- Introductie
- Biomassa
- Techniek
- Organisatie
Introductie
Bij de productie van elektriciteit met verbrandingsprocessen komt veel restwarmte vrij. Meestal wordt deze restwarmte niet of nauwelijks benut, omdat deze bij een te lage temperatuur vrijkomt, of omdat er op de betreffende lokatie geen behoefte is aan warmte. De energie in de gebruikte brandstof wordt dan maar ten dele gebruikt.
Bij toepassing van Warmte-kracht koppeling (WKK) wordt beter gebruik gemaakt van de beschikbare energie. Uitgangspunt is een warmtevraag, maar in plaats van alleen warmte te maken wordt hierbij elektriciteit geproduceerd, waarbij de restwarmte daarvan nuttig wordt ingezet, bijvoorbeeld voor ruimteverwarming of opwekking van proceswarmte. Dit kan worden gedaan met fossiele brandstoffen (bijvoorbeeld aardgas), maar ook met biomassa zoals houtchips.
In Nederland zijn verschillende Biomassa-WKK installaties op houtchips operationeel, zoals in Goor, Lelystad, Sittard en Schijndel. De geproduceerde warmte wordt gebruikt voor stadsverwarming of droogprocessen.
Biomassa
Voor elektriciteitsproductie met vaste biomassa worden verschillende soorten houtbrandstoffen gebruikt, zoals resthout en snoeihout. Recentelijk worden ook steeds meer installaties op B-Hout gestookt. Dit heeft een groot kostenvoordeel ten opzichte van schone houtchips: de prijs is lager, en omdat het relatief droog hout is, is er minder van nodig. De besparingen moeten wel opwegen tegen de hogere kosten voor verregaande emissiemaatregelen.
Techniek
De meeste WKK-installaties op houtchips werken met biomassa-verbranding. Voor kleinere systemen (tot enkele MWe) wordt meestal gebruik gemaakt van roosterbedsystemen; grotere systemen kunnen ook worden uitgerust met een wervelbed-verbrander. Net als in een warmteketel worden de hete rookgassen door een ketelsysteem geleid, waar stoom wordt geproduceerd. De stoom wordt oververhit en naar de turbine geleid.
In een conventionele stoomcyclus wordt de oververhitte stoom geëxpandeerd in een stoomturbine. Als geoptimaliseerd wordt op elektriciteitsproductie wordt naar een zo laag mogelijke druk geëxpandeerd (sub-atmosferisch). De restwarmte die komt dan vrij op een relatief lage temperatuur (50-60 oC). Als er warmte bij hogere temperaturen is benodigd, bijvoorbeeld voor levering aan een warmtenet, zal de stoom minder ver worden geëxpandeerd, en zal de elektriciteitsproductie iets lager zijn.
Een alternatief voor de conventionele stoomcyclus is de zogeheten “Organic Rankine Cycle” (ORC). Hierbij wordt óók een turbine gebruikt maar in plaats van water wordt een organisch medium gebruikt, met gunstiger thermodynamische eigenschappen. ORC-systemen kunnen daardoor bij hogere temperaturen restwarmte leveren (80-90 oC) en hebben daarbij nog een hoger rendement dan stoomturbines, met name bij kleinere systemen (<1 MWe).
Een belangrijk onderdeel bij een WKK-installatie is rookgasreiniging. Er zijn verschillende emissie richtlijnenen waaraan een installatie (mogelijk) aan dient te voldoen. Bij de verbranding van schoon resthout zullen in ieder geval maatregelen moeten worden getroffen om de uitstoot van (oa) stof en stikstofoxiden te beperken. Bij het gebruik van B-Hout zullen er aanvullende maatregelen moeten worden getroffen; bovendien moeten emissies van verschillende stoffen dan (al dan niet continu) worden gemonitord.
Wat betreft toevoer van biomassa: vanwege de wat grotere schaal bij WKK is de benodigde hoeveelheid biomassa zelfs voor kleinere installaties al redelijk omvangrijk. Zo zal een 1 MWe-installatie op snoeihout tegen de 20,000 ton biomassa per jaar verbruiken. Een dergelijke installatie op B-Hout verbruikt rond de 15,000 ton per jaar. Opslag van brandstof om enkele dagen te kunnen draaien vergt al snel in enkele honderden of zelfs duizenden m3 opslagcapaciteit.
Organisatie
Biomassa-WKK installaties zijn over het algemeen redelijk grootschalig. Behalve de eigenaar / operator van de centrale kunnen er nog verschillende andere partijen bij worden betrokken:
- Biomassa-leveranciers. Om op lange termijn voldoende biomassa tegen een goede prijs te kunnen garanderen wordt soms een leverancier van biomassa bij organisatie rond de centrale betrokken.
- Warmte-afnemers. Vaak zullen er vanwege de grote schaal meerdere warmte-afnemers worden aangesloten om een behoorlijke afname van restwarmte te realiseren.