Verbrandingswarmte

Verbrandingen zijn exotherme reacties en de reactiewarmte heet verbrandingswarmte.
Warmte wekken we op door brandstoffen te verbranden.
Een brandstof is een brandbare stof die we voornamelijk gebruiken als energiebron.
Niet iedere brandbare stof levert (bij volledige verbranding) evenveel warmte.
We drukken de verbrandingswarmte van een brandstof meestal uit in kJ per kg of, voor een gas, in kJ per m3.
In BINAS tabel 28A staan enkele voorbeelden.
 
De eenheid van warmte is de joule, symbool J.
Meestal gebruiken we de kilojoule, kJ.
De joule is overigens niet alleen de eenheid voor warmte, maar voor energie in het algemeen.
 

Brandstoffen

De belangrijkste brandstoffen zijn voor ons de fossiele brandstoffen (aardgas, aardolie en steenkool).
Deze brandstoffen komen aan de orde in het thema 'SK 06 Koolwaterstoffen'.
In sommige landen en streken vormt hout (niet-fossiele brandstof) de belangrijkste brandstof.
 

Hout

Chemisch gezien bestaat hout grotendeels uit organisch materiaal. Hout heeft de globale samenstelling: (C6H10O5)n. Wanneer hout brandt, zie je vlammen boven het stuk hout: hout levert bij verhitting dus (brandbare) gassen en dampen. Door de hitte treedt ook ontleding van de organische stoffen op, waardoor koolstof (houtskool) overblijft. Deze verbrandt, gloeiend, als laatste.

Houtskool

Werkers in een houtskoolbranderij (kolenbranders genoemd) bereiden het maximum aan koolstof uit hout. Ze verhitten hout afgesloten van de lucht, waardoor brandbare gassen en dampen ontwijken en houtskool achterblijft. Houtskool bestaat hoofdzakelijk uit koolstof.

Wanneer houtskool is opgebrand, blijft een fijn grijs poeder over, de as. Deze as bestaat uit onbrandbare bestanddelen van houtskool (onder andere metaaloxiden).

Houtskool werd vroeger vooral gebruikt als onmisbare hulpstof voor het bereiden van ijzer uit ijzererts. Toen het hout schaars werd in Europa stapte men over op een andere vorm van koolstof,
namelijk cokes. Cokes wordt bereid uit steenkool (zie Steenkool in het thema ‘SK 06 Koolwaterstoffen’).

 

 
Voedsel heeft ook, zoals iedere brandstof, een verbrandingswarmte (zie BINAS tabel 56).
 

Om ons lichaam op temperatuur te houden zijn twee groepen stoffen van belang:

  • stoffen die ons extern verwarmen (brandstoffen),
  • voedingsstoffen die in het lichaam worden'verbrand'.

Onze voeding bestaat grotendeels uit brandbare stoffen van het type CxHyOz. Een voorbeeld is glucose, C6H12O6.
Via de ademhaling nemen we O2 op en geven we CO2 en H2O af. De temperatuur tijdens de reactie komt niet boven de 37 oC. We noemen dit wel langzame verbranding. Deze langzame verbranding kan uitsluitend plaatsvinden onder invloed van enzymen die in ons lichaam aanwezig zijn. Langzame verbranding is altijd een volledige verbranding.

 

Rendement

Bij verwarmen treedt vrijwel altijd warmteverlies op, want meestal komt niet alle warmte terecht op de plaats van de gewenste bestemming.
We spreken van het rendement (of: nuttig effect) van een verwarmingsinstallatie.
Het rendement is het gedeelte van de toegevoerde warmte dat uiteindelijk effectief gebruikt wordt voor de opwarming. Het rendement drukken we meestal uit in een percentage. Zo heeft een cv-ketel een bepaald rendement, bijvoorbeeld 90% voor een HR-ketel.
 

Elektriciteitscentrale

We verstoken veel brandstof om elektriciteit op te wekken.
Dat gebeurt in een elektriciteitscentrale.Ook een centrale werkt met een bepaald rendement:
ze zet slechts een gedeelte van de verbrandingswarmte om in elektrische energie.
Bij alle onderdelen van een centrale treden energieverliezen op.
Tot ca. 1980 was een rendement van 42% gebruikelijk voor een brandstofgestookte elektriciteitscentrale. Tegenwoordig haalt men 50, zelfs 55%, een grote vooruitgang.
Feit blijft dat slechts ongeveer de helft van de energie van de brandstof omgezet wordt in elektrische energie! De rest gaat verloren als afvalwarmte.
 
Een nieuwe Eneco-centrale in Rotterdam Europoort, die in 2010 operationeel moet zijn, zal een rendement hebben van bijna 70%.

 

De milieuvriendelijkste centrale van Nederland komt in Europoort

Rotterdam, 21 november 2006 - ENECOGEN neemt unieke NOx emissiebeperkende maatregelen voor de gasgestookte elektriciteitscentrale die in het Europoortgebied is gepland.

Tevens studeert ENECOGEN op vergaande emissiebeperkingen door CO2 af te vangen met gebruikmaking van een revolutionaire techniek.

NOx emissie beperkende maatregelen

Met de provincie Zuid-Holland zijn afspraken gemaakt over NOx emissie beperkende maatregelen. ENECOGEN zal investeren in een zogenaamde Selectieve Katalytische Reductie installatie (SCR), waardoor de NOx emissies 80% lager kunnen zijn dan zonder SCR.

Deze techniek wordt in de Verenigde Staten al bij gasgestookte centrales toegepast, maar in Europa nog niet. Met de investering in een SCR zal ENECOGEN de meest milieuvriendelijke grootschalige (840 MegaWatt) elektriciteitscentrale van Nederland zijn.

In het industriegebied Rijnmond staat de luchtkwaliteit onder druk door de omvangrijke industriële activiteiten, het verkeer en de scheepvaart. De NOx concentratie in de lucht is hierdoor een van de hoogste van Europa en beperkt de economische groeimogelijkheden van de regio. Om ook in de toekomst
aan de landelijke normen voor de luchtkwaliteit te kunnen voldoen, is het in de Rijnmondregio van belang dat de luchtkwaliteit verbetert. Alleen hierdoor kan duurzaam aan groei gewerkt worden en kunnen belangrijke projecten, zoals de tweede Maasvlakte, op een verantwoorde wijze ingepast worden.

Als belangrijke speler in de infrastructuur in de Rijnmondregio wil ENECOGEN haar steentje bijdragen aan de luchtkwaliteit en daarmee aan de economische groeimogelijkheden. ENECOGEN pleit er samen met de provincie Zuid-Holland en de DCMR Milieudienst Rijnmond voor om niet alleen in Rijnmond maar landelijk scherpere NOx eisen voor alle elektriciteitscentrales in te voeren. Met de investering in de SCR toont ENECOGEN aan dat dergelijke maatregelen technisch en economisch mogelijk zijn.

Verdergaande emissiebeperking

Teneinde de emissie van het broeikasgas CO2 te verminderen en een extra bijdrage te leveren aan de Nederlandse Kyoto doelstellingen studeert ENECOGEN op een innovatieve methode om CO2 af te vangen uit de rookgassen met cryogene destillatie. Deze methode heeft potentieel een veel lager energieverbruik dan
het tot nu toe gebruikte proces en kent daarnaast een hoger afvang rendement.
Voor de cryogene destillatie wordt gebruik gemaakt van de oude in de LNG van de naastgelegen LNG terminal van LionGas, een dochtermaatschappij van het wereldwijd opererende Rotterdamse 4gas, als een motor voor het proces. Bij gunstige studieresultaten is het mogelijk deze techniek later als pilot project
en vervolgens op volledige schaal aan de ENECOGEN centrale toe te voegen. In dat geval komt er bij ENECOGEN alleen nog lucht uit de schoorsteen. Voor meer informatie over cryogene destillatie zie: www.enecogen.nl.

Het cryogene destillatieproces vangt alleen de CO2 af uit de rookgassen. Daarna moet het nog opgeslagen worden. Parallel aan het ontwikkelen van dit proces wil ENECOGEN daarom de komende tijd samen met de overheid en andere organisaties nadenken over het transport en de opslag van de CO2.

Door gebruik warmte extra hoog rendement

De ENECOGEN centrale gaat zondermeer al efficiënt om met de brandstof gas.
Daarnaast bestuderen ENECOGEN en LionGas gezamenlijk mogelijkheden om de totale energiebalans van beide installaties verder te optimaliseren. Bijvoorbeeld door restwarmte uit ENECOGEN te leveren aan LionGas. Hierdoor kan een rendement worden verkregen van bijna 70%. Dit rendement kan nog verder worden verhoogd indien in de toekomst ook warmte aan andere afnemers in de omgeving kan worden
geleverd.

Planning

Afhankelijk van de investeringsbeslissing wordt verwacht dat ENECOGEN in 2010 operationeel zal zijn.