Micro-wkk wordt vaak aangeduid als een transitietechnologie, dat wilzeggen een technologie die kan bijdragen aan de overgang naar eenduurzame, CO2-arme energievoorziening. Om een duurzame energie-voorziening te bewerkstelligen heeft de overheid zes transitiethema'svastgesteld. E?n ervan is Nieuw Gas en richt zich op de realisatie van eenduurzame gasvoorziening. Binnen Nieuw Gas zijn verschillende transitie-paden gedefinieerd waarvan micro-wkk er ??n is. In dit artikel gaan wena of en, zo ja, in welke mate micro-wkk in de toekomst kan bijdragenaan CO2-reductie.Het principe van warmtekrachtkoppeling (wkk) is gebaseerd op de gecombineerdeopwekking van elektriciteit en warmte. In Nederland wordt wkk gezien als een van de belang-rijke energiebesparingtechnologie?n. Het wordt al vele jaren en op grote schaal toegepast inde industrie, de glastuinbouw en andere sectoren. Nieuw is de ontwikkeling van wkk voorindividuele woningen, zeer kleine systemen (? 1 kWe) die om die reden micro-wkk wordengenoemd. De toepassing van micro-wkk richt zich vooral op bestaande woningen met eenrelatief hoge warmtevraag. In (nieuwbouw)woningen met een lage warmtevraag is toepassingvan micro-wkk economisch niet aantrekkelijk.HedenVoordat we inzoomen op de toekomst, kijken we eerst naar het heden. Hoe groot de energie-besparing en CO2-reductie door micro-wkk precies is, hangt niet alleen af van de prestatiesvan de micro-wkk zelf, maar vooral ook van de gekozen referentie. Algemeen geldt als refe-rentie voor (micro)wkk gescheiden opwekking van warmte en elektriciteit. Over de warm-tereferentie wordt zelden gediscussieerd en in de regel wordt gekozen voor een moderneeffici?nte ketel. De elektriciteitsreferentie is wel aan discussie onderhevig: ofwel men kiestvoor het gemiddelde rendement van elektriciteitopwekking met aardgas en steenkool ofwelvoor de hypothetische centrale die gebouwd zou zijn in plaats van wkk. In Nederland wordteen moderne aardgasgestookte STEG-centrale vaak als zodanig bestempeld.1BrandstofmixFiguur 1 laat zien hoeveel energiebesparing en CO2-reductie gerealiseerd kan worden metde nu best beschikbare micro-wkk-technologie (Stirlingmotor). Afhankelijk van de referen-tiekeuze kan met een micro-wkk 21 procent of 15 procent energie bespaard worden. Kijkenwe naar de CO2-reductie, dan zijn deze percentages respectievelijk 22 procent en 15 procent.Het percentage CO2-reductie en energiebesparing is exact hetzelfde wanneer de STEG alsreferentie gekozen wordt en wijkt af indien het gemiddelde rendement de referentie is.Dit komt doordat het gemiddelde rendement gebaseerd is op een brandstofmix van kolenen aardgas. Bij de verbranding van een kilogram kolen komt bijna 70 procent meer CO2Keuze referentiecruciaal voor beoordeling micro-wkk24 Energie+ nr5 okt 20061 Hierbij wel de opmerking dat derealiteit is, dat er momenteel ookveel plannen voor nieuwe kolen-centrales op de plank liggen.2 Voor micro-wkk is de drempel-waarde op 0 procent vastgesteld.3 CPB (2003) Four Futures ofEurope. In de ReferentieramingenEnergie en Emissies 2005-2020(2005) heeft ECN twee van deCPB-scenario's, Strong Europe(SE) en Global Economy (GE)uitgewerkt. In de in 2006 te ver-schijnen CPB-, MNP- en RPB-pu-blicatie Welvaart en Leefomgeving,een scenariostudie voor Nederlandin 2040 worden alle vier scenario'sdoorgerekend.4 Op basis van 35 procent elek-trisch rendement en 70 procentthermisch rendement voor demicro-wkk en een effici?nte ketelmet 100 procent rendement alswarmtereferentie.5 COP = coefficient of performance;een COP van 3 betekent dat vooriedere eenheid elektriciteit 3eenheden warmte worden gepro-duceerd, een rendement van 300procent dus.6 Onder de aanname dat er geenmaatregelen worden getroffenom de warmtevraag van dezewoningen te reduceren (isolatie,dubbel glas) of deels te voorzienmet zonthermische energie (pa-nelen).7 Indien fors wordt ingezet op deverlaging van de warmtevraagvan bestaande woningen (zievorige voetnoot), dan wordt heteconomisch minder aantrekkelijkmicro-wkk in te zetten. Het is danmaar de vraag of micro-wkk ?ber-haupt een rol kan blijven spelen.Door Robert Harmsen (Ecofys) en Marko Hekkert (Universiteit Utrecht)vrij dan bij aardgas. Toch is de invloed van de brandstofmix in ditrekenvoorbeeld relatief klein, enerzijds vanwege het grote aandeelaardgas in de elektriciteitsmix en anderzijds omdat de elektriciteits-productie van de micro-wkk klein is ten opzichte van de warmtepro-ductie. Het is dan ook niet zonder reden dat de huidige generatiemicro-wkk soms als `toverketel' wordt bestempeld: een effici?nteketel die ook een beetje elektriciteit produceert.Vermeldenswaard is, dat wanneer niet de STEG maar een modernekolencentrale als referentie gekozen wordt, de energiebesparing 19procent zou bedragen en de CO2-reductie 32 procent. Op dat mo-ment gaat het verschil in brandstoftype wel een grote rol spelen.Politiek geladenDe keuze voor de referentie is politiek geladen. Beleidsmakers zijnnamelijk ge?nteresseerd in de bijdrage van wkk aan besparings- enreductiedoelstellingen. Referenties worden ook voor wkk-exploitan-ten van belang wanneer de keuze voor een bepaalde referentie con-sequenties heeft voor bijvoorbeeld de overheidssteun die een wkkkan ontvangen. Zo schrijft de recente Europese wkk-richtlijn voordat wkk minimaal 10 procent moet besparen ten opzichte van hetbeste in bedrijf zijnde gescheiden alternatief om als hoogrenderendgekwalificeerd te worden.2 Dit zal niet voor alle wkk even eenvoudigworden. Echter, wanneer het gemiddelde rendement als referentiegekozen zou zijn, dan zou de drempel van 10 procent door de mees-te wkk met gemak worden gehaald.DoorontwikkelenKijken we naar de toekomst (2020-2030), dan is het de vraag of enop welke manier de huidige situatie verandert. Deze vraag geldt zo-wel voor de micro-wkk als voor de referentie. De micro-wkk zal zichverder doorontwikkelen en naar verwachting zullen toekomstigemicro-wkk-systemen (Stirlingmotoren, maar ook brandstofcellen)hogere elektrische rendementen hebben. Verondersteld mag wor-den dat aardgas dan nog steeds de meest gebruikte brandstof voormicro-wkk zal zijn.Dat ook de referentietechnologie in de toekomst verandert, lijkt zeeraannemelijk. De vraag hoe die verandert is echter veel moeilijker tebeantwoorden. Dat is afhankelijk van de ontwikkeling van de tech-nologie, maar vooral ook van keuzen die al dan niet gedwongen ge-maakt worden: krijgt het oplossen van het klimaatprobleem in detoekomst meer of minder prioriteit dan nu? En: hoe veranderen demondiale politieke verhoudingen met het oog op toegang tot voor-raden (fossiele) brandstoffen? Scenario's geven inzicht in de conse-quenties die verschillende keuzen impliceren. Voor dit artikel is hetinteressant te kijken op welke manier micro-wkk past in verschil-lende toekomstbeelden. Figuur 2 schetst grofweg twee mogelijkepaden, waarbij het vertrekpunt de huidige situatie is.Het eerste pad (groen gekleurd) representeert de transitie naar eenduurzame samenleving en lijkt op het CPB-scenario Strong Europe3.Kenmerk van dit pad is een sterke verduurzaming van de elektri-citeitsvoorziening gedreven door internationale klimaatdoelstellin-gen. CO2-emissiehandel ontwikkelt zich tot een effici?nt en effectiefA microWKK gescheiden opwekkingaardgasCO2=5,6 B = 100 e = 15% E = 15 e = 42%, kolen + aardgas (gem. 500 gr/kWh) B = 36 CO2=2,1th = 90% W = 90 th = 100%, aardgas B = 90 CO2=5,0CO2tot=5,6 Btot = 100 Btot=126 CO2tot=7,1energiebesparing=21%CO2 -reductie=22%B micro WKK gescheiden opwekkingaardgasCO2=5,6 B = 100 e = 15% E = 15 e = 55%, aardgas B = 27 CO2=1,5th = 90% W = 90 th = 100%, aardgas B = 90 CO2=5,0CO2tot=5,6 Btot = 100 Btot=117 CO2tot=6,6energiebesparing=15%CO2 -reductie=15%Figuur 1: Energiebesparing en CO2-reductie door micro-wkk bij verschillende referentiesMicro-wkk richt zich vooral op bestaande woningen met een relatief hoge warmtevraag.nr5 okt 2006 Energie+ 25fotojanwillemstadVerschillende toekomstbeelden voor microWKK-1,00,00,51,01,52,02,53,03,54,00100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000CO2-emissiefactor referentie (gr/kWhe)STEG - nieuwKolen - nieuwWind, biomassa, kernenergie, CO2-opslag kolen en gas?MislukkinginternationaalklimaatbeleidInternationaalklimaatbeleidsuccesvoleen duurzameTransitie naarsamenlevingFocus op groeien efficiency?gem. 2006JaarlijkseCO2-reductieaardgasgestooktemicroWKK(ton/apparaat)26 Energie+ nr5 okt 2006Figuur 2: CO2-reductie micro-wkk bij verschil-lende toekomst-beeldenIn het groen gekleurde toekomstbeeld is de situatie tegengesteld.CO2-reductie is hier heel belangrijk en hoewel in de beginfase vande verduurzaming met een aardgasgestookte micro-wkk nog forsCO2 gereduceerd kan worden, gaat op de langere termijn, door deinzet van duurzame energiebronnen, de afvang en opslag van CO2bij aardgas en steenkool gestookte centrales en eventueel de revivalvan kernenergie, de gemiddelde CO2-uitstoot van de elektriciteits-productie zover dalen, dat het CO2-reductiepotentieel van micro-wkk langzaam weg erodeert. Onder 180 gram CO2/kWh gaat eenaardgasgestookte micro-wkk zelfs meer CO2 uitstoten dan het ge-scheiden alternatief. In dit duurzame toekomstbeeld lijkt op termijngeen plaats meer voor de aardgasgestookte micro-wkk als optie voorCO2-reductie, simpelweg omdat de technologie uiteindelijk geenCO2 meer reduceert. Dat is verrassend.BrandstofWil micro-wkk dus een rol blijven spelen in de transitie naar eenduurzame toekomst dan moet de technologie uiteindelijk gevoedworden met een CO2-vrije of -neutrale brandstof (bijvoorbeeld wa-terstof of groen aardgas)7. Er vanuit gaande dat op de lange termijn(2050-2100) het hele energiesysteem verduurzaamt c.q. CO2-vrijwordt (wat immers de doelstelling is van het transitiebeleid), geldtdat een onderling vergelijk van opties op basis van CO2-emissiere-ductie niet meer relevant is. Dan ligt de nadruk weer op energiebe-sparing, dat wil zeggen op effici?nt gebruik van schaarse grondstof-fen (biomassa) en schaarse ruimte (zon-PV, wind). En dat is wat(micro)wkk is: een technologie waarmee veel energie bespaard kanworden.Samenvattend kunnen we stellen dat micro-wkk als energiebespa-ringoptie voor bestaande woningen in grote mate onafhankelijk isvan het geschetste toekomstbeeld. Dit geldt op zowel de middel-lange als de lange termijn. Als energiebesparingoptie kan micro-wkk daarom als robuust gekarakteriseerd worden. Als lange termijnCO2-reductieoptie is micro-wkk minder robuust. In het toekomst-beeld waarin micro-wkk CO2 reduceert, wordt geen of weinig waar-de toegekend aan CO2-reductie en in het duurzame toekomstbeeld,dat veel beter past bij micro-wkk als CO2-reductieoptie, erodeert hetCO2-reductiepotentieel juist langzaam weg. ?instrument dat de toepassing van CO2-vrije en CO2-arme techno-logie?n stimuleert. Kolen en gas blijven een rol spelen, maar bijnieuwe en ook oude centrales wordt CO2-afvang en -opslag steedsmeer toegepast. Op de nog langere termijn zal in dit pad ook de restvan het energiesysteem verder verduurzamen.In het tweede pad (rood gekleurd) lopen internationale klimaaton-derhandelingen uit op een mislukking. Energiebesparing en effi-ciencyverbeteringen blijven wel hoog op de politieke agenda staanvanwege vraagstukken rond voorzieningszekerheid. De rol vansteenkool in de elektriciteitsvoorziening zal verder groeien. Dit padlijkt op het CPB-scenario Global Economy4.InvalshoekHoe past micro-wkk nu in deze twee toekomstbeelden? Het ant-woord op deze vraag hangt af van de invalshoek die gekozen wordt:micro-wkk als energiebesparende technologie of micro-wkk alsCO2-reducerende technologie.Zowel in het groene als rode pad wordt energiebesparing als be-langrijk gezien. Als energiebesparende technologie voor bestaandewoningen met een relatief hoge warmtevraag past de technologieprima in deze beide toekomstbeelden. Zelfs als het rendement vande STEG tot 60 procent stijgt, dan nog wordt met toekomstige mi-cro-wkk ruim 20 procent energie bespaard4. Ook indien er vanuitgegaan wordt dat een zeer effici?nte elektrische warmtepomp meteen COP van 3 en niet een hoogrendementsketel de meest plausi-bele warmtereferentie is, dan geldt nog steeds dat de micro-wkk quaenergiebesparing uitstekend presteert5.ReductiepotentieelAls CO2-reducerende technologie ligt het verhaal anders. In hetrood gekleurde toekomstbeeld is het CO2-reductiepotentieel van mi-cro-wkk voor bestaande woningen groot. Kiezen we voor het gemid-delde elektrisch rendement als referentie en gaan we bijvoorbeelduit van 700 gram CO2/kWh dan kan ??n micro-wkk-systeem opjaarbasis 2 tot 2,5 ton CO2 besparen. Gaan we uit van een potenti?lemarkt van rond de 4 miljoen systemen (ongeveer 2/3 van het aantalhuishoudens), dan betekent dit een reductiepotentieel van 8 tot 10Mton CO2.6 Dit klinkt mooi, maar is het relevant? Het rode toe-komstbeeld is immers het toekomstbeeld waarin aan CO2-reductieweinig of geen waarde wordt toegekend.