Warmtekrachtkoppeling in de tertiaire sector. Gevalstudie : AZ Sint Jozef Malle

Abstract

Energie staat centraal in onze maatschappij. De mens gebruik energie dagdagelijks zonder dit vaak zelf te beseffen. Gevolg hiervan is het steeds kleiner worden van de voorraden fossiele brandstoffen. Deze zijn immers niet oneindig. Bovendien zorgt de uitstoot die gepaard gaat met de opwekking van energie uit fossiele brandstoffen, voor heel wat ecologische problemen en het o zo actuele begrip “klimaatverandering”. Op de klimaatconferentie van Kyoto in 1997 heeft België zich ertoe verbonden om de CO2 uitstoot in de periode 2008-2012 met 7,5% te verminderen ten opzichte van 1990. De energiesector is hier voor een groot deel verantwoordelijk voor. Vooral in deze sector dringen veranderingen zich dus op. Dat is geen gemakkelijke opgave gezien de stijgende energievraag en de nakende kernuitstap. Via rationeel energiegebruik, efficiënte energieopwekking en hernieuwbare energiebronnen moeten we toch trachten deze vermindering te realiseren. Deze eindverhandeling bespreekt een oplossing in het kader van de efficiënte energieopwekking, namelijk warmtekrachtkoppeling. Vanuit energetisch, ecologisch en economisch oogpunt wordt warmtekrachtkoppeling (WKK) gekaderd binnen Vlaanderen. WKK is de gezamenlijke productie van warmte en elektriciteit uit één dezelfde primaire energiebron. Hierdoor wordt er een hoger rendement behaald dan bij de afzonderlijke opwekking van warmte en elektriciteit. De energie van de brandstof wordt met andere woorden efficiënter benut. Minder brandstofverbruik betekent ook minder uitstoot van schadelijke stoffen waaronder CO2. Op deze manier kan WKK bijdragen tot het behalen van de Kyoto-norm. Het is essentieel om bij een WKK- installatie de warmte nuttig aan te wenden. Daarom worden deze installaties vaak op de warmtevraag gedimensioneerd. Er bestaan verschillende technologieën om een WKK te implementeren. Voor grootschalige toepassingen bestaan er gas- en stoomturbines. Inwendige verbrandingsmotoren daarentegen worden eerder gebruikt voor kleinschalige projecten, bijvoorbeeld in de tertiaire sector. Verder staan microturbines op de rand van de doorbraak. Stirlingmotoren en brandstofcellen zijn dan weer veelbelovende technologieën waar volop onderzoek naar gedaan wordt. Als brandstof voor een WKK- installatie probeert men ook hernieuwbare energiebronnen te gebruiken. Deze leveren een aanzienlijke emissiereductie en energiebesparing op. Trigeneratie is nog een stap verder dan warmtekrachtkoppeling of cogeneratie. In dit geval wordt via een absorptiekoelmachine de warmte ook gebruikt om koude te produceren. Natuurlijk moet er vraag zijn naar koude. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen in de tertiaire en de residentiële sector. Voor deze sectoren kan dit tot de verbetering van de rentabiliteit van de WKK- installatie leiden. De installatie zal namelijk een groter aantal draaiuren hebben. In de jaren negentig kende warmtekrachtkoppeling een enorme groei in Vlaanderen. Vooral grote industrieën investeerden in WKK maar ook kleinere toepassingen zochten hun heil hierin. Denken we maar aan de tuinbouw, zwembaden of ziekenhuizen. Voor Vlaanderen bedroeg het volledig opgesteld elektrisch vermogen 1 457 MW en 771 MW opgesteld kwalitatief WKK- vermogen. De doelstelling van de Vlaamse overheid is om tegen 2012 een totaal opgesteld vermogen van 1 832 MW via kwalitatieve warmtekrachtkoppeling te realiseren. Ondanks de gunstige ecologische voordelen blijft het belangrijkste argument om een WKK- installatie al dan niet te installeren zijn financiële rendabiliteit. Het installeren van een WKK brengt heel wat directe en indirecte kosten met zich mee. Denken we maar aan investeringskosten en werkingskosten. Voor kleine vermogens neemt de investeringskost per kW geïnstalleerd vermogen bovendien sterk toe. Verder zijn er ook externe kosten aanwezig. Deze zitten wel niet in de bedrijfsboekhouding vervat. Ze brengen nochtans wel schade toe aan het milieu en de maatschappij. Maar de producent of consument dragen hier niet de financiële gevolgen van deze schade. Om de doelstelling van de Vlaamse Overheid te behalen bestaan er steunmaatregelen om de techniek toch rendabel te maken. Er bestaan verschillende subsidies, zowel investering- als uitbatingsubsidies. De belangrijkste subsidiesteun is het systeem van warmtekrachtcertificaten. Hierdoor kan de overheid zorgen dat de externe kosten geïnternaliseerd worden. Het certificatensysteem wordt in België door de drie gewesten, het Vlaams, het Waals en het Brussels Hoofdstedelijk Gewest verschillend geïmplementeerd. In Vlaanderen worden de certificaten verkregen op basis van de primaire energiebesparing. Het systeem bestaat enerzijds uit de mogelijkheid voor de eigenaars van kwalitatieve WKK- installaties, die aan bepaalde voorwaarden voldoen, warmtekrachtcertificaten aan te vragen bij de Vlaamse Reguleringsinstantie voor de Elektriciteit en Gasmarkt (VREG) en anderzijds uit de verplichting voor elektriciteitsleveranciers om voor een minimum aandeel elektriciteit uit kwalitatieve WKK’s te zorgen. Indien de elektriciteitsleverancier niet aan zijn verplichting voldoet moet hij een boete betalen. De marktprijs bedraagt ongeveer 90% van de boeteprijs. Tot slot wordt een voorbeeld van een warmtekrachtkoppeling in de tertiaire sector besproken, namelijk een mogelijke implementatie van een WKK- installatie in het Algemeen Ziekenhuis Sint-Jozef in Malle. Aan de hand van een haalbaarheidsstudie wordt gekeken of het economisch rendabel is om te investeren in een WKK- installatie. Er worden een viertal fasen doorlopen: de analyse van de energievraag, de technische dimensionering van de WKK- installatie, de rentabiliteitsbeoordeling en de sensitiviteitsanalyse.