Wat is het verschil tussen een e-boiler en een elektrische boiler? Beide maken gebruik van elektriciteit om water te verwarmen. Maar de techniek en schaal waarop dit gebeurt, lopen uiteen. Het simpelste voorbeeld is de dompelaar: een klein element dat je in een glas water steekt om het te laten koken. Ditzelfde principe vind je terug in waterkokers en huishoudelijke elektrische boilers.
Hij bestaat ook in een grote variant waarmee je op (klein-)industriële schaal warm water of stoom kan produceren in een drukvat. Uit praktisch oogpunt wordt een dergelijke boiler met weerstandselement amper toegepast bij vermogens groter dan 5 MW (630 V). Een reden om er toch voor te kiezen, is dat er geen middenspanningsaansluiting beschikbaar is of kan worden gerealiseerd.
Elektrodeboiler
Elektrodeboilers werken ook met een drukvat, maar het elektrische vermogen wordt via elektrodes door het water geleid. Hierdoor warmt het water op. De toegepaste vermogens beginnen bij 1 MW, maar in de praktijk worden ze ingezet vanaf 5 MW. Het maximale vermogen is momenteel 75 MW, wat ze erg geschikt maakt voor inzet in warmtenetten en de industrie.
In Nederland zijn inmiddels meerdere grote elektrodeboilerinstallaties in bedrijf of in aanbouw. Zo heeft Vattenfall een e-boilerinstallatie in Diemen, HVC in Dordrecht, Eneco in Utrecht en Ypenburg, en Ennatuurlijk bouwt momenteel een installatie in Geertruidenberg. Om een idee te geven van de vermogens: de installatie in Diemen bestaat uit 3 x 50 MW. De installatie in Geertruidenberg krijgt 2 x 60 MW.
Wat doet een e-boiler?
Elektrodeboilers zijn er in twee varianten: het JET-type is het oudste, maar die komt niet vaak voor. Dit type heeft technische voordelen, maar is duurder en kwetsbaarder.
Gangbaar is de ‘immersion’-variant (in het Nederlands: onderdompeling). Bij dat type e-boiler steken elektroden - afgeschuinde stalen staven - van bovenaf in een drukvat gevuld met water. De ene elektrode is plus, de andere min. Of beter gezegd: fase en nul bij wisselspanning.
Tussen die elektroden gaat stroom lopen. Thuis betekent stroom en water kortsluiting en vliegt de stop in de groepenkast eruit. Maar door chemicaliën aan het water toe te voegen, krijgt het een weerstand en warmt het water op. De boiler is zo goed geïsoleerd dat de thermische verliezen nihil zijn en de omzetting van de elektra naar warmte 99,98% is. Ter vergelijking: een gasboiler zit op een rendement van 80 tot 83%.
Het vermogen in de e-boiler is regelbaar door gebruik van een binnenbak. De elektroden hebben verschillende lengtes. Naar gelang het benodigde vermogen wordt in die binnenbak het waterniveau geregeld, zodat de elektroden meer of minder in contact zijn met het water.
Wat maakt een e-boiler?
Een e-boiler kan zowel warm water als stoom maken. In de industrie is een e-boiler voor stoom een een-op-een-vervanging van een gasboiler of een extra boiler parallel aan het bestaande systeem. Hiermee wordt de keuze gas of elektra gecreëerd. Stoomboilers gaan tot 640 °C bij een druk van 25 bar.
Bij warmtenetten gaat het om heet water, waarbij de temperatuur van het geproduceerde water afhankelijk is van de temperatuur waarop het warmtenet op dat moment draait. Het hete boilerwater circuleert over een warmtewisselaar in een gesloten circuit. Het andere circuit is dan het warmtenet dat via de warmtewisselaar de warmte overneemt van het boilercircuit.
Wanneer gaat de e-boiler aan?
Het is gunstig om heet water te produceren op de momenten dat er volop elektriciteit uit zon en wind beschikbaar is. Vooral midden op de dag dus, en dan met name in de zomer. De voor de e-boiler beschikbare subsidies zoals de SDE zijn daarop afgestemd.
Dit zijn alleen niet de momenten waarop er veel vraag is naar warmte. Opslag van warmte biedt uitkomst en daarom heeft de e-boilerinstallatie van Vattenfall in Diemen bijvoorbeeld een groot buffervat waar heet water in kan worden opgeslagen. Ook bij de installatie van Ennatuurlijk in Geertruidenberg komt een buffervat.
Op die manier kunnen energie- en warmtebedrijven warmte leveren uit de buffer als daar vraag naar is. Met name in de pieken in de ochtend en de avond. De e-boiler kan op die momenten uit. Daarmee helpt de e-boiler het elektriciteitsnet balanceren en is de combinatie met een buffervat voor de flexibiliteit een goede oplossing. Een buffervat verbetert ook de terugverdientijd van de e-boiler.
Wat heeft de e-boiler nodig?
Een e-boiler heeft een middenspanningsaansluiting nodig (3 tot 20 kV). De levering van het gewenste elektrische vermogen van het netwerk, de trafo, de schakelaars, de kabels, kortom de hele keten moet ontworpen zijn voor het gewenste vermogen. De elektrische vermogens zijn regelbaar en afhankelijk van het maximaal geïnstalleerde vermogen van het hele systeem. Als een 20 MW e-boiler maar 10 MW gevoed krijgt, is dat ook de maximale output.
De inzet van grote vermogens vereist dat de netbeheerder betrokken is bij de projectontwikkeling en soms ook bij de inzet van de e-boiler. Door afspraken te maken en vergoedingen af te spreken, kan er een win-winsituatie ontstaan voor de afnemer en leverancier van de stroom. Daarbij kun je denken aan afspraken over het tijdstip van inzet van de e-boiler (niet in de uren dat de vraag naar stroom groot is). Of dat de netbeheerder het recht heeft om juist overdag de boiler in te schakelen om de balans op het netwerk te beheersen.
Dit artikel is geschreven op basis van een interview met - en met speciale dank aan - Joop Vrees, Solution Engineer en Consultant bij Equans.
