In een warmtekrachtkoppeling drijft een gasmotor een generator aan om elektriciteit te produceren. De warmte die daarbij ontstaat, wordt via de warmtewisselaar aan de koelvloeistof en het uitlaatgas onttrokken en kan vervolgens worden gebruikt.
Warmtekrachtcentrales - Warmte en kracht voor commercieel gebruik
WKK-eenheid - Warmte en kracht voor commercieel gebruik
De WKK-eenheden van Viessmann zijn ontworpen voor commercieel en appartementsgebouwen. Zij beschikken over een hoog vermogen en zijn afgestemd op de bedrijfsprocessen voor een veilige levering van elektriciteit, verwarming/koeling en sanitair warm water. Zo investeer je niet alleen in meer efficiëntie, maar ook in de toekomst.
De compacte toestellen uit het Vitobloc 200-assortiment zijn ontworpen als decentrale warmtekrachtkoppelingseenheden voor verwarming. Deze relatief kleine toestellen wekken elektriciteit op voor eigen gebruik. De warmte die daarbij vrijkomt, wordt bijna zonder verliezen tegelijkertijd gebruikt voor verwarming. De niet benodigde stroom wordt naar het openbare net geëxporteerd en het elektriciteitsbedrijf betaalt daarvoor een vergoeding.
Waarom een warmtekrachtkoppeling (WKK)?
Het merendeel van de opgewekte stroom wordt geproduceerd in condensatiecentrales. Dit betekent dat verwarmingsenergie via een stoomturbine wordt omgezet in elektrische energie. Het gemiddelde rendement van alle conventionele elektriciteitscentrales is ongeveer 38 procent, wat betekent dat meer dan 60 procent van de energie-input verloren gaat in het milieu als ongebruikte afvalwarmte.
Een warmtekrachtkoppeling gaat hier een stap verder en gebruikt de afvalwarmte, waardoor het totale rendement van het systeem kan toenemen. Bij grootschalige WKK-systemen gebeurt dit via stadsverwarmingsleidingen. Het potentieel is echter grotendeels uitgeput in de bestaande voorraad. Uiteindelijk werkt het alleen als er ook grote warmteverbruikers, zoals een woonwijk, in de buurt van de centrale zijn.
Dit is waar het idee van gedecentraliseerde warmtekrachtkoppelingseenheden (WKK) met een warmtecomponent tot zijn recht komt. De stroom wordt opgewekt in relatief kleine eenheden, waarbij het bijprodukt warmte niet tegelijkertijd over lange afstanden hoeft te worden getransporteerd (wat warmteverlies zou veroorzaken), maar direct ter plaatse kan worden gebruikt. Ook zijn er geen verliezen bij de stroomverdeling.
Decentrale energievoorziening met warmtekrachtkoppeling
Centrale energiecentrales produceren meestal alleen elektriciteit. De geaccumuleerde warmte gaat verloren. Warmtekrachtkoppeling (WKK) daarentegen gebruikt tot 36 procent minder primaire energie - wat een aanzienlijke verlaging van de energiekosten betekent.
Structuur en functie van een WKK-eenheid
Een WKK-eenheid bestaat hoofdzakelijk uit een motor, een synchrone generator en een warmtewisselaar. De synchrone generator, aangedreven door de interne verbrandingsmotor (aandrijfeenheid), genereert een 3-fasen wisselstroom met een frequentie van 50 Hz en een spanning van 400 volt, die over het algemeen ter plaatse wordt gebruikt.
Voor de elektrische aansluiting wordt het laagspanningsnet (niveau 0,4 kV) gebruikt. In de regel worden WKK-eenheden parallel aan het net gebruikt. In principe kunnen zij echter ook worden gebruikt ter vervanging van het elektriciteitsnet door synchrone generatoren in te zetten. Overtollig vermogen kan worden geëxporteerd naar het net van het energiebedrijf.
De motor genereert warmte die in het "interne koelcircuit" achtereenvolgens uit de smeerolie, de motorkoelvloeistof en het uitlaatgas kan worden opgenomen en via een platenwarmtewisselaar aan het verwarmingssysteem kan worden overgedragen.
Dit systeem van energieopwekking en -gebruik wordt warmtekrachtkoppeling (WKK) genoemd, omdat de door de motor opgewekte mechanische energie (vermogen) en de door de motor afgegeven thermische energie (warmte) bij de aandrijving van de generator gelijktijdig worden gebruikt.
Om het gebruik van een WKK-eenheid economisch rendabel te maken, moet het apparaat zo lang mogelijk continu draaien. Hoe langer een WKK-eenheid op realistische wijze warmte en stroom kan overdragen aan een systeem, hoe sneller het zichzelf terugbetaalt. Bij de dimensionering ligt de nadruk, afgezien van enkele uitzonderingen (zoals noodstroomvoorziening), op warmte. De WKK-eenheid is warmtegestuurd.
Permanente jaarcurve - ontwerp van het vermogen van een WKK-eenheid
Als we kijken naar hoe het jaarlijkse verwarmingsvermogen doorgaans wordt verdeeld over een periode van 12 maanden (permanente jaarlijn), wordt het duidelijk dat een WKK-eenheid niet te groot moet zijn. Het thermisch vermogen wordt zo berekend dat ook bij lage belasting nog warmte kan worden overgedragen.
Om een bedrijfstijd van minstens 4500 uur te bereiken, kunnen we uitgaan van ongeveer 20% van het ketelvermogen als thermisch vermogen van de WKK-eenheid om het gebouw te verwarmen.
Aan de verwarmingszijde werkt de warmtekrachtkoppeling-eenheid parallel met een verwarmingsketel. Beide warmteopwekkers worden aangesloten op het verwarmingssysteem, de warmwaterverwarming of andere warmteverbruikers, zoals een zwembad.
Afhankelijk van het verbruiksprofiel van het gebouw kan het zinvol zijn een verwarmingswaterbuffer te gebruiken, zodat de looptijd van de WKK-module zo lang en ononderbroken mogelijk kan zijn.
Aan de stroomzijde is de eerste prioriteit het dekken van het eigen verbruik van het gebouw. Als er geen verbruikers meer zijn, wordt de elektriciteit aan het openbare net geleverd en vergoed.
Stroom: voor eigen verbruik of voor uitvoer naar het net
De elektriciteit voor gebruik ter plaatse wordt opgewekt in eenheden die zijn afgestemd op de respectieve behoeften. Niet benodigde stroom wordt geëxporteerd naar het openbare net en de energieleverancier zorgt voor een vergoeding.
Warmte: efficiënt gebruik en vrijwel zonder verlies
De warmte die in een warmtekrachtcentrale wordt opgewekt, gaat niet verloren, in tegenstelling tot centrale centrales. De warmte wordt aan het verwarmingsnet toegevoerd. Samen met een andere warmteopwekker, zoals een ketel, wordt het gebouw vrijwel verliesvrij voorzien van stroom, warmte en warmtapwater. Ook de koelvraag kan geheel of gedeeltelijk worden gedekt door koppeling met een absorptiekoelmachine.
De afbeelding toont het schema van een systeemintegratie voor een WKK-eenheid
display van een Vitobloc 300 type NG
Aangezien een WKK-installatie zichzelf in wezen terugbetaalt door de vermindering van de stroomafname van het net (en niet door de terugleververgoeding), moet ook rekening worden gehouden met het verbruik van elektrische energie in het gebouw. Aan de hand van drie eenvoudige vragen kan je snel nagaan of het zinvol is om een Vitobloc warmtekrachtkoppeling te gebruiken:
- Is het vereiste ketelvermogen hoger dan 60 kW of het gasverbruik hoger dan 90000 kWh/a (ten opzichte van de calorische bovenwaarde)?
- Is het jaarlijkse stroomverbruik meer dan 32000 kWh?
- Worden warmte en stroom gelijktijdig verbruikt?
- Als het antwoord op al deze vragen "ja" is en er een gasaansluiting beschikbaar is, is het de moeite waard om het gebruik van een WKK-eenheid nader te bekijken.
Vitobloc 200 and 300 – compact, stil en meteen aansluitbaar
Vitobloc 300 NG 15 and Vitobloc 300 NG 20 are compact, ready-to-connect units with water-cooled synchronous generators for producing three-phase power and heating water. With their low operating noise and small space requirement, they are suitable for new build and modernisation projects alike.
The Vitobloc 300 CHP units are suitable for natural gas, bio natural gas, LPG and the admixture of 20 percent hydrogen. The integrated condensing technology enables you to achieve an overall efficiency of up to 107.3 percent (Vitobloc 300 type NG 20).
Vitobloc 300 NG 15 en Vitobloc 300 NG 20 zijn compacte, aansluitklare eenheden met watergekoelde synchrone generatoren voor de productie van driefasenstroom en verwarmingswater. Met hun laag geluid en geringe ruimtebeslag zijn ze geschikt voor zowel nieuwbouw- als moderniseringsprojecten.
De Vitobloc 300 WKK-installaties zijn geschikt voor aardgas, bio-aardgas, LPG en het bijmengen van 20 procent waterstof. Dankzij de geïntegreerde condensatietechnologie kan een totaal rendement tot 107,3 procent worden bereikt (Vitobloc 300 type NG 20).
De Vitobloc 200 serie
WKK-installaties zoals Vitobloc 200 type EM-260/390 of Vitobloc 200 type EM-100/167 van Viessmann halen een indrukwekkend rendement. De Vitobloc 200 WKK-modules zijn met hun onderhoudsintervallen dan ook bijzonder onderhoudsvriendelijk. Sommige beschikken over geïntegreerde condensatietechnologie en halen zo een totaal rendement tot 95 procent. Bovendien zijn ze tot 50 procent elektrisch gemoduleerd en kunnen ze zowel warmte- als stroomgestuurd worden gebruikt. Andere pluspunten van deze warmtekrachtkoppelingmodules zijn de uitgebreide technische uitrusting met elektriciteitsmeter en flexibele aansluitingen voor gas, rookgas, afvoerlucht en verwarmingswater, alsook de standaard geluiddempende kap voor minder geluidsoverlast.
De partner voor warmtekrachtkoppelingen: Viessmann
Viessmann Kraft-Wärme-Kopplung GmbH (voorheen ESS - Energie Systeme & Service GmbH) is de WKK-specialist van Climate Solutions. Met meer dan 25 jaar ervaring op dit productgebied biedt Viessmann efficiënte gasgestuurde systemen voor warmtekrachtkoppeling. Naast standaardproducten produceert het bedrijf ook WKK-eenheden die specifiek zijn afgestemd op de individuele behoeften van de klant.
Warmtekrachtkoppeling - efficiënte gassystemen voor gecombineerde opwekking van warmte en elektriciteit
WKK-installaties op gas (WKK) wekken gelijktijdig elektrische energie en warmte op volgens het principe van warmtekrachtkoppeling. Een speciale gasverbrandingsmotor, ontworpen voor zware bedrijfscycli, drijft de generator aan om elektriciteit te produceren. Deze eenheden zijn geschikt voor wooncomplexen en commerciële activiteiten. Aan de verwarmingszijde werkt de WKK-module parallel met een ketel. Beide warmtebronnen worden aangesloten op het verwarmingssysteem om verwarmingswater of sanitair water te leveren.
Viessmann WKK-modules zijn teamspelers. Ze bereiken hun hoogste rendement in een systeem dat individueel is afgestemd op de respectieve behoeften. Dat begint al bij de systeemtechniek, bijvoorbeeld met schakelkasten voor hogere regelfuncties, en strekt zich uit tot op maat gemaakte onderhoudscontracten.
Productgamma:
WKK-installaties tot 530 kWel en 660 kWth
Een WKK-installatie is uiterst milieuvriendelijk: naast een primaire energiebesparing tot 36 procent is de CO₂-uitstoot aanzienlijk lager dan bij de conventionele opwekking van stroom en warmte. Met meer dan 25 jaar ervaring op dit productgebied biedt Viessmann efficiënte gassystemen voor warmtekrachtkoppeling. Naast standaardproducten produceert het bedrijf ook WKK-installaties die specifiek zijn afgestemd op de individuele behoeften van de klant.
