logo
Home Technische Info Contact Pers Vacatures

25 jaar ingenieurservaring in industriële en huishoudelijke projecten. 

Het beste is maar goed genoeg.


Micro-warmtekracht koppeling: μ-WKK

dachs sterlingremeha micro warmte kracht koppelingremeha mwkk

Wat is warmte-krachtkoppeling?

Klassieke elektriciteitscentrales hebben een elektrisch rendement van ca. 44%. De nieuwste STEG centrales een elektrisch rendement van 61%, de rest van de energie uit de gebruikte brandstoffen komt vrij als warmte in de vorm van witte waterdamp uit de koeltorens. Deze warmte kan echter ook voor verwarmingsdoeleinden gebruikt worden. Op deze manier wordt veel energie bespaard. De afvalwarmte van grote centrales wordt soms gebruikt voor stadsverwarming.   Een historische vorm van deze voorzieningen was tot voor enkele jaren terug te vinden in Aalst, Gent en Zwevegem, waar de afvalwarmte onder de vorm van stoom over verschillende gemeentelijke faciliteiten werd verdeeld. Alle nieuwe elektriciteitscentrales zijn nu allemaal van het type warmte-krachtkoppeling. Bij Sidmar en Bayer wordt de restwarmte gebruikt in de productie. Hierdoor komen wij aan rendementen van 90%

Wat is Micro-Warmte Kracht Koppeling (μWKK)?

'''Micro-warmtekrachtkoppeling''' ( μ-WKK) ook wel Mini warmtekrachtkoppeling genoemd  is de term voor opwekking van warmte en elektriciteit door middel van warmtekrachtkoppeling (WKK) in privÚ woningen en huishoudens met een motor tot een capaciteit van 20 kiloWatt.  De WKK-installatie vervangt daarbij de CV-ketel. De huidige modellen zijn allemaal gasgestookt.  De μ-WKK voor huizen valt net als de windturbine en de PV-panelen onder de netgekoppelde decentrale opwekkers.

De micro-wkk produceert in de eerste plaats warmte en daarnaast een kleine hoeveelheid elektriciteit. Er worden energetische rendementen gehaald van 90%. Bij decentrale warmtekrachtkoppeling is de productie meestal aangepast aan de warmtevraag. De elektriciteit die zelf niet gebruikt wordt, wordt dan aan het elektriciteitsnet geleverd. Deze techniek is vooral geschikt voor oudere woningen met een grotere warmtevraag. Momenteel wordt in Nederland, het Verenigd Koninkrijk en Denemarken de μ-WKK in veel nieuwbouwwijken ingebouwd. In het Verenigd Koninkrijk is vanwege de succesvolle massale introductie de BTW op μ-WKK verlaagd van 17,5% naar 5%. De verwachting is dat van de 24 miljoen huishoudens in de UK er 14 tot 18 miljoen geschikt zijn voor μ-WKK.

energiewinst mwkksterling met helium

Soorten μWKK?

Soorten aandrijvingen

 

Otto-motor

Stirling-motor

Stoom-expansiemachine

Brandstofcel

% Elektrische output t.o.v. input

Ca. 25%

Ca 15%

Ca 10-15%

Zeer hoog

Elektrische output

6 à 15 kW

1 kW

 

 

Totaal rendement

85-90%

>90%

>90%

Zeer hoog

Onderhoudskosten

Hoog

Zeer laag

Laag

?

Rookgasemissies

Hoog

Gering

Gering

Zeer gering

Geluidsniveau

Hoog
52-58 dB(A)

Gering
<45 db(A)

Gering

Zeer gering

Trillingen

Hoog

Gering

Gering

Zeer gering

Invloed van variabele afname
(Belastingsgraad)

Goed

Goed

Goed

Slecht

Verbrandingsmotoren bestaan 100 jaar. Vuile verbranding, maken veel elektriciteit, veel lawaai en hebben onderhoud nodig.

 

Sterling motor (2 types)

Type 1 : klassieke sterling : probleem: notoire ondichtheid van de motor. Het gas moest jaarlijks bijgevuld worden.sterling

Type 2 : Lineair oscillerende sterling: Elegante moderne oplossing van het sinds 1816 bestaande probleem van het gasverlies (20 bar stikstofdruk): Magnetische overbrenging van de beweging

 

Propere verbranding, weinig onderhoud, weinig lawaai(<45 dB(A))
Gasdichte motor:

 

Nog geen modellen beschikbaar op de markt : Viesmann + Panasonic : wordt gelanceerd op Duitse markt vanaf April 2014

Is de toekomst toekomstvisie baxi

 

Stoomexpansiemachine

Otag lion machine (www.otag.de)

 

Waarom Sterlingmotor?

http://www.animatedengines.com/vstirling.shtml

http://nl.wikipedia.org/wiki/Stirlingmotor

http://www.infiniacorp.com/en/solutions/stirling-technology-2/

sterling

 

 

 

 

 

De geschiedenis van de Sterling motor:

De sterlingmotor werd uitgevonden door Sir George Cayley in 1807. Hij ontwikkelde een open cyclus heteluchtmotor. Zijn idee werd in 1812 verbeterd door de Schotse predikant Robert Stirling, die ontwikkelde een gesloten cyclus motor. Hij verkreeg in 1816 patent op zijn vinding en sindsdien heet de heteluchtmotor Stirlingmotor. Een stil mechanisme dat op alle denkbare brandstoffen kan werken zonder bijzondere aanpassingen, met een hoog rendement, zonder noodzaak van een koelsysteem.
Tachtig jaar voordat Stirling de hete luchtmotor verbeterde vond James Watt, de stoommachine uit. Een machine die veel lawaai maakte, en veel kolen verbruikte. Bovendien was de machine explosiegevoelig. Maar brandstof vormde in die tijd geen probleem, kolen waren er in overvloed. In 1770 voorzag de Fransman Cugnot een rijtuig van een stoommachine, de stoomautomobiel deed zijn intrede. Achttien jaar later bracht de Duitser Otto de eerste explosie- of ontploffingsmotor op de markt, die beter voldeed voor een auto en al snel volgden Benz en Daimler met soortgelijke motoren.
De benzinemotor verdrong niet alleen de stoommachine maar blokkeerde tevens een succesvolle ontwikkeling van de Stirlingmotor. Toen vijftig jaar later de gasturbine werd ontwikkeld was de Stirlingmotor helemaal out. En dat terwijl al deze type motoren lawaai maken, de lucht vervuilen en minerale brandstoffen verslinden. Stirling kwam op het idee voor zijn motor omdat hij een veilig en efficiënt alternatief zocht voor de stoommachine. Het  vroege staal dat aanvankelijk voor de ketels werd gebruikt was niet van zo'n goede kwaliteit als het latere Bessemerstaal. De ketels explodeerden regelmatig. De Stirlingmotor kan niet exploderen omdat de druk veel lager is dan in een stoomketel. De machine stopt als er een defect in de brander optreedt of als er defecten aan de cilinder optreden.
De werking van de Stirlingmotor berust op het principe dat gas, dat in een door een zuiger afgesloten cilinder wordt verwarmd, deze zuiger door uitzetting zal verplaatsen. Door het gas vervolgens bij een lagere temperatuur weer samen te persen en daarna de uitzetting door verhitting weer te herhalen, kan men een machine krijgen die een arbeidsoverschot levert. Het principe kan omgekeerd ook worden gebruikt om te koelen, dat ontdekte de Zweed Ericsson in het midden van de negentiende eeuw. Robert Stirling's broer, James Sterling was een heel goede ingenieur en drijvende kracht bij de Dundee Foundry Company. Daar draaide een aantal jaar een machine met dubbel werkende zuigers in een metaalgieterij volgens het Stirling principe.

De Stirlingmotor is aan het begin van de 19e eeuw o.a. ontwikkeld door Robert Stirling. (1790-1878). Deze heteluchtmotor, zonder kleppen en drukstoomketel,was voorbestemd om de gevaarlijke stoommachine te vervangen. Het eerste patent dateert al van 1816 en is ouder dan de verbrandingsmotor. In de door de Schotse dominee Robert Stirling verbeterde versie wordt lucht door een verplaatser (bijna) zonder arbeid heen en weer geschoven tussen een hete en een koude ruimte, waarbij de lucht in de hete ruimte onder het opnemen van warmte expandeert en arbeid verricht door een zuiger te bewegen, waarna de lucht door de verplaatser weer naar de koude ruimte wordt bewogen, weer afkoelt en samentrekt. Door de snelle ontwikkeling van veel sterkere verbrandingsmotoren raakte deze machine echter in de vergeethoek. Sinds kort, omdat er een volledige verbranding is en gelijk welke brandstof kan gebruikt worden, nu de fossiele brandstoffen opraken, heeft men de ontwikkeling terug opgepakt. Zo ontwierp voornamelijk Philips van 1938 tot 1968 meerdere heteluchtmotoren. Deze werden toegepast in telecomrelaisstations (Nederland), onderzeeŰrs (Zweden) en in de ruimtevaart (NASA). Stirlingmotoren of heteluchtmotoren zijn motoren die gebruikmaken van de thermodynamische Stirling cyclus. Gebruik wordt gemaakt van de expansie van lucht of andere gassen bij verhitting en de samentrekking ervan bij afkoeling. De motor is gekend voor zijn hoge rendement, zijn goede verbranding en het ontbreken van trillingen en lawaai. Er zijn een paar belangrijke verfijningen gebeurt in de loop van de tijd:

Voordelen van de Stirlingmotor:

Niettemin zijn Stirlingmotoren nog niet algemeen in gebruik, hoewel grote bedrijven als NASA, Philips en General Motors er al miljoenen in hebben gestopt en met zeer innovatieve oplossingen zijn gekomen, voortbordurend op hetzelfde thema. Dat komt voornamelijk door 3 belangrijke zwakten: 

Nadelen van de Stirlingmotor:

Tegenwoordig worden Stirlingmotoren gebruikt in μ-WKK (warmtekrachtkoppeling) toepassingen. De Stirlingmotor drijft een generator aan die elektriciteit in het net terugkoppelt. Het koelwater dat de koude kant van de Stirlingmotor koelt wordt dan gebruikt voor woningverwarming.

1. Sterk stijgende kostprijs elektriciteit, aardgas

evolutie elektriciteitsprijzen

Zie :

Evolutie elektriciteitsprijzen

www.creg.be/pdf/Tarifs/E/evolprixe_nl.pdf

2. Voorbeeld van mijn jaarverbruik elektriciteit

Jaar Dagtarief

 

(kWh)

Nachttarief

(weekend is ook nachttarief)

(kWh)

Totaal

Dag/nacht

(kWh)

2004 6142 2431 8573
2005 6886 2679 9565
2006 7989 3209 11198
2007 7183 3393 10576
2008 5189 5192 10381
2009 5398 5438 10836

5398 kWh x 0,1653 €/kWh = 892,28 €

5438 kWh x 0,1002 €/kWh = 544,88 €

Totaal jaarlijkse elektriciteitsfactuur = 1437,16 € in 2008.

3. Geld dat U terugkrijgt van Vlaanderen en de Vreg als men μWKK plaatst.

Levering aan het elektriciteitsnet

De terugdraaiende teller: Elektriciteit opgewekt met een MWKK-systeem  wordt in mindering gebracht van het huishoudelijke elektriciteitsverbruik. De elektriciteit van het MWKK-systeem wordt eerst intern verbruikt. Het overschot wordt aan het openbare elektriciteitsdistributienet geleverd en wordt vergoed aan dagtarief of nachttarief. Opgelet: in de weekend wordt deze energie terugbetaald aan nachttarief.  Op dat ogenblik wordt de huishoudelijke elektriciteitsmeter teruggedraaid. Het principe van de terugdraaiende teller is enkel van toepassing op systemen met een jaarproductie van maximaal 10.000 kWh. De kilowattuurmeters op huishoudelijke aansluitingen moeten bi-directionele tellers zijn die in beide richtingen kunnen draaien. Normaal slaagt men er niet in om meer elektriciteit te produceren dan met jaarlijks verbruikt. In een normaal huishouden heeft men 10.000 kWh nodig per jaar.  

Tot een vermogen van 10 kilowatt heb je volgens het technisch reglement Distributie Elektriciteit van de VREG recht op een zogenaamde bi-directionele teller. Dit betekent dat de productie uit MWKK-energie (of bijvoorbeeld kleinschalige windenergie of een PV-paneel) in mindering wordt gebracht van het eigen verbruik. Daardoor krijg je voor de zelfgeproduceerde elektriciteit in feite een vergoeding gelijk aan het eigen verbruikstarief.

Let wel op: als je teller op jaarbasis zou terugdraaien (met andere woorden je produceert op jaarbasis meer dan je verbruikt), dan moet je de productie boven het eigen verbruik zelf zien te verkopen. Dit vereist vrij ingewikkelde administratieve procedures en brengt meestal weinig op. Een mogelijke oplossing hiervoor bieden sommige co÷peratieven voor de opwekking en levering van groene stroom (zie leveranciers op www.vreg.be). Het is daarom best de elektriciteitsproductie af te stemmen op het eigen verbruik . Terugfacturatie bij imaginair overschot en dus levering aan het elektriciteitsnet gebeurt aan 180 €/1000 KWh = 018 €/KWh = 18% van het nachttarief

WK-certificaten
Voor de geproduceerde stroom worden er WK-certificaten toegekend. Deze warmtekracht certificaten worden in de vrije markt verhandeld. De prijs is nu 80,-€/1000 kWh. Dit betekent een extra winst bovenop de besparing.

4. Stijgende prijzen

U beseft dat de kostprijs van energie niet meer zal dalen. Integendeel, U moet rekening houden met een stijging van 3 à 5% per jaar. Door de energiefactuur zult u moeten inboeten aan comfort.

5. Terugverdientijd (ROI)

Een micro-WKK installatie betaalt zichzelf terug binnen een interessante termijn. Vanaf dan tot einde levensduur van de installatie spaart u geld. Dit maakt het een zeer rendabele en interessante investering.

 

Condenserende ketel

Micro-WKK

Vermogen

7 kW

7 kW

Draaiuren

4000 uren

4000 uren

Energieproductie

28000 kWh

28000 kWh

Thermisch rendement

98%

88%

Gasverbruik in kWh

28571 kWh

31818 kWh

Kostprijs gas (0,0557 €/kWh)

1591,-€

1772,-€

Elektrische opbrengst: 1 kW
4000 kWh x (0,155 + 0,08)
Niet aankoop van elektriciteit (0,155 €/kWh)
+ GCS (80 €/1000 kWh)

0,-€

940,-€

Totale jaarkost

1591,-€

832,-€

CO2 jaarproductie

6570,- kg/jaar

4994,- kg/jaar

Besparing per jaar

 

-759,-€

 

 

 

 

 

Condensatieketel
op aardgas

Elektrische Warmtepomp

WKK op aardgas

Thermische vraag

46325 kWh/jaar = 4632 liter mazout/ jaar

Thermisch rendement

98%

300%
COP van 3!

62,8%

Verbruik gas in kWh

47.270 kWh

 

73765 kWh

Kostprijs gasverbruik
0,04 €/kWh

1890,-€

 

2950,-€

Elektrisch verbruik in kWh

 

15441,- kWh

 

Kostprijs elektriciteit
0,16 €/kWh

 

2470,-€

 

Opbrengst elektriciteit in kWh (0,16 €/kWh)

 

 

22079 kWh

Opbrengst elektriciteit in Euro

 

 

3532,-€

Saldo

1890,-€

2470,-€

2950- 3532 =
-582,-€

 

Kost per jaar

Een warmtepomp kost meer dan een gasketel.

Winst per jaar

6. Investering en lening

Micro warmte kracht koppeling kan een mooie investering zijn. Vooral indien je ze fiscaal kan inbrengen via een lening. Indien je hypothecaire lening van het huis is afbetaald of bijna is afbetaald dan wordt het zeer interessant om bijvoorbeeld je afbetaalde schuld terug op te nemen op je oude lening zodat je de notariskosten kan vermijden. Je kan bijvoorbeeld de overgebleven schuld of een deel cash aflossen zodat het bedrag van de nieuwe lening groot genoeg is om fiscaal interessant te zijn. Dit gedeelte komt dan ook in aanmerking voor het nieuwe woonbonussysteem zodat men in sommige gevallen bijna dubbel zoveel fiscaal kan profiteren van de lening. Houdt er wel rekening mee dat indien er nog een oude schuld van de vorige lening overblijft deze dan niet meer fiscaal ingebracht kan worden aangezien de wetgever niet toelaat om het nieuwe en het oude systeem te cumuleren.

7. Subsidies

Gemeente

Van uw gemeente krijgt u meestal een eenmalige subsidie van enkele honderden euro’s. 

Provincie

Daarnaast kan u misschien in aanmerking komen voor een subsidie van de provincie. Helaas vallen hier veel aanvragers uit de boot omdat het budget beperkt is. 

Subsidiekader
Al naargelang de toepassing worden extra subsidies voorzien om het gebruik van micro-WKK te stimuleren. Op de site van het Vlaams Energie Agentschap, www.energiesparen.be vind je een overzicht.

http://www.energiesparen.be/subsidies/subsidiemodule

Aanbod op de markt

Remeha micro Cogentaremeha micro warmte kracht koppeling

Viessmann Vitotwin 300-Wviessmann 300W

 

Senertec Dachs Stirling SEdachs sterling

AISIN

Post 1: Micro warmte kracht koppeling

De machine is zeer compact. De micro warmte kracht koppeling heeft een vermogen van 7 kW. De ingebouwde additionele verwarming heeft een vermogen van 6 kW. Het geluidsniveau bedraagt 36 dB(A). De warmteproductie per jaar bedraagt 25000 kWh per jaar. De elektriciteitsproductie bedraagt 3500 kWh/jaar.

Post 2: Buffervatmicro6buffervat energieproductie per dag

De micro warmtekrachtkoppeling werkt met een kleine warmtegenerator die (bijna) continu werkt. Warmteverbruik is echter een piekverbruik. Daarom moet de warmte gestockeerd worden in een buffervat. Hoe groter het buffervat hoe beter. Ideaal is dit te combineren met zonnecollectoren. Bij een micro-WKK moet altijd een buffervat worden aangesloten, 200 liter of meer. Het benodigde vermogen wordt door de Mikro-WKK regelaar geregeld. Het warmteopslagvat wordt op temperatuur gehouden en kan behalve warm sanitair tapwater ook warmte leveren voor de radiatoren. Bij warmtevraag vanuit de ruimte zal de menggroep eerst warmte ontrekken uit het onderste deel van het warmteopslagvat. Hierbij blijft de warmte bovenin het vat onder alle omstandigheden beschikbaar voor sanitair tapwater levering. Indien alle warmte aan de onderste helft van het vat is ontrokken wordt de MWKK ingeschakeld. Op deze manier kan de MWKK ook tijdens de zomerperiode van lage warmtevraag optimaal blijven werken en wordt veelvuldig starten en stoppen voorkomen.

Post 3: Aardgasaansluiting

Aardgasaansluiting moet gerealiseerd worden. Installatie wordt volgens de regels van de kunst ge´nstaleerd en gekeurd.

Post 4: Schakelkast + groene-energieteller + zekeringen

 De schakelkast bestaat uit een groene-energieteller en de nodige 16A of 20A zekeringen en en differentiaalschakelaar.

Post 5: Montage

De montage gebeurt met een chauffagist en een elektricien.

Post 6: Elektrische keuring

Post 7: Administratieve afhandeling subsidies

U moet uw netbeheerder de volgende documenten bezorgen alvorens u de opbrengst kan registreren

Zie ook:

Brochure Cerga

http://www.vreg.be/wkk-warmtekrachtkoppeling

You tube : principe

You tube : installatie

Handboek Micro warmte krachtkoppeling www.cogenvlaanderen.be


logo Perfecte technologie, daar komt het op aan


© 2015 GoLanTec energietechniek | Oudenaardseweg 123 | B 9790 Wortegem-Petegem | Tel: 055310242 Fax: 055310242 | golantec@gmail.com

Webdesigner

Versie laatst bewerkt op 26/05/2015

Terug naar hoofdpagina