Fuel cell systems like the zepp.X150, which power zepp’s stationary generator sets, convert hydrogen into electrical energy with an efficiency between 50% and 62%, depending on the operating point. The remaining energy is released mostly as thermal energy through the cooling circuit. In a standard power-only installation, this thermal output is considered waste heat and is dissipated into the surrounding air through radiators.

In een warmtekrachtkoppelingsinstallatie (WKK), waarbij zowel elektriciteit als warmte wordt benut, kan het totale rendement van het systeem oplopen tot meer dan 90%. Wanneer deze warmte elektriciteit of aardgas vervangt die anders voor verwarmingsdoeleinden zou worden gebruikt, levert thermische integratie directe operationele besparingen op. Daarmee worden de kosten van waterstof als brandstof deels gecompenseerd.

Een concreet industrieel voorbeeld

Om te laten zien hoe dit in de praktijk werkt, nemen we een productiefaciliteit die een uitbreiding plant. De fabriek beschikt momenteel over een gecontracteerde netaansluiting met een maximale capaciteit van 700 kW. Tijdens normale bedrijfsvoering neemt de locatie ongeveer 650 kW af.

Voor de uitbreiding moet de totale capaciteit van de locatie toenemen tot 1,2 MW. Een aanzienlijk deel van deze extra vermogensvraag ontstaat bij het inschakelen van zware machines aan het begin van een batchproces, dat meerdere keren per dag plaatsvindt. Hierdoor ontstaan korte maar forse vermogenspieken. Het op korte termijn verzwaren van de netaansluiting met de benodigde extra 500 kW is geen optie. Door regionale netcongestie lopen de wachttijden voor netverzwaring in veel industriële gebieden inmiddels op tot meerdere jaren. De uitbreiding uitstellen betekent dat nieuwe opdrachten moeten worden afgewezen en dat er mogelijk marktaandeel wordt verloren.

Continue belasting en vermogenspieken achter de meter opvangen

Rather than putting expansion plans on hold, the facility installs a zepp.generator G500 set behind the meter to operate in parallel with the existing grid connection.

De generatorset ondersteunt de installatie op twee manieren:

Tijdens piekmomenten levert het systeem tot 500 kW vermogen om de tijdelijke pieken op te vangen. De geïntegreerde batterij fungeert hierbij als snelle buffer, zodat het net niet extra wordt belast.

Once the batch process reaches a steady operational state, the additional demand levels off. The G500 settles into supplying up to 300 kW of continuous fuel cell power to cover the expansion line, using dips in power demand to recharge its integrated battery. Meanwhile, the existing grid connection continues delivering its baseline 700 kW, allowing the plant to maximise its draw of cheaper grid electricity while using hydrogen only to cover the deficit. 

Warmte omzetten in kostenbesparingen

Naast elektriciteit levert het systeem ook bruikbare warmte. In veel industriële toepassingen is warm water of lagetemperatuurwarmte nodig voor ondersteunende processen binnen de installatie.

De zepp.generator is ontworpen om ook te kunnen worden ingezet als warmtekrachtkoppeling (WKK). Het warme koelwater uit de brandstofcel wordt via een warmtewisselaar gebruikt om het proceswater van de fabriek voor te verwarmen.

Door hiervoor de warmte van de brandstofcel te gebruiken, is minder aardgas nodig om het water op de gewenste temperatuur te brengen. Dat zorgt direct voor een lagere gasrekening en vermindert tegelijkertijd de CO₂-uitstoot van de fabriek. De generator is daarmee niet alleen een extra kostenpost om het tekort aan netcapaciteit op te vangen. De warmte die vrijkomt bij het opwekken van elektriciteit wordt gebruikt om bestaande kosten voor fossiele brandstoffen te verlagen. Een deel van de kosten van waterstof wordt zo terugverdiend door de besparing op aardgas.

De kern

Wie emissievrije energieoplossingen alleen beoordeelt op hun elektriciteitsproductie, mist een belangrijk deel van hun mogelijke waarde. Waterstofgeneratoren kunnen bedrijven helpen om ondanks netcongestie uit te breiden. Wanneer daarnaast ook de vrijkomende warmte wordt gebruikt in bestaande industriële processen, ontstaat een tweede voordeel: minder gebruik van andere energiebronnen en daarmee lagere operationele kosten.