Volgens de regels van de kunst

Transcriptie

1 Een Haalbaarheidsstudie uitvoeren voor een WKK Volgens de regels van de kunst Te volgen methodologie en hypothesen Lastenboek opgesteld door de WKK Facilitator van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest Versie juli 2009 Leefmilieu Brussel BIM Departement promotie van de energiedoeltreffendheid Gulledelle, BRUSSEL Contactpersoon : François Cornille Tel : 02/ fcn@ibgebim.be Yves Lebbe - WKK Facilitator voor het Brussels Hoofdstedelijk Gewest Tel : 0800/ fac.cogen@ibgebim.be Alle informatie over energie en milieu (publicaties, diensten, actualiteit, seminaries, steunmaatregelen, ) in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest

2 Inhoud Inhoud... 2 Voorwoord... 3 Samenvatting van de resultaten van de haalbaarheidsstudie... 4 Samenvattende tabel van hypothesen van een haalbaarheidsstudie... 5 Methodologie voor een haalbaarheidsstudie volgens de regels van de kunst... 6 Voorstelling van het pand... 7 I. Type van het gebouw...7 II. Thermische installatie...7 III. Elektrische installatie e Stap: Technische integratie van de WKK e stap: Energiebehoeften correct inschatten... 9 Jaar- en maandverbruiken... 9 I. Keuze van een referentiejaar...9 II. Warmteverbruik...10 III. Elektriciteitsverbruik...11 De wekelijkse en dagelijkse profielen I. Metingen van het elektriciteitsverbruik...12 II. Metingen van het warmtevraag e stap: Keuze van de beste technologie I. Principe van een dimensionering voor het economische optimum...14 II. Is warmteopslag interessant?...15 III. Berekening van de rendabiliteit...16 IV. Berekening van de groenestroomcertificaten e stap: Evaluatie van de impact van een WKK De energiebalans Economische balans I. Jaarlijkse netto winst op de energiefactuur...22 II. Economische rendabiliteit van de WKK...23 Ecologische balans I. Primaire energiebesparing...24 II. CO 2 vermindering...25 Besluit Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 2

3 Voorwoord Meestal produceren instellingen of industrieën hun warmte met behulp van een stookketel op basis van fossiele brandstoffen en kopen hun elektriciteit van een leverancier via het distributienet. Nochtans is het mogelijk, en soms voordeliger om een deel van zijn behoeften aan warmte en elektriciteit zelf gelijktijdig te produceren met een co-generatie eenheid of ook warmtekrachtkoppeling (WKK) genoemd. Om na te gaan in hoeverre dit ook voor het beoogde gebouw of bedrijf het geval is, is het noodzakelijk een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren. Er bestaat jammer genoeg geen universele regel om een WKK te dimensioneren. Men moet er op letten dat de WKK de basis van de warmtevraag van het gebouw of bedrijf dekt teneinde de WKK zoveel mogelijk op vollast te laten draaien. De pieken zullen door de bestaande (of te instaleren) ketels geleverd worden. Het nadeel dat er geen eenvoudige dimensioneringsregel bestaat, wordt een opportuniteit in de zin dat aan het studiebureel gevraagd wordt om de optimale WKK te berekenen, dwz deze die de meeste voordelen biedt (economisch, energetisch, ecologisch, ). Wees dus niet verwonderd als men u verschillende vermogens aanbied: u kiest deze die u de beste lijkt. Aangezien er belangrijke investeringen op het spel staan, is het primordiaal dat dergelijke studie volgens de regels van de kunst uitgevoerd wordt om aan de beheerder van het gebouw betrouwbare technisch-economische resultaten te geven op basis waarvan hij een gefundeerde beslissing kan nemen en kan handelen met kennis van zaken. Het voorwerp van voorliggend lastenboek is een haalbaarheidsstudie te realiseren volgens de regels van de kunst. Dit is vooral bedoeld voor de opdrachtgever die het vervolgens overmaakt aan het studiebureau die instaat voor de haalbaarheidsstudie zelf. Dit lastenboek bevat de «typische structuur» voor een haalbaarheidsstudie. Het stelt vervolgens een methodologie voor om het economisch optimale vermogen van de kwaliteit WKK te bepalen. Daarboven worden bepaalde conservatieve aannames aanbevolen om de rendabiliteit te bepalen met een zekere veiligheidsmarge. Het opstellen van dit lastenboek is een van de taken van de WKK Facilitator die als algemene missie heeft de opdrachtgever te begeleiden doorheen de diverse stappen van zijn WKK project. De WKK Facilitator is uiteraard tot uw dienst voor eventuele verdere verduidelijkingen. Hij is tevens bereid vrijblijvend de haalbaarheidsstudie die door het studiebureau werd overhandigd, te beoordelen. Het volstaat hem te contacteren: zijn coördinaten bevinden zich op de voorpagina. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 3

4 Samenvatting van de resultaten van de haalbaarheidsstudie Bij de aanvang van het verslag is het belangrijk de resultaten van de haalbaarheidsstudie van de WKK samen te vatten, zodat de opdrachtgever op 1 bladzijde het eindresultaat kan beoordelen, op basis waarvan hij de nodige beslissingen kan nemen en kan onderhandelen met kennis van zaken. Ziehier de resultaten. De waarden zijn deze van een type voorbeeld (rusthuis). Andere resultaten kunnen indien vereist in de samenvattende tabel ingevoerd worden. Resultaten waarden Technisch Aardgasmotor «Optimaal» vermogen 70 kw e en 118 kw th Voorziene werkingsduur uren/jaar Volume van het buffervat 4 m 3 Energetisch Toestand «vóór» WKK (facturen 2007) Aardgasverbruik (met 15% vermindering REG) Elektriciteitsverbruik Toestand «na» WKK (simulatie Cogensim) Aardgas verbruik vd WKK Aardgas verbruik vd ketels Warmteproductie vd WKK Elektriciteitproductie vd WKK Elektriciteitsverbruik van het net Eigenverbruik van de geproduceerde elektriciteit Economisch (excl. BTW) Toestand «voor» WKK (facturen 2007) Brandstoffactuur (met REG vermindering) Elektriciteitsfactuur (en verkoop) Factuur voor onderhoud en verzekeringen Verkoop van groenestroomcertificaten Netto jaarlijkse winst kwh p OVW aardgas/ jaar kwh e /jaar kwh prima OVW / jaar kwh prim OVW / jaar kwh th / jaar (67.5% vd behoeften) kwh e / jaar kwh e / jaar kwh e / jaar (55.6% vd behoeften) /jaar excl. BTW / jaar (3 779 /jaar) / jaar / an / jaar Netto Investering Enkelvoudige terugverdientijd Interne rendabiliteit (IR) Milieuparameters Vermeden CO 2 emissies Aantal groene certificaten (1 CV = 217 kg CO 2 ) 3.5 jaar 25% / jaar kg CO 2 / jaar 238 GSC/jaar Primaire energiebesparing kwh p aardgas / jaar (16,6%) Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 4

5 Samenvattende tabel van hypothesen van een haalbaarheidsstudie Behalve de resultaten is het tevens belangrijk de randvoorwaarden van de haalbaarheidsstudie op een overzichtelijke manier voor te stellen. Over het algemeen onderscheidt men de technische, energetische, en economische randvoorwaarden. Om zeker te spelen is het aangeraden enkele parameters voor de rekenhypotheses conservatief in te schatten. Om verschillende technologische oplossingen voor eenzelfde gebouw te vergelijken, is het belangrijk voor zover mogelijk dezelfde hypotheses voorop te stellen Technisch Rendement van de WKK Deellast Energetisch Warmtebehoeften Seizoenrendement van verwarmingsinstallatie Referentiejaar Technologie Isolatie van het buffervat Economisch Economische levensduur Investering In functie van de deellast werking Tot 65% van het nominaal vermogen 100% van de brandstof voor warmteproductie 75% voor de bestaande gasketel 2007 (warm jaar +24% dan een normaal jaar) WKK op aardgas 10 cm rotswol uren (+/- 8 jaar) Bedrag alles inbegrepen (motor, warmtewisselaars, aansluitingen, regeling, geluidsisolatie) Bijkomende investering Buffervat 4 m 3 alles inbegrepen (vat, isolatie, aansluiting, ventielen, pompen) Prijzen Overinvesteringsfactor Premies 20% Aardgasprijs en evolutie Elektriciteitsprijs en evolutie Regime dag tarief Onderhoudskosten Actualisatievoet Prijs GSC Ecologische parameters CO 2 Emissie coëfficiënt Excl. BTW 10 % (voor onvoorzienigheden) prijs 2007 (36.5 /MWh OVW) & + 8%/jaar) Prijs 2007 (100.2 /MWh) & + 5%/jaar) 7 tot 22 uur op werkdagen All in contract (olie, verzekeringen & + 2%/jaar) + 6% : jaar 85 gedurende 10 jaar 217 kg CO 2 / MWh voor aardgas Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 5

6 Methodologie voor een haalbaarheidsstudie volgens de regels van de kunst De haalbaarheidsstudie van een WKK voor een gebouw heeft als doel een evaluatie te maken van de technische integratie, de beste technologische oplossing en de impact van een dergelijk project. De technische integratie bestaat er in na te gaan indien of het mogelijk is, in functie van de kenmerken van het gebouw (type warmtevraag en elektriciteit, technische en/of architecturale beperkingen en compatibel met bestaande uitrusting) de WKK te integreren in het stooklokaal en de bestaande elektrische installaties. In bepaalde gevallen zal het nodig zijn bijkomende aanpassingen door te voeren die in rekening moeten gebracht worden om de rendabiliteit te berekenen. De beste technologische oplossing bestaat erin de grootte en technologie van de WKK zodanig te bepalen en, indien toepasselijk, de warmteopslag, in functie van de warmte- en elektriciteitsvraag in het bestudeerde gebouw en de financiële rendabiliteit maximaliseert. Daartoe zal men het gedrag simuleren van diverse WKK s met verschillend vermogen en van verschillend type, alsook de warmteopslag om uiteindelijk de meest rendabele oplossing te kiezen. De WKK waarvan sprake is wel degelijk een kwaliteit WKK 1 is, dwz dat de WKK een relatieve CO 2 besparing realiseert groter of gelijk aan 5%. De impact van een WKK bestaat erin een balans op te maken van het project zowel vanuit energetisch als ecologisch standpunt. Deze balans geeft aan de opdrachtgever berekende en betrouwbare gegevens gebaseerd op technisch-economische alsook ecologische criteria op basis waarvan hij een gefundeerde beslissing kan nemen en de onderhandelingen kan leiden met kennis van zaken. Het is aan te raden aan de opdrachtgever om het studiebureau te verzoeken de 3 stappen van deze volledige methodologie te volgen om aldus een haalbaarheidsstudie te bekomen volgens de regels van de kunst. Het is aan het studiebureau om erop toe te zien deze methodologie aan te passen in functie van de specifieke eigenschappen van het bestudeerde gebouw. Men moet tevens vermelden dat er ook andere methoden bestaan. 1 Enkel kwaliteit WKK s kunnen groenestroomcertificaten ontvangen, en in aanmerking komen voor de Energie Premies. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 6

7 Beschrijving van het pand In de eerste plaats is het nuttig het gebouw te beschrijven om aldus het kader van de haalbaarheidsstudie van de WKK te schetsen. Buiten de beschrijving is het belangrijk de bestaande thermische en elektrische installaties te beschrijven aangezien de WKK zowel warmte als elektriciteit zal produceren. I. Type van het gebouw Vooreerst moet men het type van het bestudeerde gebouw beschrijven. Daartoe moet men de volgende aspecten beschouwen: De voornaamste activiteiten waarvoor het pand gebruikt wordt alsook de bijhorende nevenactiviteiten; De grootte (m 2, aantal kamers of bedden, aantal gebouwen, ); Gebruiksduur (seizoengebonden, continu, enken in de week, ); De limieten van de WKK studie (gebouwen en/of gebruik van de warmte, ) ; II. Thermische installatie Voor de thermische installatie moet men de volgende punten beschrijven: De aard van de huidige verwarming (klassieke verbrandingsketel, condensatieketel, elektrische verwarming, warmtepomp, productie van sanitair warmwater, ); Het vermogen van de verwarmingsinstallatie (aantal en type verwarmingsketels, vermogens, ) alsook de temperatuursregimes; Aard van de gebruikte brandstof (aardgas, stookolie, hout, ); Het jaar van de installatie en seizoensrendementen (niet het verbrandingsrendement); Soort regeling (in cascade, uitschakelen s nachts en/of in de zomer, ); Bijhorende uitrusting (meetapparatuur, expansievat, stadsverwarming, warmtepomp, zonnepanelen, ). III. Elektrische installatie Voor de elektrische installatie moet men o.a. de volgende parameters beschrijven: Type van elektrische voeding (hoogspanning of laagspanningscabine, aantal aanvoerlijnen, aantal afvoerlijnen,...) ; Vermogen van de elektrische installatie (spanning, maximaal toelaatbaar vermogen, ) Afstand van elektrisch verdeelbord of elektrische cabine tot de vermoedelijke plaats waar de WKK zal opgesteld worden; Bijbehorende elektrische uitrusting (meetapparatuur, batterij van condensatoren, veiligheidsgroep, UPS, ). Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 7

8 1 e Stap: Technische integratie van de WKK Een eerste doelstelling van een haalbaarheidsstudie is een inschatting te maken van de technische integratie van de WKK zowel vanuit thermisch als elektrisch standpunt. Bij een bezoek aan ter plaatse moet men de volgende punten nagaan: De beschikbare plaats om een WKK te plaatsen hetzij in de bestaande stookruimte ofwel in een bijhorend lokaal ofwel in een aparte container; Beschikbare plaats om eventueel een buffervat te plaatsen (en bijbehorend expansievat); Aansluiting van aardgas; of andere brandstof; Beschikbare plaats voor eventuele opslag van brandstof (bio-brandstof, ); Beschikbaarheid en aanlevering van de brandstof; Hydraulische aansluiting met de collector; Het vermogen van de elektrische installatie, deze moet voldoende zijn om het geleverde vermogen van de WKK aan te kunnen; De afstand tussen de WKK en het elektrische verdeelbord; De compatibiliteit tussen de WKK en: Het type profiel van de warmte en elektrische behoeften van het gebouw; Het temperatuursregime; De andere elementen (condensatieketel, warmtepomp, zonnecollectoren, stadsverwarming, ). De toegangsmogelijkheden van de WKK tot de voorziene plaats. Al deze aandachtspunten die zowel opportuniteiten als beperkingen inhouden moeten het mogelijk maken de meerkosten te wijten aan noodzakelijke aanpassingen voor een goede integratie in te schatten, ofwel tot het besluit te komen dat het onmogelijk is de WKK te integreren in het bestudeerde gebouw. Het is uiteraard belangrijk dergelijk besluit te kennen vooraleer de haalbaarheidsstudie wordt uitgevoerd. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 8

9 2 e stap: Energiebehoeften correct schatten Om een oordeelkundige dimensionering van de WKK te kunnen maken, is het belangrijk de energiebehoeften van het gebouw goed te kennen. Het betreft hier de warmtevraag (verwarming, proceswarmte en/of sanitair warmwater) en de elektriciteitsbehoeften, aangezien de WKK toelaat beide energie vectoren te produceren. Onder «correct schatten» moet men niet alleen verstaan de hoeveelheid warmte en elektriciteit verbruikt over een periode van een jaar, maar tevens het verbruiksprofiel voor de periode van een maand, een week en een dag. Jaar- en maandverbruiken De jaarlijkse energiebehoeften en hun maandelijkse variaties kunnen eventueel afgeleid worden uit de energiefacturen ofwel uit een energetische boekhouding. Daartegen zullen de wekelijkse of dagelijkse variaties in de energiebehoeften slechts af te leiden zijn uit een een betrouwbare en nauwkeurige meetcampagne. I. Keuze van een referentiejaar De dimensionering van een WKK is gebaseerd op het verbruik over een jaar. Het is dus van groot belang het referentiejaar te kiezen dat het meest representatief is voor de activiteit van het gebouw over de 10 eerstvolgende jaren (dwz de jaren waarin de WKK operationeel zal zijn ). Ofwel een jaar met lager verbruik indien men verwacht dat de activiteiten kunnen afnemen, ofwel indien een programma van rationeel energieverbruik voorzien wordt. Ofwel een jaar met hogere energiebehoeften indien men verwacht dat de activiteiten in het gebouw zullen toenemen, of bvb indien een uitbreiding voorzien wordt. Een analyse van de energiebehoeften van de laatste jaren zou de trend (naar beneden of naar boven) kunnen voorspellen voor de eerstkomende jaren. Correctiefactoren (voor de warmte en elektriciteit) kunnen in rekening gebracht worden door het studiebureau om zo goed mogelijk de toekomstige activiteiten in te schatten. Daarbij zal men er over waken om de thermische behoeften te «normaliseren» in functie van een jaar met een gemiddeld klimaatprofiel. Of bij wijze van een voorbeeld, indien het gekozen referentiejaar overeenkomt met een «koud» jaar zullen de warmtebehoeften overschat worden met het risico dat ook de dimensionering van de WKK overschat zal worden. Dat kan een belangrijke impact hebben op de rendabiliteit van het project. Voor een nieuw gebouw zal men zich baseren op cijfers uit de literatuur over dit onderwerp (het energie kadaster bijvoorbeeld) of nog beter op basis van een simulatie van de behoeften aan warmte en elektriciteit van het nieuwe gebouw met de voorziene bezetting en/of activiteiten. Dit moet zowel gedaan worden voor een WKK voor ruimteverwarming (dat hoofdzakelijk van het klimaat afhangt) als voor een WKK die hoofdzakelijk warmte levert voor een industrieel proces dat onafhankelijk is van het klimaat. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 9

10 II. Warmteverbruik In dit stadium is het van belang het brandstofverbruik in het gebouw te kennen, indien mogelijk van maand tot maand. In het algemeen zal de energetische boekhouding of de maandelijkse facturatie zelden beantwoorden aan de kalendermaanden. Het zal dus nodig zijn de verschillende gekende verbruiken over een jaar (hetzij gemeten, hetzij op basis van facturen) om te rekenen naar een verbruik per kalendermaand. Twee gevallen kunnen zich voordoen: Ofwel beschikt men over maandelijkse facturen (zoals voor aardgas). In dat geval kan men een aanpassing doen voor het verbruik per kalendermaand door een evenredigheidsregel toe te passen, zodat de som van het verbruik over de 12 kalendermaanden gelijk is aan de som van alle facturen voor het referentiejaar. Ofwel bezit men een factuur in functie van het verbruik (zoals bij stookolie). In dat geval moet men energetische handtekening van het gebouw gebruiken (die zich baseert op het aantal graaddagen bij voorbeeld) om het verbruik per kalendermaand af te leiden voor het gebouw 2. Vervolgens moet men de omrekening doen van dit jaarlijkse verbruiksprofiel van brandstof naar netto warmteverbruik. Men moet inderdaad de netto maandelijkse behoeften aan warmte, bekomen door van het maandelijkse brandstofverbruik, het verbruik voor niet warmte gebonden behoeften (dwz dat niet door de WKK gegenereerd wordt) af te trekken (gebouw dat niet verbonden is aan de centrale verwarming, keuken, laboratorium, ). Vervolgens moet men het bekomen resultaat vermenigvuldigen met het seizoenrendement van de verwarmingsinstallatie. Dit rendement houdt rekening met de stilstandsverliezen van de ketel (warmteverlies door de wanden en de schouw). Dit mag niet verward worden met het verbrandingsrendement dat gemeten wordt bij een momentopname en bij vol vermogen van de ketel. De bedoeling is hieruit af te leiden wat de WKK werkelijk zal moeten kunnen leveren. Ter informatie, het seizoenrendement van een moderne centrale verwarming is van de orde van 90%. Voor een gasgestookte condensatieketel kan dit rendement oplopen tot 101%. Daartegen is het rendement van een oude verwarming te situeren tussen 65% en 85%. Een eerste analyse van het jaarprofiel van het netto warmteverbruik laat reeds toe de operationele duur van de WKK af te leiden, dwz ofwel min of meer continu over het ganse jaar, ofwel een sterk seizoensgebonden werking met een piekverbruik in de winter. Naast het verbruiksprofiel (in kwh th ), kan in dit stadium informatie over de prijs interessant zijn om te noteren. Deze informatie zal onontbeerlijk zijn voor rendabiliteitsberekening van de WKK. 2 We vermelden hier dat de software COGENsim om de WKK s te simuleren en te dimensioneren een dergelijke behandeling van de bestaande facturen toelaat (via COGENextrapolatie.xls) Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 10

11 III. Elektriciteitsverbruik De idee is hetzelfde: een jaarprofiel te bekomen van het maandelijkse elektriciteitsverbruik voor het referentiejaar. Aangezien een onderscheid gemaakt moet worden voor het elektriciteitsverbruik tijdens de piekuren en daluren (deze opsplitsing per uur is van belang voor de dimensionering en de rendabiliteitsberekening van de WKK) zullen de diverse facturen moeten gebruikt worden en tevens aangepast moeten worden om er het verbruik per kalendermaand uit af te leiden. De aanpassing per kalendermaand kan uit de facturen afgeleid worden door een evenredigheidsregel toe te passen. De analyse van dit profiel stelt ons in staat een eerste idee te vormen over de werkingsduur van de WKK gedurende het jaar. Naast een verbruiksprofiel (kwh e /maand) is het in dit stadium nuttig informatie over de prijs te noteren, deze informatie zal onontbeerlijk zijn voor de rendabiliteitberekening. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 11

12 De wekelijkse en dagelijkse profielen De facturen stellen ons niet in staat om de wekelijkse of dagelijkse verbruikprofielen voor warmte en elektriciteit af te leiden. Inderdaad, de rendabiliteit van een WKK zal sterk beïnvloed worden door het tijdstip en duur van de werking: bij voorkeur zou die moeten werken gedurende piekuren van het elektriciteitstarief (dwz gedurende de weekdag) wanneer de prijs van elektriciteit duur is. Het is dus van essentieel belang om te weten of gedurende deze piekuren zowel de elektriciteit als de warmte geproduceerd door de WKK kunnen gevaloriseerd worden in het gebouw dat we bestuderen. Dit kunnen we weten door de week- en dagverbruiksprofielen. Om die profielen op een nauwkeurige en betrouwbare manier af te leiden moet men het verbruik van warmte en elektriciteit meten bij voorkeur ¼ u per ¼ u (omdat de facturering gebeurt op basis van het elektrische piekvermogen per kwartuur). Indien dergelijke metingen voorhanden zijn, des te beter, indien niet, moet men een meetcampagne laten uitvoeren, liefst gedurende twee weken. I. Metingen van het elektriciteitsverbruik Metingen van het elektriciteitsverbruik zijn eenvoudig om te bekomen: Het volstaat een impulsteller te installeren op de aansluitklemmen van de elektrische voeding van het gebouw. De opnamefrequentie is elk kwartuur, om aldus het piekvermogen per kwartuur te bekomen, wat van belang is voor de facturatie. De ideale meetperiode is 2 of zelfs 3 weken en liefst buiten de feestdagen teneinde door een gemiddelde een «type» profiel te genereren voor het wekelijkse en dagelijks verbruiken. In sommige gevallen kan men dit profiel over een gans jaar bekomen via de distributienetwerkbeheerder (in Brussel is dit via Sibelga). Het is belangrijk een onderscheid te maken tussen het elektriciteitsverbruik in de daluren en normale uren in functie van de geldende tarieven. In feite zal de WKK bij voorkeur operationeel zijn in de normale uren om de duurste elektriciteit zelf te genereren. Tijdens de daluren blijft de rendabiliteit dikwijls interessant dankzij de groenestroomcertificaten. Een eerste analyse van deze «types» profielen laat ons toe te zien of de WKK interessant kan zijn voor het bestudeerde gebouw. Concrete besluiten trekken kan men pas op basis van de eindresultaten. II. Metingen van de warmtevraag Metingen van de warmtevraag is iets complexer. Er bestaan verschillende methoden gaande van de meest simpele tot de meest complexe: Meten van de werkingsduur van de verwarmingsketels door het plaatsen van een teller die de impulsen registreert die door de regeling naar de brander worden gestuurd of naar de voedingsklep van het aardgas; Meten van het debiet van brandstof naar de ketels door een debietmeter te plaatsen op de voedingsleiding van de stookolie of het aardgas; Meten van het warmwater debiet dat door de hoofdleiding stroomt alsook het temperatuursverschil tussen heen en terug van het circuit. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 12

13 Om de verwerking te vereenvoudigen volstaat het deze metingen met dezelfde frequentie uit te voeren als de elektriciteitsmetingen, DZ elk kwartuur. Om het type profielen voor warmte te bekomen is de ideale meetperiode 2 à 3 weken. Aangezien het profiel van de warmtebehoeften in gebouwen sterk verbonden is van het klimaat, is het aan te bevelen de meetcampagne uit te voeren in de winter, of nog beter in de tussenseizoenen. De meting van de buitentemperatuur (gemeten of genomen van een weerstation in de buurt) kan nuttig zijn maar niet absoluut noodzakelijk voor de dimensionering. Een eerste analyse van de type profielen laat ons toe te zien of het pand de warmteproductie ten volle kan benutten gedurende de piekuren van het elektriciteitstarief. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 13

14 3 e stap: Keuze van de beste technologie Een derde doelstelling van een haalbaarheidsstudie bestaat erin de beste technologische oplossing te vinden voor het bestudeerde gebouw, dwz de grootte en de technologie die de financiële rendabiliteit van de investering in een kwaliteit WKK maximaliseert. In dit stadium kan het nuttig zijn een warmteopslag in overweging te nemen. I. Principe van een dimensionering voor het economische optimum De idee bestaat erin het gedrag te simuleren van WKK s van diverse technologieën en diverse grootte (met of zonder inbegrip van warmteopslag) voor het gebouw, op basis van de verbruiksprofielen (maand-, week-, en dagprofielen) van warmte en elektriciteit die hierboven besproken werden. Vervolgens berekent men het verschil tussen de totale factuur vóór en na WKK: de deling van deze jaarlijkse besparing door de netto investeringskost levert de eenvoudige terugverdientijd (TVT) van de voorgestelde oplossing. Vervolgens moet men deze jaarlijkse winst actualiseren om een ander belangrijk rendabiliteitscriterium te bekomen: de netto huidige waarde (in het Engels gekend onder de afkorting NPV = Net Present Value). De interne rendabiliteitsfactor (in het Engels: Internal Rate of afgekort IR) is een andere manier om de NPV uit te drukken onder de vorm van een percentage. Het zal uiteindelijk de configuratie zijn met maximum rendabiliteit op basis van de minimale terugverdientijd en maximale netto huidige waarde die zal te verkiezen zijn. De grafiek hieronder illustreert deze redenering voor 9 verschillende vermogens van WKK op basis van aardgas (met warmteopslag) in hetzelfde voorbeeld hiervoor besproken rekening houdend met een investeringsubsidie van 20%: De gele lijn (driehoek) illustreert de terugverdientijd voor de 9 verschillende vermogens, met een minimum/optimum gelegen tussen de 3 en 3,5 jaar. In dit voorbeeld hebben we voor een 70 kwe gekozen met een TVT van 3,5 jaar. De blauwe curve (ruit) illustreert de NPV (netto huidige waarde). Vermits we in dit geval voor een 70 kwe gekozen hebben is de NPV Tenslotte illustreert de paarse curve (vierkant) de winst door de verkoop van de groenestroomcertificaten aan een prijs van 85. Deze curve wordt alleen ten titel van informatie gegeven. In ons geval heeft men gekozen voor een vermogen van 70 kw e omdat dit vermogen een goed compromis is tussen de maximale NPV en de minimale TVT. Vermelden we hier dat het maximaal kwartuur vermogen van dit voorbeeld 150 kw e bedraagt. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 14

15 EUR Optimisation Optimalisatie des van cogénérateurs het vermogen van par puissance een WKK Années jaren Certificats Verts * V.A.N Temps de retour kwé * Certificats verts en sur toute la durée de vie du cogénérateur Opmerking: Men moet hierbij vermelden dat er andere criteria kunnen opgelegd worden om een optimaal vermogen te kiezen (maximum winst op de netto jaarlijkse factuur voor elektriciteit, maximum opbrengst van de groenestroomcertificaten, maximale vermindering in uitstoot van schadelijke gassen, ). De opdrachtgever zal aan het studiebureau zijn criteria opleggen voor een optimale dimensionering van de WKK. II. Is warmteopslag interessant? Het opslaan van de warmte geproduceerd door een WKK kan nuttig zijn om diverse redenen. 1. Om aan de behoefte van elektriciteit te voldoen in een periode dat men de warmte niet direct kan gebruiken zoals gedurende piekuren met de duurste elektriciteitstarieven. 2. Om de temperatuurfluctuaties af te zwakken en daarmee de frequentie van de start/stop van de WKK te beperken. Daardoor kan men de draaitijd verlengen en daardoor de levensduur van de WKK vergroten. 3. Om aan een groter deel van de warmtevraag te kunnen voldoen wat toelaat een grotere WKK te installeren. Er bestaan verschillende manieren om een warmteopslag te realiseren, hetzij met bestaande verwarmingsketels (in functie van het watervolume ervan), hetzij in een groot netwerk van leidingen (vooral bij stadsverwarmingnetten) hetzij in een onafhankelijk buffervat voor wateropslag. Bekijken we de laatste optie van dichterbij. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 15

16 Het werkingsprincipe van een buffervat met warm water is als volgt: Indien de warmtevraag lager is dan de warmteproductie van de WKK zal de temperatuur van het retourwater stijgen. Dit veroorzaakt een langzaam sluiten van de 3- weg kraan (1) wat een opwarming van de opslagbuffer veroorzaakt. Indien deze buffer een maximale temperatuur bereikt moet de WKK gestopt worden. Indien de warmtevraag groter wordt dan het thermisch vermogen van de WKK (a fortiori wanneer die gestopt is, bvb. in de daluren) zal de kraan (2) openen waardoor warmwater uit het buffervat naar de gebruikers zal stromen. ballon tampon = opslagbuffer Het buffervat zal bij voorkeur in parallel geschakeld worden met de WKK zoals hierboven geschetst is. Dit zal een identieke werking toelaten wat ook de warmtebron is: de WKK of het buffervat. Een vuistregel voor het bepalen van het volume van het buffervat is dat de warmte gestockeerd moet kunnen worden voor 1 à 2 uur werking van de WKK bij vollast. In de nieuwe versie van COGENsim 2.06 kan men de werking van de WKK simuleren met of zonder buffervat en het optimaal volume ervan bepalen. Toch vergt het toevoegen van een warmte opslag de aandacht voor aantal punten. Vooreerst is er een aanpassing van het expansievat vereist. De aanwezigheid van een extra volume water van bvb 4 m 3 in het circuit zal een bijkomende expansie vergen van 0.30 m 3. Ten tweede, vanuit een mechanisch standpunt betekend 4 m 3 water een extra gewicht van 4 ton op de vloer, en tenslotte aangezien het warm water gestockeerd is op een temperatuur tussen 90 en 65 C zal een goede isolatie nodig zijn om de warmteverliezen te beperken. III. Berekening van de rendabiliteit Om de terugverdientijd alsook de Netto actuele waarde (NPV) van de investering te berekenen moet men een aantal hypothesen aannemen. Om zich aan de veilige te spelen is het aan te raden enkele «conservatieve» hypothesen aan te nemen zoals hieronder vermeld in schuine letters en voorafgegaan door het symbool Θ. Een ander rendabiliteitscriterium is de interne rendabiliteitsgraad (In het Engels IRR of Internal Rate of Return), deze zal in het kort uitgelegd worden. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 16

17 a) Terugverdientijd De terugverdientijd (uitgedrukt in jaar) is de verhouding van de jaarlijkse netto winst ( /jaar) en de netto investering ( ). Dit rendabiliteitscriterium houdt dus geen rekening met de toekomstige evolutie van de energieprijzen, de inflatie of de discontovoet van het geld. De jaarlijkse netto winst wordt berekend aan de hand van het verschil tussen de facturen vóór en na de installatie van de WKK. De factuur vóór installatie van de WKK omvat de volgende uitgaven: 1. Aankoopfactuur van elektriciteit; 2. Aankoopfactuur van brandstof voor de stookketels; Deze facturen zijn die van het verbruik in het referentiejaar. Het is dus aan te raden eventueel een (kleine) correctiefactor toe te passen op de facturen van het verleden om aldus een bedrag te bekomen voor de facturen «nu» die beter de realiteit benaderen. De factuur na de installatie van de WKK bevat de volgende posten: 1. Aankoopfactuur van bijkomende elektriciteit van een leverancier; 2. Aankoopfactuur van de brandstof voor de stookketels en de WKK; 3. De onderhoudskosten en verzekering voor de WKK. Θ : Hier moet men voorzien dat de WKK zal stilliggen op het slechtste moment (hetzij gedurende piekuren) wat een negatieve impact zal hebben op de prijs van aangekochte elektriciteit. Daarbij moet men de jaarlijkse winsten toevoegen van: De verkoop van de opgewekte elektriciteit die intern niet verbruikt wordt; De opbrengst van groenestroomcertificaten De netto investering voor een WKK wordt berekend op basis van de bruto investering verminderd met de steunmaatregelen (premies, subsidies, en/of fiscale voordelen) waar de opdrachtgever recht op heeft, alsook bepaalde vermeden investeringskosten (bvb in bepaalde gevallen, de investering van een hulpaggregaat). Het globale bedrag van de investering van een WKK omvat: De basisprijs van de motor en de generator; De kost voor parallel werking met het net, met inbegrip van de noodzakelijke elektrische beveiliging en de aansluiting aan het laagspanningsbord; Een container met geluidsdemping; De warmtewisselaars en de aansluiting op de collector; Externe elektrische apparatuur voor de verbinding met het onderstation van het gebouw (leidingen, schakelaars, ); In sommige gevallen: bouwkundige werken; Vergoeding voor studie en installatie; Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 17

18 Alle andere toebehoren die noodzakelijk zijn voor de goede integratie en werking van de WKK in de thermische en elektrische installatie van het gebouw. Θ : Voor alle zekerheid is het aan te raden een toeslag van 5 à 10% van de totale som te voorzien voor eventuele onvoorziene uitgaven. Om het type en bedrag van de diverse subsidies en andere financiële stimulansen te kennen volstaat het de webpagina: te raadplegen. Men komt overeen dat alle bedragen hier vermeld zonder BTW zijn. b) Berekening van de actuele netto waarde (NPV) De actuele netto waarde van de winsten gerealiseerd tijdens de uitbating van de WKK is het verschil tussen de inkomsten (dwz winsten op de elektriciteitsfactuur, verkoop van groene certificaten, ) en de uitgaven (dwz netto investering, brandstofkosten, onderhoud, ). Daarbij worden deze«toekomstige» financiële kasstromen verdisconteerd naar «actuele» Euro s. Het is inderdaad belangrijk de «toekomstige» winsten te vergelijken met een investering van «vandaag». Dit noemt men tevens actualiseren. Bij voorbeeld, de actuele waarde van een winst van beschikbaar over 5 jaar aan een discontovoet van 4% bedraagt Of in andere woorden, om te bekomen over 5 jaar, volstaat het om vandaag een bedrag van 8219 in een bankinstelling uit te zetten aan een interestvoet van 4%. Daarboven houdt de NPV rekening met de evolutie van de prijzen van de diverse componenten die de financiële kasstromen uitmaken, dwz de inflatie op de onderhoudskosten en met evolutie van de energieprijzen. De formule die de NPV berekend is de volgende: NPV = INV + Σ VA (winst) Σ VA (uitgaven) t ( ) ( ) t 1 + j met VA (winst) = Σ t = 1 à n ( winst ) 1 + i Waarin: NPV = De netto actuele waarde (Net Present Value) INV = Netto initiële investering VA = Actuele waarde van een veranderlijke (inkomsten of uitgaven) t = duur (jaren) n = Economische levensduur van een investering i = Discontovoet of actualiseringgraad j = Evolutie van de prijs van een variabele (inkomsten of uitgaven) Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 18

19 Θ : Het is belangrijk realistische hypotheses aan te nemen om een over- of onderschatting van de financiële rendabiliteit of NPV te vermijden: 1. De technische levensduur van een WKK tot aan de vervanging van de complete installatie is ongeveer uren. Bij een werkingsduur van 6000 uren/jaar komt dit overeen met een levensduur van 16 jaar. Nochtans is het om voorzichtigheidsredenen aan te raden een economische levensduur van slechts uren te voorzien (of 8 jaar in dit voorbeeld) wat overeenkomt met een grote onderhoudsbeurt van de motor (vervanging van de cilinders, zuigers, krukas, turbo,..). In de praktijk verandert de tijd voor het groot onderhoud van leverancier tot leverancier (tussen uren à uren). 2. De (jaarlijkse) actualisatiegraad laat ons toe een toekomstige winst (of inkomen) te verdisconteren naar Euro s vandaag, wat overeenkomt met de interestvoet die door de banken gehanteerd wordt. Omdat men meestal het geld zal lenen om te investeren in een WKK, is het aan te raden de actualisatiegraad te nemen die overeenkomt met de interestvoet op leningen. In de privé sector zal men een nog grotere actualisatiegraad gebruiken om rekening te houden met het investeringsrisico. De gewenste actualisatiegraad zal door de opdrachtgever aan het studiebureau meegedeeld worden. 3. Een inflatiegraad voor onderhoudskosten van ongeveer 2% is realistisch. 4. Hoe meer de prijzen van de brandstof stijgen, des te sterker zal de rendabiliteit van het WKK project dalen aangezien de brandstoffactuur na installatie van de WKK zal stijgen met dalende winsten als gevolg. Voor aardgas is het aanbevolen een stijging van ongeveer 6% te hanteren ( ). 5. De evolutie van de elektriciteitsprijzen zouden als gevolg van de vrijmaking van de elektriciteitsmarkt in principe moeten dalen in de komende jaren. Nochtans is dat in de praktijk niet het geval: men constateert in werkelijkheid een verhoging van de elektriciteitstarieven. Voor de evolutie van de elektriciteitsprijzen zal men dus ook een stijging voorzien van 5,87% ( ). c) De Interne Rendabiliteitsgraad: IRR (= Internal Rate of Return) Een ander economisch criterium, zij het minder courant gebruikt, is de Interne Rendabiliteitsgraad of beter bekend onder de Engelse term IRR (Internal Rate of Return) van een investering. Het is in feite die actualisatiegraad die leidt tot een NPV = 0. Het interessante van dit criterium is dat het de investeerder van de WKK in staat stelt te weten wat de opbrengst is van zijn geïnvesteerd kapitaal in vergelijking met andere investeringen. Indien de IRR groter is dan de kapitaalskost (interest op kapitaal of op een lening) dan is het project rendabel. Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 19

20 IV. Berekening van de groenestroomcertificaten Voor de berekening van het aantal groenestroomcertificaten zal de lezer alle informatie vinden op de webpagina s van BRUGEL op het adres: en van Leefmilieu Brussel: Op de site van Leefmilieu Brussel vindt men een hoofdstuk toegewijd aan warmtekrachtkoppeling met daarin een rekenblad in EXCEL formaat «Berekening van het aantal groenestroomcertificaten van uw WKK installatie» die gratis gedownload kan worden om aldus nauwkeurig het aantal groene stroomcertificaten te berekenen. De prijs van een groenestroomcertificaat is bepalend voor de rendabiliteit van een WKK project. Men moet echter enkele voorzorgen nemen. Θ : Aangezien de prijs evolueert in functie van enerzijds de boete en anderzijds door de vraag en het aanbod van de certificaten (marktmechanisme), is het aan te raden voor de verkoopprijs een zekere spreiding te nemen in de rendabiliteitberekening. Typisch kan men een prijs nemen van ongeveer 80 à 90% van de boete. De boete kan door de Brusselse regering aangepast worden. Informatie vindt men op de site van BRUGEL: Lastenboek om een haalbaarheidsstudie voor een WKK uit te voeren volgens de Regels van de kunst - Versie juli 2009 p. 20