µwkk de ketels van de toekomst? Ieder huis zijn krachtcentrale Kalender IEA-rapport: samenvatting WKK-crisis in Nederland WKK-platformen Verslag studiedag: WKK in gebouwen en Micro WKK Electrabel en WKK WKC: Resultaten van de inleveringsronde Mededeling VREG Emissions Trading Rules Nieuwe leden Lid worden van COGEN Vlaanderen? Pagina COGEN Vlaanderen team, anno 2008 Van links naar rechts: Erwin Cornelis Technisch Wetenschappelijk Coördinator Aanspreekpunt voor al uw WKK gerelateerde vragen. erwin.cornelis@cogenvlaanderen Tel: Gsm: Annick Dexters Technisch Wetenschappelijk Coördinator Aanspreekpunt voor al uw gebouwen en micro WKK gerelateerde vragen. annick.dexters@cogenvlaanderen.be Gsm: Ilse Geyskens Technisch Wetenschappelijk Coördinator Aanspreekpunt voor al uw bio-wkk gerelateerde vragen. ilse.geyskens@cogenvlaanderen.be Tel: Gsm: Jean-Pierre Lemmens Algemeen Directeur jean-pierre.lemmens@cogenvlaanderen.be Tel: Jörg Baeten Projectcoördinator en Webmaster Aanspreekpunt voor de nieuwsbrief, website, projecten, leden, studiedagen jorg.baeten@cogenvlaanderen.be Tel: Gsm:

2 VOORWOORD BESTE LEDEN, Wie schreef ook weer Een nieuwe Lente, een nieuw geluid? Voor COGEN Vlaanderen is het in ieder geval een beetje wennen. Het afscheid van Michel Raskin, stichtende vader en vele jaren de drijvende kracht van COGEN Vlaanderen laat natuurlijk sporen na. Maar ook zonder Michel zullen wij verder de kar van de WarmteKrachtKoppeling trekken. Zeker, er is de voorbije jaren hard gewerkt en de resultaten zijn zichtbaar. WarmteKrachtKoppeling staat in Vlaanderen duidelijk op de kaart. En laat het duidelijk zijn: het gaat hier om kwaliteitsvolle WKK, om WKK die bijdraagt tot energiebesparing, en die van daaruit een bijdrage levert aan de duurzame ontwikkeling. Misschien ervaren sommige deze bijdrage als bescheiden. Kan zijn. Maar laat het duidelijk wezen: duurzame ontwikkeling wordt opgebouwd met vele stenen en steentjes. Niet alleen is er, mede dank zij de initiatieven van COGEN Vlaanderen, een brede aanvaarding voor WKK gekomen in Vlaanderen. Er is meer. De Vlaamse Overheid heeft een systeem van subsidiëring op poten gezet (ook hier heeft COGEN Vlaanderen een duidelijke rol gespeeld!), waarvan de vruchten zichtbaar zijn. Wij verwijzen hierbij met graagte naar de resultaten in de tuinbouwsector. die op tafel liggen. Er is de problematiek van de aansluiting op het elektriciteits- en het gasnet. De snelle doorbraak van WKK betekent voor de uitbaters van beide netten een niet te verwaarlozen uitdaging, niet alleen technisch, maar ook financieel. Nauw aansluitend hierbij is er de problematiek van de gebouwen- en micro WKK. Hier moeten, liefst op korte termijn, een aantal problemen opgelost geraken. Er stelt zich de vraag naar de in te zetten technologieën (gasmotoren, kleine gasturbines, Stirling motoren, op termijn misschien brandstofcellen). Maar er zijn ook juridische aspecten die dringend om een oplossing vragen (statuut van producenten in micro-netten...). Een ander domein dat volop in de belangstelling staat is dat van de WKK met bio-brandstoffen. Dit is een uiterst delicaat onderwerp, waarbij vele aspecten de duurzaamheidstoets moeten doorstaan. De ploeg van COGEN Vlaanderen staat klaar om, samen met de leden, de uitdagingen aan te gaan. Dit samen met de leden is hierbij echt essentiëel. Het is binnen de platformen dat de verschillende belanghebbenden hun meningen aan elkaar moeten toetsen, het is binnen de platformen dat gezocht wordt naar de consensus, die zo noodzakelijk is om onze Overheid goed te kunnen adviseren. Het verleden heeft getoond dat het kan. Het werk van COGEN Vlaanderen is echter niet ten einde, ver daarvan. Laten wij even in het kort overlopen wat de onderwerpen zijn Wij rekenen op U! De ploeg van COGEN Vlaanderen. COGEN Vlaanderen team, anno 2008 Jaargang 8 3 Nummer 1

3 Reciprocating engines continue to evolve Reciprocating engines form the heart of a major proportion of CHP systems around the world. Here, James Hunt reports on the latest developments in gas, diesel and dual-fuel reciprocating engine technologies. Modern large reciprocating engines for power generation applications typically have gross electrical efficiencies of up to 47% for engine sizes bigger than about 3 MW e. They are, therefore, very efficient, and such engines are available in diesel, gas and dual- (or multi-) fuel variants in outputs up to around 6 MW more for large two-strokes, and 60 MW or more for multi-engines. For cogeneration applications, diesel and gas engines predominate, though dual-fuel engines are occasionally used because of their inherent fuel flexibility. But which type to use and why? Is reciprocating engine development keeping pace with legislative requirements and the need to cut down the use of increasingly expensive fossil fuels? Reciprocating engines are not generally designed specifically for use in cogeneration. Cogeneration requires lots of heat in the exhaust, so a chosen engine (gas, diesel or dual-fuel), will simply be optimized for the application. This is comparatively easy to achieve by programming different electronic control parameters or through fuel/air system changes, so that a little thermal efficiency is sacrificed to obtain more exhaust heat. The engines themselves remain virtually identical to their simple-cycle brethren. successfully used as an efficient solution for electricity production around the world. Other benefits include operational flexibility, easy maintenance, extreme reliability, very long life, extended intervals between servicing and life cycle costs are still being reduced. Of increasing importance is the fact that diesels are reasonably fuel tolerant. The type is, therefore, ideal for a wide range of stationary power applications, particularly where there is no gas supply infrastructure. Recent technical advances that have improved diesel engine fuelefficiency and emissions include common-rail fuel injection equipment (FIE), electronically controlled jerk pumps and unit injectors, highly desirable variable injection timings, and redesigned combustion systems. Other advances have been made in turbochargers. Types include two-stage, high-pressure, sequential and variable turbocharging. Improvements have also been made in engine control, electronic management and diagnostic systems. The latest diesel engines boast very low exhaust emissions compared with earlier engines. For example, Wärtsilä s brand new and very powerful (23,000 kw) 20V46F engine is especially environmentally friendly, having NOx emissions down to 710 ppm NOx at 15% oxygen. This 18-cylinder engine also complies with ever more The diesel engine The diesel engine is the most fuel-efficient reciprocating engine available. A good example is Tognum GmbH s MTU 20 V 4000 engine. This uses only 192 gm/kwh of fuel, representing 44% thermal efficiency, excluding large cogeneration benefits. Indeed, efficiencies, in some cases, now approach 50%. High fuel efficiency is crucial because, at current diesel fuel prices, fuel costs can make up well over 80% of a plant s life cycle costs, and every 1% reduced fuel consumption results in (typically) 0.8% lower life cycle cost. Diesel combined-cycle plant has, for example, been Wärtsilä s new 20V46F electrical power engine being built on the company s new modular production line Jaargang 8 4 Nummer 1

4 RECIPROCATING ENGINES CONTINUE TO EVOLVE stringent World Bank environmental requirements. In another, rather different example, MAN B&W Diesel s 12K80MC-S slow-speed two-stroke engine develops 43.9 MW at r/min. Equipped with Selective Catalytic Reduction System (SCR), Electrostatic Precipitator (ESP) and Flue Gas Desulphurization (FGD) equipment, such very large engines are among the most fuel efficient and cleanest available, but require very large power plant buildings. SCR, for exhaust after-treatment, can reduce NOx emissions by up to 80% (to <2 g/kwh), but excellent electronic engine management is necessary to make it work efficiently. Catalytic after-treatment equipment adds cost, however, so diesel power has been at a comparative disadvantage compared with lean burn gas engines, with their much cleaner exhaust, at least in many European countries, and it has become difficult to meet increasingly stringent emissions legislation. It is true that smoke has been almost eliminated and exhaust emissions greatly reduced, but NOx, diesel particulate matter (DPM) and CO2 greenhouse gas emissions are problems for diesel engine operators. However, big strides are still being made in engine emissions, and longer-term solutions include successful electronic valve actuation (EVA), allowing cam timing independence, and alternative fuels for ultra-lean burn combustion. Hot components made from modern ceramics have potentially very large benefits (higher operating temperatures improve fuel efficiency), but ceramics often fail unpredictably and catastrophically more development work is needed. A typical MAN Diesel product. The company has recently been involved in the major HERCULES co-operative research project Diesel engine research Research is continuing. For example, a multinational team of over 40 European companies and research institutions, led by Wärtsilä and MAN Diesel, has recently successfully completed the major HERCULES co-operative research project ( into the technologies necessary to achieve higher-efficiency engines with ultra-low emissions. Though this work was carried out for the marine power sector, many of the benefits will be applicable to stationary power. HERCULES work should allow drastically reduced lower gaseous and particulate emissions, yet with better fuel efficiency and reliability. The project covered the following interrelated work: Extreme design parameters extreme pressure conditions were studied using advanced high BMEP (brake mean effective pressure) research engines that coped with severe mechanical and thermal loads. Examples included advanced working cycles (eg the Miller cycle), and examining fuel spray and combustion processes using lasers. Advanced combustion concepts 3D computer fluid dynamic (CFD) simulation tools optimized combustion systems. Fundamental investigative work on FIE at high pressures was carried out. Better turbocharging systems the potential benefits of variable-geometry turbocharger systems, as well as power take-in/take-out and multi-stage turbochargers, were investigated. New variable turbocharging concepts were developed for four-stroke and two-stroke engines. Turbocompounding this looked at the potential benefits of combined cycle systems. Various alternatives were simulated in computer models. The potential for improved combined efficiency is 3% 5%. Emissions reduction (internal water) methods of using water inside engine cylinders to reduce NOx emissions were developed. Emissions reduction (internal exhaust gas) particulate matter emissions from two- and four-stroke diesel engines were characterized; the data obtained will allow more systematic investigation. Emissions (after-treatment) the after-treatment of engine exhaust gases was studied, in part using non-thermal plasma (NTP) techniques to demonstrate NOx reduction in two-stroke engine simulations. Reduced friction reducing internal engine friction losses through better lubrication and tribology will improve engine efficiency. Adaptive and intelligent engine this involved self-learning Jaargang 8 5 Nummer 1

5 RECIPROCATING ENGINES CONTINUE TO EVOLVE systems based on monitoring with reliable measuring equipment, together with engine mode changes based on manual or self-detected requirements. Engines for fuel flexibility Alternatively, some DF engines can burn a combination of natural gas and diesel fuel simultaneously, using a very small amount of diesel fuel as the ignition source (common rail micropilot ). This provides combined diesel and gas engine benefits. Using multipoint, port-injected NG delivery valves, together with an electronic diesel injection system, diesel power and efficiencies can be achieved with significantly reduced base diesel emission levels for NOx and particulates. Unlike gas engines, no ignition equipment is needed, increasing reliability and availability, and possibly cutting costs. Caterpillar s DF engines are typical. These burn natural gas and diesel fuel together, the latter being the combustion pilot. Two independently controlled fuel systems communicate via a software interface based on the diesel fuel injection signal from an engine management system (ADEM). The engine control unit (ECU) takes ADEM s desired diesel fuel injection signal and asks for a specific quantity of diesel injection to be delivered at a precise time. The system simultaneously sends a pulse width modulated (PWM) signal to the NG gas injectors operating at rail pressure, metering gas delivery quantities. This signal varies according to manifold and charge air temperatures and pressures, while fuel mapping duplicates base diesel performance. Start-up takes place on 100% diesel fuel after warm-up, diesel substitution occurs. The cycle is effectively diesel, so the total fuel energy combustion event remains essentially unchanged. Adjustments to Wärtsilä s new 20V46F engine Fuel flexible engines able to burn sustainable fuels successfully will become increasingly important. Such machines can accommodate low cost fuels, or convert from one fuel to another often while running. Dual-fuel (DF) engines allow operators to switch to whichever is the cheapest or more convenient fuel gas or diesel fuels so operational flexibility is high. This transfer from gas to diesel mode can, with some engines, take place at any load, automatically and almost instantly. Like gas engines, such DF engines operate lean-burn so that there is more air than needed for complete combustion. This increases efficiency and reduces NOx emissions. Testing Wärtsilä s new 20V46F engine. This 18-cylinder engine complies with difficult World Bank environmental requirements Fairbanks Morse opposed piston (O-P) two-stroke DF engines use a broadly similar principle, and equipped with the company s Enviro-Design technology, there is only a nominal 1% pilot fuel requirement. This equates to lower fuel costs and inherently low NOx emissions to levels, it is claimed, previously achievable only with lean-burn spark ignited gas engines. Wärtsilä s tri-fuel 32DF and 50DF engines are claimed to offer the ultimate in fuel flexibility, being able to run on natural gas, light fuel oil (LFO) or heavy fuel oil (HFO). Furthermore, they can switch smoothly from gas, via LFO to HFO and back during operation. In gas operation, a common-rail micropilot injection system allows stringent emission regulations to be met, impossible if a normal injection system were used. A second, conventional, injection sys- Jaargang 8 6 Nummer 1

6 RECIPROCATING ENGINES CONTINUE TO EVOLVE tem is used when the engine is run on LFO or HFO. Fuel flexibility and high efficiency are the main advantages. The thermal efficiency is 47%. MAN B&W Diesel s 12K80MC-S slow-speed two-stroke engine develops 43.9 MW at r/min. Such very large engines can be among the most fuel efficient and cleanest available Showing the general arrangement of Wärtsilä s new and very powerful 20V46F electrical power engine DF engines can, therefore, minimize worries about volatile fuel prices and supply problems, as they can switch to another fuel depending on availability, pricing or environmental legislation. The cost of large diesel storage tanks can also be reduced. Some DF baseload power plants can run on heavy or light fuel oils, as well as crude oil, gas or emulsified fuels, as required. Some manufacturers offer a multifuel capability natural, digester and biogases, plus light, heavy and crude fuel oils, and emulsified fuels. A number of engine manufacturers now produce fuel flexible engines. Among them are Fairbanks Morse, Caterpillar, MAN B&W, Kybota and Wärtsilä. The main drivers of gas engine development have been the demand for ever lower exhaust emissions, coupled with improving fuel efficiencies and reliability, while reducing maintenance costs. For an equivalent amount of heat, burning natural gas produces about 30% less CO2 than burning liquid fossil fuels, so gas engine emissions are lower than those of diesel engines. The lean (weak) mixture of gaseous fuel and air means that a typical 5MW gas engine will have NOx emissions of around 1 g/kwh (or better) half that of diesel engines using Selective Catalytic Reduction (SCR). Adding a catalytic converter enables gas engines to operate even in cities. However, formaldehyde emission is now a concern; Danish authorities have been monitoring a gas engine powered CHP plant to establish future limits. Gas engines While oil and gas are still the main sources of energy, gas is the most CO2 friendly fossil fuel. The lean-burn gas reciprocating engine, available with similar power outputs to diesel engines, is ideal for making best use of natural gas. Such engines have been increasingly seen in Europe as being ideal for distributed power generation, which requires clean, reliable power for long, sometimes intermittent periods of operation, at lowest cost. Other applications include standby power for critical loads and cogeneration systems. The very large Selective Catalytic Reduction System (SCR) for use with MAN B&W Diesel s 12K80MC-S slow-speed two-stroke engine Jaargang 8 7 Nummer 1

7 RECIPROCATING ENGINES CONTINUE TO EVOLVE Gas turbines have been the obvious choice for cogeneration applications, but gas reciprocating engines provide better flexibility for frequent starting, stopping and load changes. In these modes, gas engine electrical efficiencies are clearly higher, and emissions are generally lower in relation to produced power. Fuel costs may be up to 30% lower than turbines, though actual economy depends on application, heat recovery, and fuel price. However, because modern gas engines are very fuel efficient, waste heat temperatures are somewhat low for a steam bottoming cycle in combined cycle operation. Even so, high plant efficiencies can be obtained. Although the gas engine may now be reaching the limits in terms of thermal efficiency improvements with 50% the probable limit development work is still being carried out. Manufacturers are developing advanced machines with the aim of achieving such thermal efficiencies with a 95% reduction in NOx emissions all with major maintenance cost reductions. This can only be achieved using advanced fuel-handling systems, more developed ignition and combustion systems, and advanced high temperature materials. Individual ignition adjustments (by cylinder, by speed/load/ emissions/energy requirement), and individual timings/cylinder are also significant areas of development. For example, adaptive load balancing enables wider operating fields for the engine, since the cylinders operating points can be adjusted automatically much closer to each other than with more conventional control systems. Automated load sharing between cylinders allows higher loads, compression ratios and efficiencies. Further advances are likely to come about through reducing friction (special piston ring pack designs and better tribology / hydrodynamic design), and improving the Miller Cycle with early intake valve openings to increase effective compression ratio and, therefore, cycle efficiency. In another development, MAN Diesel s new 5 8 MW 32/40PGI power generation gas engine has a completely new, high-energy ignition system (PGI) that operates without spark plugs. It is claimed to combine the advantages of a diesel engine, such as high power density and high efficiency, with the low emissions of a gas engine. The first engine has been operating very efficiently in the company s Augsburg base CHP plant since In the PGI process, a small quantity of ignition gas is injected into a prechamber, to be ignited on a hot surface. This initiates lean air-gas mixture ignition in the combustion chamber. The mixture contains a lot more air than normally needed, so, combined with the effective ignition, efficiencies approach those of state-of-the-art diesel engines, it is claimed. No elaborate after-treatment to reduce NOx is needed, and the 32/40PGI engine achieves efficiencies above 46%, with NOx emissions of less than 250 mg/nm 3 at 5% O2. Rolls-Royce s recently introduced K-gas G4.2 gas engine (12, 16 or 18 cylinders, kw e = 200 kw of electrical power / cylinder) is claimed to have highest electrical efficiency in its range and is ideal for cogeneration applications. It offers a 5.5% fuel saving, equivalent to 85,000 / year for an 18-cylinder engine operating for 7000 hours / year compared with the previous G4 model. Improvements derive from a bore-cooled cylinder liner with higher compression ratio. A lower carbon-cutting ring gives reduced dead space for the air/gas mixture around the piston s top land, improving thermal efficiency and reducing unburned hydrocarbon (UHC) emission. Another good example is Tognum s MTU long-stroke 12 V 4000 L61 low emissions high-power-density gas engine. The exhaust heat is easily recovered for trigeneration applications, with high overall efficiencies to 84% or more. Conclusions and biofuels A Rolls-Royce Bergen gas engine. The company s K-gas G4.2 gas engine is claimed to have highest electrical efficiency in its range All forms of reciprocating engine for power generation (and other) applications, are still being developed. Although the maximum achievable fuel efficiencies are now probably being approached, there is still room for significant improvement in all performance variables, but exhaust emissions will become the main driver. Jaargang 8 8 Nummer 1

8 RECIPROCATING ENGINES CONTINUE TO EVOLVE Electricity is getting more expensive, partly because of the evergreater need to reduce power plant stack emissions, though highquality low sulphur fossil fuels avoid catalyst poisoning and bad eggs hydrogen sulphide (H2S) and sulphur dioxide (SO2) generation. While residual fuels commonly used in diesel engine power plants are competitively priced compared with distillate fuels and natural gas, unfortunately there is also an increasing fuel availability problem. This is partly because of the growing global demand, but also because worldwide peak oil production is already with us or soon will be so energy consumption is rising at the same time as the sources are diminishing. Easy oil is over. Moreover, man-made climate change is now a recognized fact, and CO2 emissions are still rising because of fossil fuel dominance. Therefore, development of alternative and renewable fuels will be essential. Biomass has great potential bio-oils and bio diesel can be produced, as can ethanol, methanol, DME (dimethyl ether), biomethane and hydrogen. All of these are suitable, but palm oil and Jatropha seed are ideal sources for diesel engines and from them can be produced crude vegetable oil. However, certain biofuels grown as crops may not actually save much CO2 emission (and may even increase it), and land taken away from much-needed crops for food growth will become a significant difficulty. Recycled animal and frying fats, and recycled vegetable oils are better in this respect, but there will never be enough of it. Engines burning a range of biofuels effectively will, therefore, be at an advantage. James Hunt is a UK-based writer on energy and electrotechnical issues. cospp@pennwell.com Bron: Cogeneration & on Site Power Production, january - february The EVE research diesel engine The Internal Combustion Engine Laboratory of the Helsinki University of Technology has built the EVE medium-speed large bore (200 mm) single-cylinder research engine. The EU and Wärtsilä are among the partners. For research flexibility, this highly loaded engine features an electro-hydraulic valve actuating system all four valves (two inlet; two exhaust) can be opened and closed independently of each other and of crank angle (as far as avoidance of mechanical disaster allows). The complex interrelated timings possible allow cycles to be achieved that were difficult or impossible previously. Valve control is overseen using a high-speed control system developed at Institute of Hydraulics and Automation of Tampere University of Technology. The cylinder head is a modified Wärtsilä W20 unit, and the piston is a standard W20 unit. Using EVE, research has been carried out into the following areas: Optical measurements of fuel spray and combustion Working cycles and fuel efficiency High power density Fuel injection Charging techniques Exhaust gas emissions Tribology The target maximum cylinder pressure is 400 bar (50 bar indicated mean effective pressure) yet to be achieved because combustion chamber modifications will be needed. Even so, it has been successfully shown that the 200 mm bore medium-speed diesel engine can be run reliably with an electro-hydraulic valve mechanism. This is potentially very important for future diesel engine development, and indeed, the development of reciprocating engines using other fuels. Jaargang 8 9 Nummer 1

9 Renewable Framework Directive promotes District Heating and Cooling Energy and Climate Package As part of its Energy and Climate package the European Commission has proposed a Directive to achieve its goal of increasing the share of renewable energy to 20% by This aims to establish national renewable energy targets that result in an overall binding target of a 20% share of renewable energy sources in energy consumption in 2020 and a binding 10% minimum target for biofuels in transport to be achieved by each Member State. The Directive innovates by addressing three sectors: electricity, heating and cooling, and transport. It is up to the Member States to decide on the mix of contributions from these sectors to reach their national targets, choosing the means that best suits their national circumstances. They will also be given the option of achieving their targets by supporting the development of renewable energy in other Member States and third countries. The minimum 10% share of biofuels in transport is applicable in all Member States. Biofuels tackle the oil dependence of the transport sector, which is one of the most serious issues affecting security of energy supply that the EU faces. Finally, the Directive also aims to remove unnecessary barriers to the growth of renewable energy for example by simplifying the administrative procedures for new renewable energy developments and encourages the development of better types of renewable energy (by setting sustainability standards for biofuels etc). Target Calculation If the overall 20% target for renewables is to be reached in an effective manner, the individual targets for each Member State have to be determined as fairly as possible. The Commission has therefore put forward a five-step approach: The share of renewable energy in 2005 (the base year for all calculations in the package) is modulated to reflect national starting points and efforts already made for Member States that achieved an increase of above 2% between 2001 and % is added to the modulated 2005 share of renewable energy for every Member State. This remaining effort (0.16 toe for each person in the EU) is weighted by a GDP/capita index to reflect different levels of wealth across Member States, then multiplied by each Member State's population. These two elements are added together to derive the full renewable energy share of total final energy consumption in Lastly, an overall cap on the target share for renewable energy in 2020 is applied for individual Member States. At the same time, the creation of a tradable guarantee of origin regime intends to allows Member States to reach their targets in the most cost-effective manner possible: instead of developing local renewable energy sources, Member States will be able to buy guarantees of origin (certificates proving the renewable origin of energy) from other Member States where the development of renewable energy is cheaper to produce. More District Heating and Cooling With this Directive the European Commission also addresses concerns voiced by Euroheat & Power, Brussels/Belgium, by recognising the possibilities with district heating and cooling to foster the use of renewable energies in particular in cities. Article 12 specifies that»member States shall require local and regional administrative bodies to consider the installation of equipment and systems for the use of heating, cooling and electricity from renewable sources and for district heating and cooling when planning, designing, building and refurbishing industrial or residential areas.«member States are also required to»develop guidance for planners and architects so that they are able properly to consider the use of energy from renewable sources and of district heating and cooling when planning, designing, building and renovating industrial or residential areas.«also, when reporting on implementation to the Commission they shall»outline whether they intend to indicate geographical locations suitable for exploitation of energy from renewable sources in land-use planning and for the establishment of district heating and cooling«. Euroheat & Power Comments In an initial reaction Euroheat & Power has welcomed the Directive as an important move towards reaching the 2020 targets set by the European Council in March After thorough consideration in its working group»energy policy«, the association considers crucial to ensure a more transparent market for guarantees of origin and effective support schemes benefit renewable installations independently from their size. The differentiation between old and Jaargang 8 10 Nummer 1

10 new installations, as well as the 5 MW(th) capacity threshold in the current proposal might leave many heat producers»under the radar«, thus limiting the scope for progress. In buildings regulations care must be taken to secure the use of renewable resources and energy efficiency complement each other maximizing the benefits. The group has established a list of proposed text changes which can be obtained from the Euroheat & Power secretariat. Next Steps The proposed package of measures will now be debated in the European Parliament and the Council. Claude Turmes (Luxembourg, Greens) has been appointed as parliamentary rapporteur. His work will be shadowed by Britta Thomsen (Denmark, Socialist Party) and Werner Langen (Germany, European People s Party). A first exchange of views in the competent committee is foreseen beginning of April Bron Euro Heat & Power, 1/2008 Interested in learning more about EuroHeat & Power? Please contact Martin Heinrichs (hs@vwew.de) VERPLICHT HAALBAARHEIDSONDERZOEK voor hernieuwbare energietoepassingen en warmtekrachtkoppeling voor gebouwen groter dan 1000 m 2 Op 23 november 2007 gaf de Vlaamse Regering haar definitieve goedkeuring aan het besluit voor de invoering van de haalbaarheidsstudie voor alternatieve energiesystemen. Zoals wordt opgelegd door de Europese Richtlijn betreffende energieprestaties van gebouwen, voorziet het besluit in een verplichte haalbaarheidsstudie voor nieuwe gebouwen groter dan 1000 m 2. In het ministerieel besluit van 11 januari 2008 werd vastgelegd welke technieken in de haalbaarheidsstudie te onderzoeken zijn, afhankelijk van de functie en de grootte van het gebouw. De te onderzoeken technieken werden zodanig geselecteerd dat de kans heel groot is dat de toepassing effectief haalbaar is. Het ministerieel besluit legt ook het webformulier vast waarmee de resultaten van de haalbaarheidsstudie moeten gerapporteerd worden. De bedoeling is vooral de bouwheren te informeren over de mogelijke technieken, de subsidies en de haalbaarheid van de verschillende alternatieve energiesystemen. Het is in het belang van de bouwheer om de studie al tijdens de ontwerpfase te laten uitvoeren, zodat alle resultaten nog in het definitieve ontwerp integreerbaar zijn. Voor welke gebouwen moet een verplicht haalbaarheidsonderzoek gebeuren? Voor gebouwen die aan volgende kenmerken voldoen: Nieuw op te richten (deel van een) gebouw > 1000 m 2 (indien het project binnen één bouwvergunningsaanvraag meerdere gebouwen omvat, moeten de bruikbare vloeroppervlakken samengeteld worden). Als referentie voor de vloeroppervlakte van een gebouw kan men uitgaan van de totale oppervlakte van een gebouw die gerapporteerd wordt aan het Nationaal Instituut voor de Statistiek (A7 in het NIS-formulier). Hier wordt als definitie genomen "de som van de oppervlaktes van de verschillende niveaus, berekend tussen de buitenmuren, de oppervlakte ingenomen door de muren zelf inbegrepen". Stedenbouwkundige vergunning aangevraagd na 31 januari Het gebouw of de betreffende delen worden verwarmd om ten behoeve van mensen een specifieke binnentemperatuur te bekomen (dus bvb. geen parkings). Onder nieuw op te richten (deel van een) gebouw wordt begrepen: - nieuwbouw; - herbouw na volledige afbraak van een gebouw; - afbraak gevolgd door herbouw van een deel van een gebouw; - nieuw gebouwd toegevoegd deel van een gebouw dat uitgebreid wordt; - ontmanteling: de dragende structuur van het (betreffende deel van een) gebouw blijft behouden maar de installaties voor het bekomen van een specifiek binnenklimaat en minstens 75% van de gevels worden vervangen. Jaargang 8 11 Nummer 1

11 Hoe kan ik voldoen aan de verplichting om een haalbaarheidsstudie uit te voeren? De haalbaarheidsstudie moet via een samenvattend webformulier ingediend worden bij het Vlaamse Energieagentschap binnen de maand na het aanvragen van de stedenbouwkundige vergunning. De haalbaarheidsstudie dient ondertekend te worden door de uitvoerder van de haalbaarheidsstudie en door de bouwheer, en dient door de bouwheer 3 jaar bijgehouden te worden. Het webformulier kan pas geldig ingediend worden indien alle vereiste velden ingevuld zijn. De velden worden automatisch gecontroleerd of de ingevulde waarden zich binnen een normaal bereik bevinden. Bij afwijkende waarden krijgt u een foutenboodschap te zien. U kan wel een voorlopige versie van het webformulier opslaan. In dat geval krijgt u per een toegangscode voor dat dossier toegestuurd, zodat u het later verder kan afwerken. U kan het voorlopige of ingediende webformulier ook afdrukken. Welke technieken moeten onderzocht worden? De te onderzoeken technieken worden in functie van de gebouwbestemming en de bruikbare vloeroppervlakte aangegeven in de tabel in Bijlage I van het Ministerieel besluit. Voor de volledige oppervlakte van het project (ook als het uit verschillende gebouwen bestaat) wordt uitgegaan van die bestemming die het grootste deel van de volledige oppervlakte inneemt. Voor de gebouwbestemming worden dezelfde bestemmingstypes gebruikt als voor de energieprestatieregelgeving: Wie kan de haalbaarheidsstudie uitvoeren? Om een behoorlijke haalbaarheidsstudie te kunnen uitvoeren, is een grondige kennis van de alternatieve energietechnieken vereist. Er zijn strikt genomen geen wettelijke regels opgenomen over wie de haalbaarheidsstudie mag uitvoeren. Het is in het belang van de bouwheer om hierbij de beste prijs/kwaliteitsverhouding na te streven. Gezien de verschillende technieken die in de haalbaarheidsstudies aan bod dienen te komen, is een brede kennis nodig die moeilijk in een korte opleiding kan opgebouwd worden. Vermoedelijk zullen dus vooral ingenieursbureaus en studiebureaus die zich toeleggen op duurzaam bouwen zich aangesproken voelen om deze taak op zich te nemen. Studiebureaus die zich hierop richten, vindt u terug op de bedrijvendatabank milieuvriendelijke energieproductie. Organisaties die in de bedrijvendatabank willen opgenomen worden, kunnen dit aanvragen op: Bron: Vlaams Energieagentschap Alle links en documenten zijn te downloaden op: energie/haalbaarheidsstudie.php Woongebouw: gebouw bestemd voor individuele of collectieve huisvesting; Kantoorgebouw: gebouw bestemd voor een dienstverleningsfunctie waarin voornamelijk administratief werk wordt verricht en waaronder ook de gebouwen vallen die bestemd zijn voor de uitoefening van een vrij beroep zoals gedefinieerd in de wet van 2 augustus 2002 betreffende de misleidende en vergelijkende reclame, de onrechtmatige bedingen en de op afstand gesloten overeenkomsten inzake de vrije beroepen; Schoolgebouw: gebouw bestemd voor een onderwijsfunctie; Industrieel gebouw: gebouw bestemd voor productie, de bewerking, de opslag of manipulatie van goederen; Gezondheidszorg: onder deze categorie vallen zowel gezondheidsvoorzieningen als welzijnsvoorzieningen; Bijeenkomstgebouw: dagopvang voor kinderen, voor bejaarden, voor gehandicapten, congrescentrum, polyvalent wijklokaal, bioscoop, theater, museum, kunstgalerij, dancing, binnenspeeltuin,... Stads/blokverwarming of -koeling moet enkel onderzocht worden voor gebouwen op te richten binnen de zones die hier worden aangegeven. Jaargang 8 12 Nummer 1

12 MICRO WKK µwkk de ketels van de toekomst? 1. Inleiding Warmtekrachtkoppeling (WKK) is momenteel een hot topic omwille van de stijgende energieprijzen en de zeer ambitieuze doelstellingen van Europa om tegen 2020 de uitstoot van broeikasgassen met 20% te verminderen, 20% van de totale energieproductie uit hernieuwbare bronnen te putten en 20% meer energie-efficiëntie te bekomen. Voor de bouwsector in België betekent dit dat de CO2-productie met 15% moet dalen vergeleken met Energiezuinig wonen wordt een must. WKK is de gelijktijdige productie van elektriciteit en warmte in één en dezelfde installatie. Deze technologie wordt al langer gezien als een van de belangrijkste mogelijkheden om de CO2 uitstoot te verminderen. Door het nuttig gebruik van de warmte kan een WKKinstallatie een globaal rendement van 85% of meer bereiken en een primaire energiebesparing realiseren van 10 tot 30% vergeleken met de gescheiden opwekking van elektriciteit en warmte in conventionele bulkcentrales en ketels. Tot hiertoe werden WKK s voornamelijk in de industrie geplaatst maar langzaamaan dringen ze ook door in de gebouwde omgeving zelfs tot op het niveau van de individuele woning. Micro WKK s (µwkk) zijn volgens de Europese Directive 2004/8/EG en de VREG installaties met een elektrisch vermogen kleiner dan 50 kw e. Huishoudelijke installaties situeren zich in de vermogenrange van 1 tot 5 kw e afhankelijk van de grootte van de woning, het isolatieniveau en het gedrag van de inwoners. van de gas- of dieselmotor wordt via warmtewisselaars gehaald uit de rookgassen, de motorblokkoeling, de oliekoeling en eventueel de turbokoeling. Lang werd gedacht dat deze technologie niet competitief zou kunnen worden omwille van de hoge onderhoudskosten, de emissies van verontreinigingen door onvolledige verbranding, eigen aan een stootsgewijs verbrandingsproces, en hun lawaai. Deze problemen werden praktisch volledig opgelost in de nieuwe installaties die momenteel op de markt worden aangeboden. Zo heeft de µwkk van EC-Power (17kW e / 28 kw th ) voor een motor-wkk een uitzonderlijk hoog onderhoudsinterval van 6000 uren. Fig 1. µwkk 5,5 kw e /12 kw th van SenerTec 2. Technologieën Er bestaat een waaier van technologieën gebruikt voor µwkk ( De belangrijkste zijn de technologieën op basis van inwendige verbrandingsmotoren, uitwendige verbrandingsmachines, brandstofcellen en microturbines. De meest actuele lichten we hieronder toe. Inwendige verbrandingsmotoren Verbrandingsmotoren injecteren brandstof en lucht in de cilinders waar de verbranding plaats vindt. De daaruit volgende temperatuur en drukveranderingen van het brandstof/lucht mengsel zorgen ervoor dat de zuigers heen en weer bewogen worden en de as van de motor en de gekoppelde generator draaien. De warmte 13 Jaargang 8 Nummer 1

13 MICRO WKK 2. Uitwendige verbrandingsmachines Bij externe verbrandingsmachines leveren de verbrandingsgassen geen arbeid. Het verbrandingsproces dat de warmte levert aan het toestel is volledig gescheiden van het medium dat arbeid levert. Het verbrandingsproces is continu, er zijn geen ontploffingen zoals bij diesel- en gasmotoren wat de machines aanzienlijk stiller maakt. Door het continu verbrandingsproces is het ook beter regelbaar en levert het minder schadelijke emissies. Bij uitwendige verbranding worden er geen hoge eisen gesteld aan de gebruikte brandstof. Het onderhoud is bij deze technologie minimaal. De twee meest gebruikte externe verbrandingsmachines zijn de Stirling en de Rankine machines. Bij de Lion (zie Fig 4) verwarmt een gasbrander (5) het water in een buizenverdamper (4) tot stoom van 350 ºC en 25 tot 30 bar. De stoom beweegt zich via de stoomleiding (2) afwisselend naar de linkse (10) en rechtse arbeidscilinder (3), zet uit en beweegt hierdoor een spoel (9), die verbonden is aan de zuiger (7), in een sterk magnetisch veld. De stroom die hierbij ontstaat, wordt via een wisselrichter (6) in het net gevoed. De koelkringloop voert de warmte van de Lineator (1) via een platenwarmtewisselaar (8) af naar de warmwaterkringen van het gebouw en/of het sanitair warm water. Tot deze groep machines behoren ook diegene die niet water als arbeidsmedium gebruiken maar wel een organische stof zoals tolueen, hexaan, ammoniak,. Deze stoffen verdampen bij lagere Fig 3: De Wobble-Yoke van Wispergen Fig 2: Stirlingmachine ingebouwd in verwarmingsketel Stirling machine De Stirling motor (zie Fig 2) bestaat uit een koud deel en een warm deel. Een warmtebron (bv. vlam van gasbrander, of hete gassen van een verwarmingsketel) verwarmt voortdurend het warme deel van de motor terwijl het koude deel continu gekoeld wordt door bv. de warmwaterkringen van het gebouw. Beide delen, warm en koud, staan voortdurend met elkaar in verbinding en hebben dus dezelfde druk. Het arbeidsmedium, opgesloten in de motor circuleert voortdurend van het warme naar het koude deel en omgekeerd en beweegt hierdoor de zuiger b heen en weer. Rankine machine Bij een Rankine machine wordt het arbeidsmedium verdampt. Fig 4: µwkk 2 kw e /16 kw th van Otag temperatuur en kunnen dus met warmtebronnen op lagere temperatuur zoals afvalwarmtestromen van een of ander proces in werking gezet worden. Men spreekt hier van ORC of organic ran- Jaargang 8 14 Nummer 1

14 MICRO WKK kine cycle. Een degelijk machine voor huishoudelijke toepassingen wordt door GTC Europe eind 2008 op de markt gebracht. De verschillende technologieën evolueren voordurend. Er worden grote inspanningen geleverd om het elektrisch rendement, de emissies en de onderhoudsintervallen te verbeteren. Ook wordt er ingespeeld op het gebruik van verschillende soorten biobrandstoffen zoals: biogas, biodiesel, palmpitolie, koolzaadolie (zie WKK s van CogenGreen) en vergaste houtresidu s zoals gebruikt door de µwkk s gefabriceerd door de bedrijven Sunmachine en Xylowatt. 3. Een WKK wordt niet gedimensioneerd zoals een verwarmingsketel. Maatwerk is de boodschap. In tegenstelling tot een verwarmingsketel wordt een WKK niet op pieklast maar wel op basislast gedimensioneerd. Hiertoe heeft men de jaarbelastingsduurcurve nodig. Het teveel of te weinig aan elektriciteit moet via het elektriciteitsnet opgevangen worden. Om te voldoen aan de thermische pieklast heeft men een bijkomende condenserende ketel of een warmtebuffer nodig. Overdimensionering is fataal voor de rentabiliteit van een WKK. Om die reden zijn in het verleden al veel WKK s ontmanteld. Voor bv. centrale stookplaatsen zal een WKK dikwijls maar op 10 tot 25% van het vereiste piekvermogen gedimensioneerd worden. Dit neemt niet weg dat hij 60 tot 80% van de totale gevraagde thermische energie op jaarbasis kan leveren. Deze principes gelden ook voor huishoudelijke µwkk s. Omdat de plaatsbesteding in huizen en appartementen niet zo groot is, wordt de WKK en de ketel voor pieklast vaak in één geheel geïntegreerd. Het gebruik van een buffervat zorgt nochtans voor een grotere reductie van de CO2-uitstoot.. Hulpbrander 4. Condenserende ketels, µwkk s en warmtepompen. De verschillende µwkk technologieën hebben allen min of meer dezelfde benuttigingsgraad van de brandstof maar een andere warmtekrachtratio. µwkk s met stirling machines halen elektrische rendementen van 12 tot 17%, µwkk s met verbrandingsmotoren 25 tot 35% en brandstofcellen rond de 40%. Naarmate het elektrisch rendement groter is zal de warmteproductie van de betreffende µwkk kleiner zijn en kan hij zelfs bij een kleine warmtevraag nog een groot aantal uren blijven draaien. De µwkk zal de concurrentie aan moeten gaan met de warmtepomp en condenserende ketels. Onderstaande tabel toont een vergelijk. De combiketel met HR TOP label heeft een ruimteverwarmingsrendement van 98% en tapwaterrendement van 68%. Een µwkk met 10% elektrisch rendement heeft een ruimteverwarmingsrendement van 109% en een tapwaterrendement van 77%. Een warmtepomp met een COP (coefficient of performance) van 2,2 voor ruimteverwarming en een COP van 1,75 voor tapwater is te vergelijken met de combiketel. Een warmtepomp met respectievelijke COPs van 2,8 en van 1,96 is te vergelijken met een µwkk met een η el = 10%. Vergelijk µwkk - combiketel met HR TOP-label (buffervat met η = 70%) η el 0% 10% 20% 30% 40% η th 97,5%* 87,5% 77,5% 67,5% 57,5% η th verwarming 98% 109% 129% 169% 288% η th tapwater 68% ** 77% 90% 118% 201% Vergelijk µwkk met buffervat - Warmtepomp COP verwarming 2,2 2,8 3,31 4,33 7,37 COP tapwater 1,75 1,96 2,32 *** 3,03 5,16 Tabel 1: Bron: Strijd om opvolging van de HR-ketel door H. Van Wolferen (okt 2005) * jaargebruiksrendement op bovenwaarde en in combinatie met een laagtemperatuurafgiftesysteem ** bij HR-ww-label *** voor combiwarmtepompen met voldoend grote tapwatervraag Fig 6: µwkk 1 kw e / 7 kw th (+ 5 kw th ) van Whispergen met 2 branders. Courante warmtepompen en marktrijpe Stirling WKK s zitten momenteel, wat performantie betreft, in het groene gebied. Europa vraagt dringend de minimale rendementen van µwkk vast te leggen. Het equivalent thermisch rendement van een µwkk in Nederland zal minimaal 125% moeten bedragen. Het equivalent thermisch rendement vindt men door de warmte die de µwkk levert te delen door het brandstofverbruik van de µwkk waarvan 15 Jaargang 8 Nummer 1

15 MICRO WKK men eerst de brandstofhoeveelheid aftrekt, die nodig is om m.b.v. het elektriciteitspark een equivalente hoeveelheid elektriciteit te produceren. Naarmate de µwkk een groter elektrisch rendement heeft kan hij zich alsmaar beter positioneren t.o.v. de warmtepomp. Warmtepompen en µwkk zullen onder de geschikte randvoorwaarden zeker een meer dan behoorlijke primaire energiebesparing kunnen realiseren vergeleken met ketels. Bovenstaand vergelijk refereert naar condenserende ketels. In België zijn echter slechts 60% van de geïnstalleerde ketels condenserende ketels en meestal condenseren ze niet eens omdat de regeling niet juist is ingesteld. Of de huidige µwkk zinvol is in sterk geïsoleerde huizen, waar de warmtevraag beperkt wordt, is de vraag. Hier zijn centrale stookplaatsen met WKK s of wijkverwarming een betere optie. µwkk s zijn in eerste instantie bedoeld voor de niet onaanzienlijke vervangingsmarkt (minder geïsoleerd, grotere warmtevraag), warmtepompen voor nieuwbouw. Jaarlijks worden in Vlaanderen zo n ketels vervangen en een nieuwe woningen gebouwd waarvan 47% eengezinswoningen en 53% appartementen. 5. CO2-besparing Uit het rapport Micro-CHP accelerator van Carbon Trust volgt dat de grootte van de CO2-besparing stijgt naarmate een µwkk een groter elektrisch rendement heeft (of een kleinere warmtekrachtratio) en een groter aantal bedrijfuren kan voorwijzen. Deze besparing is anderzijds ook sterk afhankelijk van de CO2-uitstoot van het elektriciteitspark. Naarmate deze uitstoot vermindert, wordt het moeilijker voor een µwkk om een redelijke CO2-besparing te realiseren. Slecht gedimensioneerde of geregelde µwkk s die niet voldoende draaiuren hebben of voortdurend aan en uitschakelen zullen slechts marginale hoeveelheden CO2 besparen en in het slechtste geval de uitstoot zelfs verhogen. Huishoudelijke µwkk s moeten op een verstandige manier geïmplementeerd worden. Er is dus behoefte aan duidelijke regels wanneer ze al dan niet zinvol zijn. De EPB-regelgeving maar ook de overheidssteun kunnen hierin een belangrijke rol spelen. Het hoeft dus geen betoog dat de fabrikanten van de nieuwe Stirling WKK s er alles aan doen om de elektrische rendementen op te drijven. 6. Besluit. Er bestaat geen twijfel dat µwkk s een beduidende rol zullen spelen in het terugdringen van de CO2-uitstoot en bij de toekomstige elektriciteitsproductie. Alle grote ketelfabrikanten zoals REMEHA, VAILLANT, BBT, BAXI hebben reeds een µwkk in hun gamma of kondigen de marktintroductie voor een van de volgende stookseizoenen aan. Extra overheidssteun zal nodig zijn om een massale marktintroductie te verwezenlijken gezien de nog zeer hoge prijs per kw geïnstalleerd vermogen. Producenten maken zich echter sterk dat eens een voldoende productievolume bereikt is, de meerprijs van de µwkk t.o.v. een condenserende ketel in 5 jaar terug verdiend is zonder enige overheidssteun. ir. Annick Dexters Cogen Vlaanderen Fig 7: Theoretische CO2-besparing in functie van de warmtekrachtratio van µwkk en het rendement van de installatie berekend voor het Verenigd Koninkrijk Jaargang 8 16 Nummer 1

16 MICRO WKK µwkk is ondertussen een thema dat door de pers is opgemerkt. Een overzicht. Ieder huis zijn KRACHTCENTRALE Bouwlustigen vinden op Batibouw de nieuwste technologieën om energie te besparen. Maar misschien moet de klant nog even wachten op echte revoluties. Zoals een verwarmingsketel die ook elektriciteit produceert, nu aangekondigd voor Hij is de voorbode van een netwerk voor elektriciteit waarin we allen tegelijk consument en producent zijn, een soort internet van energiestromen tussen duizenden onderling verbonden minicentrales. Voorlopig alleen nog in testlabs, maar met al enkele voorlopers op het veld. Wacht nog even met uw GASKETEL Verwarmingsketels uitrusten met een generatortje waardoor ze in één moeite ook elektriciteit opwekken, het lijkt het ei van Columbus. Al over twee jaar staan ze op Batibouw, belooft Vaillant, een van de grote ketelproducenten die een derde van de markt in handen heeft, en dan zullen ze snel de gewone condensatieketels vervangen. Een modaal gezin kan met zijn ketel dan de helft van zijn elektriciteitsverbruik zelf produceren. Dat verandert het hele concept van elektriciteitsbevoorrading. Intussen draaien de eerste toestellen op proef, zegt Paul De Groote, technisch directeur van Vaillant. De meeste ketelproducenten delen dezelfde Britse technologie: de energie van de gasketel drijft een stirlingmotortje aan, een zuiger gaat vijftig keer per seconde op en neer, de generator levert bruikbare stroom. De stekker kan zo in het stopcontact. Ecologisten verwelkomen die lokale warmtekrachtkoppeling, zoals dat principe heet, als het verantwoorde alternatief voor extra (nucleaire) centrales. Het principe zelf is niet nieuw. Een aantal tuinbouwbedrijven, ziekenhuizen en fabrieken heeft installaties gebouwd die met dezelfde energie (gas of biomassa) zowel warmte als elektriciteit produceren, de zogeheten warmtekrachtkoppeling of WKK. En ook de thuisproductie van elektriciteit bestaat al. Wie in zonnepanelen investeert, produceert elektriciteit en kan die op het elektriciteitsnet kwijt. De nieuwe ketels combineren die principes. Dat die zogeheten micro-wkk's zo snel gecommercialiseerd kunnen worden, is een verrassende sprong voorwaarts. Vaillant gelooft er rotsvast in: tegen 2015 zouden in Nederland al een half miljoen micro-wkk's draaien. 'We willen aan de klant de boodschap geven om, als ze nog kunnen, te wachten met het vervangen van hun oude ketel tot die nieuwe modellen in 2010, ten laatste begin 2011 op de markt komen.' Het gasverbruik ligt vier tot vijf procent hoger, maar de ketel levert (afhankelijk van het vermogen) zowat 1 kilowatt elektriciteit per uur. De ketel-met-generator haalt dus meer energie uit het gas. Een condensatieketel haalt nu 107 procent rendement, dat kan niet meer hoger, maar een elektriciteitsketel haalt volgens Paul De Groote tot 120 procent rendement. De bedrijfsstrategie is dat als Vaillant op grote schaal kan produceren, de prijs gedrukt kan worden tot à euro. De klant kan 350 euro per jaar terugverdienen, de meerkosten zijn in vijf jaar tijd terugverdiend. Ook de micro-wkk zal op gewone radiatoren aangesloten kunnen worden en dus vooral dienen bij verbouwingen. De omschakeling kan snel. Een stookketel draait gemiddeld tot uur per jaar, wat kilowatt elektriciteit oplevert, ruim de helft van het gemiddelde verbruik van een Belgisch gezin. Het is ook CO2-zuinige elektriciteit, die volgens Vaillant maar de helft van de CO2 produceert tegenover een grote traditionele centrale. Dirk De Keukeleere van de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (Vito), die onderzoek voert naar hoe het elektriciteitsnet dat kan opvangen, beaamt dat het rendement veel hoger ligt bij installaties die de productie van warmte en elektriciteit combineren. Een elektriciteitscentrale haalt 50 tot 55 procent rendement uit gas, een gasketel-met-generator tot 65 procent. Andere ketelbouwers zijn minder voortvarend. Ook Viessmann experimenteert met micro-wkk's, maar Viessmann denkt pas in 2015 op de markt te komen, en verwacht niet meteen een stormloop. Ivan Piette, technisch directeur bij Viessmann, ziet vooral de obstakels. Want hoe meer consumenten zelf onregelmatige producenten worden, hoe groter de druk op het elektriciteitsnet. De grote uitdaging wordt het beheer van al die stroom op het net, zegt Piette. 'Dat moet eerst geregeld worden voor we de micro-wkk's massaal promoten.' Volgens Piette blijven ze ook duur. 17 Jaargang 8 Nummer 1

17 MICRO WKK De micro-wkk's worden hoe dan ook maar een tussenstap. Hoe beter huizen geïsoleerd worden, hoe minder uren de gasketels draaien, en dus hoe minder stroom ze produceren. 'Die toestellen zullen hun nut bewijzen in bestaande woningen, ter vervanging van oude verwarmingsketels. Maar nieuwbouw wordt zo geïsoleerd dat het beetje extra verwarming evengoed elektrische verwarming kan zijn', zegt Karel Dervaux van Ecopower. 'Ze zijn welkom, maar ze vervangen nooit de nood aan nieuwe centrales', zegt Ronnie Belmans, hoogleraar elektrische energietechniek in Leuven en specialist in elektriciteitsdistributie. 'Het wordt in elk geval geen free lunch. Technisch kan het, maar de investeringen aan het elektriciteitsnet zullen aanzienlijk zijn.' Karel Verhoeven Bron: De Standaard - Weekend, 1 en 2 maart 2008 EEN INTERNET VAN ENERGIESTROMEN IEDEREEN ELEKTRICITEITSPRODUCENT De vraag naar meer elektriciteit, milieubekommernissen en investeringen in het distributienet plaatst de elektriciteitssector voor een tweesprong: het bestaande model vernieuwen of evolueren naar een internet van minicentrales, waarbij u en ik tegelijk consument en producent zijn. Vaillant acht de consumentenmarkt rijp voor een micro-wkk, die zowel elektriciteit als warmte levert voor particuliere woningen. Het overschot aan elektriciteit kunt u weer aan het netwerk kwijt, iets wat vandaag ook al met fotovoltaïsche zonnecellen kan. Het levert u zelfs geld op. Het is maar een van de vele signalen dat de elektriciteitssector een revolutie wacht, die vergelijkbaar is met wat het internet voor de datacommunicatie betekende. Het oude telefonienetwerk bestond uit grote centrales van waaruit duizenden telefoons en faxtoestellen bediend werden. Eén welgerichte bom op een telefooncentrale kon een hele regio zonder communicatie stellen. Om dat te vermijden, ontwikkelden Amerikaanse militairen een netwerk van individuele computers, die rechtstreeks met elkaar communiceren, de zogenaamde peer-to-peercommunicatie. Zodra het internet ook voor burgers werd opengesteld, kende het een spectaculaire evolutie, waarbij ieder individu toegang kreeg tot informatie wereldwijd, maar waarbij hij ook zelf informatie aan dat netwerk kan toevoegen. Acht hij de informatie waardevol genoeg, dan is de burger bereid te betalen voor de betere krant, professionele data of muziek. Heeft zijn eigen website voldoende toegevoegde waarde, dan kan ook hij vergoed worden. Pas dit model nu eens op het elektriciteitsnet toe. Net als de oude telefonie is het huidige model van elektriciteitsproductie en - distributie een dikke honderd jaar oud. Vanuit grote centrales brengt een verticaal net van hoogspannings-, middenspanningsen laagspanningskabels de stroom tot bij de miljoenen individuele gebruikers. Het is eenrichtingsverkeer, van producent tot consument, waarbij de productie wordt afgestemd op de vraag. Hoge energieprijzen en een groeiend ecologisch bewustzijn zetten nu al veel particulieren en bedrijven ertoe aan een eigen 'elektriciteitscentrale' te plaatsen, op basis van hernieuwbare energie: fotovoltaïsche zonnecellen, windmolens, warmtekrachtcentrales op biomassa. Een eventueel overschot aan elektriciteit kunnen ze weer kwijt aan het net. De teller draait dan terug, de producent wordt vergoed met groenestroomcertificaten. Beeld u nu eens een wereld in waarin elke wooneenheid is uitgerust met een micro-energiecentrale. Al die minicentrales zijn onderling verbonden via een netwerk dat tweerichtingsstroom toelaat. Op het netwerk zijn ook middelgrote en grote centrales aangesloten, gaande van klassieke gascentrales over een windmolenpark in de Noordzee tot een zonnepark in Zuid-Spanje. Kortom, de centrale elektriciteitsproductie wordt gedecentraliseerd tot een Europees netwerk van miljoenen kleine, middelgrote en grote producenten. Schijnt de zon, dan voldoen de fotovoltaïsche cellen op mijn dak ruim in mijn eigen elektriciteitsbehoefte. De reststroom zet ik op het elektriciteitsnet. De overbodige stroom van die tienduizenden Belgische huisgezinnen in de zon stroomt naar Nederland, waar het bewolkt en windstil is, zodat daar noch zonne-energie noch windkracht veel oplevert. Dankzij de Belgische groene stroom Jaargang 8 18 Nummer 1

18 MICRO WKK hoeven de Nederlanders geen dure gascentrale in te schakelen. Mijn eindfactuur telt een positief saldo, de Nederlandse buren betalen die maand iets extra. Maar stel dat het in Antwerpen somber weer is, dan vullen de windturbines aan de Belgische en Nederlandse kust mijn elektriciteitstekort aan. Mijn eindfactuur eindigt in het rood: ik betaal wat bij. En is er in België wind noch zon, dan zijn er nog de grote gascentrales als back-up. Traders In zo'n scenario worden we allemaal tegelijk consument en producent van energie. Bovendien worden we op de geliberaliseerde markt ook nog eens kleine traders, die energie kopen of verkopen naar gelang van behoefte of prijs. Een elektriciteitsnetwerk, gedecentraliseerd of niet, moet immers stabiel blijven. Als productie en consumptie uit evenwicht raken, kan zich een stroomstoring voordoen. Bij pieken in het verbruik kunnen de grote centrales een tandje bijzetten. Maar als de vraag klein is, moet worden vermeden dat de overtollige elektriciteit van miljoenen kleine producenten het net overbelast. Dat kan door uw minicentrale tijdelijk af te sluiten van het net. Maar ook de markt kan daarbij een handje helpen, bijgestaan door intelligente controle- en regelingsapparatuur. U wilt bijvoorbeeld uw droogkas aanzetten, een energieverslindend beestje. Maar omdat op dat ogenblik het net overbelast dreigt te raken, weigert uw toestel te starten. En wilt u het toestel per se toch opstarten, dan zult u daar een extra hoge energieprijs voor betalen. Een omgekeerd voorbeeld: de energieconsumptie ligt laag, de prijzen zakken fors. Intelligente regelapparatuur doet de temperatuur van uw diepvries zakken van min twintig tot min veertig graden, zodat in de vroege namiddag, als de elektriciteitsvraag hoog is en de prijzen navenant, het toestel automatisch een paar uur uitgezet kan worden. Kortom, we evolueren naar een gesofisticeerde versie van het dag- en nachttarief, waarbij elektriciteitsconsumptie of - productie à la minute wordt betaald of vergoed. En dat volledig automatisch, uiteraard, want meten en regelen gebeurt computergestuurd. Het elektriciteitsnet wordt zo niet alleen een netwerk, maar ook een slim netwerk: een 'smart grid', zoals de experts het noemen. Laten we nog een stap verder gaan en elektriciteitsproductie en - consumptie ontkoppelen. Uw micro-wkk produceert tussen zes en acht warmte om uw huis op te warmen. De daarbij gegenereerde elektriciteit hebt u op dat moment nog niet nodig. Op de elektriciteitsmarkt is ze weinig waard, want de vraag is nog beperkt. Waarom dan niet de elektriciteit opslaan in een batterij? Als u later op de dag de frietketel wilt gebruiken, op een ogenblik dat de halve straat aan het koken is en de elektriciteitsconsumptie hoog en duur, tapt u gewoon elektriciteit af van uw batterij. Misschien kunt u zelfs uw elektrische wagen gebruiken als batterij. Die heeft de hele dag staan opladen op de bedrijfsparking, die bedekt is met zonnepanelen. 's Avonds kan de autobatterij dienen om de wasdroger te laten draaien. 's Nachts laad je de wagen bij met goedkope elektriciteit van het net. Het resultaat is niet alleen efficiënter energieverbruik, maar ook een compleet nieuwe en efficiënter economische logica. Vandaag verdienden distributeurs geld door zoveel mogelijk elektriciteit te transporteren, producenten door zo veel mogelijk te produceren. Hoe meer de meter draait, hoe hoger de winst. Bij decentralisering van elektriciteitsproductie stapt men in een logica waarbij uw meter thuis minder draait, of zelfs omgekeerd draait. Decentralisering van productie leidt tot decentralisering van winst. Investeringen Is dit utopie? Ja en nee. De technologie voor de lokale productie van hernieuwbare energie is al ruim beschikbaar op de markt en blijft in volle ontwikkeling. Het denken over smart grids zit in een stroomversnelling, zowel in de VS, die kampen met verouderde infrastructuur en regelmatige stroomstoringen, als in Europa. In labs en proefopstellingen wordt geëxperimenteerd met meet- en regelapparatuur. De grootste technologische uitdaging is echter het netwerk. Dat is erop voorzien om stroom vanuit centrales trapsgewijs via hoog-, midden- en laagspanningskabels naar de eindconsument te sturen. Stroom kan niet zomaar de omgekeerde weg afleggen. Zelfs niet op het laagspanningsnet. In Hoogstraten, bijvoorbeeld, beschikken al zoveel tuinders over een warmtekrachtcentrale die overtollige elektriciteit aan het net afstaat, dat overbelasting dreigt. Maar dat er iets moet en zal gebeuren, is duidelijk. Het Europese distributienet is gemiddeld veertig jaar oud en moet vernieuwd worden. 'Kiest men voor het bestaande model of springt Europa op de trein van gedecentraliseerde productie en intelligente distributie? Europa heeft duidelijk voor de tweede optie gekozen en is nu toonaangevend op dat onderzoeksdomein' zegt Annick Dexters, die aan de Katholieke Hogeschool Limburg doctoreert op smart grids. Het wordt wellicht een mengeling, denkt Ronnie Belmans, hoog- 19 Jaargang 8 Nummer 1

19 MICRO WKK leraar elektrische energietechniek aan de KULeuven, tachtig procent centraal, twintig procent gedecentraliseerd. Maar het wordt een stevige investering, voor het Europese net wellicht 700 tot 800 miljard euro. Aan de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek doet Eefje Peeters onderzoek naar de koppeling van minicentrales aan het elektriciteitsnet. 'Door de welvaartsgroei zal de vraag naar elektriciteit hoe dan ook blijven stijgen', zegt ze. 'Dat kan men opvangen door nieuwe, grote centrales te bouwen, maar dat vraagt enorme investeringen. Bovendien moet in dat geval ook het netwerk verstevigd worden, wat ook grote investeringen vraagt. Door productie te decentraliseren in bedrijven of bij particulieren, kunnen die kosten gereduceerd worden.' Niet onbelangrijk in deze evolutie is het groeiend ecologisch bewustzijn bij overheid en consument. 'De stijgende brandstofprijzen doen de consument uitkijken naar alternatieve energiebronnen. En Europa heeft grote ambities om de CO2-uitstoot te reduceren. Maar de productie van hernieuwbare energie gebeurt het efficiëntst lokaal en kleinschalig. Bij u en mij thuis, of hier op de campus, bijvoorbeeld', zegt Annick Dexters. Eefje Peeters noch Annick Dexters verwacht een revolutie op de elektriciteitsmarkt. Verandering zal stap per stap gebeuren. Veel is afhankelijk van de technologische ontwikkeling, maar meer nog van de vraag hoe ver consumenten, producenten en distributeurs in het hierboven geschetste scenario willen stappen. Maar dat er grote veranderingen op komst zijn, lijdt volgens de twee experts geen twijfel. Peeters: 'Het is nu onmogelijk te voorspellen hoe de elektriciteitsmarkt er over tien jaar zal uitzien.' Lieven Sioen Bron: De Standaard - Weekend, 1 en 2 maart 2008 AGORIA ZET GROENE ENERGIEBEDRIJVEN IN DE KIJKER Greencompanies.be open voor alle ondernemingen Zachte winters, zware stormen, het gat in de ozonlaag... Ons klimaat baart zorgen. Maar er zijn oplossingen: de industrie heeft tal van innoverende technologieën om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Met de website wil Agoria die in de kijker zetten. De federatie van de technologische industrie stelt webruimte ter beschikking aan elke onderneming die haar knowhow inzake energieefficiëntie of productie van hernieuwbare energie wil delen. De federatie van de technologische industrie lanceerde in april Doel is om er de schijnwerpers te richten op de diensten, technologieën en initiatieven van de bedrijven om ons energieverbruik terug te dringen. Agoria wil er dan ook een uitstalraam van maken dat voor alle ondernemingen toegankelijk is. 100 STE WKK De VREG keurde op 1 april 2008 de honderdste aanvraag voor toekenning van warmtekrachtcertificaten goed. Het betrof een warmtekrachtinstallatie die opgesteld staat in een tuinbouwserre, met een geïnstalleerd vermogen van 1147 kw. Het voorbije jaar nam het aantal warmtekrachtinstallaties, waaraan WKK-certificaten worden toegekend, zeer snel toe. In 2007 werden 37 warmtekrachtinstallaties, met een totaal elektrisch opgesteld vermogen van 55 MW in dienst genomen, waaraan op dit moment WKK-certificaten worden uitgereikt. 34 van deze installaties, goed voor 44 MW opgesteld elektrisch vermogen, bestaan uit één of meerdere interne verbrandingsmotoren, waarvan de meeste zijn opgesteld in tuinbouwserres. Bron: VREG Jaargang 8 20 Nummer 1

20 KALENDER Studiedagen - Activiteiten Datum Wie organiseert, waar? Activiteit Contact 20 mei Leuven Algemene Vergadering COGEN Vlaanderen mei Brussel COGEN Europe Annual Conference en 28 WTC, Rotterdam Het Nationale LNG Platform mei 28 en 29 Namur - Expo Easy Fairs - Industrie en Milieu mei 3-5 juni Fiera Milano City, Milan Renewable Energy - Europe juni Fiera Milano City, Milan Powergen Europe juni Fiera Milano City, Milan Energy Delta Convention juni 2008 Kortijk Expo - Hall 6 VTDV: 19 e Congres en Vakbeurs - "De zorg om klimaat en betaalbare energie" 11 juni 2008 KBVE - Brussel Klimaatverandering en het veilig stellen van de energiebevoorrading 18 juni 2008 ODE Vlaanderen Netaansluiting en technisch reglement voor decentrale productie 1-3 juli Warschau, Poland Coal - Gen Europe europe.com 2008 september Kortrijk - Douai Basiscursus WKK ism HOWEST dept. PIH & Ecole des mines de Douai september Brussel Jaarlijkse Infosessie COGEN Vlaanderen 16 KBVE - Brussel Veiligheid bij ontploffings- september gevaarlijke atmosferen (ATEX) Industriële risico's, risico's bij elektrische ontlading en blikseminslag 7-9 Brabanthallen, 's Hertogenbosch Energie Vakbeurs voor okt optimaal besparen Flanders Expo - Gent IFEST studienamiddag okt ivm mini en micro -WKK COGEN Vlaanderen 13 en 14 Brussels Expo Energy Forum nov okt. - nov. Brussel 3- daagse Bio WKK cursus COGEN Vlaanderen ism COGEN Projects Jaargang 8 21 Nummer 1