Waarom produceert een elektriciteitscentrale niet met een hoger rendement?

4
avatar

27-04-2011 | 14:02 uur
Paul Romijn | Sr Business Portfolio Developer Essent Business Development

In de pers wordt er meestal gegoocheld met cijfers als het gaat om rendementberekeningen. Warmte wordt bij elektriciteit opgeteld en er wordt slechts één percentage gegeven. Elektriciteit heeft echter een hogere kwaliteit dan warmte (exergie), met andere woorden: je kunt er veel meer mee doen dan met warmte. Denk bijvoorbeeld aan transport over lange afstand om je huishoudelijke apparaten aan te sturen.

Kolen, gas en uranium worden voornamelijk gebruikt voor het opwekken van warmte en elektriciteit. Hierbij wordt de fossiele brandstof gebruikt voor warmteproductie in de eerste stap, die gebruikt wordt om een turbine aan te drijven die een lange as laat draaien in de tweede stap, die vervolgens een generator aandrijft om elektriciteit te produceren in de derde stap.

Voor een nieuwe gascentrale wordt nu een rendement bereikt van tegen de 60 procent, terwijl bijvoorbeeld een centrale uit de jaren ’80 nog maar op 40 procent rendement zit. Lees meer hierover op Wikipedia. Een nieuwe kolencentrale zit op 46 procent; vergelijk dit met de kolenbakken uit de jaren 60 met een rendement van 33 procent. Dit percentage kan vele malen hoger wanneer je alleen warmte wilt produceren: bij stap 1 kun je dan al stoppen. Een HR-ketel voor particulieren zit al op een rendement van 96 procent, voor warmtenetwerken wordt uitgegaan van 90 procent rendement en voor hogedrukstoom wordt uitgegaan van 85 procent rendement.

Rendement voor elektriciteit en warmte

De warmtekrachtkoppeling (WKK) maakt het mogelijk de restwarmte te gebruiken voor de lokale industrie, woonwijk, tuinder of andere warmteklant. Eigenlijk heb je dan te maken met twee rendementen, de een voor elektriciteit en de ander voor warmte. De meeste kleine WKK’s hebben een elektrisch rendement van rond de 40 procent. Dit is een stuk lager dan de moderne elektriciteitscentrales. Bovendien heeft een woonwijk of tuinder slechts vijf maanden van het jaar een grote warmtevraag. Alleen in die maanden is het gecombineerde rendement maximaal.

De vraag van de warmteklant over het gehele jaar is daarom bepalend voor het totale rendement over het jaar genomen, terwijl vaak het maximale rendement wordt weergegeven. Een combinatie van elektriciteit en warmtelevering is daarom de meest geschikte optie, mits de warmtevraag over het gehele jaar opweegt tegen het rendementsverlies voor elektriciteit. In de praktijk betekent dit WKK (op gas) van tussen de 10 en 300 MW. Wil je kleiner, dan is de stroom vaak niet rendabel genoeg, en groter is vaak niet haalbaar want met 300 MW kun je een industrieterrein van Chemelot al voorzien van stoom.

  1. Goed verhaal Paul.
    De maximale theoretische omzetting van warmte naar arbeid wordt bepaald door het Carnot Rendement.
    Zie: http://nl.wikipedia.org/wiki/Carnot-proces

    De formule hiervoor is 1 – (T2/T1).
    Bij een max. verbrandingstemp van bijvoorbeeld 1200 C (1473 K) en een koelwatertemp van 40 C (313K) is het maximaal theoretisch rendement: 78,7%. Het praktisch rendement is altijd lager.
    Hieruit blijkt dus dat bij hogere verbrandingstemperaturen (en ketelmateriaal dat hiervoor bestand is), het rendement verhoogd kan worden.

  2. Romijn Paul zegt op 28-04-2011 | 09:14 uur :

    Hoi Frank,

    Bedankt voor de toevoeging en de link. De relatieve stijging van het rendement zal in de lopen van de jaren minder worden, maar we kunnen nog even verbeteren. Misschien een nieuw ketelmateriaal die bestand is tegen nog hogere temperaturen?

    groeten, Paul

  3. Leuk artikel Paul! Verhelderend om wat meer duiding bij de vaak genoemde percentages te lezen.

    Je geeft aan dat het elektrisch rendement van een WKK rond de 40% ligt en dat het gecombineerde rendement afhankelijk is van de warmtevraag. Kun je een indicatie geven van het gecombineerde rendement van een gemiddelde WKK?

  4. Hoi Paul,

    Je lijkt er verstand van te hebben en ik worstel al een tijdje met een vraag die ikzelf niet beantwoord krijg. Even een kleine inleiding:

    De zogenoemde stekkerauto’s tanken in het gunstigste geval 100% van hun “brandstof” uit het stopcontact. Meestal echter maar een deel van hun brandstof. Die elektriciteit wordt voor het grootste deel opgewekt met fossiele brandstof. Dat betekent dat ook elektrische auto’s zorgen voor CO2 uitstoot, al is dat niet op de plek waar ze rijden.

    Ik wil graag weten of we niet voor de gek gehouden worden. Is, in combinatie met het rendementsverlies in de centrales, die uitstoot niet net zo significant als de vervuiling door bijvoorbeeld een benzineauto? En zijn al die subsidies dan wel terecht?

    Hoop dat je hier een antwoord op hebt.

    Groet,

    Bart

Reageer

Verplicht
Verplicht (Niet voor publicatie)