De elektrische boiler als referentietechnologie voor koolstofvrije warmte in industrie

Wil je als bedrijf je warmtevraag vergroenen, dan heb je theoretisch gezien enkele opties. Grote industriële bedrijven hebben vaak meerdere verschillende mogelijkheden: misschien hebben ze toegang tot betaalbare waterstof, is er een bijproduct waar biobrandstof van gemaakt kan worden, kan de schaalgrootte ervoor zorgen dat de opvang koolstof aan de schouw (carbon capture) mogelijk wordt. Voor de meeste productiebedrijven daarentegen, lijken deze oplossingen vandaag toch eerder onwaarschijnlijk.

Naast energie-efficiëntie inbouwen en spaarzaam omgaan met je warmte, is het vergroenen – lees elektrificeren – van de warmteopwekker in je bedrijf de enige optie. Veel productieprocessen gebruiken stoom, warm water of thermische olie als energiedrager. De referentietechnologie om deze te vergroeningen vandaag uit te voeren, zonder aan je processen te moeten sleutelen, is de elektrische boiler of kort E-boiler. In dit artikel gaan we na hoe we deze technologie kunnen inpassen in energie-intensieve bedrijven.

Wat is een E-boiler?

Simpel, het is een boiler die elektriciteit gebruikt in plaats van een fossiele brandstof. Een elektrische boiler of E-boiler kan werken met twee verschillende mechanismen: met laagspanning of met hoogspanning.

Een E-boiler op laagspanning kan vermogens aan tot zo een 5MW, typisch op 3 fasen 690 volt, veelal beschikbaar in industrie. Voor hogere vermogens op laagspanning worden de voedingskabels en sturingen te groot en duur en schakelt men beter over naar E-boiler op hoogspanning. Het werkingsprincipe is vrij simpel. Met een bundel elektrische weerstanden wordt het water opgewarmd, precies zoals een elektrische ketel in woningen. Zij het dan een wat grotere en robuustere uitvoering, gemaakt om stoomdrukken tot 20 bar te weerstaan. Zowat ieder vloeiend medium kan op deze manier worden verwarmd: water (tot stoom) of thermische olie. In de afbeelding zien we zo een bundel elektrische weerstanden in het ketelvolume, en een voorbeeld van E-boiler stoomketel. Lijkt nogal op een normale gasketel vind je niet?

E-boiler op hoogspanning vinden we typische vanaf vermogens van 10 MW, op een spanning van 6 tot 25 kilovolt. Deze boilers maken gebruik van de geleidbaarheid van het water. Door een anode en kathode in de mantel te voorzien, wordt een spanning door het water zelf gestuurd. Het water fungeert zoals weerstand en warmt op tot de stoom wordt.

Voordelen van een E-boiler

Bij elektrificatie van fossiele verbrandingsprocessen, gaat vaak een efficiëntiewinst gepaard. Veelal zijn elektrische toepassingen ook eenvoudiger, beter te regelen en stiller. De lezers die al eens in een elektrische wagen rijden, kunnen dit misschien wel bevestigen.

Zo ook met de E-boiler. Een E-boiler is heel goed stuurbaar, vaak met modulatie tussen 0 en 100%, in enkele minuten tijd. De boiler op zich maakt geen geluid en heeft een gelijkaardige footprint in de fabriek als een gasboiler. De efficiëntie is nagenoeg 100%, op wat verliezen in de sturing en stralingsverliezen na. Dat wil zeggen dat bijna de volledige energie gebruikt wordt op warmte te maken, zij het om stoom, warm water of thermische olie op te warmen. Dat is toch wat anders bij warmtevraag invullen met een verbranding. Je hebt een schouw nodig voor de rookgassen en misschien wat bijhorende nuttige toestellen zoals een economizer of condensor. En nog steeds zie je een deeltje van de energie letterlijk de lucht in geblazen worden. Toegegeven, de efficiëntie van een goeie boiler op aardgas is ook al niet slecht, maar E-boiler zal wel gemakkelijk 10% efficiënter zijn dan een boiler met fossiele verbranding.

In onderstaande tabel een kwalitatieve vergelijking van de E-boiler met een boiler op aardgas en stookolie. Dit is eerder een tabel voor educatieve doeleinden, neem het cijfer voor efficiëntie niet als waarheid aan (daarom de asterix). Bij de boiler op aardgas en stookolie hangt natuurlijk ook veel af van de aanwezigheid van een economizer of condensor. Bij ieder type boiler heb je baat bij een RO-installatie om de efficiëntie en onderhoudskosten onder controle te houden. Doe daar nog een ontgasser bovenop als je stoom zou maken. Over onderhoudskosten gesproken, deze zijn dan weer in het voordeel van de E-boiler door zijn minder bewegende onderdelen en de afwezigheid van een brander die moet worden gereinigd en bijgesteld.

Nog een bijkomend voordeel van een elektrische boiler: hij stoot natuurlijk geen CO₂ uit. De elektriciteitsopwekking vaak wel, maar hiervoor bestaan wel wat oplossingen zoals (eigen?) hernieuwbare energie en kernenergie.

Nadelen van een E-boiler

De prijs natuurlijk. Net zoals met elektrische wagens zijn ook elektrische boilers wat duurder dan hun fossiele tegenhangers (voorlopig toch). Bovendien kost de elektrische sturing van zulke boiler ook wel wat. Die grote modulatie is superhandig, maar heeft een uitgebreide elektrische sturingskast nodig, met bijhorend kostenplaatje.

Een 2^e nadeel – nog eens – de prijs, van zijn brandstof dit keer. Elektriciteit vandaag is flink duurder dan aardgas of stookolie. Met gemiddelde vaste of variabele energiecontracten in industrie, zal een de stoom (of warm water of thermische olie) duurder zijn uit de E-boiler dan uit de fossiele brandstofboiler, ondanks de betere energie-efficiëntie. In onderstaande grafiek tonen we een gemiddelde prijs per MWh stoom uit met de verschillende technologieën. Ter illustratie voegen we ook een warmtepomp toe met een mooi rendement, een COP van 3.  In deze grafiek werd al een ETS2 kost meegerekend van 54 euro/ton CO₂.

Die CO₂-heffing is niet onbelangrijk, want dat zal zijn impact hebben op de verhouding tussen de gas- en elektriciteitsprijs, met dank aan de EU. Ook onze regeringen zijn bezig te sleutelen aan deze verhouding met o.a. fiscale verschuivingen en accijnsaanpassingen. Bovendien verdwijnen de bijdragen voor groenestroomcertificaten en warmtekrachtcertificaten stilaan vanzelf uit onze elektriciteitsfactuur. In het Vlaamse Energie- en Klimaatplan zie je dat er wel degelijk een ambitie is om elektriciteit goedkoper te maken. Zie onderstaande knip uit dat document.

Helaas, zelfs met deze beoogde verhoudingen tussen de gas en elektriciteitsprijs, zal warmte uit een E-boiler nog duurder zijn dan met de aardgasboiler. En dat terwijl we in de inleiding concludeerden dat voor veel bedrijven dit het meest voor de hand liggend alternatief zal zijn voor het decarboniseren van het productieproces.

De huidige businesscase van een E-boiler

Om een E-boiler vandaag te doen slagen, moet de kostprijs van elektriciteit naar beneden. Gelukkig zijn er wel manier waarop dit zou lukken: bijvoorbeeld door eigen hernieuwbare energie uit zonnepanelen te gebruiken of door je aankoop van energie aan te passen.

Het dynamisch elektriciteitscontract biedt hier een kans om te profiteren van lagere stroomprijzen. In dit type contract kent u de prijzen voor elk kwartier pas 1 dag van tevoren, maar deze zijn vaak gelinkt met de economische wetten van vraag en aanbod. Bijvoorbeeld, in weekends met veel zon en wind, zal de prijs laag, nul of zelfs negatief zijn. Het moment om de gasboiler af te zetten, en de E-boiler aan.

Met een hybride boiler, 1 toestel dat zowel warmte maakt met gas als elektriciteit, of met een hybride opstelling, 2 ketels parallel, kan je wel al deel van je warmtevraag elektrisch invullen zonder je broek te scheuren.

Hoe vaak komen deze lagere prijzen nu voor? Elektriciteitsprijzen laten zich moeilijk voorspellen. De trends in onderstaande grafieken wijzen er wel op dat momenten met gratis elektriciteit, of met elektriciteit goedkoper dan gas bestaan. In 2026 zijn we goed op weg om ook tussen de 600 en 700 uur nagenoeg gratis elektriciteit te hebben, en tussen de 1.500 en 2.000 uur waarin elektriciteit goedkoper is dan gas. Let op, dit zijn enkel de commodity-prijzen, je moet hier nog netkosten en de accijnzen enzovoort bij optellen. Geen onbelangrijk gedeelte van je elektriciteitsfactuur.

De integratie van een E-boiler in uw bedrijf

Conclusie van al het bovenstaande, een bedrijf met interesse in het decarbonizeren van de warmtevraag zal zich de volgende vragen moeten stellen:

• Heb ik eigen hernieuwbare energie op overschot?
• Kan ik mijn energiecontract op scherp stellen en/of dynamische contracten aangaan?
• Hoe matchen de uren met goedkopere elektriciteit met mijn warmtevraag?

Voeg daar nog volgende, eerder technische vragen aan toe:

• Wat is mijn huidig aansluitvermogen? Moet ik dit verhogen om gebruik te maken van een E-boiler? Wat zijn mijn netkosten dan?
• Moet een elektrische of hybride boiler dan wel even groot zijn als mijn huidige gasboiler?

Uit onze ervaring blijkt dat het vaak niet nodig om netaansluitingen te verhogen voor een hybride opstelling. Wat bijvoorbeeld ook kan, is een E-boiler installeren zo groot als de huidige gasboiler, maar slechts 1/3^e van de weerstanden aansluiten. Zo kan je je stap voor stap meer elektrificeren en toch de netaansluiting onder controle houden.

Waar te beginnen?

Waar een e-boiler een referentietechnologie is, brengt het toch best wat complexiteit met zich mee, waarbij je wel wat hulp van specialisten en producenten van boilers kan gebruiken. Er is dan ook geen eenduidig antwoord op deze vraag. Dit is bedrijfsafhankelijk met specifieke technische aspecten, economische vereisten als vergroeningsambitie.

Belangrijk is wel om hiermee niet te wachten om de verschillende opties te bekijken en alrichting de doelstelling van Europa, namelijk CO₂-neutraal in 2050, te anticiperen. Zo kan je bijvoorbeeld de kosten voor een grotere netaansluiting anticiperen of die procestechnologie waarin je geen stoom nodig hebt verder ontwikkelen.

Wil je voor jou bedrijf laten uitrekenen wat de mogelijkheden zijn om een e-boiler te implementeren? Of wil je net te weten komen hoe je deze referentietechnologie kan vermijden? Momenteel kan dit dankzij de VLAIO-vergroeningsscan met een korting van maar liefst 85%. Zie Vergroeningsscan | VLAIO

Wil je graag meer informatie? Aarzel dan niet om ons hierover te contacteren.