Doorzoek volledige site
22 oktober 2015

Jasper van Eeghem: “Micro-WKK in Vlaanderen: toekomstmuziek of heel dichtbij?”

Jasper van Eeghem schreef onder begeleiding van Prof. Peter D'hulster (KULeuven) en met COGEN Vlaanderen als co-promotor, een thesis getiteld: "Analyse van de wereldwijde markt van micro-WKK's voor residentieel gebruik en hun toepasbaarheid op een reëel Vlaams verbruikersprofiel". De belangrijkste bevinding is dat de technologieën voor de residentiële markt moeilijk ingeburgerd raken.

"Vanuit de Vlaamse regering komt al enkele jaren de impuls dat het huidige woningpark vernieuwd of gerenoveerd moet worden. Zo ontstond dan ook het 'Renovatiepact' als laatste verwezenlijking van dit beleid. Hierover was in de krant De Morgen op 16 september de volgende krantenkop te bewonderen: "Ieder huis moet energiezuinig tegen 2050."

Om de komende klimaatdoelstellingen te halen, op korte termijn deze van 2020 en op lange termijn deze van 2050, moet nu ook in de residentiële sector meer energie bespaard worden. Uit de studie 'Woning en woonomgeving in België' blijkt dat in 2001 slechts 22% van de woningen gebouwd was na 1981. België heeft dus een oud woningpark dat klaar is voor renovatie. Hier speelt het renovatiepact van minister Turtelboom sterk op in. Tegen 2050 zal bij elke overdracht van een woning een stappenplan opgemaakt worden dat beschrijft hoe men de woning op een efficiënte manier kan renoveren. Dit stappenplan laat de beste energiebesparende maatregelen zien om de woning in 2050 tot een E-60 peil te reduceren. En laat nu net energiebesparing de grootste troef zijn van microwarmtekrachtkoppeling.

Een microwarmtekrachtinstallatie vervangt in eerste instantie een klassieke verwarmingsketel. De installatie is in staat om de nodige warmte te leveren maar bijkomend wekt ze ook elektriciteit op voor het huishouden. Dit zorgt ervoor dat de gebruikte brandstof efficiënter benut wordt dan in de situatie met een stookketel waarbij de elektriciteit in een centrale wordt opgewekt. Op deze manier wordt er een primaire-energiebesparing gerealiseerd zoals te zien is in het voorbeeld van figuur 1. Hoe groot de besparing precies is, hangt af van de gebruikte technologie binnenin de micro-WKK en het huishouden waar ze geplaatst wordt.

In het voorbeeld wordt uitgegaan van een warmtekrachtinstallatie die elektriciteit opwekt met een rendement van 40% en dit cijfer geldt ook voor bepaalde technologieën. Er bestaan echter diverse types die beschikbaar zijn op de markt. Ze zijn op te delen in 5 grote categorieën. Zo heb je installaties die draaien op klassieke (inwendige) verbrandingsmotoren maar ook uitwendige verbrandingsmotoren worden gebruikt, de zogenaamde stirlingmotoren. Daarnaast zijn er toestellen waarvan de motor werkt op stoom (de rankine-cyclus) of op een chemische vloeistof (de organische rankine-cyclus). Als laatste en meest innovatieve heb je de brandstofcellen.

Elk type heeft zijn eigen specificaties die ervoor zorgen dat er meer elektriciteit of net meer warmte kan geleverd worden uitgaande van dezelfde hoeveelheid brandstof. Voor een huishouden met een grote warmtebehoefte zal dan ook een ander type micro-WKK geschikt zijn dan in het geval waar men een lage energiewoning ontwerpt.

De verhouding tussen de elektriciteit en warmte die een micro-WKK kan leveren, wordt uitgedrukt in één enkel getal, namelijk de power-to-heat-ratio (PHR). Voor de stirlingtechnologie ligt dit getal tussen de 0,15 en 0,2. Brandstofcellen gaan daarentegen tot een PHR van ongeveer 1 of zelfs groter. Voor 1 kW warmte levert een brandstofcel dus veel meer elektriciteit dan bijvoorbeeld een stirlingmotor. Uit een onderzoek van het VITO blijkt dat een gemiddelde Vlaamse woning een elektriciteitsvraag heeft van 3500 kWh en een warmtevraag van 18500 kWh. Vertaald naar de vraag vanuit het huidige (verouderde) woningpark levert dit een gemiddelde PHR van 0,19 op. De stirlingtechnologie is dus voor renovatiewoningen de technologie die het hier het best op aansluit. Lage energiewoningen die veel minder warmte nodig hebben, zijn dan ook beter gediend met een installatie waar de PHR hoger ligt zoals bij de brandstofcellen. Op die manier kan perfect de warmtevraag geleverd worden en tegelijkertijd voldoende elektriciteit opgewekt worden.

Van elke technologie zijn er wereldwijd modellen verkrijgbaar bij verschillende fabrikanten. De bestaande markt in de Benelux richt zich voorlopig echter iets meer op de stirlingtechnologie gezien het verouderde woningpark. Brandstofcellen daarentegen zijn dan weer op de Aziatische markt wijdverspreid. Deze technologie is evenwel zo interessant dat ook de grote Europese fabrikanten gelijkaardige modellen hebben ontwikkeld die ofwel al te koop zijn ofwel binnenkort op de markt zullen komen. Dit brengt een brede range aan mogelijkheden teweeg die ervoor zorgt dat de implementatie van micro-WKK zowel in een nieuwbouw als in een renovatieproject een aanzienlijke energiebesparing kan teweeg brengen. Waar vroeger velen beweerden dat micro-WKK verre toekomstmuziek was, is het nu dan ook mogelijk voor de moderne ontwerper om de plaat op te leggen."

GERELATEERDE DOSSIERS

GERELATEERDE ARTIKELS