Cv-ketels op waterstof

Soorten cv-ketels

Om de verschillen tussen een cv-ketel op olie, gas of waterstof goed te kunnen begrijpen dient men een aantal begrippen te kennen. De belangrijkste is de verbrandingswaarde van de brandstof. Vroeger noemde men dit de calorische waarde. Brandstoffen hebben een hoge en een lage verbrandingswaarde. Bij verbranding komt vaak waterdamp vrij die verdampingsenergie bevat. Bij de hoge verbrandingswaarde is deze condensatiewarmte meegeteld, voor de lage verbrandingswaarde is die niet meegeteld. Condensatiewarmte is latente warmte van waterdamp die bij de verbranding ontstaat. De verbrandingswaarde wordt aangeduid met het symbool H:
H_s = verbrandingswaarde op bovenwaarde (s= superieur)
H_i = verbrandingswaarde op onderwaarde (i = inferieur)
Zo is de verbrandingswaarde van Gronings aardgas resp.
H_s = 35.17 MJ/m³ (= 9.77 kWh/m³)
H_i = 31.65 MJ/m³ (= 8.8 kWh/m³)
En voor waterstof is dat:
H_s = 12.74 MJ/m³ (= 3.54 kWh/m³)
H_i = 30.8 MJ/m³ (= 3 kWh/m³)
Met onderstaande calculator kan men eenvoudig megaJoules omrekenen naar kiloWatturen en andersom. Vanaf nu zullen we verder alleen met kWh rekenen.

Calculator conversie van MJ naar kWh:

De Wobbe-index

De Wobbe-index is een getal dat gebruikt wordt om te kijken of een bepaald soort gas toegepast kan worden bij een bepaalde cv-ketel. Gassen met dezelfde Wobbe-index produceren dezelfde hoeveelheid warmte (thermisch vermogen) op een bepaald type brander van bijvoorbeeld een cv-ketel. Bekend is bij veel mensen dat een cv-ketel die thuis goed werkt op Gronings aardgas, niet werkt in het vakantiehuisje met een butagasfles. Bij een te grote afwijking van de Wobbe-index zal de brander van de cv-ketel niet goed meer functioneren, en moet hij opnieuw worden afgesteld of misschien zelfs voorzien worden van nieuwe inspuiters. Dat laatste is niet bij ieder type ketel mogelijk. Men kan de Wobbe-index gebruiken om te kijken welke gassen geschikt zijn. Als de afwijking van de Wobbe-index kleiner is dan 5% zal de brander in de regel goed functioneren op dat gas. De formule om de Wobbe-index te bepalen is:

Wobbe-index calculator

Gevolgen te hoge Wobbe-index

Als de Wobbe-index van de nieuwe brandstof te hoog is t.o.v. de brandstof waar de ketel voor ontworpen was, dan levert het teveel energie en vraagt meer zuurstof voor complete verbranding. Hierdoor kunnen de volgende negatieve effecten ontstaan:

• Oververhitting: Te hoge vlamtemperaturen beschadigen de brander en andere componenten in de brander haard.
• Enorme toename in CO-productie: Koolmonoxide is levensgevaarlijk.
• Roetvorming vanwege de onvolledige verbranding.
• Explosieve gassen indien er onvoldoende zuurstof toegevoerd kan worden. Te veel CO en H₂ samen vormen een explosief mengsel.
• Laag rendement: Door de onvolledige verbranding is het niet mogelijk om de maximale energie uit de brandstof te onttrekken.

Gevolgen te lage Wobbe-index

Als de Wobbe-index te laag is van de nieuwe brandstof in vergelijking met de brandstof waar de ketel voor bedoeld is, kan dit negatieve consequenties hebben. Zoals:

• Ontstekingsproblemen: Het gas wil niet ontsteken vanwege te geringe energie-inhoud van het gas.
• Instabiele vlam: Dit kan de vlam doven. Wanneer de vlam wordt gedoofd, ontstaat er gevaar door opeenhoping van onverbrande brandstofgassen.
• Vlamterugslag: Vlamterugslag door de brandstoftoevoerbuis of luchtbuis kan de ketel beschadigen.

Vergelijkingstabel aardgas met waterstof t.b.v. cv-ketels