Warmtekrachtkoppeling
Economische haalbaarheid

WarmteKracht-Koppeling is een manier van opwekking die meer en meer wordt toegepast in Vlaanderen. Niet alleen bedrijven, waar een belangrijke behoefte is aan stoom en elektriciteit, schakelen over op deze
manier van ener-gieproductie, maar ook in vele andere toepassingen is WKK mogelijk. In bijvoorbeeld ziekenhuizen, zwem-baden, tuinbouw, groenteverwer-king, koelinstal-laties, chemische industrie, enz. wordt in toenemende mate gebruik gemaakt van deze techniek.

Het zou onjuist zijn te denken dat WKK een nieuwe techniek is. Reeds meer dan 100 jaar geleden werden de eerste WKK-installaties in Duitsland gebouwd. De reden dat in de eerste helft van deze eeuw mensen kozen voor WKK was dat de elektriciteitsvoorziening of in hun streek nog niet aanwezig was, of dat de elektriciteitsvoorziening te zwak of onvoldoende betrouwbaar was. Met name het onbetrouwbaar zijn van de elektriciteitsvoorziening was voor een aantal industriële bedrijven een belangrijke reden tot het installeren van een WKK-installatie.
Momenteel is echter de betrouwbaarheid van de openbare elektriciteitsvoorziening erg hoog. Een aantal industriële bedrijven en een aantal instellingen (o.a. ziekenhuizen) hebben een noodstroomaggregaat geïnstalleerd om in geval van storing toch de noodzakelijke delen van het bedrijf van elektriciteit te voorzien. Deze noodstroomaggregaten zijn alleen in geval van dergelijke storing in bedrijf en dragen dus niet substantieel bij tot de elektriciteitsvoorziening. De cruciale vraag is dan ook: "Waarom nog WKK toepassen,"
De reden dat toepassing van WKK, mits op een juiste wijze toegepast op de juiste plaats, overwogen dient te worden is dat WKK voordelen kan hebben ten opzichte van gescheiden opwekking op vlak van energie, ecologie en economie.

Noodzaak
WarmteKrachtKoppeling geeft naast de gerealiseerde energiebesparing een evenredige daling van de uitstoot van rookgassen en bijgevolg ook van verzurende emissies en broeikasgassen. Van alle maatregelen die in het Nationaal Belgisch Programma ter Vermindering van de CO2-uitstoot worden voorgesteld, is het gebruik van de WKK de meest effectieve. Hierdoor zou tegen het jaar 2000 een uitstootvermindering van 2 miljoen ton mogelijk zijn, dit is 26% van de globale CO2-reductievoorstelling.
WKK is tevens de maatregel met de meeste economische afgeleiden (technologie-ontwikkeling, tewerkstelling, kostenreductie, …) zodat dit meteen ook een van de meest efficiënte maatregel is.
Niettegenstaande de interessante economische en ecologische voordelen die verbonden zijn aan de WKK-installaties, moeten we toch vaststellen dat onze ondernemingen en openbare besturen nog onvoldoende op de hoogte zijn van de mogelijkheden en zelfs van het bestaan van de WKK.
In tegenstelling met Nederland, Denemarken en Finland, waar deze productievorm een wezenlijk deel uitmaakt van de globale elektriciteitsproductie (tot 30%), maar ook in vergelijking met Italië, Portugal en Spanje die op het Europese gemiddelde zitten, scoort ons land nog steeds matig (+/- 5%).
Willen we de boot niet missen en niet worden overspoeld met buitenlandse technologie, dan is een inhaalbeweging noodzakelijk?

Economisch potentieel
Het huidige economisch potentieel voor kwalitatief hoogstaande WKK in België wordt door VITO in een voorzichtige raming geschat op 1.500 MW. Het technisch potentieel ligt echter vele malen hoger. Voor het dichter bij elkaar brengen van het technische en economische potentieel zijn een aantal maatregelen nodig die de nog bestaande barrières moeten opheffen.
Hoewel uit energetisch en ecologisch oogpunt de toepassing van WKK duidelijke voordelen kan bieden boven gescheiden opwekking van warmte en elektriciteit, is de rendabiliteit van een WKK-installatie de doorslaggevende factor voor het al dan niet toepassen van WKK.
De investeerder in dergelijke installatie maakt voordien een kosten/baten-balans van het project. De investeerder kan het bedrijf zelf zijn waar de installatie geplaatst zal worden, maar het kan ook een derde investeerder zijn zoals de elektriciteitsmaatschappij. Naargelang de investeerder zullen de posten van de kosten/baten-balans er anders uitzien.
In geval van zelfproductie financiert en exploiteert het bedrijf (= de energiegebruiker) zelf de WKK-installatie. Bij dimensionering en bij sturing is zowel de elektriciteits- als de warmtevraag van belang. De kosten/baten-balans ziet eruit zoals tabel 1. Hierbij wordt een vergelijking gemaakt tussen de energiekosten in de situatie met WKK en in de situatie zonder WKK. Meestal stijgen de brandstofkosten maar is er een grotere daling van de elektriciteitsfactuur. Deze energiekostenbesparing wordt vervolgens gerelateerd aan de investerings- exploitatiekosten van de WKK-installtie, aan de hand waarvan de terugverdientijd en de interne rendementsvoet worden bepaald.

Rendabiliteitsfactoren
VITO heeft ervaring opgedaan bij zowel haalbaarheidsstudies van WKK-projecten als bij evaluatie van gerealiseerde projecten. Door deze haalbaarheidsberekeningen werd inzicht gekregen in de factoren die belangrijk zijn voor de rendabiliteit van WKK, waaronder:
Þ Hoogte en verloop van de energievraag
Þ Dimensionering en bedrijfsvoering
Þ Hoogte brandstof- en elektriciteitsprijs in een situatie zonder WKK
Þ Schaalgrootte van de installaties
Þ Elektriciteitstarieven voor zelfproducenten

Elektriciteitstarieven
De zelfproducent kan op 3 manieren interacteren met het elektriciteitsnet:
1. Bij aankoop van aanvullende elektriciteit indien de productie van zijn installatie niet voldoet aan de elektriciteitsbehoefte
2. Bij aankoop van noodstroom ingeval de WKK-installatie in storing valt of stilligt omwille van onderhoud
3. Bij terugleveren van overtollige elektriciteit geproduceerd door de WKK.
(De tarieven worden geregeld door een viertal teksten van het Controlecomité - Aanbevelingen).
Deze aanbevelingen betreffen o.a. het tariefsysteem voor de aankoop van elektriciteit van het net. Voor de zelfproducenten aangesloten op het transportnet gelden dezelfde tariefvoorwaarden als voor gewone klanten. Voor de zelfproducenten aangesloten op het distributienet geld het uurseizoentarief indien de afname niet hoger is dan 1 MW. Indien de afnamen 1 MW overschrijdt, mag de zelfproducent kiezen tussen het uurseizoentarief en het tarief B. Deze tareivenstructuur is gekenmerkt door:
Þ Een onderschrijving op basis van het jaarvermogen
Þ Seizoen- en uurgemoduleerde prijzen
Þ Een ruimere keuze van tarieven (bvb. voor klanten aangesloten op het transportnet bestaan er 3 versies naargelang de regelmaat van afname).
Andere aanbevelingen betreffen de vergoeding voor elektriciteit teruggeleverd in het net.

Zelfproductie vs beheer door elektriciteitsmaatschappij
Naast zelfproductie komt het ook steeds meer voor dat de installatie beheerd wordt door de elektriciteitsmaatschappij. De elektriciteitsmaatschappij draagt dan de totale of een gedeelte van de investeringskosten, de exploitatiekosten en de brandstofkosten van de WKK. De installatie wordt gedimensioneerd op de warmtevraag. Alle geproduceerde elektriciteit wordt integraal in het net gestuurd en de elektriciteitsmaatschappij verkoopt de warmte aan het bedrijf.
Voor het bedrijf is het verschil met de vroegere situatie dat het warmte kan kopen aan een prijs die lager ligt dan de kosten die het bedrijf zou maken bij opwekking van warmte in ketels. Zijn elektriciteitsfactuur verandert niet. Voor het bedrijf in kwestie zijn de voordelen van een partnerschip met de elektriciteitsmaatschappij:
Þ Geen of relatief beperkte kosten verbonden aan het WKK-project
Þ Geen of relatief beperkt risico
Nadelen zijn:
Þ Het bedrijf verplicht zich tot afname van warmte voor een relatief lange periode
Þ Weinig zeggenschap over de WKK
Þ Als een WKK in eigen beheer wordt uitgebaat kan bij goede prestaties van het WKK-systeem de jaarlijkse winst voor het bedrijf groter zijn.
H.L.

Cogénération
Faisabilité économique

La cogénération est un processus de génération qui trouve de plus en plus son application en Belgique. Non seulement des entreprises, qui ont des besoins considérables en vapeur et en électricité, passent à une telle méthode de production d’énergie, mais la cogénération peut également être appliquée dans un grand nombre d’autres applications. C’est, par exemple, le cas pour les hôpitaux, les piscines, les installations de traitement des légumes, les installations de refroidissement, l’industrie chimique, etc., où cette technique est utilisée de plus en plus souvent.

Il serait faux d’imaginer que la cogénération est une nouvelle technique. Les premières installations de cogénération ont été construites en Allemagne il y a plus de 100 ans. La raison pour laquelle des gens optaient pour la cogénération au cours de la première moitié de ce siècle est liée au fait que les approvisionnements en électricité n’étaient pas encore présentes dans leur région où que ces approvisionnements d’électricité s’avéraient trop faibles ou pas suffisamment fiables. C’est notamment l’absence de fiabilité des approvisionnements en électricité qui a été un facteur prédominant pour un certain nombre d’entreprises industrielles pour procéder à la création d’une installation de cogénération. Aujourd’hui, la fiabilité des approvisionnements publics en électricité est toutefois très élevée. Un certain nombre d’entreprises industrielles et autres institutions (e.a. des hôpitaux) ont prévu une installation électrique d’urgence afin d’alimenter en électricité les parties fondamentales de leur entreprise en cas de panne. Ces installations électriques d’urgence ne fonctionnent qu’en cas de panne et ne contribuent donc pas de façon substantielle à l’approvisionnement en électricité. La question cruciale est dès lors : "Pourquoi encore appliquer la cogénération?"
La raison pour laquelle l’application de la cogénération doit être prise en considération, pour autant qu’elle soit appliquée de façon adéquate aux endroits appropriés, est liée aux avantages que peut comporter la cogénération par rapport à la génération séparée sur le plan de l’énergie, de l’écologie et de l’économie.

Nécessité
En plus de l’économie énergétique réalisée, la cogénération se traduit également par une réduction proportionnelle des émissions de gaz de fumée et donc également des émissions acidifiantes et des gaz à effet de serre. De toutes les mesures proposées dans le Programme national belge pour la réduction des émissions de CO2, l’utilisation de la cogénération s’avère être la plus efficace. Elle permettrait de réaliser d’ici l’an 2000 une réduction des émissions équivalente à 2 millions de tonnes, ce qui représente 26% de l’objectif global de réduction du CO2. La cogénération est également la mesure comportant le plus grand nombre de dérivés économiques (développement technologique, emploi, réduction des coûts, …) ce qui en fait d’office la mesure la plus efficace. Malgré les avantages économiques et écologiques importants liés à l’utilisation des installations de cogénération, nous sommes obligés de constater que nos entreprises et nos autorités publiques sont insuffisamment informées des possibilités, voir même de l’existence de la cogénération. Contrairement aux Pays-Bas, au Danemark et à la Finlande, où cette forme de production constitue une partie essentielle de l’ensemble de la production d’électricité (pouvant atteindre 30%), mais également en comparaison à l’Italie, au Portugal et à l’Espagne qui se situent dans la moyenne européenne, notre pays ne réalise qu’un score très moyen (+/- 5%). Si nous ne voulons pas rater le train et si nous ne souhaitons pas être submergés par une technologie en provenance des pays étrangers, il est impératif de rattraper ce retard?

Potentiel économique
Dans une évaluation prudente de VITO, le potentiel économique actuel pour une cogénération qualitative supérieure est estimé en Belgique à 1.500 MW. Le potentiel technique est toutefois nettement supérieur. Le rapprochement qui doit être opéré entre les potentiels techniques et économiques exige un certain nombre de mesures destinées à éliminer les barrières encore existantes. Bien que l’application de la cogénération est à même d’offrir des avantages très nets des points de vue énergétiques et écologiques, la rentabilité d’une installation de cogénération reste un facteur décisif pour l’application ou non de la cogénération. L’investisseur prenant en considération une telle installation réalise en tout premier lieu un bilan coûts/bénéfices de ce projet. L’investisseur peut être la société même où sera placée l’installation, mais il peut également s’agir d’un investisseur tiers tel qu’une compagnie d’électricité. En fonction du type d’investisseur, le bilan coûts/bénéfices se présentera différemment. En cas d’auto-production, l’entreprise (= l’utilisateur d’énergie) finance et exploite elle-même l’installation de cogénération. Pour le dimensionnement et pour le choix des commandes, les facteurs déterminants concernent tant la demande en électricité que la demande en chaleur. Un exemple de bilan coûts/bénéfices est fourni dans le tableau 1. Pour ce faire, on réalise une comparaison entre les coûts énergétiques dans la situation avec cogénération et dans la situation sans cogénération. Les coûts liés au carburant seront généralement en hausse mais la réduction de la facture d’électricité sera supérieure. L’économie en termes de coûts énergétiques sera ensuite liée aux coûts d’investissement et d’exploitation de l’installation de cogénération, ce qui permettra de déterminer la durée d’amortissement et le taux interne de rentabilité.

Facteurs de rentabilité
VITO a acquis une certaine expérience, tant au niveau des études de faisabilité des projets de cogénération que sur le plan de l’évaluation de projets déjà réalisés. Ces calculs de faisabilité permettent de mieux discerner les facteurs déterminants pour la rentabilité de la cogénération, dont:
Þ Niveau et évolution de la demande énergétique
Þ Dimensionnement et gestion de l’entreprise
Þ Niveau du prix du carburant et de l’électricité dans une situation sans cogénération
Þ Dimensions des installations
Þ Tarifs d’électricité pour les auto-producteurs

Tarifs d’électricité
L’auto-producteur peut interagir de trois façons avec le réseau d’électricité :
1. Par l’achat d’électricité complémentaire au cas où la production de son installation ne répondrait pas à ses besoins en électricité
2. Par l’achat d’électricité d’urgence au cas où l’installation de cogénération serait à l’arrêt suite à une panne ou à des travaux d’entretien
3. Par la restitution d’électricité excédentaire produite par l’installation de cogénération.
(Les tarifs sont régis par quatre textes issus des recommandations du comité de contrôle).
Ces recommandations concernent e.a. le système tarifaire pour l’achat d’électricité en provenance du réseau. Les auto-producteurs raccordés au réseau de transport se voient appliquer les mêmes conditions tarifaires que les clients ordinaires. Les auto-producteurs raccordés au réseau de distribution bénéficient du tarif horaire saisonnier pour les achats qui ne dépassent pas 1 MW. Si les achats dépassent la quantité de 1 MW, l’auto-producteur peut choisir entre le tarif horaire saisonnier et le tarif B. Cette structure de tarifs est caractérisée par :
Þ Une souscription sur base de la puissance annuelle
Þ Les prix modulés en fonction des saisons et des horaires
Þ Un choix plus vaste de tarifs (3 versions existent, par exemple, pour les clients raccordés au réseau de transport en fonction de la régularité des achats).
D’autres recommandations concernent les indemnités pour l’électricité restituée au réseau.

Auto-production contre gestion par la compagnie d’électricité
En plus de l’auto-production, il arrive de plus en plus souvent que l’installation soit gérée par la compagnie d’électricité. C’est alors la compagnie d’électricité qui supporte l’intégralité ou une partie des coûts d’investissement, des coûts d’exploitation et des coûts liés au carburant de l’installation de cogénération. L’installation est dimensionnée en fonction de la demande en chaleur. Toute l’électricité produite est intégralement restituée au réseau et la compagnie d’électricité vend la chaleur à l’entreprise.
Pour l’entreprise, la différence par rapport à la situation antérieure réside dans le fait qu’elle peut acheter de la chaleur à un prix inférieur aux coûts auxquels elle devrait consentir si elle générait la chaleur dans des chaudières. Sa facture d’électricité ne change pas. Pour l’entreprise en question, les avantages d’un partenariat avec la compagnie d’électricité sont :
Þ Pas de coûts ou des coûts relativement limités au niveau du projet de cogénération
Þ Pas de risques ou des risques relativement limités
Les inconvénients sont :
Þ L’entreprise s’engage à l’achat de chaleur pour une période relativement longue
Þ Un pouvoir d’intervention très limité au niveau de l’installation de cogénération
Þ Lorsqu’une installation de cogénération est exploitée en gestion propre, le bénéfice annuel pour l’entreprise peut s’avérer supérieur si les prestations de l’installation de cogénération sont élevées.
H.L.