Hoe werkt een WKK?
Meestal worden warmte en elektriciteit gescheiden geproduceerd. Elektriciteit is, in tegenstelling tot warmte, gemakkelijk te transporteren. De opwekking gebeurt dan ook vaak op afstand, in grote centrales. Via het net wordt de elektriciteit dan naar de eindgebruiker gebracht. Warmte wordt meestal ter plaatse, bij de verbruiker, geproduceerd met behulp van een boiler of een ketel.
Bij warmtekrachtkoppeling (WKK) wordt gelijktijdig warmte en elektriciteit opgewekt. Een WKK bestaat uit een verbrandingsmotor, een alternator, warmtewisselaars en beveiligingen. De hoogwaardige warmte (1200°C) die vrijkomt bij het verbranden van de brandstof wordt eerst gebruikt voor het produceren van mechanische energie, die via de alternator wordt omgezet in elektriciteit. Hierna blijft laagwaardige restwarmte (waarvan de temperatuur kan gaan van 80°C tot 500°C) over. Deze wordt gebruikt om te voldoen aan de specifieke warmtevraag. De geproduceerde elektriciteit wordt zelf gebruikt of op het elektriciteitsnet gezet.
Het vermogen van een WKK wordt meestal uitgedrukt in kWelektrisch. WKK-installaties met een motor hebben typische vermogens tussen enkele honderden kWe en enkele MWe. Microturbines hebben een elektrisch vermogen van 1 tot 50 kWe. Het thermisch vermogen is moeilijker eenduidig te bepalen en vereist inzicht in de diverse warmtebronnen van de motor en in de lokale verwarmingsnetten. Als vuistregel geldt dat het thermisch vermogen ongeveer 1,5 maal het elektrisch vermogen bedraagt voor gasmotoren, 1,2 voor dieselmotoren en 2 tot 3 voor microturbines.
Het elektrisch rendement van de meeste WKK-installaties ligt tussen de 30% en 42% en soms zelfs meer. In de praktijk is bij een goed werkende installatie een thermisch rendement haalbaar van 55%.
Het is mogelijk om een motor op deellast te laten werken. Dit heeft echter een nadelige invloed op het rendement. Bovendien worden onderhoudskosten doorgaans per draaiuur verrekend zodat bij deellast de onderhoudskosten even hoog blijven bij een lagere opbrengst aan elektriciteit en warmte.
Technologie
Er bestaan verschillende technologieën om het bovenstaande principe van gecombineerde productie van elektriciteit en warmte te realiseren. Elke technologie heeft zijn specifieke toepassingsgebieden. De meest courante uitvoeringsvormen zijn de water/stoom Rankinecyclus met stoomturbine, de gasturbine en de inwendige verbrandingsmotor, die zowel gas als diesel als brandstof kan hebben. Daarnaast staan een aantal nieuwere technologieën klaar voor marktdoorbraak : microgasturbines en Stirlingmotoren. Op langere termijn kunnen ook brandstofcellen ingezet worden voor WKK toepassingen.
