Uw eigen energiecentrale

(1)

W

KK staat voor warmte-krachtkoppeling. Dat be- tekent dat er op basis van één brandstof twee eindproducten worden gevormd: warmte en kracht. Voor toepassingen in kleine gebouwen en woningen wordt er algemeen gesproken over micro-WKK, die toch een veel kleiner vermogen heeft.

De kracht die een micro-WKK produceert, wordt voor ons omgezet in een algemeen bruikbare energie- vorm, namelijk elektriciteit. De warmte wordt op een voor de woning bruikbare temperatuur afgeleverd. Verschil- lende fabrikanten brengen de laatste jaren dergelijke toestellen op de markt en hoewel de prijs momenteel nog

redelijk hoog is, kan een micro-WKK een rendabele en duurzame investering zijn.

Het idee achter het toestel is dat de productie van zowel elektriciteit als warmte leidt tot een meer kwalitatie- ve benutting van de brandstof (zie kader op volgende bladzijde). Elektriciteit is een hoogwaardige vorm van energie, maar warmte op de lage temperatuur die van toepassing is in woningen, is geen hoogwaardige ener- gievorm. Door de productie van elektriciteit wordt er daarom gezorgd dat de brandstof op een meer duurzame manier wordt gebruikt. Toch is de energie geproduceerd door een micro-WKK, geen hernieuwbare energie.

Uw eigen energiecentrale

Thuis zelf warmte, warm water en

elektriciteit produceren met één enkel toestel?

Het kan, dankzij het systeem van warmte- krachtkoppeling of cogeneratie.

Momenteel is zijn marktaandeel nog beperkt, maar er is alleszins een mooie toekomst weggelegd voor de micro-WKK, zeker in de

renovatiemarkt!

▼

(2)

W

ELKE TECHNIEKEN

?

Er zijn verschillende technieken voor WKK, de ene al iets verfijnder dan de an- dere. De keuze wordt op dit moment voor- al bepaald door het kostenplaatje en of er al dan niet een installateur en onder- houdstechnicus in de buurt gevestigd is.

We beperken ons hier tot de interne verbrandingsmotor en de Stirling-WKK.

In de technische documentatie van een micro-WKK zal u geen globaal rendement van de machine terugvinden. Dat komt omdat elektriciteit en warmte een an- dere waarde hebben als u kijkt naar de kwaliteit van energie. U zal dus wel een elektrisch en thermisch rendement terugvinden en soms ook een brandstofbenut- tingsgraad. Die laatste geeft aan hoeveel warmte en elektriciteit er geproduceerd is in vergelijking met de gebruikte brandstof.

Net als bij ketels zijn die rendementen bepaald in labcondities en is er enige voor- zichtigheid vereist bij het extrapoleren naar een reële situatie.

Interne verbrandingsmotor

De interne verbrandingsmotor is een tech- niek die men eigenlijk ruwweg kan verge- lijken met een grasmaaier waarvan ook de warmte wordt gebruikt. Het is een toestel dat in de eerste plaats elektriciteit maakt

en waarvan de warmte eigenlijk een bij- product is. Dergelijke toestellen zijn al jaren op de markt, maar de doorbraak bleef achterwege doordat de eerste toestellen log, duur en niet flexibel in te passen wa- ren. De laatste jaren hebben fabrikanten als SenerTec echter behoorlijke inspan- ningen geleverd om hun WKK met interne gasmotor aantrekkelijker en efficiënter te maken. De nieuwe generatie van de SenerTec micro-WKK’s heeft bijvoorbeeld een extra warmtewisselaar waardoor con- densatie mogelijk wordt en de warmte van de waterdamp in de rookgassen gerecu- pereerd wordt waardoor een hoger rendement wordt gehaald. De meeste van deze toestellen werken op gas, enkele zijn verkrijgbaar in een configuratie met stookolie.

U kan inwendige verbrandingsmotoren kopen met en zonder modulatie. Mét modulatie heeft het voordeel dat de machine meer werkingsuren zal hebben en dus ook langer elektriciteit zal produceren. Bovendien zal een brede thermische modulatierange vermijden dat de machine continu aan- en uitgeschakeld wordt, wat de levensduur en het rendement ten goede komt. U moet er namelijk rekening mee houden dat het grote en zware ma- chines zijn die vanbinnen voldoende warm moeten zijn alvorens ze echt warm-

te voor de gebruiker beginnen te produceren. Een breed modulatiebereik zal on- rechtstreeks het aantal afkoel- en op- warmperiodes van de motor beperken.

Een voorbeeld is de Marathon van Ecopo- wer, met een modulatiebereik van 4 tot 12,5 kW thermisch en 1,3 kW tot 4,7 kW elektrisch. Hier mag je een brandstofbe- nuttingsgraad verwachten van om en bij 92 %.

De SenerTec heeft één werkingspunt en wordt daarom aangeboden met opslagvat. Dat zorgt ervoor dat genoeg warmte wordt gestockeerd om voor een langere tijd aan de warmtevraag te vol- doen. Zodra de temperatuur in het vat onder een bepaalde waarde zakt, kan de gasmotor weer in werking worden gezet om het vat weer helemaal te vullen. Sener- Tec biedt verschillende types aan, maar hun elektrisch vermogen ligt allemaal rond de 5 kW bij een thermisch vermogen van tussen 10 en 14 kW. Voor de condenserende versie kan de brandstofbenuttings- graad stijgen tot 99 %.

Ook de Honda Ecowill is hier het ver- melden waard. Dat toestel levert 3,25 kW thermisch en 1 kW elektrisch. De brand- stofbenuttingsgraad is met 85 % niet erg hoog. Als de kwaliteit van de geproduceerde energie wordt bekeken, scoort dit toestel wel zeer goed door de grote hoeveelheid kracht/elektriciteit per eenheid van geproduceerde warmte.

De Dachs van SenerTec, een voorbeeld van een micro-WKK met een interne verbrandingsmotor, vermindert de energiekosten tot 50%.

▼

Energie is een begrip dat we allemaal kennen. De rekening voor de verwarming is gebaseerd op de hoeveelheid energie die u heeft aange- kocht. Zuinig zijn is dus goed... Maar er is meer. Energie heeft ook een kwaliteit. In wetenschappelijke termen is die kwaliteit vervat in het begrip

‘exergie’. Die kwaliteit, die exergie dus, hangt samen met hoeveel u er nog mee kan doen. Zo is 1 kWh aardgas van een hoge kwaliteit, want er kan elektriciteit mee worden gemaakt, er kan een auto of een machine mee worden aangedreven of u kan er warmte mee maken om uw huis op te warmen. 1 kWh aardwarmte op een temperatuur van 50°C heeft misschien dezelfde hoeveelheid energie, maar heeft een lagere kwaliteit. U kan er namelijk veel minder mee doen: geen elektriciteit mee maken of een auto of machine mee aandrijven. U kan er enkel uw huis mee verwarmen. Door de schaarste van de traditionele energiebronnen, is het belangrijk dat we naast energie-efficiëntie ook kijken naar de exergie-efficiëntie.

DE KWALITEIT VAN ENERGIE

©SenerTec

(3)

Stirling-motor

Verschillende fabrikanten bieden van- daag een Stirling-ketelcombinatie aan.

Hierbij gaat het om een toestel dat in de eerste plaats warmte produceert en waarbij een deel van die warmte intern wordt gebruikt voor de productie van elektriciteit met een Stirlingmotor. Die laatste is ge- vuld met een werkingsgas (stikstof of heli- um) en maakt gebruik van het gegeven dat een warm gas uitzet en een koud gas krimpt. Door het werkingsgas beurtelings te verwarmen met de warmte van de brander en af te koelen met het water dat terugkomt van de centrale verwarming, wordt een zuiger op en neer bewogen in een magnetisch veld. Die beweging ver- oorzaakt een stroom en levert dus elektriciteit op.

Ook bij dit type micro-WKK is er een waaier aan variaties te vinden, maar de meeste producten die commercieel be- schikbaar zijn in ons land werken met een

2-trapssysteem op aardgas om de inpas- baarheid in de typische woningen van bij ons te maximaliseren. Daartoe hebben ze een kleine trap met een thermisch vermogen van om en bij de 5 kW en een elektrisch vermogen van 1 kW. Daarnaast is er

een bijkomende condensatieketel inge- bouwd die extra thermisch vermogen kan leveren tijdens koude dagen of om aan de behoefte voor sanitair warm water te vol- doen. Dergelijke toestellen vinden we onder meer terug in het gamma van Remeha (eVita).

Een ander 2-trapssyteem is de Whis- perGen die een thermisch vermogen levert tussen 5,5 kW en 14 kW met daarbij een maximaal elektrisch vermogen van 1 kW. Deze fabrikant is al verscheidene jaren met dergelijk toestel op de markt en heeft met de nieuwste versie een toestel dat beter past bij onze woningen. Door het beperkte thermisch vermogen in combi- natie met het niet-modulerend gedrag wordt aangeraden het toestel te koppelen aan een opslagvat.

Er zijn ook 1-trapssystemen verkrijgbaar waarbij geen bijkomende brander voorzien is. SPM heeft zo een Stirling- WKK die gebruik maakt van houtpellets als brandstof en daarmee een thermisch vermogen van 15 kW en een elektrisch vermogen van 1 kW levert. Hier ligt het thermische vermogen te hoog om zonder- meer in een woning te worden ingescha- Elektriciteitsnet

Gas Rookgasafvoer

Verwarming Verwarming

Gasmotor

Generator

Output electronica Platen warmtewisselaar

Meter

Uw elektriciteitsverbruik Koud water Warm water

ELEKTRICITEIT MINI-WKK WARMTE

Ecopower ▼ ©WhisperGen

Een micro-WKK is niet veel groter of luidruchtiger dan een traditionele verwarmingsketel.

Hier een voorbeeld van een model met een opslagvat voor warm water.

(4)

keld en is een opslagvat voor de centrale verwarming aangewezen.

Terwijl de interne verbrandingsmotor thermisch traag op gang komt door zijn grote massa en het gegeven

dat het in de eerste plaats een toestel is dat elektriciteit maakt en bijkomend ook warmte, is de Stirling-WKK een stuk sneller.

De motor zelf is veel kleiner en heeft aldus een veel lagere thermische massa. Daardoor zijn de opstarttijden van dit toestel, zowel thermisch als elektrisch, veel lager. Dat maakt dat het toestel flexibeler in te passen is en net als een ketel kan worden gekoppeld met het verwarmingssysteem. Toch zal het elektrische rendement van het toestel iets hoger zijn indien de frequentie van aan- en uitscha- kelen niet te hoog ligt en is het dus gunstig het te koppelen aan tragere warmteafgifte-elemen-

ten zoals lage-temperatuurradiatoren of vloerverwarming.

I

N

MIJN

HUIS

?

Of een micro-WKK in jouw woning past of niet, hangt sterk af van uw warmtevraag. Verwacht niet dat een dergelijk toestel rendabel is in een lage-energie- woning. Daarvoor is de warmtevraag er te klein en zal het toestel dus te weinig draaiuren hebben. Dat levert te weinig geproduceerde elektriciteit op waardoor u de meerprijs van het toestel niet kan terugverdienen.

In de renovatiemarkt past dit toestel dan weer wel. Daar is het stookseizoen langer en de warmtevraag hoger. Een warmteproductietoestel communiceert met de rest van uw verwarmingssysteem.

Het is dus belangrijk dat ze op elkaar afgestemd zijn. Laat het vermogen van uw toestel bepalen op basis van een warmte-

verliesberekening van uw woning. Kies vervolgens bij een niet-modulerend systeem een opslagvat voor uw warm water of voorzie een erg traag afgiftesysteem zoals vloerverwarming. Bij modulerende systemen hangt veel af van de karakte- ristieken van het toestel: een groot modulatiebereik met een erg laag minimaal thermisch vermogen kan rechtstreeks gekoppeld worden met zo goed als elk warmteafgiftesysteem. Is de ondergrens voor het thermische vermogen wat hoger en heeft het WKK-toestel een snelle opstart, ook dan kan het gekoppeld worden met een brede waaier aan warmteafgifte- toestellen. Door de snelle opstart verliest het weinig aan rendement en kan de vraag bijna instantaan worden voldaan zodat geen comfortklachten ontstaan.

Vermijd echter een trage micro-WKK met een hogere thermische ondergrens te koppelen met warmte-afgiftesystemen die snel reageren. Dat zou re- sulteren in thermisch dis- comfort in de woning en erg lage rendementen die de terugverdientijd van de WKK sterk verhogen.

Houd er ook rekening mee dat de elektrische be- drading bestand moet zijn tegen de elektrische ver- mogens die uw micro-WKK produceert. In Nederland stelt de regelgeving dat 1 kW het maximaal elektrische vermogen is dat zo’n toestel mag produceren.

Die maatregel is ontstaan uit bezorgdheid om de veiligheid van het interne maar ook het externe elektriciteitsnet. 1 kW is zowat het _▼

©Remeha

Platen warmtewisselaar

Gas Rookgasafvoer

Gasmotor

Generator

Output electronica

warmtewisselaar rookgaszijdig

MINI-WKK

Ecopower

Een WKK-ketel bestaat ook in een muurmodel, met afmetingen die gelijkaardig zijn aan die van een muurversie van een verwarmingsketel op gas.

(5)

typische verbruik in een woning en kan dus makkelijk intern worden verbruikt.

Dat maakt dat u het externe net niet continu gaat belasten door er grote vermo- gens op te zetten.

In België is die regel er niet. Toch ra- den we u aan om voor uw aankoop de raad in te winnen van een specialist met betrekking tot de veiligheid van uw elektriciteitsnet binnenshuis.

K

OSTPRIJS EN PREMIES

WKK-toestellen zijn niet goedkoop. Een inwendige verbrandingsmotor van SenerTec kost in de niet-condenserende versie om en bij de 20.000 euro (excl. btw en plaatsing). Een 2-traps Stirlingmotor zoals de eVita van Remeha is verkrijgbaar voor 10.250 euro (excl. btw en plaatsing). Een WhisperGen met opslagvat, volledig geïn- stalleerd en aangesloten, komt op 15.000 euro (excl. btw).

Momenteel geeft de federale over- heid een belastingvermindering voor par- ticulieren die een WKK-installatie plaat- sen ter vervanging van een oude stooko- lieketel. 40 % van de uitgaven komt daarvoor in aanmerking resulterend in een be- lastingvoordeel van maximum 2770 euro per jaar per woning. De woning moet al minstens 5 jaar in gebruik zijn bij de start van de werken. Deze maatregel komt ook in aanmerking voor de overdraagbaar-

heid naar de volgende drie aanslagjaren en voor het belastingkre- diet.

T

ERUGVERDIENTIJD Uiteraard spelen bij de beslissing over de aankoop van een WKK ook de financiële aspecten een doorslaggevende rol. De meerprijs van

een micro-WKK ten opzichte van een gewone ketel moet worden gecompenseerd door de winst van de geproduceerde elektriciteit. Die winst kan op twee manie- ren worden geboekt: er is steeds een terugdraaiende elektriciteitsteller voor de installaties tot 10 kW en er zijn mogelijks certificaten. De terugdraaiende teller werkt op dezelfde manier als bij zonnepa- nelen: wat u produceert, wordt automa- tisch in mindering gebracht op uw teller.

De groenestroomcertificaten die u kan verdienen met dit toestel, zijn regio-afhankelijk. Maar... telkens geldt dat voor een kleine micro-WKK-toepassing de op- brengst van die certificaten niet doorslag- gevend is voor de rendabiliteit van de installatie.

Hoe snel u de investering heeft terug- verdiend, hangt af van vele factoren. Een eerste cruciale beslissing is de grootte van de installatie. Die moet zo gekozen zijn dat er voldoende draaiuren gerealiseerd kun- nen worden zonder echter een warmte- overschot te creëren. U kan deze dimensi- onering het best laten uitvoeren door een specialist. Daarnaast moet de rest van de verwarmingsinstallatie qua dynamiek ook afgestemd zijn op de kenmerken en be- perkingen van het WKK-toestel. Dat bete- kent dat u rekening moet houden met eventuele trage opstarten en daling van

rendementen bij veelvuldig aan- en uit- schakelen. Ook hier kan u best de raad in- roepen van een specialist.

Zijn deze ontwerpbeslissingen correct genomen, dan kan u de meerprijs in een periode van 5 tot 10 jaar terugverdienen, afhankelijk van het type micro-WKK en de grootte van de warmtevraag van uw woning.

O

NDERHOUD

Interne verbrandingsmotoren vragen een klein onderhoud na een 4000-tal draaiuren. Dat is in ons klimaat voor een ge- middelde woning ongeveer één keer per jaar. Na 30.000 tot 40.000 uren wordt een groot onderhoud voorzien.

Een Stirling-WKK sluit meer aan bij een ketel en is relatief onderhoudsvrij. ‘Re- latief’, want af en toe de druk van het werkingsgas in het Stirlingdeel laten controle- ren, kan geen kwaad. Maar dat kan u laten uitvoeren bij de jaarlijkse controle voor stookolietoestellen of de tweejaarlijkse controle voor toestellen op aardgas. In tegenstelling tot deze ‘gewone’ ketels is die controle niet verplicht bij WKK, maar wordt ze wel aangeraden. _■

©WhisperGen

VLAANDEREN:

● www.cogenvlaanderen.be

● www.vreg.be WALLONIË:

● www.cwape.be

● www.cogensud.be BRUSSEL:

● www.brugel.be

NUTTIGE WEBSITES

Een lijst van interessante adressen vindt u op pagina 226.

www.ikgabouwen.be

Meer weten?

U vindt allerlei recente artikels op onze website

onder de rubriek Energie en klimaat /

Warmtepompen

In dit model werd de Stirling-motor met vier zuigers boven de gasmotor geplaatst, wat een zeer compacte configuratie toelaat.