Warmte Kracht Koppeling

Warmte kracht koppeling (WKK) is het gecombineerd opwekken van warmte en nuttige arbeid, meestal in de vorm van elektriciteit. Dit wordt op grote en op klein(ere) schaal gedaan.

Soorten Warmte Kracht Koppeling

Er zijn verschillende soorten WKK. We maken hier onderscheid in de systemen die (met als uitgangspunt) gestuurd worden door de warmtevraag en warmte kracht koppeling die gestuurd wordt door de vraag naar elektriciteit. Daarnaast onderscheiden we nog een categorie voor de kleinste systemen die bij particulieren thuis geïnstalleerd worden. Dit zijn momenteel uitsluitend warmtevraag-gestuurde systemen.

Gebruik van restwarmte bij elektriciteitsproductie

Er zijn in Nederland veel energiecentrales die hun restwarmte leveren aan warmtenetten zoals stadsverwarming of voor de verwarming van kassen en daardoor hun rendement verhogen. Ze hebben dan immers behalve een elektrisch rendement ook een thermisch rendement. Normaal lozen deze centrales de restwarmte die overblijft bij het produceren van elektriciteit in het oppervlaktewater of in koeltorens, maar bij het toepassen van WKK kan deze warmte nog nuttig gebruikt worden en er geld mee verdiend worden. Daarnaast vermindert het de opwarming van het oppervlakte water, wat beter is voor het milieu.

Electriciteitsopwekking bij warmtebehoefte

Er zijn veel processen (in bijvoorbeeld de industie of glastuinbouw) die juist grote hoeveelheden warmte nodig hebben. Door deze warmte niet simpelweg in een boiler op te wekken, maar met een gasturbine of gasmotor kan met een zeer hoog energetisch rendement elektriciteit worden opgewekt. Naast de extra investings- en onderhoudskosten voor de gasturbine of gasmotor vergt dit systeem natuurlijk wel extra gasverbruik. Naast warmte levert de WKK immers ook electriciteit maar waarvan het extra gas wel voor 100% bestaat uit elektriciteitsopwekking.

Micro Warmte Kracht Koppeling

Recent zijn er CV-ketels op de markt gekomen die naast warmte ook stroom leveren. Deze HR-ketel heeft een kleine gasturbine of een kleine stirlingmotor welke een kleine generator aandrijft voor de opwekking van elektriciteit. Deze ketels worden ook wel HRE- of micro HRE-ketel genoemd. Ook bij micro-WKK is er sprake van een hoog energetisch rendement en geldt ook dat het totale gasverbruik toeneemt gezien de micro-WKK Tbehalve warmte ook electriciteit produceert.

Voordelen

• Het verhoogd het rendement van electriciteits opwekking. Ver boven het normale rendement van stoomturbine van 40 %.
• Het is een relatief goedkope energiebesparing. Die dan ook niet gesubsidieerd wordt.
• In droge hete zomers wanneer het oppervlaktewater te warm dreigt te worden moeten electriciteitscentrales die hun koelwater in het oppervlaktewater lozen stil. Een gasturbine of gasmotor waarvan de restwarmte benut wordt voor bijvoorbeeld de productie van stoom kan dan gewoon door blijven draaien.
• In de glastuinbouw wordt behalve de warmte ook de CO2 die bij de verbranding ontstaat gebruikt voor het harder laten groeien van de planten, zie fotosynthese.

Nadelen

• De brandstof is nog steeds fossiel.
• Het vergt een grote kapitaalsinvestering die nu niet in duurzame oplossingen gestoken kan worden en te zijner tijd overbodig wordt.
• Het zorgt ervoor dat we nog steeds vastzitten aan onze fossiele elektriciteitscentrales, zelfs als we genoeg duurzame stroom zouden opwekken, omdat we de centrales nodig hebben voor verwarming.
• Het is niet de best mogelijke oplossing. Een warmtepomp met stroom van een pure STEG is efficiënter dan warmte van een stadsverwarming geleverd door een STEG, laat staan wanneer een aandeel van de stroom voor de warmtepomp groen is.
• Het is een inefficiënt systeem, omdat er veel verloren gaat bij transport.
• Het is een inefficiënt systeem, omdat vraag en aanbod niet op elkaar aansluiten. Tot op het punt dat er 's winters vaak bijgestookt moet worden.
• Het is een ondemocratisch systeem.
• Het vermindert de isolering van nieuwbouw vanwege de onterechte EPC bonus die er voor stadsverwarming geldt.
• Omdat de gasturbines en gasmotoren er al staan worden ze vaak, zomer en winter gebruikt, voor de onbalansmarkt. Er wordt dan met deze motoren stroom geproduceerd zonder het kunnen benutten van de afvalwarmte terwijl het electrisch rendement van een gasmotor of gasturbine veel lager is dan van een stoomturbine of STEG. Dit vindt 's zomers vaak plaats in de glastuinbouw, waarbij de WKK's draaien met de ramen van de kassen open. Het aantal STEG-centrales zou beter uitgebreid kunnen worden zodat deze hoog rendementscentrales altijd nog een reservecapaciteit hebben.