Energiekroniek
.~
r
~
t”
~4
Industriële
warmte/krachtkoppeling
DRS. K. BLOK – DR. W.C. TURKENBURG
Inleiding
Warmte/kracht koppeling (wkk), dus
het gecombineerd opwekken van elektriciteit en nuttig te gebruiken warmte, kan een
belangrijke bijdrage leveren in het verlagen van de stroom kosten en het verminderen van milieuproblemen omdat door wkk
een brandstofbesparing van ongeveer 30070
wordt bereikt ten opzichte van gescheiden
opwekking. Hoe groot is het wkk-potentieel in de industrie? De Stuurgroep Maatschappelijke
Discussie
Energiebeleid
(MDE) kwam tot 3.600 MW en beroept
zich daarbij op een door haar ingestelde
werkgroep Decentrale Elektriciteits Opwekking terwijl deze werkgroep weer
voort bouwde op het werk van de Z.g.
Commissie- Tieleman 1). Op deze raming is
nogal wat kritiek gekomen, met name van
de zijde van het Ministerie van Economische Zaken. In haar standpunt over het
Eindrapport
van de Stuurgroep MDE
heeft de regering deze kritiek overgenomen. Zij gaat er vanuit dat in het jaar 2000
niet meer dan 2.000 MW industrieel
WKK-vermogen zal zijn opgesteld 2).
Daarbij baseert zij zich op een studie van
de NEOM die medio 1984 werd uitgevoerd
3). Enkele hoofdpunten uit deze NEOMstudie zijn:
a. anno 1984 is er bij de industrie een
markt potentieel
aan
warmte/kracht-turbinevermogen
van 2.740
MW, waarvan 850 MW alleen zal worden gerealiseerd bij voor de industrie
gunstige voorwaarden voor terug- of
doorleveren van elektriciteit;
b. tot 2000 neemt het marktpotentieel van
2.740 MW niet toe omdat mag worden
aangenomen dat een groei van de
stoom behoef te door toename van industriële
activiteit,
gecompenseerd
wordt door besparing op de stoom behoef te door verbetering van efficiency;
c. bij verhoging van de gasprijs enerzijds
en sterke verlaging van de elektriciteitsprijs via het openbare net (door middel
van kerncentrales) anderzijds is het
voor de industrie niet langer interessant
in wkk te investeren; de terugverdientijd wordt meer dan 4 jaar.
Om tot meer helderheid te komen over
de (te verwachten) mogelijkheden van industriële warmte/krachtkoppeling,
hebben wij hier een eigen onderzoek naar verESB 14-8-1985
richt. Per bedrijfstak is nagegaan hoe
groot anno 1984 het marktpotentieel aan
warmte/kracht-turbinevermogen
is. Vervolgens is geanalyseerd hoe dit potentieel
zich tot 2000 zou kunnen ontwikkelen
wanneer de industriële activiteit groeit zoals beschreven in de CPB-studie Een actualisering van het referentiescenario 4).
In dit artikel willen we een deel van onze
resultaten publiceren. We beperken ons
daarbij tot schattingen van het marktpotentieel bij een prijspeil voor gas en elektriciteit zoals dit begin 1984 gold. Uit ons onderzoek blijkt dat het wkk-potentieel in de
industrie aanmerkelijk groter is dan de
NEOM heeft aangegeven, te weten 3.200
MW in 1984 en 4.200 MW in 2000 tegenover de NEOM 2.740 MW. We zullen aangeven hoe dit verschil kan worden verklaard.
De rentabiliteit van
warmte/krachtvermogen
De praktijk leert dat het bij de huidige
tarieven rendabel kan zijn in warmte/
kracht-turbinevermogen
te investeren
wanneer een bedrijf een elektriciteitsvraag
heeft van meer dan 1 Ã 2 MW. Vrijwel altijd gaat dit gepaard met een bedrijfstijd
van meer dan 5.000 uur per jaar. De terugverdientijd is meestal 2 Ã 4 jaar. Levering
aan het net vindt nog weinig plaats.
In deze studie zullen we nagaan hoe
groot het wkk-potentieel is wanneer een terugverdientijd van maximaal 4 jaar wordt
gehanteerd. Dit potentieel, aan te duiden
als het bedrijfseconomisch potentieel, zal
meestal afhangen van het eigen elektriciteitsverbruik van de bedrijven. Realisering
van dit potentieel betekent dat opwekking
van elektriciteit ten behoeve van het openbare net in heel beperkte mate voorkomt.
Nationaal-economisch
gezien kan het
interessant zijn een groter potentieel aan
wkk-vermogen te realiseren dan uit bovenstaande bedrijfseconomische beschouwing
volgt, bij voorbeeld omdat de kosten van
de totale elektriciteitsopwekking daardoor
kunnen worden gedrukt of omdat het bijdraagt in het streven naar brandstofbesparing. Daarom zullen we ook nagaan hoe
groot het Z.g. nationaal-economisch
potentieel aan industrieel warmte/krachtturbinevermogen is. Als norm hanteren we
dat per m’ aardgas die jaarlijks wordt be-
spaard, de investeringskosten in wkk niet
hoger mogen zijn dan 3 gulden. Voor de
prijssituatie van 1984 betekent dit dat dimensionering plaatsvindt uitgaande van de
warmte- en stoom behoefte in de industrie.
We zullen zien dat realisering van het nationaal-economisch
potentieel
betekent
dat ruwweg 3/5 van het vermogen voor
eigen gebruik zal zijn bestemd en ruwweg
2/5 voor terug- of doorlevering.
De behoeften aan stoom en elektriciteit
Om de optimale grootte van een warmte/kracht-installatie
te kunnen bepalen
moet bekend zijn hoe groot per bedrijf de
stoom- en de elektriciteitsbehoefte
is. Wil
men het goed doen dan moet bovendien bekend zijn hoe in de tijd deze behoeften variëren. Per bedrijf of bedrijfstak dienen
patroonverkenningen
uitgevoerd te worden. Aan zo’n nauwkeurige methode is en
wordt aan de Rijksuniversiteiten van Groningen (ontwikkeling
rekenmodel)
en
Utrecht (inventarisatie van patronen) gewerkt 5). Enkele bedrijfstakken zijn aldus
in kaart gebracht, te weten de papier- en
kartonindustrie en de voedings- en genotmiddelenindustrie. Op basis van deze verkenningen kon het bedrijfseconomisch potentieel en het nationaal-economisch
potentieel van warmte/kracht-vermogen
in
deze bedrijfstakken
in kaart worden gebracht.
Voor de overige bedrijfstakken moet een
dergelijke studie nog worden uitgevoerd.
Toch is het mogelijk tot ruwe potentieelschattingen te komen mits bekend is hoe
groot de stoom- en elektriciteitsbehoeften
zijn. Een volledige en actuele set van gegevens is voor de grotere bedrijven in Nederland niet of nauwelijks aanwezig. Wel zijn
er ramingen van de stoom behoeften voor
de jaren 1981/1982 (zie bij voorbeeld noot
3). Gegevens zijn verder af te leiden uit de
Emissie Registratie Lucht, uit artikelen in
vakbladen, uit databestanden die de industrie ons ter beschikking heeft gesteld en uit
gesprekken met energiecoördinatoren
in
bedrijven.
Bij de bepaling van het warmte/krachtpotentieel moet in acht worden genomen
dat vooral op het warmteverbruik in vrijwel alle industrietakken nog flink kan worden bespaard. Per bedrijf en bedrijfstak
kan dit variëren. Bij de bepaling van het
potentieel anno 1984, zijn door ons de vol-
1) Rapport van de Commissie warmte/krachtkoppeling in de industrie I en 11,Ministerie van
Economische Zaken, 1980/1981.
2) Elektriciteitsvoorziening
in de jaren negentig, Ministerie van Economische Zaken, januari
1985.
3) Raming grootschalig
industrieel wkk-vermogen voor verschil/ende elektriciteitsopweksituaties, NEÃœM, september 1984.
4) P .G.M. Boonekamp en J.J.e. Bruggink, Het
EZ-referentiescenario 1984, ESB, 29 december
1984.
5) K. Blok, A. van Wijk, E. Nieuwlaar en W.C.
Turkenburg, Patronen in het industriële energieverbruik en de toepassing van warmte/krachtkoppeling, Utrecht, januari 1985.
801
gende besparingen op de stoom behoef ten
(ten opzichte van 1980) aangenomen:
aardolie
: 30%
(zie noot 6, 7 en 8)
chemie
: 20%
papier en karton: 206,10
9)
voeding en
genotmiddelen
: 10-306,10
(9)
overig
: 206,10
Met betrekking tot het elektriciteitsverbruik is doorgaans aangenomen dat de efficiency hiervan met 106,10 an worden verk
beterd.
Om tot een schatting van het potentieel
anno 2000 te komen, is aangenomen dat de
energiebehoeften in nieuw op te zetten produktiebedrijven nog verder kan worden teruggedrongen, te weten met (extra) 206,10
op de stoom behoef te en (extra) 56,10 de
op
elek trici tei ts behoefte.
Aangetekend moet worden dat w/k-installaties zelden zo worden ontworpen dat
de volledige resp. de gemiddelde stoomvraag wordt gedekt. Meestal dekken ze
slechts een deel hiervan. In het volgende
gaan we er van uit dat een dekkingspercentage van 80% niet wordt overschreden 10)
tenzij betere gegevens ter beschikking
staan 11).
De warmte/kracht-installaties
Analyse van warmte/krachtkoppeling
in de industrie leert al gauw dat voor de
grote bedrijven met een stoom vraag van
enkele MW(th) of meer de gasturbine de
meest aantrekkelijke warmte/kracht-optie
is. Een alternatief kan de STEG-eenheid
zijn, die de eigenschap heeft dat per quanturn stoom meer stroom wordt geproduceerd. Over de gehele levensduur gerekend
kan een STEG voordeliger zijn dan een
gasturbine. Echter, omdat de terugverdientijd van een STEG doorgaans wat langer is, valt binnen het bedrijf de investeringsbeslissing meestal in het voordeel van
de gasturbine uit. Wij sluiten ons hier in
deze studie bij aan en veronderstellen dat
uitbreiding van het warmte/kracht-vermogen vrijwel steeds met gasturbines zal gebeuren. Doordat in een aantal gevallen de
gasturbines
worden gecombineerd
met
reeds aanwezige stoomturbines,
bestaat
een deel van het warmte/kracht-vermogen
dat uit onze potentieelramingen resulteert
toch uit STEG-eenheden.
De wat grotere gasturbines (> 10 MWe)
halen een elektrisch rendement van 306,10 f
o
meer. De warmte/kracht-verhouding
is
dan ongeveer 1,7 bij een stoomdruk van 10
bar. Dit houdt in dat op basis van een
stoomvraag van 1 ton per uur een gasturbinevermogen van 0,4 MWe kan worden geplaatst 12). Voor de kleinere gasturbines,
die vooral in de papier- en kartonproduktie
en in de voedings- en genotmiddelenindustrie van belang zijn, worden aangepaste
gegevens gehanteerd zoals een lager elektrisch rendement 13).
Mochten in de klasse van de grootste bedrijven (waar zich ca. 756,10
van de stoomvraag bevindt) toch STEG-eenheden worden neergezet in plaats van gasturbines,
802
dan kan per ton stoom/uur een vermogen
van ca. 0,55 MWe worden opgesteld. We
zullen later aangeven hoe dit onze potentieelschattingen beïnvloedt.
Schattingen van het huidige warmte/kracht-potentieel
Op basis van de hiervoor beschreven uitgangspunten, is per sector van industriële
activiteit een verkenning van het warmte/
krachtpotentieel
gemaakt. Het resultaat
hiervan zullen we sectorgewijs weergeven.
Aardolieraffinaderijen
In Nederland staat een klein aantal raffinaderijen met een totale capaciteit van ca.
80 mln. ton ruwe olie per jaar. In 1980 bedroeg de doorzet 50 mln. ton. In 1982 was
dit gedaald tot 38,4 mln. ton, terwijl in
1983 weer sprake was van een lichte stijging tot 41,6 mln. ton. In de navolgende
berekeningen zullen we uitgaan van een
doorzet van 45 mln. ton per jaar.
Het eigen brandstofverbruik
van de raffinaderijen bedroeg in 1982 2,7 mln. ton
(115 P 1), dit is bijna 76,10
van de doorzet.
Het elektriciteitsverbruik
was blijkens
CBS-gegevens 1.270 GWh. Dat is 32 kWh
per ton ruwe olie 14).
In 1984 zag de warmte/kracht-situatie
er
als volgt uit:
Shell Pernis
Shell Pernis
BP
Texaco
70 MW TD-stoomturbine
35 MW GT/afgassenketel
48 MW GT/afgassenketel
14 MW
GT/fornuis
—
Totaal
Kunstmestindustrie
Warmte/kracht koppeling in de gebruikelijke zin van het woord komt in de kunstmestindustrie weinig voor. Er wordt weliswaar gebruik gemaakt van stoom- en soms
gasturbines, maar deze worden meestal
niet gebruikt voor het opwekken van elektriciteit maar om rechtstreeks compressoren aan te drijven 16). Enige mogelijkheden voor eigen opwekking zijn aanwezig
bij de bereiding van zwavel- resp. salpeterzuur. De warmte die ontstaat bij deze exotherme processen kan in expansieturbines
worden benut 17). De huidige warmte/
kracht-omvang van ca. 40 MW zal daardoor tot ca. 90 MW kunnen worden uitgebreid. Onder bedrijfseconomische criteria
zal dit slechts tot ongeveer 50 MW worden
gerealiseerd.
Overige chemie inclusief petrochemie
In 1982 bedroeg het brandstofverbruik
in de chemische industrie (excl. kunstmest)
364 P J. Een aanzienlijk deel hiervan (159
P 1) wordt gebruikt als grondstof. De rest
wordt gebruikt als energiedrager. Deze
laatste hoeveelheid is van 1980 tot 1982
– opmerkelijk genoeg – vrijwel constant
gebleven op ca. 200 P J. Dit getal komt tevens overeen met de gegevens uit een ESCrapport 18) en met meer recente gegevens
uit de Emissie Registratie Lucht. Het totale
brandstofverbruik
is in de betreffende periode gedaald.
Vanuit de verschillende bedrijven worden besparingen tot 40 en 50% gerapporteerd in een tijd van tien jaar of minder 19).
167MW
De situatie bij de raffinaderijen wordt
gecompliceerd doordat bij een aantal raffinaderijen een uitgebreid chemiecomplex
aanwezig is dat met de raffinaderij een gemeenschappelij k
energievoorzieningssysteem heeft. In de CBS-statistieken worden de raffinaderijen sec behandeld; wij
zullen hier de raffinaderijen met bijbehorende chemie als één geheel beschouwen.
De praktijk leert dat warmte/kracht-installaties in deze bedrijfstak meestal op het
maximum van het elektriciteitsverbruik
worden gedimensioneerd.
Op basis van
ons bekende gegevens en met behulp van
schattingen voor de bedrijven waarvan
goede gegevens ons niet bekend zijn, komen we tot een bedrijfseconomisch potentieel van 275 MW. Op basis van de ons bekende gegevens van het stoom verbruik
schatten we het nationaal-economisch
warmte/kracht-potentieel
op 600 MW.
Daarnaast bestaat er nog een potentieel
van gasturbines als voorschakeling voor
proces fornuizen. We nemen aan dat deze
gasturbines op dezelfde wijze op de warmte behoefte van het fornuis gedimensioneerd zullen worden als de reeds gerealiseerde installatie bij Texaco 15). In dat geval bedraagt het (mechanisch) gasturbinevermogen 76,10 an het thermisch vermogen
v
van het fornuis. Indien voorschakeling
rendabel is bij een fornuisgrootte van meer
dan 50 MW-thermisch, krijgen we een extra potentieel van 240 MWe.
6) P. Koppenol, Toepassing van warmte/kracht
door energieverbruikers,
PT / Procestechniek,
1980, nr. 8, blz. 463.
7) Persoonlijke mededelingen dhr. Van Dijk,
hoofd THEM, Shell Raffinaderij Nederland.
8) Zuinig energieverbruik in raffinaderijen,
Shell- Venster, oktober 1981.
9) K. Blok, A. van Wijk, E. Nieuwhaaren w.c.
Turkenburg, op. ei!.
10) P. Koppenol, op. ei!.
11) K. Blok, A. van Wijk, E. Nieuwlaar en
W.C. Turkenburg, op. ei!.
12) K.A. Duyves en B.J. Kruiswijk, Warmte/
kracht-koppeling en energiecentra, ESC, juli
1983.
13) K. Blok, A. van Wijk, E. Nieuwlaar en
W.c. Turkenburg, op. ei!.
14) CBS, De Nederlandse energiehuishouding,
diverse afleveringen.
15) J. Davidse en J. Roukema, Application of
gas turbine generators for preheating air with
conventional boilers on furnaces, ASME-paper
84-GT-16I, juni 1984.
16) J.W.M. Steeman, Energiebesparing in de
chemische industrie, Energiespectrum, mei 1979
en persoonlijke mededelingen dhr. Feenstra,
UKF.
17) TE-installatie in salpeterzuurfabriek, PT/
Werktuigbouw 1983, nr. I, blz. n.
18) F.G.M. van Wees, Brandstofverbruikende
installaties bij de Nederlandse industrie, ESC,
mei 1983.
19) J. Davidse en A.P. van Oostrom, Cogeneration and multiple heat recovery at a plastics manufacturing facility, ASME-paper 84-GT-125,
Amsterdam,
juni
1984; Energiebesparing,
11/83, blz. 8.
In de Toelichting op het advies rationeel
energieverbruik in de industrie geeft de
programmavoorbereidingscommissie
een
daling van het specifieke energieverbruik
van 1977 tot 1983 aan met 2601020). Voor
de toekomst worden verschillende getallen
genoemd; één bedrijf wil 5010in drie jaar
besparen, een ander komt op 3010per jaar.
De programmavoorbereidingscommissie
REI geeft voor het jaar 2000 een besparing
aan van ca. 20010op het finaal verbruik in
vergelijking met 1980. Bij het bepalen van
dit getal baseert zij zich sterk op gegevens
uit de chemische industrie. We zullen dit
getal dan ook aanhouden voor de potentieelschatting. In 1982 was het elektriciteitsverbruik in de chemie 26,5 Pl (7350
GWh). We veronderstellen een verbetering
van de elektriciteitsefficiency met 10010.
Een deel van de chemie – goed voor
:t 15010
van het verbruik – is al behandeld
bij de sector aardolie. Het gaat hier om de
chemische complexen bij de raffinaderijen
van Shell, Kuwait Dil en Esso. De overige
bedrijven zijn globaal onder te verdelen in
een tiental grotere met vrij hoge warmte/
krachtverhoudingen (vaak meer dan 10) en
een aantal kleinere. Bij de grotere bedrijven wordt soms meer dan de helft van de
warmte via directe ondervuring gebruikt.
De kleinere bedrijven hebben warmte/krachtverhoudingen
in de buurt van 3,
soms hoger. De bedrijven zijn meestal
groot genoeg om een gasturbine warmte/kracht-installatie
te rechtvaardigen. De
stoomvraag is geen beperkende factor; zij
zal dat bij voornoemde besparingen ook
nog niet worden.
Begin 1984 stond bij de grotere bedrijven 410 MW operationeel warmte/krachtvermogen opgesteld en bij kleine bedrijven
50 MW. Dimensionering van het bedrijfseconomisch potentieel op de elektriciteitsvraag en op een bedrijfstijd van 8000 uur
per jaar, levert ons een warmte/krachtvermogen van 700 MW, waarvan 600 MW
bij de grotere bedrijven.
Het nationaal-economisch
potentieel
kan worden berekend door per bedrijf te
dimensioneren op de minimale stoomvraag, welke we inschatten op 80010van de
gemiddelde stoomvraag. Dit levert ons een
potentieel van 1040 MW in de grotere bedrijven en 200 MW in de kleine bedrijven.
Warmte/kracht-vermogen
bij fornuizen
nemen we slechts in beschouwing voor zover (een combinatie van) fornuizen een
warmtevraag groter dan 50 MW(th) heeft.
Wij ramen dit potentieel op 170 MW. De
resultaten vatten we samen in tabel I.
Voedings- en genotmiddelen industrie
In een recent door ons uitgevoerde stu-
Tabel2. Mogelijkheden
industrie
van gas- en stoomturbines
Huidige situatie
Sector
in de voedings- en genotmiddelen-
Bedrijfseconomisch
potentieel
–
–
321
405
190
Papier- en kartonindustrie
In onze studie wordt eveneens de huidige
situatie en het potentieel van warmte/
krachtkoppeling in de papier- en kartonindustrie weergegeven. Hierbij is met energiebesparing rekening gehouden. De resultaten zijn als volgt: huidige situatie
150 MW, bedrijfseconomisch
potentieel
182 MW en nationaal-economisch
potentieel256 MW.
Overige sectoren
In de ijzer- en staalindustrie kan de toepassing van expansieturbines nog enigszins
worden uitgebreid (van 14 tot 23 MWe).
Daarnaast
kunnen
gasturbines
voor
stoomopwekking worden geplaatst (ca. 30
MW). In de bouwmaterialenindustrie
worden gasturbines
voornamelijk
in de
cementproduktie toegepast. Het is nog onduidelijk in hoeverre eigen opwekking ook
in andere bedrijfstakken binnen deze sector mogelijk is, bij voorbeeld als naschakelsysteem.
Bij bepaling van het warmte/krachtpotentieel in de overige industrie (voornamelijk de kunstvezelindustrie en rubber- en
plasticverwerking) is een ruwe schatting
gemaakt, uitgaande van de veronderstelling dat toepassing van wkk op basis van
gasturbines in bedrijven met 4 MW stoombehoefte en een continue of semi-continue
bedrijfsvoering een kans maakt. Hierdoor
kan in totaal ruim 100 MW aan warmte/
kracht-installaties
worden
opgesteld,
waarvan nog slechts een kwart is gerealiseerd. De warmte/krachtverhouding
in de
40
90
40
55
a) Excl. de nog onzekere toepassingen van gasturbines voor poederovens.
b) Toepassing van gasturbines is te onzeker om in deze potentieelschatting
die is voor een aantal belangrijke sectoren
in de voedings- en genotmiddelenindustrie
het warmte/kracht-potentieel
bepaald 21).
Voor wat betreft de gas- en stoomturbines
zijn de resultaten weergegeven in tabel 2.
Bij de schattingen is rekening gehouden
met energiebesparing in de diverse bedrijfstakken.
Voor de niet in genoemde
studie behandelde bedrijfstakken
is een
schatting gemaakt (“overige”).
60
60
–
Totaal
18
103 a)
94
10
62
94
4
38
85
34
14
15
Vleesindustrie
Zuivel
Suiker bI
Zetmeel
Bier
Overige
NationaaJ-economisch
potentieel
te verwerken;
excl. reservevermogen.
meeste genoemde bedrijven is gemiddeld
ruim 3. Het bedrijfseconomisch potentieel
bedraagt daardoor (gemiddeld) ongeveer
driekwart van het nationaal-economisch
potentieel.
Totaal
Voorgaande ramingen van de mogelijkheden van gas-, stoom- en eventuele andere
turbines in de industrie hebben we samengevat in tabel 3. Daaruit valt af te leiden
dat begin 1984 ongeveer 1.100 MW industrieel warmte/krachtvermogen
stond opgesteld, exclusief reservevermogen. Wanneer warmte/krachtvermogen
primair
wordt geïnstalleerd om in de eigen elektriciteitsbehoefte te voorzien, dan kan dit
vermogen tot ongeveer 1.700 MW worden
uitgebreid. Volgen we een nationaal-economische beschouwingswijze waarin ook
de levering van warmte/krachtvermogen
aan het openbare net wordt betrokken,
dan bedraagt het potentieel ongeveer 3.200
MW. Van deze 3.200 MW bestaat 410 MW
uit gasturbines bij procesfornuizen en ongeveer 1.320 MW uit STEG-eenheden. Het
STEG-vermogen is berekend door uit te
gaan van uitbreiding van 330 MW bestaand
tegendruk-stoomvermogen
met
gasturbines.
Zouden
evenwel
overal
STEG-eenheden in plaats van gasturbines
worden neergezet – hetgeen onwaarschijnlijk is omdat het heel vaak kleine eenheden betreft – dan is het totale potentieel
niet 3.200 MW maar 3.600 MW.
Het warmte/krachtpotentieel
economische groei
bij
In het nu volgende zullen we nagaan in
hoeverre de ramingen van het warmte/
krachtpotentieel
zich tot 2000 wijzigen
wanneer rekening wordt gehouden met een
economische groei in de verschillende sectoren zoals het CPB die in 1984 heeft geschetst in haar Actualisering
van het
referentie-scenario (ARES ’84) 22).
Algemeen
Tabell.
Ramingen van het warmte/krachtpotentieel
Huidige situatie
Grote bedrijven
Kleine bedrijven
Totaal
410 bI
50
460 bI
al Hiervan is 170 MW gekoppeld aan procesfornuizen.
bI Hierbij is alleen het nog operationeel stoomvermogen
ESB 14-8-1985
in de overige chemie, inclusief pre-
Bedrijfseconomisch
potentieel
Nationaal-economisch
potentieel
600
100
700
meegeteld (dus excl. reservevermogenl.
1210 al
200
1410 al
Tenzij er sprake is van een niet-uniforme
20) Toelichting op het advies rationeel energieverbruik in de industrie, Ministerie van Economische Zaken, september 1983.
21) K. Blok, A. van Wijk, E. Nieuwlaar en
W.e. Turkenburg, op. eit.
22) P .G.M. Boonekamp en J.J.e. Bruggink,
op. cit.
803
Tabel 3. De huidige warmte/kracht-situatie
triële produktiecapaciteit,
in MWe)
Sector
en het bedrijfs- en nationaal-economisch
Bedrijfseconomisch
Situatie begin 1984
expansieturbine
7
–
stoomturbine
Raffinaderijen
Kunstmest
Ov.:rige chemie
Voeding en genotmiddelen
Karton en papier
Metaal
Bouwmaterialen
Overig
14
–
–
Totaal
21
gasturbine/
STEG
–
70
totaal
–
97
33
235
87
116
30
30
167
40
460
190
150
14
30
30
432
628
1.081
225
103
34
potentieel (bij huidige energietarieven en induspotentieel
expansieturbine
stoomturbine
gas,
turbine/
STEG
–
70
100
103
–
–
–
40
273
275
50
700 a)
321
182
53
30
75
205
33
010600
218
182
30
30
75
1373
17
23
oio
–
Nationaal-economisch
totaal
1.686
expansieturbine
stoomturbine’
–
–
potentieel
gasturbine/
STEG
totaal
–
840
33
1.410
302
256
30
30
105
840
90
1.410 b)
405
256
53
30
105
103
57
–
3.006
3.189
103
–
–
23
80
a) Ongeveer 300 MW hiervan in de petrochemie.
b) Ongeveer 900 MW hiervan in de petrochemie.
groei binnen een sector, bestaat de aanpassing slechts uit het vermenigvuldigen van
schattingen voor 1984 met de groeipercentages zoals vermeld in ARES ’84. Dit geldt
bij voorbeeld voor de sectoren voedingsen genotmiddelen,
papier en karton,
kunstmest, metaal en bouwmaterialen. Dit
geldt niet voor de raffinaderijen en de chemie. Daarom zullen we deze sectoren meer
in detail behandelen.
Op de schattingen van het potentieel is
door ons een correctie aangebracht voor de
(te verwachten) hogere energie-efficiency
in nieuwe bedrijven en in nieuwe produktie-eenheden. We veronderstellen dat de
industriële activiteit die deel uitmaakt van
de economische groei tot stand kan komen
met nog eens 5OJo minder elektriciteitsbehoefte en een extra besparing van 20OJo op
het warmtegebruik.
Raffinaderijen
In ARES ’84 worden geen groeicijfers
voor de aardoliesector vermeld. Het elektriciteitsverbruik
blijft evenwel constant.
Voor onze potentieelramingen
nemen we
daarom aan dat de sector raffinage tot
2000 niet groeit. Dit mag een conservatieve
schatting worden genoemd, te meer daar in
ARES ’84 – maar ook door ons – geen
rekening wordt gehouden met de uitbouw
van de Z.g. secundaire raffinagecapaciteit.
Investeringen in de aardolie vinden de
laatste jaren vooral in deze richting plaats
(Hycon, Flexicoker). Kenmerk van deze
processen is de hoge warmte-intensiteit.
Primaire en secundaire raffinage te zamen
zijn drie keer zo warmte-intensief als primaire raffinage alleen. In beginsel is door
zo’n onwikkeling een forse uitbreiding van
het nationaal-economisch
warmte/krachtpotentieel denkbaar bij gelijke aardoliedoorzet.
de Voortgangsverslag de volgende kansrijke activiteiten 23):
• produkten met hoge toegevoegde waarde (kunststoffen, harsen, lijmen);
• eindprodukten (verf, kunststofverwerking);
• biotechnologie
(weefselkweek, geïmmobiliseerde immuunsystemen);
• nieuwe materialen (sterke vezels, composiet plastics, speciale plastics).
In al deze sectoren, met uitzondering
van de tweede, vindt momenteel warmte/
kracht koppeling plaats. Men mag daarom
aannemen dat uitbreiding van deze activiteit gepaard zal gaan met uitbreiding van
de mogelijkheden
van warmte/krachtkoppeling, zeker voor zover de uitbreiding
plaats vindt bij de grotere bedrijven zoals
DSM en Gist-Brocades. Wij veronderstellen dat het mogelijk is dat de helft van de
uitbreiding zal geschieden in bedrijven met
een elektriciteitsverbruik van méér dan I Ã
2 MW. Deze uitbreiding komt in aanmerking voor het realiseren van warmte/
kracht-turbinevermogen,
de overige 50OJo
niet.
Het Centraal Planbureau classificeert de
chemie in 2 delen, te weten petrochemie en
overige chemie. Wij zullen deze opsplitsing
volgen. Voor de petrochemie noemt het
CPB een groeifactor van 1,31 en voor de
overige chemie 3,4 I.
In welke richting de “overige chemie”
zich zal ontwikkelen is nog onduidelijk. De
commissie-Wagner noemde in haar Twee-
804
Vergelijking met de NEOM-raming
Totaal
We kunnen concluderen dat onze ramingen voor het jaar 2000 belangrijk hoger liggen dan de ramingen van de NEOM. Wij
komen tot 4.200 MW, de NEOM tot 2.740
Met de hier vermelde uitgangspunten
zijn we in staat het potentieel van industrieel warmte/krachtvermogen
voor het
jaar 2000 ruw te schatten. In tabel 4 wordt
hiervan een overzicht gegeven. Nogmaals
23) Commissie-Wagner,
Tweede voortgangsverslag, Ministerie van Economische Zaken, januari 1983.
24) NEüM, op. eit.
Tabel 4. Ruwe schatting van het warmte/krachtpotentieel
in de industrie in 1984 en 2000
bij een economische ontwikkeling zoals geschetst in ARES ’84 a)
Sector
Potentieel
anno
1984
(in MWe)
bedrijfseconomisch
Raffinaderijen
Chemie
moet naar voren worden gebracht dat de
ramingen gelden voor de prijssituaties
voor gas, elektra e.d. zoals die begin 1984
bestonden. Uit tabel 4 kunnen we afleiden
dat bij een economische ontwikkeling zoals geschetst in ARES ’84 zowel het bedrijfseconomische
als het nationaaleconomische potentieel van industrieel
warmte/krachtvermogen
aanmerkelijk
toenemen tot resp. 2500 MW en 4200 MW.
De veronderstelling van de NEOM dat het
verlies aan potentieel door besparing op
het stoomgebruik wordt gecompenseerd
door de economische groei 24) blijkt niet
correct te zijn, althans voor het CPBscenario ARES ’84 dat in opdracht van het
Ministerie van Economische Zaken werd
ontwikkeld. Daarbij kan men zich wel de
vraag stellen hoe realistisch dit scenario is,
en daarmee de door ons berekende toename van het warmte/krachtpotentieel.
Kunstmest
Petrochemie
Overige chemie
Voeding en
genotmiddelen
Karton
en papier
Basismetaal
Overig metaal
Bouwmaterialen
Overig
Boonekamp
nationaal-
Vermenigvuldigingsfactor
t.o.V.
bedrijfseconomisch
economisch
Potentieel
anno 2000
(in MWE)
voor 2000
1984
nationaal-
bedrijfs-
nationaal-
economisch
economisch
economisch
275
50
300
400
840
90
900
510
(1,0)
1,62
1,3/
3,41
(1,0)
1,59
1,29
2,14
(1,0)
1,50
1,25
1,%
275
80
388
858
840
135
1123
1002
321
182
53
405
256
53
1,26
1,34
1,78
(1,0)
1,22
509
344
95
–
1,30
1,41
1,78
(1,0)
1,26
418
256
95
–
1,32
1,43
1.98
2,01
(1.0)
1,27
–
–
–
–
30
75
1686
Totaal
a) P.G.M.
Economische groeifactor volgens ARES
’84 tot het jaar 2000
en J.J.C.
30
105
3189
Bruggink,
Het EZ-referentiescenario
30
94
30
128
2494
4206
1984, ESC, december 1984.
Tabel 5. Vergelijking van de potentieel ramingen van industrieel warmte/krachtturbinevermogen (in MWe)
Stuurgroep MDE
anno 2000
eigen gebrui k
en teruglevering
NEüM
anno 2000
eigen
gebruik
300
Blok e.a.
anno 1984
Blok e.a.
anno 2000
eigen
gebruik en
teruglevering
eigen
gebruik
eigen
gebruik en
teruglevering
eigen
gebruik
eigen
gebruik en
teruglevering
200
2290
270
40
1370
100
80
2600
300
60
2140
130
120
3500
Stoomturbines
Expansieturbines
Gasturbines/STEG
Gasturbines bij
procesfornuizen
800
2300
500
50
250
–
410
–
450
Totaal
3600
1890
2740
1680
3190
2500
4200
1540
MW. Beperken we ons tot het potentieel
aan industrieel warmte/krachtvermogen
dat in hoofdzaak voor eigen gebruik is
bestemd, dan komt de NEOM op 1.890
MW, terwijl wij dit ruw genomen op 2.500
MW schatten. In tabel 5 worden de schattingen voor de verschillende typen warmte/kracht -installaties onderling vergeleken. Tevens is de raming van de Stuurgroep MDE opgenomen.
Hoe kan het verschil van ongeveer 1.450
MW tussen de schattingen van de NEOM
en van ons worden verklaard? Elders hebben we hierover gepubliceerd 25). De belangrijkste verschilpunten kunnen als volgt
worden samengevat:
a ongeveer 400 MW van het verschil wordt
veroorzaakt doordat de NEOM een andere economische ontwikkeling heeft
aangenomen dan in ARES ’84 wordt
beschreven;
b ongeveer 300 MW kan worden verklaard doordat wij voor de grotere gasturbines een hogere kracht/warmteverhoudingen
aannemen
dan
de
NEOM: 0,4 MW elektrisch vermogen
bij een stoom vraag van I ton/h (NEOM
0,34 MWe per ton/hl;
c de NEOM zegt 200 MW bestaand
stoomturbine-vermogen
om te willen
bouwen
tot STEG-eenheden
maar
maakt er in haar berekeningen gasturbines van, althans STEG-eenheden met
dezelfde kracht/warmte-verhouding
als
gasturbines. Daarmee “verdwijnt” 200
MW. Wij maken deze fout niet en bouwen ruim 300 MW van het bestaande
stoomturbinevermogen
om tot STEGeenheden. Dit verklaart dus ongeveer
300 MW van het verschil;
d de NEOM dimensioneert het warmte/
krachtpotentieel op 750/0 van de warmtevraag. Op grond van onze studies houden wij het voorlopig op 80%. Dit verklaart 150 MW. In de resterende warmtebehoefte zal via bij stoken worden
voorzien. Dit heeft geen invloed op de
potentieelramingen;
e het verschil aan inschattingen van het
potentieel van gasturbines bij procesfornuizen (zie tabel 5) zorgt voor 200 MW;
f de mogelijkheden van expansieturbines
laat de NEOM buiten beschouwing terwijl wij hier een potentieel van ruim 100
MW becijferen (zie tabel 5). Strikt genomen is dit overigens geen warmte/
krachtvermogen in de gebruikelijke zin.
van het woord, maar wel industrieel turbinevermogen bestemd voor zelfopwekking.
ESB 14-8-1985
Besluit
In deze studie is nagegaan hoe groot het
potentieel aan warmte/krachtvermogen
bij de industrie in Nederland anno 1984
was en hoe dit potentieel zich tot het jaar
2000 zou kunnen ontwikkelen. Uit ons onderzoek blijkt dat dit potentieel in 1984
3200 MW was en in het jaar 2000 – uitgaande van ARES ’84 – 4.200 MW zou
kunnen zijn. Wordt uitsluitend gelet op de
elektriciteitsproduktie ten behoeve van het
eigen bedrijf (dus geen terug- of doorlevering), dan worden waarden van 1.700 MW
in 1984 en 2.500 MW in 2000 gevonden.
Met de uitbreidingen die thans zijn voorzien zal het overgrote deel van de genoemde 1.700 MW binnenkort zijn gerealiseerd.
Substantiële
uitbreiding van het wkkvermogen in de industrie zal derhalve
vooral moeten worden bereikt door wkkvermogen te realiseren dat de opgewekte
elektriciteit primair aan het net levert.
Dáárop zal de aandacht zich dus moeten
richten.
Bij de vraag of realisering van het wkkpotentieel economisch aantrekkelijk
en
waarschijnlijk is, moet worden opgemerkt
dat het antwoord hierop sterk wordt bepaald door de te verwachten kosten van inkoop van gas en van elektriciteit. Bij een
relatief hoge elektriciteitsprijs
en lage
gasprijs kan de terugverdientijd van een investering in wkk zodanig kort zijn dat realisering van het genoemde wkk-potentieel
economisch aantrekkelijk is. Met de prijzen voor gas en elektriciteit zoals die in
1984 bestonden, was hiervan sprake.
Bij stijging van de gasprijs en daling van
de elektriciteitsprijs zal de terugverdientijd
van een investering in wkk langer worden.
In het meest extreme geval zijn investeringen in wkk zo weinig rendabel dat deze niet
meer plaats zullen vinden. Nader onderzoek moet over deze afhankelijkheid uitsluitsel geven. Enkele verkennende berekeningen hieromtrent zijn door ons uitgevoerd. Deze geven aan dat (zelfs) in het
elektriciteitsscenario
van het Ministerie
van Economische Zaken voor de late jaren
negentig 26) investeringen in industriële
wkk economisch attractief kunnen zijn.
Ook op dit punt komen wij tot inzichten
die anders zijn dan de inzichten van het Ministerie van Economische Zaken, resp. de
NEOM. Zo mogelijk zullen we later op dit
punt terug komen.
K. Blok
w.e. Turkenburg
25) K. Blok en W.C. Turkenburg, Regering en
NEüM
onderschatten
industriële
warmte!
kracht, Energiebeheer, april 1985.
26) Zie voetnoot 2.
805