Warmtekracht overtreft alle verwachtingen

Warmtekracht is het gelijktijdig opwekken van warmte en elektriciteit. Sinds de nieuwe elektriciteitswet in 1989 is in Nederland 3400 megawatt aan nieuw vermogen geïnstalleerd - meer dan de SEP lief is.

Als de gasturbine bij Akzo Vezels in Ede 's nachts 'tript' moet Frans Kok zijn bed uit. 'Vannacht was het weer zover'', schreeuwt Kok boven de tienduizend toeren van zijn LM5000-gasturbine uit.

Het is alweer anderhalf jaar geleden dat Akzo deze gasturbine installeerde. In Ede vormt hij het hart van een warmtekrachtcentrale. Deze kleine energiecentrale genereert proceswarmte voor de produktie van viscose-vezels. Tegelijkertijd wekt hij elektriciteit op, maar die heeft Akzo niet nodig. Alles vloeit naar het net. Bij elkaar 33 tot 45 megawatt, genoeg voor 20.000 gezinnen.

In de anderhalf jaar dat de LM5000 draait maakte Kok 'heel wat trips' mee. De warmtekracht-eenheid ligt dan 40 uur stil. Niet leuk, want het bedrijf moet het een half uur zonder proceswarmte doen, tot de reserveketel is opgestart. 'We zitten nog steeds in de kinderziektes'', lacht Kok onder zijn gele veiligheidshelm.

Bij een turbinemotor die General Electric ook voor Boeing 747's levert, zou je storingen toch niet zo gauw verwachten. Maar het blijkt dat de elektronica veel vals alarm geeft. Vooral druk- en temperatuuropnemers zijn de boosdoeners. Het veiligheidssysteem bij Akzo neemt het zekere voor het onzekere, en schakelt af. Bij een vliegtuig wordt bij zo'n melding doorgevlogen.

De Edese centrale viel het eerste jaar vijf maal uit. Een normaal getal volgens gegevens van ABB Energieopwekking BV en Thomassen International, de fabrikant die de GE-motor in Ede leverde. 'De uitval van centrales volgt een badkuipcurve'', zegt E.M. Reijns van ABB, 'in het begin zijn er kinderziektes en aan het eind gaat het weer omhoog door het verslijten van de componenten.'' Kleine turbines voor warmtekracht vertonen overigens hetzelfde gedrag als de gasturbines in grote centrales.

Besparing

De populariteit van gecombineerd warmte en elektriciteit genereren overtreft alle verwachtingen. Het is een oud concept, dat ook aan stadsverwarmingsprojecten ten grondslag ligt. Daarvan heeft Nederland er momenteel twaalf, waarvan de oudste in 1923 in Utrecht is gestart. In de tuinbouw geven warmtekrachtinstallaties warmte voor kassen en in enkele gevallen stroom voor assimilatiebelichting. Zes procent van de Nederlandse glastuinbouw, ruim 1200 bedrijven, heeft inmiddels de beschikking over kleinschalige installaties.

In 1970 bedroeg het warmtekrachtvermogen in Nederland ruim 1000 megawatt. Dat werd toen voornamelijk toegepast in de industrie, waarbij het ging om betrekkelijk kleine installaties. De leverantie van elektriciteit stond voorop. Het was mooi meegenomen dat de warmte, die bij opwekking vrijkwam, nuttig kon worden gebruikt.

Directe aanleiding tot de recente populariteit zijn milieu en besparing. Want door warmte- en elektriciteitsgeneratie te combineren vallen aanzienlijke redementswinsten te halen. Met aardgas als milieuvriendelijkste fossiele brandstof geeft dat een ruime reductie op uitstoot. In vergelijking met afzonderlijke opwekking zijn energiebesparingen van 15 tot 30 procent mogelijk. In Ede is die winst 22 procent. Dat betekent dat er per jaar 100.000 ton minder CO de lucht in gaat. Ook de NOx- en SO-uitstoot liggen - puur door brandstofbesparing - beide ruim 400 ton lager.

Elektriciteitswet

Decentrale warmtekrachtkoppeling werd economisch aantrekkelijk door de elektriciteitswet van 1989. Die opende de elektriciteitsmarkt door een scheiding aan te brengen tussen produktie- en distributie van stroom. In samenwerking met provinciale distributiebedrijven kon de industrie ineens zijn overtollige stroom tegen een redelijke prijs verkopen. De rollen draaiden daarmee om. Het werd aantrekkelijk om een warmtekrachtinstallatie op de warmte-vraag af te stemmen. Het 'bijprodukt' elektriciteit - meestal veel meer dan de bedrijven nodig hadden - kon men nu ongelimiteerd verkopen. De industriële installaties werden door deze mogelijkheid grofweg vier keer groter.

Het gaat hard met warmtekracht. Van het principe 'stoom gebruiken en stroom verkopen' is momenteel 800 megawatt in aanbouw. Volgens het Projectbureau WarmteKracht (PWK) brengt dit het totale warmtekrachtvermogen op ruim 4400 MW, verdeeld over zo'n 150 centrales van 10 tot 60 megawatt (2700 megawatt industrieel, 1000 megawatt stadsverwarming, 500 megawatt tuinbouw en 200 kleinschalig).

Goudmijn

'Ons eerste doel was om er in 1995 in ieder geval 1000 megawatt bij te hebben'', zegt Ton van der Does, directeur van het in 1987 op initiatief van EZ opgerichte PWK. 'Nou, dat stond er in 1992 al.'' De machineleveranciers doen dan ook goede zaken. 'Nederland is voor ons een goudmijn geworden'', schrijft ABB in een uitnodiging ter bezichtiging van een nieuwe turbine bij Heineken in Den Bosch.

De aanwas van het Nederlandse warmtekracht-vermogen is heel wat groter dan de 100 tot 150 megawatt per jaar die de samenwerkende elektriciteits-produktiebedrijven (SEP) verantwoord achten in hun elektriciteitsplan 1991-2000. Deze beheerders van de grote centrales krijgen het intussen knap benauwd van de woekerende warmtekracht. Want zij moeten volgens de wet van '89 hun grote eenheden terugschakelen wanneer de kleintjes opdringen. 'Je krijgt inderdaad een probleem'', zegt PWK-directeur Van der Does. 'Hoe pas je die grote centrales nog in? Want als warmtekracht het beste is, moet je dat in eerste instantie doen.''

Wildgroei

Terwijl de kleintjes groter en talrijker worden raakt de discussie aardig gepolariseerd. Op de komst van een grote 400 megawatt warmtekrachtcentrale bij Dow Chemical in Terneuzen reageert SEP-directeur Ketting geïrriteerd: 'Ik ben een voorstander van concurrentie binnen de sector, maar het moet wel volgens de spelregels gebeuren. Dow misbruikt het systeem. In wezen subsidieert de elektriciteitssector Dow.''

Hoe milieu- en energievriendelijk warmtekracht ook is, de wildgroei geeft ook problemen. De uren met een grote vraag naar stroom vallen bijvoorbeeld niet samen met de industriële warmtevraag. Die twee moeten dus zoveel mogelijk onafhankelijk van elkaar kunnen verlopen. Dat vereist extra investeringen. In Ede staat daarvan het bewijs in de vorm van een tien meter hoge buffer, een soort snelkookpan waarin stoom onder druk bij 400 graden Celsius is opgeslagen. Dit is stoom die is opgewarmd met de afgassen van de gasturbine.

Met deze voorraad kan men twee kanten op. De eerste weg leidt naar een stoomturbine. Daar wordt elektriciteit geproduceerd voor Akzo. De overblijvende stoom van 190 graden Celsius wordt als proceswarmte gebruikt. De buffer kan echter ook worden gebruikt om een extra massastroom aan de gasturbine toe te voegen. Men laat dan waterdamp in de LM5000 expanderen, wat het vermogen (voor de piekvraag) opstuwt van 33 naar 45 megwatt.

De industrie zit er warmpjes bij, de stoomvoorziening is zeker. Maar hoe zit het met de elektriciteitsvoorziening wanneer steeds meer warmtekrachtinstallaties aan het net leveren? Is warmtekracht wel goed te beheren? Kunnen we blijven stofzuigen, verlichten en tv-kijken, zelfs als warmtekrachtturbines het om de haverklap begeven?

Een van de kritiekpunten op industriële warmtekracht is dat de prioriteit bij de fabriek ligt en niet bij het openbare net. Niet de SEP maar Dow Chemical beslist straks of de 400 megawatt warmtekrachtcentrale in bedrijf is of niet. En deze warmtekrachtpatser - de grootste van Nederland - laat zich al goed vergelijken met een reguliere kolencentrale van 600 megawatt. Per uur zal ze 500 ton stoom voor Dow produceren. Het totale rendement is ruim 80 procent. Van de stroom gaat 100 megawatt naar Dow, de rest verdwijnt in het net.

Wat gebeurt er nu als bij Dow een staking uitbreekt, of als gevolg van een storing de leverantie van de elektriciteit ophoudt? De SEP wijst erop dat alleen bij hen de elektriciteitsopwekking in betrouwbare handen is. Volgens de directeur van PWK zijn identieke vragen te stellen voor de huidige grote centrales. Van der Does: 'De monopolisten staan onder druk, ze zullen afstand moeten doen van dit 'ga maar rustig slapen'-idee.''

De PWK-directeur stelt dat relatief kleine installaties juist veel flexibeler zijn. 'In plaats van een grote centrale van 600 megawatt krijg je dezelfde capaciteit van bijvoorbeeld tien kleine installaties van elk 60 megawatt. Alle technische ontwikkelingen geven aan dat we moeten denken in dit soort kleinschalige eenheden.''

Ook dr. Ad van Wijk van de vakgroep Natuurwetenschap en samenleving (NW&S) van de universiteit Utrecht verdedigt die stelling: 'Hoe groter het aantal kleine centrales, hoe kleiner de kans dat er veel vermogen tegelijk uitvalt. Je hoeft dan ook minder vermogen op te stellen om dezelfde betrouwbaarheid te halen. Het is puur een statistisch verhaal.''

Drs. L.J.M. Blanson Henkemans, beleidsmedewerker van het Ministerie van Economische Zaken, ziet in de kwetsbaarheid evenmin een bedreiging. 'De SEP heeft de verantwoordelijkheid voor de gehele elektriciteitsvoorziening. Zij hebben circa twintig tot dertig procent reserve en houden rekening met decentrale produktie. Als er een centrale bij Hoogovens uitvalt is er altijd genoeg capaciteit om dat op te vangen. Het kost hooguit meer geld. Bovendien werken elektriciteitsbedrijven al honderd jaar met elkaar samen, ook in internationaal opzicht. In noodgevallen kopen we extra elektriciteit in bij het buitenland.''

Overproduktie

Maar hoe zit het met de overproduktie aan elektriciteit die door de wonderbaarlijke vermenigvuldiging van warmtekracht in het zicht komt? Zal er straks iemand op een centrale knop kunnen drukken en de warmtekrachtinstallaties van pak weg 80 tuinders stopzetten?

W. Valk, lid van de energiecommissie van het Landbouwschap, ziet de oplossing in grotere warmwaterbuffers. 'De ruimteverwarming van tuinders moet veel flexibeler. Ze zetten overigens al meer warmwaterbuffers in. Het wordt er niet eenvoudiger op, maar vindt u dan dat we moeten doorgaan met de huidige elektriciteitscentrales, die zestig procent van de gebruikte brandstof in de atmosfeer laten verdwijnen?''

In de vage materie van overproduktie hebben ECN-beleidsstudies, de Utrechtse vakgroep NW&S en het adviesbureau Krekel van der Woerd Wouterse BV zich verdiept. Een rapport van het adviesbureau voorspelt dat in 2015 het potentieel aan rendabele warmtekrachtprojecten ruim 12.000 megawatt bedraagt. Totaal is er tegen die tijd ruim 20.000 megawatt aan stroom nodig. Het adviesbureau komt op grond van computersimulaties tot de conclusie dat van die 12.000 megawatt nog slechts 4000 megawatt aan industriële warmtekrachtinstallaties en 3600 megawatt aan warmtekrachtvoor stadsverwarming kan worden gebouwd (met een bedrijfstijd van gemiddeld 4500 uur per jaar).

Van der Does van PWK wordt er niet warm of koud van: 'Waarom zouden we voor de toekomst niet alle elektriciteit van warmtekrachtinstallaties prioriteit geven? Er moeten geen conventionele centrales meer bijkomen. Nederland heeft binnen Europa de grootste warmtedichtheid, dus zijn er volop mogelijkheden voor stadsverwarming. Wanneer we het teveel aan elektriciteit exporteren liggen er enorme kansen voor de industrie, de glastuinbouw, maar ook voor stadsverwarmingsprojekten.''

Warmtekracht biedt in principe de flexibiliteit om alleen overdag te draaien als de elektriciteitsvraag hoog is, en een deel van de warmteproduktie op te slaan om 's nachts te gebruiken. Maar dan moeten de op warmte toegesneden centrales wel twee maal zo groot worden, en dus duurder. 's Nachts doorstomen kan ook waarbij de elektriciteit kan worden afgezet.

Maar welk land wil stroom van Nederland kopen, vraagt Blanson Henkemans van EZ zich af. 'En wie wil er nachtstroom? De meeste landen hebben een overcapaciteit.''

Dat probleem baart Blanson Henkemans zorgen. Zijn ministerie steunt weliswaar de toepassing van warmtekracht, maar houdt tegelijkertijd de vinger aan de pols: 'We moeten rekening houden met een elektriciteits-overschot dat niet afzetbaar is. We hebben nu nog verschillende importcontracten met het buitenland. Afkopen daarvan kost geld. Wanneer er in de toekomst 's nachts een overcapaciteit komt, is het de consument die dat moet betalen. Vanuit milieu-oogpunt is warmtekracht wenselijk, maar de produktie- en distributiesector moeten door flexibele planning zorgen dat er geen overcapaciteit ontstaat. Samenwerking is nu echter ver te zoeken. Het is geen technisch, maar een politiek probleem.''