concepten voor de levering van warmte en stroom

TopTechniek
Vitobloc warmtekrachtcentrales – op maat gesneden energieconcepten voor de levering van warmte en stroom
De warmtekrachtcentrales-specialist
ESS behoort sinds augustus 2008 tot de
Viessmann groep. Daarmee heeft Viessmann
haar leveringsprogramma uitgebreid met
efficiënte gasgestookte systemen voor
warmtekrachtkoppeling.
Met deze informatie willen we u
een gemakkelijk te begrijpen entree
in deze technologie bieden.
TopTechniek
Vitobloc warmtekrachtcentrales
Afbeelding 1 Energiestroomschema van een moderne centrale met condensatieturbines
Brandstofverbruik 952 MW
100 %
Ketel
6%
rookgas-, stralings- en
leidingverliezen
Turbine
49 %
condensatieverliezen
Nominaal
vermogen
van het proces
400 MWel
3,0 %
eigen behoefte
ηel = 42 %
centrales Een warmtekrachtcentrale onderscheidt zich hierdoor dat door benutting van
de afvalwarmte het totaalrendement van de
installatie kan worden verhoogd. Bij grote
centrales kan dat in principe plaatsvinden door
middel van stadsverwarming, maar vaak zijn
de mogelijkheden beperkt. In feite heeft dat
uitsluitend zin wanneer er kort bij de centrale
ook grote warmteafnemers zijn, bijvoorbeeld
een woongebied.
Hier heeft het concept van decentrale,
warmtegerichte warmtekrachtcentrales zin:
In relatief kleine eenheden vindt stroomproductie daar plaats, waar tegelijkertijd de
optredende warmte slechts over relatief korte
afstanden (en daarmee verliesarm) hoeft te
worden getransporteerd en zodoende vrijwel
onmiddellijk kan worden benut (afbeelding 2).
Ook de verliezen bij de verdeling van stroom
vervallen.
Hoe wordt een warmtekrachtcentrale in
een systeem geïntegreerd?
Wat is een warmtekrachtcentrale eigenlijk?
Het overgrote deel van de in Nederland geproduceerde stroom wordt opgewekt in centrales
met condensatieturbines. Dat betekent dat
warmte-energie via een stoomturbine wordt
omgezet in elektrische spanning. Het gemiddelde rendement ligt bij alle centrales rond
de 38%, wat betekent dat meer dan 60%
van de toegevoerde energie als afvalwarmte
ongebruikt aan de omgeving wordt afgegeven
(afbeelding 1).
Een warmtekrachtinstallatie daarentegen
werkt anders. Deze benut immers ook
de restwarmte en realiseert zo een hoger
rendement. Bij grote Duitse warmtekracht-
Aan de warmtezijde wordt de warmtekrachtcentrale parallelaan een verwarmingsketel
gebruikt. Beide warmteproducenten zijn
aangesloten op een CV-installatie, de tapwarmwaterproductie of andere warmteverbruikers zoals een zwembad. Afhankelijk
van het verbruiksprofiel van het gebouw kan
het gebruik van een buffervat zinvol zijn, om
daarmee langst mogelijke en onderbrekingsvrije looptijden van de warmtekrachtcentrale
mogelijk te maken.
Aan de stroomzijde wordt de hoogste prioriteit gegeven aan het eigen gebruik in het
gebouw. Wanneer daar geen afnemer meer
ter beschikking is, wordt de stroom aan het
openbare net geleverd (afbeelding 3).
Afb. Werkingsschema
Rookgaswarmtewisselaar
Rookgasgeluidsdemper
Gasmotor
Generator
Een gasverbrandingsmotor drijft
een generator aan voor de productie
van stroom. De warmte die daarbij
ontstaat, wordt afgekoeld door
middel van koelwater. Deze onttrokken warmte wordt benut in de
verwarmingsinstallatie.
Koelwaterwarmtewisselaar
Smeeroliekoeler
2/3
Hoe wordt een warmtekrachtcentrale
ontworpen?
Afb. 3: Integratie van een warmtekrachtinstallatie in domoticasystemen
Om een economisch zinvol gebruik van een
warmtekrachtcentrale mogelijk te maken, moeten lange looptijden van het apparaat worden
gerealiseerd. Hoe langer een warmtekrachtcentrale zinvol warmte en stroom aan een systeem
kan afgeven, des te sneller de aflossing. Bij
het ontwerp staat (uitzonderingen daargelaten,
bijvoorbeeld noodstroomproductie) de warmte
voorop. De warmtekrachtcentrale is „warmtegestuurd“.
Luchtafvoer
Wanneer men de gebruikelijke verdeling van het
thermisch vermogen over een jaar bekijkt (jaarcurve), wordt duidelijk dat een warmtekrachtcentrale niet te groot mag zijn. Zijn thermisch
vermogen wordt zo ontworpen, dat ook in
perioden met kleine warmtevraag de warmte
nog kan worden afgenomen. Om minstens
4000 uur looptijd te bereiken, kan men voor de
verwarming van het gebouw als vuistwaarde
circa 10% van het ketelvermogen als thermisch
vermogen van de warmtekrachtcentrale veronderstellen (afbeelding 4). Een warmtekrachtcentrale is in feite rendabel via de vermeden kosten
van ingekochte stroom (en niet via de leveringsprijs aan het openbare net) en daarom moet ook
rekening worden gehouden met het verbruik
van elektrische energie in het object.
Dat geeft drie eenvoudige vragen, waarmee u
het zinvol gebruik van een Viessmann Vitobloc
warmtekrachtcentrale snel kunt bepalen:
1. Ligt het noodzakelijke ketelvermogen
boven 250 kW of het gasverbruik boven
300 000 kWh/jaar (gerelateerd aan de
bovenste verwarmingswaarde)?
2. Ligt het jaarlijkse stroomverbruik boven
80000 kWh?
3. Wordt gelijktijdig warmte en stroom verbruikt?
Elektriciteitsnet
Luchttoevoer
Elektriciteit
Aardgas
adviseert een Viessmann specialistenteam, dat
u bereikt via uw verkoopadviseur.
Viessmann programma:
Viessmann Vitobloc zijn bedrijfsklare compacte modules met uniform frame voor motor
en generator, uniforme geluidsdempende
behuizingen en regelsysteem (geïntegreerde
schakelkast en regeling) en daarmee een op
maat gesneden energieoplossing.
De Vitobloc modules zijn leverbaar met elektrische vermogens tussen 18 en 401 kWel.
Daarbij moet u bedenken dat bij een warmtekrachtcentrale het elektrische vermogen eerst
wordt genoemd. Voor het ontwerp is echter het
thermische vermogen nodig.
Daartoe behoort natuurlijk de juiste systeemtechniek: digitale regelsystemen, die het vermogen automatisch aanpassen aan de momentane
energiebehoefte, en stookgas- en rookgaszijdige
aansluitaccessoires. De modules worden na
een functiecontrole in de fabriek aansluitgereed geleverd. Dit vereenvoudigt en verkort de
inbedrijfstelling.
Leverbaar op aanvraag: Biogas-warmtekrachtcentrale en afgestemde absorptie-koudemachines.
Elektrische/thermische
vermogens:
18/36,
50/81, 70/115,
140/207, 199/263,
199/293, 238/363,
363/498, 401/549 kW
Opmerking:
Vitobloc
warmtekrachtcentrales zijn
gecertificeerd volgens
gasapparaten- en
machinerichtlijn.
Afbeelding 4: jaarcurve voor het vermogensontwerp van een warmtekrachtcentrale
Dimensioneringsvermogen
verwarmingsketel
Over andere toepassingen van een warmtekrachtcentrale als stroomaggregaat of voor
het opwekken van stroom uit bio- of stortgas
Vermogen
Wanneer u alle vragen met „Ja“ kunt beantwoorden en er een gasaansluiting aanwezig
is, heeft het zin een nauwkeuriger analyse te
maken. Daartoe maakt Viessmann op basis
van enkele aanvullende gegevens voor zijn
marktpartners een economische beschouwing
als criterium voor de investeerder en adviseert
over de technische kwesties van de integratie in
het systeem.
Dimensioneringsvermogen
Dit oppervlak geeft de door de WKK opgewekte warmte-energie
aan en moet zo groot mogelijk zijn.
Tijd
Viessmann Nederland B.V.
Postbus 322
2900 AH Capelle a/d Ijssel
Tel.: 010-458 44 44
Fax: 010-458 70 72
www.viessmann.com
Om de juiste selectie te kunnen maken in
uw individuele situatie zijn de volgende
gegevens nodig:
 het gasverbruik in kWh/jaar
 de gaskosten in €/jaar
 het stroomverbruik in kWh/jaar
 de stroomkosten in €/jaar
Inclusief belasting en heffingen.
Vitobloc 200, module EM-18/36
Uw installateur:
9449 350 NL 03/2011
Inhoud auteursrechtelijk beschermd.
Kopieën en andersoortig gebruik uitsluitend
indien vooraf toestemmingis verleend.
Wijzigingen voorbehouden.