Meer energie per kubieke meter

Micro-WKK (HRe-ketel) kansrijke opvolger van HR-ketel

Bij de productie van elektriciteit in grotere centrales gaat veelal de helft van de energie verloren in de vorm van het lozen van koelwater. Daarnaast geeft het transport van de centrale naar de woning ook nog de nodige verliezen. De oplossing: produceer de elektriciteit aan huis en gebruik de restwarmte voor verwarming en warm kraanwater. Dat kan met de HReketel, de nieuwste generatie cv-ketel die aardgas heel efficiënt omzet in elektriciteit en warmte. De eerste tienduizend HRe-ketels komen er aan en de verwachting is dat er nog vele zullen volgen.

TEKST HENK ENSING FOTO'S GASTERRA

Wie binnenkort een HRe-ketel in huis heeft, zal daar weinig van merken. Het apparaat werkt net als de cv-ketel op aardgas, is even groot en stil, en wordt op dezelfde manier geïnstalleerd en onderhouden. Het grootste verschil is de energierekening: die valt een stuk lager uit. Want zodra de verwarming aangaat, produceert de ketel naast warmte ook elektriciteit, die zoveel mogelijk in de woning wordt benut. Als de HRe-ketel te veel elektriciteit produceert, levert hij dat aan het elektriciteitsnet. Doordat de elektriciteit veel efficiënter en rendabeler wordt opgewekt, kan de meerprijs van de HRe-ketel ten opzichte van een HR-ketel in zo'n vijf jaar worden terugverdiend. De HRe-ketel (de e staat voor elektriciteit) is een micro-uitvoering van de reeds bekende grote WarmteKracht- Koppeling-installatie (WKK). In Nederland wordt WKK (of co-generatie) al veel toegepast in de industrie en de tuinbouw. Dat levert relatief schone elektriciteit op, want WKK's draaien voornamelijk op aardgas, de schoonste van de fossiele brandstoffen. WKK's koppelen zodoende een hoog rendement aan lage emissies van CO2.

Praktijktest HRe-ketel.

Mini en micro | Dankzij toepassing van de kleinere WKK's in de gebouwde omgeving kan de elektriciteitsproductie nog efficiënter worden. Denk aan mini- WKK's voor kantoren en de genoemde micro-WKK's voor woningen. De ontwikkeling ervan werd geïnitieerd door GasTerra (voorheen Gasunie Trade & Supply) en is momenteel in volle gang. ExxonMobil, dat een belang van 25 procent in Gas Terra heeft, steunt deze ontwikkeling van ganser harte. Volgens ExxonMobil is WarmteKracht- Koppeling wereldwijd een van de meest kosteneffectieve oplossingen om de uitstoot van CO2 terug te dringen. Zelf heeft de onderneming inmiddels in totaal 4,5 Gigawatt aan WKK-vermogen geïnstalleerd. Dit wordt de komende drie jaar met nog eens vijf Gigawatt uitgebreid. Momenteel wordt op Exxon- Mobil's raffinaderij in Antwerpen een nieuwe WKK-centrale gebouwd met een vermogen van 130 Megawatt.

Wachten op 2009 | De HRe-ketel is een van de kansrijkste opvolgers van de HR-ketel. Die is al ruim 25 jaar op de markt en heeft voor een besparing van vele miljarden kubieke meters aardgas gezorgd. De HR-ketel is de standaard in vele miljoenen huishoudens geworden en scoort hoog met veilige, betrouwbare, zuinige en comfortabele levering van warmte.

De nieuwste modellen halen een steeds hoger rendement bij het maken van warm kraanwater, maar het toestel zit nu aan het eind van zijn energetisch haalbare mogelijkheden. Alleen met nieuwe technologie kan nog een stap worden gezet, bijvoorbeeld met de gas- of elektrisch aangedreven warmtepomp (met een omgekeerd proces zoals een koelkast werkt); de hybride ketel, die een HR-ketel koppelt aan een kleine elektrische warmtepomp; de zonneboilercombi en de micro-WKK. Die laatste voorziet een woning dus niet alleen van warmte en warm tapwater, maar ook van elektriciteit – en wel ongeveer zoveel als een gemiddeld huishouden verbruikt. Doel is dat de micro-WKK ofwel HRe-ketel de huidige cv-ketel naadloos vervangt.

Twee keer zo hoog rendement | Het rendement van een micro-WKKk is niet minder dan twee keer zo hoog als dat van een moderne gasgestookte centrale. Dat komt voornamelijk omdat bij een micro-WKK alle energie wordt benut. In vergelijking met de huidige gescheiden opwekking van elektriciteit en warmte, levert micro-WKK per jaar per huishouden een directe energiebesparing op van 300 - 400 m3 aardgas en een emissiereductie van circa 700 - 800 kilogram CO2. Vandaar dat micro- WKK wordt gezien als een goed alternatief voor de HR-ketel.

WKK in de tuinbouw.	Test - opstelling brandstofcellen.

Er zijn verschillende technieken om micro-WKK uit te voeren. Die technieken hebben elk een hoog totaalrendement voor warmte en elektriciteit, maar produceren warmte en elektriciteit (kracht) in verschillende verhoudingen. Wat voor woningen de meest geschikte techniek is, moet zich nog uitkristalliseren. Lang zal dat overigens niet meer duren, want de eerste tienduizend micro-WKKtoestellen komen binnen afzienbare tijd op de Nederlandse markt. Verschillende ketelfabrikanten leveren de diverse technologieën, zodat die de kans krijgen om zich te bewijzen op de Nederlandse markt. Dit proces is in gang gezet door de Stichting Slim met Gas, in 2007 opgericht door GasTerra en de energiebedrijven Eneco, Essent en Nuon. Slim met Gas zet zich in voor zuinige toepassingen van gas.

Het zal nog een paar jaar duren voordat micro-WKK klaar is voor een massale marktintroductie. Door de concurrentie tussen de verschillende aanbieders zullen wellicht partijen van het speelveld verdwijnen, als hun technologie on voldoende presteert. Zo ontstaat een drijfveer om te werken aan de verdere technologische ontwikkeling van de diverse typen micro-WKK.

Nieuwe typen | Ook de ontwikkeling van nieuwe typen micro-WKK, waaronder de brandstofcel, staat niet stil. GasTerra is in 2007 gestart met een onderzoek naar de marktkansen voor brandstofcellen. Er is wereldwijd geïnventariseerd en er zijn brandstofcellen aangeschaft die nu uitgebreid worden getest. Binnenkort zullen enkele geschikt bevonden brandstofcellen als praktijkproef in woningen worden geplaatst. De verwachtingen voor micro-WKK zijn hooggespannen. Het zou tot 2020 wel eens één van de belangrijkste opvolgers van de HR-ketel kunnen worden, mits het een succesvolle marktintroductie kent, daarna de massaproductie op gang komt en de kostprijs daardoor daalt. De Smart Power Foundation, die ketelfabrikanten en GasTerra verenigt, heeft op eigen initiatief en op vrijwillige basis een label voor micro-WKK ontwikkeld: het Gaskeur HRe. Daarin worden minimumeisen gesteld aan micro-WKK. Als een micro-WKK aan het Gaskeur HRe voldoet, mag het toestel de kwalificatie HRe-ketel dragen. Daarmee weet de consument dat hij een betrouwbaar en efficiënt product koopt.

Een stap verder | GasTerra kijkt nog verder vooruit dan micro-WKK. Zo neemt de vraag naar koeling in gebouwen toe. Daarom onderzoekt GasTerra samen met ECN en KiwaGastec de mogelijkheden van trigeneratie: warmte, koude en elektriciteit uit aardgas. In eerste instantie voor de zakelijke markt, maar wellicht ook in de woningbouw als het lukt om via de bestaande cv-installatie de woning te koelen. Op dit ogenblik loopt een proef waarbij gekoeld water door de cv-radiatoren stroomt. De radiatoren hebben kleine ventilatoren die de koele lucht de kamer inblazen.

De micro-wkk zorgt voor warmte en elektriciteit.

Daarnaast kijkt GasTerra naar de mogelijkheden om groene gassen, uit vergisting en vergassing van biobrandstoffen, toe te voegen aan aardgas. Zo kan het aardgas worden 'vergroend' en kan de netto CO2-emissie nog verder worden teruggebracht. Een andere mogelijkheid voor 'vergroening' is het bijmengen van waterstof. In een appartementencomplex op Ameland loopt nu een proefproject van Eneco en GasTerra met waterstofinjectie. De waterstof wordt duurzaam geproduceerd, bijvoorbeeld met windmolens. Zo wordt duurzame energie via waterstof - geïnjecteerd in het aardgassysteem - in de HR-ketels van het wooncomplex gebruikt. Dit concept is overal toepasbaar. Hierbij wordt handig gebruik gemaakt van het feit dat (aard)gas efficiënt (met weinig verlies) kan worden getransporteerd.

Aardgas helpt | Aardgas is de schoonste fossiele brandstof en veel flexibeler inzetbaar dan duurzame bronnen. Het waait immers niet altijd en de zon schijnt ook niet continu. En groen gas wordt het hele jaar door geproduceerd, terwijl de vraag 's winters veel groter is dan 's zomers. Tot slot zijn met aardgas hoge rendementen te bereiken bij het omzetten naar andere energievormen. Daarom is het zinvol aardgas zo decentraal mogelijk in te zetten en lokaal om te zetten naar warmte, koude en elektriciteit. Trigeneratie is op de lange termijn waarschijnlijk de mooiste oplossing, maar de HRe-ketel en verduurzaming van het aardgas kunnen al op korte termijn helpen de CO2- uitstoot te reduceren. Aardgas kan en zal de duurzame opties te hulp schieten op weg naar een duurzame energiehuishouding.