Seminarie Duurzaam Bouwen Zoom op de kleinschalige warmtekrachtkoppeling (<50 kwel) 25 april 2014 Leefmilieu Brussel Hoe kan een warmtekrachtkoppeling goed geïntegreerd worden in een stookplaats Didier DARIMONT Dienst Facilitator Duurzame Gebouwen WKK specialist Leefmilieu Brussel
Hoe kan een warmtekrachtkoppeling goed geïntegreerd worden in een stookplaats Overzicht : Basis - stookketels Basis - warmtekrachtkoppeling Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats De ideale stookplaats De bestaande stookplaats Hernieuwbare energie Bijzonder geval: sanitair warm water Tussenkomst verschillende actoren en hun verantwoordelijkheden 2
Basis - stookketels Met één blik op de hydraulische kringen en de regeling kan ik je vertellen welke stookketel je hebt! Ketel met gering watervolume Ketel met groot watervolume Werkingstemperatuur van de ketels? Meer en meer lagetemperatuur! 3
Basis - warmtekrachtkoppeling Vereiste: tegelijk warm en koud blazen! Koelwatertemperatuur voldoende koud om de motor te beschermen Koelwatertemperatuur voldoende warm om condensatie te vermijden, hoewel er van tegenwoordig andere mogelijkheden zijn om de retourtemperatuur naar de WKK warm genoeg te houden zonder risico. Er zijn zelfs WKK mét condensatie op de markt vandaag de dag. Warmte- en elektriciteitsvraag moeten voldoende stabiel zijn, hoog genoeg en gelijktijdig voor de rentabiliteit Te warm? BOEM! 4
Basis - warmtekrachtkoppeling Vereisten: er bestaan oplossingen voor de condensatie! Een WKK mét condensatie is meer en meer courant! Er kan een externe condensator aan toegevoegd worden 5
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Valkuilen mbt de integratie: bevindingen Te weinig draaiuren itt voorziene aantal in de studie de vooropgestelde rentabiliteit op vlak van «energie-ecologiefinancieel» wordt niet gehaald! Te hoog aantal start/stop cycli komt de levensduur van de WKK niet ten goede, het rendement van de WKK tijdens de opstartfase niet optimaal OFF : 10 min ON : 5 min 6
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Globale visie mbt de integratie Een WKK is niet zomaar via «plug & play» in te schakelen Ketel, primair circuit, collector, secundaire kringen, en de WKK te zien als één geheel zowel op het niveau van de hydraulica als op het vlak van de regeling (minimum retourtemperatuur, minimum debiet, evenwicht primair en secundaire debieten. 7
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Thermische vermogens: bevinding 1 Het gedimensioneeerde vermogen van de WKK tegenover het energetisch optimum vaak + 30 % van de totale warmtebehoefte, maar evolueert ifv de energieprestatie van het gebouw (hou rekening met REG-ingrepen op gebouw en installaties) 8
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Thermische vermogens: bevinding 2 Op oude stookketels: Slechts beperkte vermogensmodulering mogelijk Circulatiepompen werken met constant debiet Er is een extra lus om te zorgen voor een voldoende warme retour op het niveau van de ketels (gesloten primaire collector, evenwichtsfles, ) 9
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Thermische vermogens: dysfunctioneel voorbeeld De warmtekrachtkoppeling kan de warmtevraag niet invullen, de aanvoertemperatuur in de primaire kring daalt! 10
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Thermische vermogens: dysfunctioneel voorbeeld De ketel slaat aan en levert door zijn vermogen een thermische boost (zelfs bij kleine vlam) Het buffervat van de warmtekrachtkoppeling warmt weer op 11
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Thermische vermogens: dysfunctioneel voorbeeld Warmtekrachtkoppeling en ketel slaan af daarna 12
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Met of zonder buffer? Een WKK kan niet moduleren onder de 60 % van zijn belastingsgraad (het elektrisch rendement daalt), belangrijk risico op optreden van korte cycli Stockage Voordelen: Belangrijker dekking van de behoeften Verlengde levensduur van de motor 13
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Basis hydraulische configuratie: in serie +++ Gekoppeld aan klassieke ketels Gemakkelijke hydraulische integratie Zonder buffer bij een constant vraagprofiel (beperkt de kost) - - - Vaak gaat het volledige debiet door alle ketels (meer stilstandsverliezen) Niet ideaal met condensatieketels Integratie van de regeling in het oog te houden 14
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Basis hydraulische configuratie: in parallel +++ Ideale koppeling met condensatieketels beter rendement condensatieketels gezien ze ter ondersteuning van de warmtekrachtkoppeling draaien. - - - Hydraulische integratie en regeling: goed te overdenken 15
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Basis regeling: aandachtspunten Vaak geconstateerd Ketels werken met glijdende temperatuur Meerdere ketels in de stookplaats staan «vrij» in cascade De warmtekrachtkoppeling werkt met ingestelde waarden en «een beetje op zijn eentje in zijn hoek» 16
Integratie warmtekrachtkoppeling in de stookplaats Basis regeling: aandachtspunten Risico s In de winter nemen de ketels de overhand op de warmtekrachtkoppeling gezien ingestelde t ketel > ingestelde t WKK de warmtekrachtkoppeling draait weinig Ingestelde t ketel < ingestelde t WKK de warmtekrachtkoppeling draait op het moment waarop de warmtevraag niet hoog ligt MINDER GOEDE ENERGETISCHE DEKKING Stookcurve ketel Instelwaarde WKK WKK prioritair 17
De ideale stookplaats Kenmerken: Zo laag mogelijke retourtemperatuur zodat de condensatieketels optimaal kunnen werken Zo eenvoudig mogelijk hydraulisch circuit en zonder interface Primaire en secundaire kringen steeds aan elkaar aangepast onder alle omstandigheden 18
Bestaande stookplaats Configuratie ifv de bestaande ketels : Ketel met groot watervolume en minimale retourtemperatuur 19
Bestaande stookplaats Configuratie ifv de bestaande ketels : Condensatieketel met lage drukverliezen 20
Bestaande stookplaats Configuratie ifv de bestaande ketels : Condensatieketel met belangrijke drukverliezen 21
Bestaande stookplaats Configuratie ifv de bestaande ketels : Vervanging van één van de ketels door een condensatieketel 22
Hernieuwbare energie en de warmtekrachtkoppeling Aandachtspunten: zonthermishe systemen (ZS) In de zomer, bij weinig warmtevraag, legt men de WKK beter stil en doet men bv. het onderhoud vermijden korte cycli. SWW-behoeften worden ingevuld door het ZS en de ondersteunende verwarming (bv. een ketel) In de winter en de zomer, bij grote warmtevraag (zwembad, wellness, ) kunnen de WKK en het ZT wel gelijktijdig functioneren beide systemen staan wel in competitie met elkaar en dit kan de financiële rentabiliteit van de afzonderlijke systemen negatief beïnvloeden 23
Hernieuwbare energie en de warmtekrachtkoppeling Aandachtspunten: warmtepompen (WP) Significatief verschil dus de werkingstemperaturen: vertrek na buffer te vermengen mbv driewegkraan Kring van de WP hydraulisch isoleren indien de WKK aan de volledige warmtevraag kan voldoen 24
Hernieuwbare energie en de warmtekrachtkoppeling Compatibiliteit PV/WKK? Stevig ter discussie! Heeft het zin de WKK in de zomer bij lage warmtevraag te laten draaien? Oplossing: voer het onderhoud van de WKK in die periode uit, de PV zorgt ondertussen voor stroomproductie. Alles hangt ook af van de gelijktijdigheid van de producties in verhouding tot de noden: de WKK zal s ochtends meer draaien bij de opstart en de PV zal meer produceren in het midden van de dag Alles hangt ook af van het gebruik: in een flatgebouw zal de WKK bv. de gemeenschappelijke delen voorzien van elektriciteit, de PV staat dan in voor de individuele flats 25
Bijzonder geval: sanitair warm water Aandachtspunten: enkele extra platen volstaan! Ingestelde SWW-temperatuur Overdimensionering warmtewisselaar 26
Tussenkomst verschillende actoren en hun verantwoordelijkheden Sleutels tot succes: Audit : REG verbeterpotentieel WKKdimensionering Voorstudie predimensionering van de WKK ifv de warmteprofielen, doordenken over de hydraulische integratie en de regeling van de WKK Project correcte dimensionering van de WKK, opstellen bestek met energetische clausules, correcte integratie en «commissioning», maar ook doorgedreven beschrijving van de regeling Maître d Ouvrage Auditeur Facilitateur Bureau d Etude Installateur Maintenance MO AUD FAC BE INST MAIN Exploitation EXPL 27
Tussenkomst verschillende actoren en hun verantwoordelijkheden Sleutels tot succes: Uitvoering opvolging te voorzien Oplevering «commissioning» en validatie In exploitatie GSC = barometer, aantal start/stop-bewegingen = Elektrocardiogram, belang van GBS Onderhoud contract goed onderhandelen Maître d Ouvrage Auditeur Facilitateur Bureau d Etude Installateur MO AUD FAC BE INST Maintenance MAIN Exploitation EXPL 28
Conclusies Doelstelling: er naar streven dat de WKK zoveel mogelijk ingeschakeld wordt, met een aanvaardbaar aantal start/stop-cycli, EN volledig harmonieus geïntegreerd in de stookplaats Steeds in het achterhoofd houden dat REG op het niveau van het gebouw of de stookplaats prioritair is. Daarop anticiperen!! (invloed op de dimensionering van de warmtekrachtkoppeling) Elk project is anders. Vandaar het belang van een team dat in staat is de WKK te integreren in de stookplaats Een geslaagde integratie hangt eerst en vooral af van: Type van de bestaande stookketel of de keuze van nieuwe ketels Van de hydraulische configuratie van primaire en secundaire kringen Van de mogelijkheid van de centrale regeling van de stookplaats om er ook de regeling van de WKK «bij te nemen» Elke fase van het project is belangrijk 29
Facilitator Duurzaam Bouwen Technische helpdesk met experten rond alle mogelijke thema s Ter beschikking van alle professionelen in de bouwsector in het BHG GRATIS dienstverlening Bereikbaar telefonisch : 0800/85.775 per mail : facilitateur@environnement.irisnet.be (FR) facilitator@leefmilieu.irisnet.be (NL) 30
Contact Didier Darimont Specialist Warmtekrachtkoppeling Dienst Facilitator Duurzaam Bouwen van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest : 0800/85.775 E-mail : facilitateur@environnement.irisnet.be Meer inlichtingen over WKK http://www.leefmilieubrussel.be/templates/professionnels/niveau2.aspx?mai ntaxid=12326&taxid=12390&langtype=2067 31