WKK of Warmtekrachtkoppeling, draaischijf in het energielandschap

Dinsdag 17 mei vierde COGEN-Vlaanderen [i] haar 15-jarig bestaan. WKK’s zijn in de laatste 15 jaar enorm toegenomen. Vandaag wekken zij samen 18,4 procent van alle in Vlaanderen verbruikte elektriciteit op. Hun samengeteld elektrisch vermogen is 2,22 gigawatt, wat overeenkomt met het vermogen van twee grote kerncentrales. WKK’s vermijden bovendien heel wat CO2-emissie, circa 2 miljoen ton in Vlaanderen, wat overeenkomt met de uitstoot van 1,2 miljoen auto’s.

Tijd dus om even stil te staan bij de enorme mogelijkheden van deze technologie voor klimaatverbetering, energiebesparing en minder luchtvervuiling.

“Warmte-kracht-koppeling”, wat is dat?

“Warmte-kracht-koppeling” of WKK staat voor het gelijktijdig opwekken met één en dezelfde machine van “warmte” en “kracht”, die in elektrische stroom worden omgezet. Woningen en bedrijven verbruiken warmte en verbruiken elektrische stroom. Waarom daarvoor nog steeds twee aparte installaties gebruiken, zoals het historisch gegroeid is?

Elektriciteit wordt conventioneel opgewekt met turbines die generatoren aandrijven. Om de turbines aan te drijven wordt stoom of hete gassen gebruikt. Vaak gaat de helft tot twee derde van de zo geproduceerde warmte verloren in de atmosfeer. Waarom die niet benutten?

Elektriciteit kan ook opgewekt worden door de generatoren aan te drijven met motoren op diesel of op gas, of nog een andere brandstof. Die motoren dienen gekoeld te worden, hun overtollige warmte moeten ze kwijt. Waarom ook die warmte niet benutten?

Door geproduceerde warmte ook te gaan gebruiken voor elektriciteitsopwekking, zal het rendement aan de door kracht/energie opgewekte elektrische stroom iets dalen. Dat kleine verlies wordt echter meer dan voldoende gecompenseerd door het bijkomende rendement van warmteopbrengst. Warmtestroom plus krachtstroom geven een totaal rendement van meer dan 80 procent, wat heel hoog is. Daardoor bespaar je een hoop fossiele brandstof, 20 tot 40 procent en vermijd je evenredig evenveel CO2-emissie.

Eigenlijk wordt bij warmtekrachtkoppeling het uitgangspunt omgekeerd: door gedecentraliseerd elektriciteit op te wekken in installaties van aangepast formaat, kan de geproduceerde warmte bijzonder nuttig gebruikt worden. De vraag naar verwarming wordt volledig gedekt door de WKK, de door warmte en kracht geproduceerde elektriciteit wordt dan bijna een “nevenproduct”.

De plaats van warmtekrachtkoppeling in het energielandschap

COGEN benadrukt drie belangrijke karakteristieken van WKK in het energielandschap:

1. WKK is heel flexibel inzetbaar met meer of minder elektriciteit, meer of minder warmte; daardoor zijn WKK-centrales zeer geschikt om de stabiliteit van het net te waarborgen;
2. WKK’s vind je in allerlei soorten en formaten van een kleine kilowatt voor huishoudelijk gebruik tot enkele honderden megawatt, zoals stoom-en-gas-centrales; ze zijn veelzijdig inzetbaar voor decentrale stroomvoorziening;
3. WKK’s zijn geen hinderpaal voor hernieuwbare energie van wind en zon, maar vullen die aan; bovendien WKK-centrales ook met groene brandstoffen zoals stortgas of biogas de hoogste energieopbrengst met de minste CO2-emissie.

Integreer de behoefte aan warmte in het debat over elektriciteit

De vraag naar energie voor verwarming is ruim tweemaal zo groot als de vraag naar energie voor elektriciteit. Zeker in onze industrie, ook in onze huizen. Zelfs in een goed geïsoleerde woning zal er bijvoorbeeld nog altijd behoefte zijn aan warm douchewater.

Om een goed rendement te hebben is het belangrijk de WKKin de eerste plaats af te stemmen op het warmteverbruik. WKK’s zijn daarom ook de ideale keuze om warmtenetwerken te voeden. Deze netwerken waarborgen een stabiele warmteafname van de WKK. Ze werken meestal met temperaturen van 70 tot 80°C, wat goed overeenkomt met wat de WKK’s afgeven.

Omgekeerd kunnen WKK’s aangezet worden om piekvragen aan stroom te voldoen. Het teveel aan warmte dat zij dan tegelijk produceren kan gemakkelijk gebufferd worden in goed geïsoleerde vaten. Het warme water in die vaten kan dan bijvoorbeeld ’s nachts gebruikt worden. Vermits er op dat ogenblik minder vraag naar stroom is kan de WKK stilgelegd worden. In vergelijking met elektriciteit is dergelijke opslag van warm water zeer eenvoudig te verwezenlijken.

Warmtenetten zijn nu nog marginaal in België, maar niet elders in de wereld. Berlijn heeft reeds een verwarmingsnetwerk met 1,2 miljoen aansluitingen. Milaan, een stad in het zuiderse Italië heeft een netwerk met 250.000 abonnee’s. In de combinatie WKK-warmtenet zit een deel van de oplossing om België sneller energie-efficiënt te maken en de VN-klimaatdoelstellingen te halen.

Debat over rendement in de geliberaliseerde markt

In de wandelgangen van de studiedag van 17 mei en in de vraagstelling kwam steeds dezelfde opmerking terug. “Zijn deze investeringen wel rendabel?” “Kan het zonder subsidies?”

Mijn persoonlijke mening is dat de hoogdringendheid van het klimaatprobleem en de noodzaak van verbetering van luchtkwaliteit voorrang moeten krijgen in de besluitvorming over deze kwestie.

Cijfers van het Vlaams Agentschap Innoveren en Ondernemen geven voor 400 onderzochte WKK-projecten een besparing van 18 procent op elektriciteitskosten en 27 procent op brandstofkosten. Volgens mij is dat reden genoeg om deze projecten uit te voeren. Ook zonder subsidies.

In het algemeen zijn WKK’s de voorbije jaren enorm verbeterd qua efficiëntie en productie, mede door stimulans van de EU, dankzij de richtlijn “energie-efficiëntie” van 2012. In 2013 kwam 12 procent van de elektriciteitsproductie in de EU uit WKK’s. Dat wil de EU opdrijven naar 20 procent in 2020.

In grote bedrijven bemerkt COGEN echter een achteruitgang van de geproduceerde WKK-capaciteit. Waarom? Omdat de energie-efficiëntie-richtlijn van de EU focust op het finaal energiegebruik en dat beloont en niet op het primair energiegebruik. Finaal energiegebruik is onder andere elektriciteit en benzine die gemaakt worden met het primair energiegebruik van fossiele brandstof. Beperking van het primair energiegebruik is wat telt voor het klimaat. 

[i] Cogen Vlaanderen