Afvalverbranding met superrendement
Het Zweedse energiebedrijf Umeå heeft een verbrandingsinstallatie voor huishoudelijk afval en houtafval in gebruik die zowel elektriciteit als warmte levert. Dankzij een speciale warmtepomp is het totaalrendement bijna 100%.
Projectbeschrijving
Het regionale Zweedse energiebedrijf Umeå Energi levert elektriciteit, warmte, koude en telecommunicatie. Het bedrijf met 50.000 elektriciteitsklanten en ongeveer tweeduizend warmteafnemers heeft de ambitie om bij de top te horen als het gaat om milieuvriendelijkheid. Deze nieuwe centrale, in Dåvamyran bij Umeå, past volledig in deze filosofie. De centrale verwerkt het huisvuil uit de regio en verstookt daarnaast ook het houtafval van de nabijgelegen houtverwerkende industrie. Bij het ontwerp heeft men niet alleen gezorgd voor een uitgebreide rookgasreiniging, maar ook voor een maximale benutting van de vrijkomende energie.
Het afval wordt verbrand in een ketel die stoom produceert. Aan energie komt in de oven maximaal 65 MW vrij. De stoom wordt door een stoomturbine geleid, die een elektriciteitsgenerator aandrijft. Het elektrisch vermogen bedraagt 15 MW. Per jaar wordt in de orde van 100 miljoen kWh elektriciteit opgewekt. Een deel hiervan wordt gebruikt binnen het bedrijf.
De warmte die vrijkomt in de stoomcondensor wordt gebruikt voor het regionale warmtenet. Dat levert een warmtevermogen van 40 MW op.
Uit de rookgassen wordt nog extra warmte gewonnen. De rookgassen komen met een temperatuur van 160 °C uit de oven. Vervolgens worden ze over een speciaal filterdoek gevoerd dat actief kool bevat om naast stof ook zware metalen en dioxine af te vangen. Daarna worden de rookgassen door drie verschillende natte wassers gevoerd, daarin wordt onder andere SO2 en NOx verwijderd. De rookgassen worden tenslotte door twee warmtepompen gekoeld tot een temperatuur van slechts 25 °C. Bij het koelen condenseert het grootste deel van de waterdamp in de rookgassen, daarbij komt veel warmte vrij. De warmtepomp onttrekt ongeveer 15 MW warmte aan de rookgassen. Daarvan wordt 0,5 MW gebruikt om de rookgassen weer 7 tot 10 °C op te warmen voordat ze de schoorsteen in gaan. De resterende warmte leveren de warmtepompen samen met de compressorenergie in de condensor, op een voor het warmtenet bruikbare temperatuur, af. De hier toegepaste machines leveren een voor warmtepompen ongewoon hoge watertemperatuur van maximaal 75 °C. Bij normaal bedrijf koelt de warmtepomp het water van de rookgassencondensor van 38 naar 28 °C en warmt de warmtepomp het water van het warmtenet op van 60 naar 70 °C. Onder deze condities wordt er 13,7 MW warmte geleverd bij een compressormotorvermogen van 3360 kW. De coëfficient of performance (cop) is dan 4.
De warmtepompen bestaan uit twee units met een Uniturbo centrifugaalcompressor. De warmtepompen zijn in serie geplaatst om een zo hoog mogelijk rendement te halen. Als de temperatuur van het warmtenet laag is, wordt een cop van 5 gehaald. Als koelmiddel in de warmtepompen wordt het milieuvriendelijke R134a gebruikt.
Het condenswater, dat vrijkomt uit de rookgassen, wordt na behandeling hergebruikt in de centrale.
Als de warmtepomp meedraait levert de centrale netto 9,7 MW elektriciteit aan het openbare net en 53,5 MW warmte aan het warmtenet, dit komt neer op een rendement van 97%. Als de warmtepomp uitgeschakeld is, levert men 13 MW elektriciteit en 39 MW warmte, wat nog altijd een fraai rendement van 80% geeft.
De transportleiding van de centrale naar het regionale warmtenet is 4800 meter lang. Het warmtenet zelf heeft in totaal meer dan 200 km warmteleidingen.
Milieuvoordelen
Het extreem gunstige energetische rendement van de centrale, die op huisvuil en biomassa werkt, bespaart veel op het gebruik van fossiele brandstoffen. Daarmee wordt emissie van het broeikasgas CO2 vermeden. De unieke inpassing van een compressiewarmtepomp op de rookgassen heeft nog extra voordelen. De rookgassen bevatten veel minder waterdamp, waardoor een condenspluim boven de schoorsteen alleen onder bijzondere omstandigheden voorkomt. Dit is in elk geval een visueel voordeel, maar vermindert ook de emissie van waterdamp, dat ook een broeikasgas is.
Het uitgebreide rookgasreinigingsysteem van deze centrale zorgt ervoor dat de emissie van schadelijke stoffen geminimaliseerd wordt.
Aandachtspunten
De toepassing van een warmtepomp vereist een warmtenet, waarin de temperatuur relatief laag is. Toepassing van lagere temperaturen is ook gunstig voor de elektriciteitsopwekking in de stoomturbine.
Brochure Warmtenetwerk 2010
In de tweede helft van 2010 heeft stichting Warmtenetwerk een aantal interessante congressen, excursies en workshops in het vooruitzicht: