lectoraat duurzaamheid en water Haalbaarheid Groen Gas uit Bio-reststromen in Zeeland

lectoraat duurzaamheid en water Haalbaarheid Groen Gas uit Bio-reststromen in Zeeland

Spring Centrum voor Duurzaamheid en Water

Vlissingen, mei 2009 Auteur: Ir. G.H. Huisman

Haalbaarheid Groen Gas uit Bio-reststromen in Zeeland

pagina 2

Een geactualiseerde inventarisatie van in Zeeland beschikbare bronnen van reststromen inclusief een overzicht van voorgenomen projecten om deze stromen te verwerken, een overzicht van beschikbare en op korte termijn beschikbaar komende verwerkingstechnieken en een evaluatie van mogelijke projecten

Aardgasbus 2966 bij de halte Prins Hendrikweg voor de HZ op 4 februari 2009


pagina 3


pagina 4

Inhoudsopgave 1 2

Inleiding ........................................................................................................15 Biomassastromen.............................................................................................16 2.1 Houtachtige stromen .................................................................................. 16 2.1.1 Snoei- en rooihout (fruitteelt, boomkwekerijen) .......................................... 16 2.1.1.1 Fruitteelt ................................................................................... 16 2.1.1.2 Boomkwekerijen .......................................................................... 17 2.1.1.3 Bedrijven, bomen langs wegen, dijken en watergangen........................... 17 2.1.1.4 Bos-, natuur-, en recreatieterreinen .................................................. 18 2.1.2 Knip- en snoeihout (gemeentelijk bereik)................................................... 19 2.1.2.1 Van de gemeente zelf .................................................................... 19 2.1.2.2 Grof tuinafval van ingezetenen......................................................... 19 2.1.3 Bouw- en sloophout ............................................................................. 19 2.1.4 Overzicht Houtachtige stromen ............................................................... 20 2.2 Natte stromen........................................................................................... 21 2.2.1 GFT inzameling gemeenten .................................................................... 21 2.2.2 Mest ................................................................................................ 22 2.2.3 Zuiveringsslib ..................................................................................... 25 2.2.4 VGI resten ......................................................................................... 26 2.2.5 Overzicht natte stromen ....................................................................... 28 2.3 Droge, niet houtachtige stromen .................................................................... 28 2.3.1 Bermgras en gras uit natuurgebieden ........................................................ 28 2.3.2 Stro ................................................................................................. 31 2.3.3 Graszaadhooi ..................................................................................... 32 2.3.4 Overzicht droge, niet houtachtige stromen................................................. 32 2.4 Reststromen uit de glastuinbouw.................................................................... 32 2.5 Akkerbouwgewassen en reststromen ............................................................... 33 2.5.1 Tarwe .............................................................................................. 34 2.5.2 Aardappelen ...................................................................................... 34 2.5.3 Suikerbieten ...................................................................................... 34 2.5.4 Uien ................................................................................................ 36 2.5.5 Overzicht Akkerbouwgewassen en Reststromen ........................................... 37 2.6 Totaal overzicht biomassa reststromen ............................................................ 37 3 Bioenergieprojecten in Zeeland ..........................................................................38 3.1 Voorgenomen projecten in ontwikkeling ........................................................... 38 3.2 Reeds in bedrijf zijnde projecten ................................................................... 40 4 Verwerkingstechnieken voor Biomassa .................................................................41 4.1 Productie van Groen Gas.............................................................................. 41 4.1.1 Anaërobe Vergisting ............................................................................. 42 4.1.2 Anaërobe Compostering (Vergisting) ......................................................... 47 4.1.3 Gasopwerking..................................................................................... 49 4.1.4 Vergassing ......................................................................................... 51 4.2 Overige verwerkingstechnieken...................................................................... 60 4.2.1 Verbranding....................................................................................... 60 4.2.2 Pyrolyse ........................................................................................... 61 4.2.3 Tweede generatie Ethanol ..................................................................... 62 4.2.4 Torrefactie ........................................................................................ 64 4.2.5 Hydrothermal Upgrading (HTU) ............................................................... 64 5 Analyse .........................................................................................................66 5.1 Provinciaal Beleid ...................................................................................... 66 5.2 Evaluatie van de beschikbare biomassastromen .................................................. 67 5.3 Kansen voor Groene Grondstoffen................................................................... 69 5.4 Mogelijke combinaties techniek & biomassa ...................................................... 73 5.4.1 Financiële ondersteuning (SDE Regeling).................................................... 74 5.4.2 Kansen voor Algen en Wieren.................................................................. 75 5.5 Koolstofdioxide reductiepotentieel ................................................................. 80 5.6 Logistiek & Locatie..................................................................................... 83


pagina 5

5.6.1 Oogsten en Chippen ............................................................................. 84 5.6.2 Transportkosten.................................................................................. 85 5.6.3 Tussenopslag...................................................................................... 86 5.6.4 Totaal kosten logistieke keten ................................................................ 86 5.6.5 Locaties, aantal en verwerkingstechniek.................................................... 87 5.7 Groen gas & Benuttingstrategieën .................................................................. 91 6 Conclusies en aanbevelingen ..............................................................................96 6.1 Conclusies................................................................................................ 96 6.2 Aanbevelingen .........................................................................................100 7 Literatuur .................................................................................................... 103

Bijlage A, Positieve lijst co-vergisting van mest Bijlage B, Gasproductie uit mest Bijlage C, Vragenlijst voor de Zeeuwse Gemeenten


pagina 6

Samenvatting De Hogeschool Zeeland heeft in opdracht van de Provincie Zeeland een inventarisatie gemaakt van de biomassa reststromen die benut kunnen worden voor energieopwekking. In het bijzonder gaat het dan om de productie van groen gas maar ook andere technieken en toepassingen zijn onderzocht. Fasering Het project is opgedeeld in twee fasen. De eerste fase is een inventarisatie van reststromen en technieken. In de tweede fase is een analyse van mogelijke verwerkingsroutes gemaakt. Daarbij komen factoren als aantal, locatie, toepassing van het geproduceerde methaan en vermindering van koolstofdioxide-emissies aan bod. Voor de eerste fase (zie hoofdstukken 1 t/m 4) is ook gebruik gemaakt van bestaande inventarisaties om de biomassastromen en hun omvang vast te stellen. De methode Via een vragenlijst (bijlage C) zijn de 13 Zeeuwse gemeenten en een aantal partijen die actief zijn bij het beheer van landschap en natuur benaderd. Voor hoeveelheden bermgras zijn uit de literatuur bekende schattingen vergeleken met opgaven van de wegbeheerders. Voor veel stromen kon gebruik worden gemaakt van de statistieken van het CBS, met name als het gaat om landgebruik, arealen akkerbouw, opbrengst en dergelijke. De reststromen die vrijkomen in de voedsel- en genotmiddelenindustrie zijn in kaart gebracht via het register van de Kamer van 1 Koophandel. Aan de bedrijven in deze bedrijfstak met meer dan 25 werknemers is gevraagd om een opgave van de reststromen te doen. In het algemeen was de reactie positief mits de resultaten anoniem gepresenteerd zouden worden i.v.m. concurrentie. Van de bedrijven die niet hebben gereageerd wordt ook niet verwacht dat daar nog grote stromen gevonden kunnen worden. De resultaten De totale hoeveelheid biomassa reststromen bedraagt jaarlijks iets meer dan 2 miljoen ton. De energie-inhoud daarvan is ca. 3.700 TJ (1012 Joule) berekend als opbrengst aan biogas en van houtachtige stromen op basis van verbranding.

Overzichtstabel Energetisch Potentieel Biomassa Reststromen Soort stroom

Hoeveelheid [ton/jaar] Houtachtige stromen* 49.318 Mest, lokale productie 635.419 Mest, van buiten aangevoerd 599.714 Overige natte stromen 187.878 Uien resten* 18.000 Gras (berm, natuur) 46.000 Stro/graszaadhooi 162.000 Reststromen akkerbouw 492.900 Totaal 2.191.229 * op basis van verbranden, rest biogas

Potentieel [TJ/jaar] 491 470 380 237 265 56 1.070 704 3.673

Het energetisch potentieel van de gevonden biomassa reststromen komt overeen met een thermisch vermogen van 117 MWth of 11.700 Nm3 per uur aardgas equivalent (even aangenomen dat er geschikte conversietechnieken bestaan) en is voldoende om de energiebehoefte van 30% van de 137.000 Zeeuwse huishoudens te dekken. Als het stro wordt verbrand in plaats vergist neemt het potentieel nog eens toe met 1.030 TJ tot totaal 4.700 TJ.

1

Deze keus is gemaakt vanuit praktische overwegingen, het is natuurlijk mogelijk dat een relatief gering aanbod van een groot aantal kleinere bedrijven ook tot een aanzienlijke totaal hoeveelheid gesommeerd kan worden.


pagina 7

De discussie Het berekende potentieel per inwoner komt redelijk goed overeen met een inventarisatie voor geheel Nederland (132,3 PJ = 132.300 TJ voor 16,5 miljoen inwoners in 2010, Groenboek Energietransitie). In vergelijking met de omstreeks 2004 uitgevoerde DE scans van alle Zeeuwse gemeenten is het berekende potentieel echter meer dan dubbel zo groot. De reden hiervoor is dat er in deze scans al een correctie voor de praktische beschikbaarheid van de reststromen is gemaakt. Wat hoeveelheid betreft levert mest de grootste bijdrage met 60% (zowel in de provincie geproduceerd als van buiten aangevoerd) maar door de lage energie-inhoud is de energetische bijdrage slechts 21%. Het is niet realistisch om te verwachten dat alle mest vergist gaat worden. Aangezien het vergisten van mest alléén economisch niet aantrekkelijk is zal een beperkende factor waarschijnlijk het ontbreken van voldoende co-producten zijn. Er zijn momenteel ca. zeven biogasprojecten in ontwikkeling die voor een deel mest als voeding gaan gebruiken. Strikt genomen is van buiten de provincie aangevoerde mest geen Zeeuwse reststroom, maar hij is eventueel wel binnen de provincie bruikbaar als grondstof voor energieopwekking. Wat een rol speelt bij vergisten van mest is het tekort aan organische stof in de provincie dat bij vergisten van mest leidt tot een ongewenste toename van transportbewegingen om verloren gegaan organische stof aan te vullen. Eén biogasinstallatie is inmiddels in bedrijf genomen bij McCain Food in ’s-Heer Arendskerke waar alle resten van het industriële proces worden vergist. Er zijn relatief weinig houtachtige stromen in de provincie (65.000 ton). Daarvan bestaat 16.550 ton uit sloophout dat al een bestemming heeft o.a. in de spaanplaatindustrie en dat daarom in de evaluatie niet is meegenomen. Het potentieel is ongeveer 491 TJ (14%) waarvan nu al een deel als energiebron wordt benut via de groencompostering (afgezeefde grove fractie, de zogenaamde composteeroverloop). Veel reststromen hebben al een bestemming bijvoorbeeld als grondstof in de veevoederindustrie, een aantal wordt zelfs al buiten de provincie vergist. Andere stromen, zoals bermgras worden gecomposteerd. Sommige stromen blijven nog deels onbenut vanwege de hoge kosten van inzameling. Een groot deel van het bermgras blijft na het klepelen liggen maar zou kunnen worden verzameld en afgevoerd wanneer energetische benutting zoals anaërobe compostering kostendekkend is. De conclusie Vanwege bovengenoemde redenen zal een groot deel van het potentieel onbenut blijven voor energieopwekking. Op basis van een aantal overwegingen zoals huidige benutting en opbrengst, kosten voor oogst en verwerking e.d. is een inschatting gemaakt van het praktische potentieel. Als wordt aangenomen dat zowel stro als graszaadhooi gedeeltelijk verbrand worden is het praktisch potentieel 841 – 1.533 kton biomassa met een energie-inhoud van 1.397 – 2.700 TJ. Dat is ongeveer 30 – 60 % van het theoretische potentieel. Verder mag worden aangenomen dat een deel van de mest co-vergistingsinstallaties energiegewassen gaan gebruiken als voeding voor de vergister. Naar schatting zal dat gaan om 170 – 477 TJ wat overeenkomt met 890 – 2.500 ha energiemaïs. Of dit potentieel ook gerealiseerd kan worden hangt sterk af van stimulerende maatregelen zoals de SDE subsidie en het relatief goedkoop kunnen inzamelen van bepaalde stromen zoals gras en hout. Technieken Er is een aantal technieken beschikbaar voor het produceren van groen gas uit biomassa reststromen: • Vergisting • Anaërobe compostering • Thermische vergassing Vergisting wordt de laatste jaren in toenemende mate gebruikt als techniek om mest samen met co-producten om te zetten in biogas. Vrijwel altijd worden gasmotoren gebruikt waarmee elektriciteit wordt opgewekt. In veel gevallen kan de warmte dan niet worden benut. Het biogas bestaat uit methaan en koolstofdioxide en is verzadigd met waterdamp. Er zijn technieken ontwikkeld om het gas op te werken tot aardgaskwaliteit bijvoorbeeld door de koolstofdioxide te verwijderen. In Nederland is daar al ervaring mee opgedaan op een aantal stortgasprojecten. De combinatie van technieken kan dus als bewezen worden beschouwd en is commercieel beschikbaar. Hetzelfde geldt voor anaërobe compostering; in feite is dit hetzelfde proces als vergisting maar voor relatief droge stromen zijn nieuwe technieken ontwikkeld die de laatste jaren op de markt zijn


pagina 8

gekomen. Ook hier worden de reststromen omgezet in biogas dat vervolgens kan worden opgewerkt tot methaan. In Nederland is een aantal projecten opgestart om bijv. GFT anaëroob te composteren en het gas op te werken en te gebruiken als brandstof voor voertuigen. Ook deze techniek is dus al in de praktijk getest, vooral in het buitenland en commercieel beschikbaar. Thermische vergassing als proces voor het produceren van groen gas is vooral geschikt om houtachtige stromen te verwerken. Om een geschikt gas te verkrijgen dat kan worden opgewerkt tot methaan, moet óf met zuurstof worden vergast óf moeten nieuwere technieken worden gebruikt. Deze nieuwe technieken scheiden de vergassing en verbranding zodat lucht als oxidatiemiddel kan worden gebruikt zonder dat het eindproduct veel stikstof bevat (allotherme vergassing). Het eerste proces met zuurstof is relatief duur en nog in ontwikkeling. Het tweede proces biedt betere kansen op de korte termijn. In Oostenrijk wordt een dergelijk concept al geruime tijd (sinds 2002) op een schaal van ca. 16.000 ton hout per jaar beproefd waarbij recentelijk een proefinstallatie in bedrijf is genomen (1 MWth) die het synthesegas (bestaande uit koolmonoxide en waterstof) moet omzetten naar methaan. Op basis van dit proces wordt in Zweden (Göteborg) een 20 MWth (gas) installatie gepland die omstreeks 2012 in bedrijf moet zijn. Ook in Nederland wordt door ECN aan de ontwikkeling van dergelijke concepten gewerkt waarbij verwacht wordt dat ze “technisch gedemonstreerd” zullen zijn omstreeks 2018. De bedoeling is wel gasproductie op grote schaal, ca. 1.000 MWth, dus of het zonder subsidies op kleine schaal economisch aantrekkelijk is blijft de vraag. Wat de overige technieken betreft is vooral verbranding een commercieel beschikbare techniek, hetzij in een speciaal voor dit doel gebouwde installatie, of als bijstook-brandstof in een kolencentrale. Hier zal het om de centrale in Borssele gaan. Wel moet rekening worden gehouden met de aard van de biobrandstof en zeker als het om bijstoken in een kolencentrale gaat zal er een afweging moeten plaatsvinden tussen behaald milieuvoordeel en (misschien) toegenomen risico’s voor technische en economische schade. In het algemeen levert hout weinig problemen op zowel als het om een “stand alone” zoals in Cuijk gaat (25 MWe) als wanneer in een kolencentrale wordt bijgestookt. Ook met de wat lastige stromen, wat hanteerbaarheid en samenstelling betreft, bestaan elders in Europa wel wat ervaringen zoals in Denemarken met stro. Het HTU proces (Hydrothermal Upgrading) is geschikt voor natte stromen omdat niet vooraf hoeft te worden gedroogd. De “biocrude” die met het proces wordt geproduceerd kan met bekende technieken worden opgewerkt tot dieselolie en kerosine. Het proces is nog in ontwikkeling en er staat een demonstratie-installatie gepland. In de komende maanden wordt een besluit genomen. Als deze plannen verlopen zoals gepland zou het proces omstreeks 2012-2014 commercieel beschikbaar komen. Ethanol is een belangrijk alternatief voor benzine. De bulk wordt nu nog gemaakt van suikerriet (Brazilië) en maïs (USA). Er zijn alternatieve technologieën (zogenaamde tweede generatie ethanol) in ontwikkeling die de suikers waaruit cellulose en hemicellulose zijn opgebouwd als grondstof gebruiken. Globaal kunnen deze worden verdeeld in chemische en enzymatische technieken. In de USA loopt een demonstratietraject waarin ook buitenlandse ontwikkelaars zoals Abengoa en Iogen deelnemen. In Nederland heeft Nedalco samen met partners een enzymatische technologie ontwikkeld. De plannen voor de bouw van een fabriek in Sas van Gent zijn voorlopig in de ijskast gezet. Vooral een aantal reststromen uit de landbouw zoals stro is erg geschikt als grondstof. Pyrolyse en ook Torrefactie zijn eigenlijk voorbewerkingstechnieken alhoewel pyrolyse-olie ook wel als brandstof voor stationaire dieselmotoren kan worden gebruikt. Het blijft overigens de vraag of het niet efficiënter is om de brandstof d.m.v. verbranding direct in elektriciteit om te zetten. Door pyrolyse als voorbewerking kan hout met een lage energiedichtheid in olie met een hoge energiedichtheid worden omgezet zodat op transportkosten wordt bespaard. Vooral voor lange afstandtransport over oceanen kan dit voordeel opleveren. Binnen een provincie als Zeeland levert het betrekkelijk weinig voordeel op in vergelijking met de technische risico’s van het nog niet geheel uitontwikkelde proces. Torrefactie (“roosteren” zonder zuurstof op een temperatuur van ca. 200 - 300ºC) gevolgd door pelleteren maakt agrarische en andere stromen (zoals stro) beter geschikt voor verdere verwerking. Vooral de hanteerbaarheid en maalbaarheid neemt toe, maar ook de energiedichtheid (met 30%). In Nederland ontwikkelt ECN het proces en er bestaan plannen om een demonstratie-installatie met een capaciteit van 70.000 ton (product) te bouwen. Als de plannen


pagina 9

worden gerealiseerd kan die er omstreeks eind 2010 staan en met 2-3 jaar bedrijfsvoering zou het proces omstreeks 2012-2013 commercieel beschikbaar moeten zijn. Vermeden uitstoot CO2 en de kosten Eén van de manieren om het effect van duurzame energie te kwantificeren is de vermeden uitstoot van koolstofdioxide te berekenen. Bij verbranding scoort het bijstoken in de kolencentrale het best met ca. 84 ton/TJ. Dat is meer dan twee maal zoveel als in een aparte elektriciteitscentrale (voor hout) en nog altijd 30% beter dan een WKK met tegendrukturbine. Kleinschalige warmtelevering scoort iets beter dan verbranding met WKK hoewel vergeleken wordt met aardgas dat minder koolstof per energie-eenheid bevat dan steenkool. De reden hiervoor is het hogere rendement van de installatie.

Besparing Koolstofdioxide Verwerkingstechniek

Biomassa

Bijstook kolencentrale Centrale verbranding voor elektriciteitsproductie Centrale verbranding voor warmtelevering WKK installatie Synthetisch aardgas Biogas WKK Biogas elektriciteit Biogas Groen Gas

Droge, houtige

Besparing [ton/TJ] 84 44 50

Natte

66 65 91 67 68

Bij vergistinginstallaties bespaart een WKK met zoveel mogelijk benutting van de afvalwarmte de meeste koolstofdioxide. Het gaat om ca. 91 ton/TJ als de brandstofmix die in Nederland gebruikelijk is als uitgangspunt wordt genomen (conform officiële monitoring van duurzame energie). Het produceren en leveren van groen gas voor het net scoort beduidend lager. De reden is weer dat aardgas minder koolstof bevat dan steenkool. De waarden voor gas in de tabel zijn echter op basis van eindgebruik. Een deel van het gas wordt namelijk benut voor elektriciteitsopwekking in “combined cycle” centrales met een hoog rendement. De meest geschikte techniek voor houtige stromen, wat betreft kosten en technische risico’s is verbranding. Dat kan als bijstookbrandstof in een kolencentrale of in aparte installaties die warmte en/of elektriciteit leveren. De eerste toepassing heeft het voordeel van een relatief hoog conversierendement terwijl een aparte installatie bespaart op logistieke kosten. Bovendien is de bespaarde koolstofdioxideemissie het hoogst voor bijstook in de kolencentrale. Voor Zeeland moet je uitgaan van 200 km transport. Dan zijn de kosten voor oogsten, chippen en te transporteren en opslag € 54 per ton nat hout, oftewel € 2,6 mln. op jaarbasis. Bij decentrale verwerking nemen de transportkosten af, maar het verwerkingsrendement wordt lager en de kosten voor de kleinere installaties nemen toe. Als met alle kosten rekening wordt gehouden kan een inschatting worden gemaakt welke techniek per ton bespaarde koolstofdioxide de laagste kosten heeft en welke schaalgrootte de meeste CO2 emissies bespaart. De investering en de operationele kosten zijn ingeschat met de OT (onrendabele top) berekeningen van ECN voor de SDE subsidie. Uit de berekening volgt dat centrale verwerking van hout in het algemeen de laagste kosten heeft per ton bespaarde koolstofdioxide. De investering voor bijstook in een kolencentrale zijn betrekkelijk laag evenals de extra bedieningskosten. In combinatie met de hoge besparing op koolstofdioxide is dit de meest aantrekkelijke optie voor houtige stromen (45.000 ton/jaar).

Kosten bespaarde koolstofdioxide Verwerkingstechniek voor Hout Elektriciteitslevering Warmtelevering Warmte Kracht Koppeling (WKK) Bijstook kolencentrale

Techniek centrale verbranding

bijstook kolencentrale


€ per ton CO2 98 85 67 31

pagina 10

De kosten voor de productie van BioSNG (Synthetic Natural Gas) uit hout op deze schaal liggen een stuk hoger. Met literatuurgegevens over investeringen en bedrijfskosten kan een indicatief bedrag van € 180 per ton koolstofdioxide worden berekend. Gebruik van biogas. Groen gas zal dus vooralsnog bij voorkeur worden geproduceerd uit biogas. Opwerken (CO2 verwijdering) met water als wasmedium is een veel gebruikte techniek bij bestaande installaties. Dit wordt veel toegepast in onder andere Zweden. Een interessant alternatief is misschien een cryogene scheiding waarbij koolstofdioxide in vloeibare vorm wordt verwijderd. Als verder wordt afgekoeld kan ook methaan in vloeibare vorm worden gebracht. Het voordeel is dat beide gassen dan over grotere afstand getransporteerd kunnen worden zonder al te hoge kosten. Koolstofdioxide wordt in een aantal industriële sectoren gebruikt en heeft dan een zekere waarde. Vloeibaar methaan kan of als LNG (Liquified Natural Gas) of na verdamping als CNG (Compressed Natural Gas) voor mobiliteitstoepassingen worden gebruikt. Voor transport van gasvormig methaan kan in Nederland ook gebruik worden gemaakt van het gasnet. Injectie op het lagedruknet (5-8 bar) na het GOS (gas ontvangststation) is gereguleerd; het gas moet aan bepaalde kwaliteitseisen voldoen en er moet een afnemer zijn. Een probleem is wel dat de netbeheerder eisen stelt aan de hoeveelheid. Die mag niet hoger zijn dan het jaarminimum, dus de afname in een zomernacht. Dat is dus beduidend lager dan het jaargemiddelde. Het aantal geschikte locaties en de capaciteit is daardoor beperkt. Injecteren in het hogedruknet is minder onderhevig aan capaciteitsbeperking maar moet per geval worden geëvalueerd. Opslag van het gas onder hoge druk (300 bar) kan dag–nachtfluctuaties in het verbruik opvangen maar is voor seizoensfluctuaties niet praktisch. Andere toepassingen De benutting van biomassa en reststromen voor energetische toepassingen en met name groen gas staat in deze studie centraal. Toch zijn er ook andere kansen voor biomassa. Bijvoorbeeld als grondstof voor de productie van chemicaliën door synthese uit koolmonoxide en waterstof afkomstig uit biomassa (thermochemische route). Ook kunnen de planten worden gescheiden in waardevolle delen (eiwitten, aminozuren) of kunnen micro-organismen worden gebruikt voor de omzetting (bioraffinage resp. fermentatie). Met name gras en bietenblad zijn interessante grondstoffen voor het maken van eiwitten die in diervoeders gebruikt worden of zelfs geschikt zijn voor menselijke consumptie. Interessant is ook de indirecte synthese van eiwitten (SCP, Single Cell Protein) uit biomassa door micro-organismen die methaan verwerken. Voor dit soort processen kan ook opgewerkt biogas als grondstof worden gebruikt. De economische haalbaarheid is echter op dit moment nog niet voldoende. Als laatste bron van biomassa is een beknopt overzicht gegeven van de kansen van algen en wieren. Het gaat hier uiteraard niet zozeer om reststromen maar om gekweekte biomassa. Vooral microalgen staan tegenwoordig sterk in de belangstelling. Ze kunnen worden gebruikt voor het leveren van energie (sommige soorten kunnen tot 40% olie bevatten), als voedingssupplement of als diervoeder met name in aquaculturen. De teelt kan op verschillende wijze gebeuren waarbij een openvijversysteem het simpelst is. Een gesloten bioreactor kan een hogere productie opleveren maar is vaak duurder in aanschaf en gebruik. Algenteelt kan heel goed in combinatie met een afvalwaterzuivering of op digestaat van een mestvergister. Algenkweek lijkt nog te duur te zijn voor uitsluitend energetische toepassingen, maar in combinatie met de productie van bijvoorbeeld cosmetica, voedsel, fijnchemicaliën e.d. kunnen algen een veelbelovend productiesysteem zijn.


pagina 11

De belangrijke conclusies op een rij: • • • • • • • •

• • •

•

• • •

•

Aan biomassa en reststromen is in Zeeland (praktisch) ongeveer 1,4 – 2,7 PJ per jaar beschikbaar dat is 30 - 60% van het theoretische potentieel. Dat komt overeen met het verbruik van 18.000 – 34.000 van de 118.000 Zeeuwse huishoudens, ongeveer 15 - 30%. Ongeveer 10 – 25% van de stromen komen in aanmerking voor verbranding, de rest voor de productie van biogas. Afhankelijk van de hoeveelheid co-producten in de agrarische vergister zal er ook nog eens 170 – 477 TJ aan energiegewassen vergist gaan worden. Veel reststromen hebben al een nuttige toepassing. Voor de vergisting van relatief droge stromen zoals GFT zijn de laatste jaren technische systemen ontwikkeld, beproefd en al op relatief grote schaal in gebruik in Europa. De effectiviteit (lage kosten en veel koolstofdioxide-besparing) van het bijstoken van houtige stromen in een kolencentrale is het hoogst. Op de lange termijn is dat echter niet wenselijk omdat kolencentrales uiteindelijk zullen 2 verdwijnen . Daarom is ook investeren noodzakelijk in “toekomstbestendige” technieken en oplossingen die een structurele verbetering beloven. Natte stromen kunnen worden vergist. Benutting van het gas in een WKK is de meest effectieve optie als uitsluitend naar bespaarde koolstofdioxide wordt gekeken. Het praktisch potentieel aan biomassa en reststromen kan voor Zeeland een besparing van 126 – 257 kton koolstofdioxide per jaar opleveren. Dat is 50 – 100% van de Zeeuwse ambitie om met kleinschalige bio-energie koolstofdioxide te besparen (bereik 100 – 1000 kton, raming 250 kton totaal in 2020: 1.700 kton t.o.v. 1990). De doelstelling zoals die in de strategienota van de provincie Zeeland is opgenomen om in 2010 300.000 ton biomassa bij te stoken in de kolencentrale en vanaf 2010 – 2014 zelfs 500.000 ton thermisch voorbehandelde biomassa, maakt import of teelt van energiegewassen vrijwel onvermijdelijk. Het potentieel aan biogas bedraagt ca. 38 mln. Nm3 (aardgas equivalent), dat is ruim voldoende voor de geplande 41 bussen in het streekvervoer (2,0 – 2,5 mln. Nm3). Cryogene opwerking kan worden gebruikt om biogas in te zetten voor mobiliteit zodat geen hinder wordt ondervonden van capaciteitsproblemen in het gasnet. Biomassa (gras, bietenloof) kan gedeeltelijk ook worden gebruikt als grondstof voor hoogwaardige producten zoals eiwitten (bioraffinage), de resten kunnen dan eventueel worden vergist (cascadering). Algen en wieren zijn weliswaar geen reststromen maar de kweek staat in de belangstelling en biedt zeker voor Zeeland kansen, bijvoorbeeld als voedsel bij de visteelt. Verder kunnen combinaties van algenteelt met een waterzuivering of een mestvergister interessant zijn.

De daadwerkelijke realisatie van projecten zal veel afhangen van particulier initiatief en de subsidiemogelijkheden van de overheid. Wat verwerkingtechniek, hoeveelheid en kwaliteit van biomassa en reststromen betreft is al veel bekend. Aanbevelingen Om kansen te creëren of risico’s te verminderen is het soms nodig om aanvullend onderzoek te doen. In een aantal gevallen is het al vrij duidelijk wat moet gebeuren, bijvoorbeeld GFT vergisten in plaats van composteren. De techniek is bekend en betrouwbaar en kan zo worden toegepast. Een ander geval betreft de pilot houtinzameling. Deze moet meer informatie opleveren over hoeveelheid en kosten van de gehele keten en de bereidheid om hieraan mee te werken. In een 2 Dit is meer een feit dan een mening, ik baseer me o.a. op de uitspraken van Jim Hansen een gerespecteerde Amerikaanse klimaatonderzoeker die jaren voor NASA heeft gewerkt. In een interview (Volkskrant 29 november 2008) zegt hij “… als we wereldwijd moratorium op nieuwe kolencentrales instellen en oude centrales sluiten kun je laten zien dat de CO2 in 2030 piekt rond de 400 ppm en daarna geleidelijk terugloopt naar iets van 350 ppm. Dat is ongeveer het getal waarbij de aarde in evenwicht is op een manier die we de laatste twaalfduizend jaar gewend zijn”. En verder is hij van mening dat “… na 2016 klimaatverandering onomkeerbaar is”.


pagina 12

aantal Nederlandse gemeenten is iets dergelijks al opgezet en van deze ervaring kan goed gebruik worden gemaakt. Andere aanbevelingen zijn minder vanzelfsprekend zoals onderzoek naar tweede generatie ethanol. Op dit moment zijn de technieken nog niet ver genoeg ontwikkeld en in het algemeen wordt aangenomen dat de kosten nog hoog zijn. Toch kan dit een interessante mogelijkheid zijn om bijvoorbeeld stro te gebruiken. De belangrijkste aanbevelingen zijn: •

• • • • •

• • • • •

Haalbaarheidsonderzoek naar het vergisten van GFT eventueel in combinatie met andere stromen zoals gras. Onderzoek van benutting van het gas doorinzamelvoertuigen, bussen, auto’s, WKK of gasinjectie. Onderzoek naar de mogelijkheden (techniek, kosten, ervaring) van cryogene gasopwerking. Onderzoek naar de voor- en nadelen van groen gas als transportbrandstof in tegenstelling tot bijvoorbeeld elektriciteit. Opzetten en uitvoeren van een pilot inzamelen houtige stromen. Inventarisatie van grote warmtegebruikers die nu nog fossiele brandstoffen gebruiken maar kunnen (willen) overschakelen naar bio-energie Haalbaarheidsonderzoek BioSNG uit houtige stromen met name gericht op grootschalige toepassing (met geïmporteerde biomassa) maar eventueel met een pilot op Zeeuwse schaal (45.000 ton). Haalbaarheidsonderzoek naar kansen voor de productie van ethanol uit lignocellulose materialen (technieken, kosten). Vooral stro zou een geschikte grondstof kunnen zijn. Haalbaarheidsonderzoek en eventueel pilot voor de inzameling en benutting van nu nog geklepeld gras uit bermen en natuur (biogas, bioraffinage). Onderzoek naar biomassa als grondstof voor eiwitten, aminozuren (gras, bietenblad …) Haalbaarheidsonderzoek naar de mogelijke toepassingen en kweek van microalgen in Zeeland. Onderzoek naar de haalbaarheid en wenselijkheid van een Zeeuws digitaal informatieloket voor bioenergie, technieken, stromen …

Mauna Loa Observatory CO2 Waarden 410

CO2 concentratie [ppm]

390 370 350 330 310 290 270 250 okt-54

mrt-60

sep-65

mrt-71

aug-76

feb-82

aug-87

jan-93

jul-98

jan-04

jul-09

Datum

Hier doen we het allemaal voor. De koolstofdioxide in de atmosfeer neemt gestadig toe. Het golfpatroon wordt veroorzaakt door seizoenswisselingen, zomer op het noordelijk halfrond betekent meer fotosynthese en lagere koolstofdioxide concentraties (metingen Moana Loa Observatory, Hawaï USA bijgewerkt tot april 2009, www.co2now.org)


pagina 13


pagina 14

1

Inleiding

Onderdeel van de strategienota Energie en Klimaat is de productie van groen gas uit reststoffen van agrarische oorsprong en/of onderhoud van bossen, wegen of andere infrastructuur. Voorbeelden zijn: snoeiafval, bermmaaisel, schillen, … etc. Ook is te denken aan reststoffen uit de voedings- en genotmiddelen industrie. Veel van dit materiaal wordt nu gecomposteerd, verbrand of op andere wijze verwijderd. Uit veel studies is gebleken dat dit materiaal ook geschikt is voor de productie van methaan via een vergistingsinstallatie. Het product kan vervolgens ingezet worden als zogenaamd “groen gas” met bijvoorbeeld injectie in het net of voor mobiliteitstoepassingen, of worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit en/of warmte. De Provincie heeft aan de Hogeschool Zeeland opdracht gegeven een studie uit te voeren naar de haalbaarheid van groen gas uit bio-reststromen, bijvoorbeeld d.m.v. vergisting, de meest optimale wijze waarop het geproduceerde methaan kan worden ingezet en de mogelijke marktpartijen die een pilotproject willen uitvoeren. De studie moet ook advies geven voor reststromen van biomassa die (nog) niet in aanmerking komen voor vergisting, bijvoorbeeld omdat de beschikbare techniek niet marktrijp is of omdat er andere gebruiksmogelijkheden zijn met goede CO2 reductie. De studie is opgesplitst in twee fasen: 1. Eerste fase: a. Geactualiseerde inventarisatie van in Zeeland beschikbare bronnen van reststromen uit de agrarische sector, overheden, natuurorganisaties, hoveniers, … etc. b. Overzicht van lopende initiatieven en partijen die op dit gebeid willen investeren en de stand van zaken van die initiatieven c. Actueel overzicht van beschikbare en op korte termijn beschikbaar komende verwerkingstechnieken 2. Tweede fase: a. Advies over de optimale verwerkingsroute van het materiaal. Daarin wordt rekening gehouden met factoren zoals aantal, locatie, toepassing van het geproduceerde methaan, de milieuprestaties van de verschillende opties (in termen van vermeden CO2-emissie op jaarbasis) b. Optimale configuratie (aantal en vorm) van biovergisters in Zeeland, waarbij naast CO2 reductie ook andere organisatorische relevante aspecten (zoals ruimtelijke ordening, subsidieregelingen en mogelijke initiatiefnemers) in de overweging worden betrokken. Hoewel de productie van biogas centraal staat in de studie zal ook worden geïnventariseerd welke andere technieken beschikbaar zijn voor het verwerken van bio-reststromen, vooral als deze niet direct in aanmerking komen voor vergisten of andere gas producerende technieken. Verder is beknopt aangegeven wat de mogelijkheden van algen en wieren zijn in Zeeland en is het belang van cascadering en het benutten van biomassa als een groene grondstof onderstreept. De informatie over soort en hoeveelheid reststromen is afkomstig uit (zoveel mogelijk) recente rapporten over dit onderwerp, CBS statistieken, gemeenten, landen tuinbouworganisaties, natuurbeheer en marktpartijen. Een recente publicatie geeft veel inzicht in de mogelijkheden om biomassa uit het landschap (Binnenlands biomassapotentieel, biomassa uit natuur, bos, landschap, stedelijk groen en houtketen, februari 2008 [39]). Deze studie geeft helaas geen inzicht in het potentieel per provincie maar kan wel worden gebruikt om in te schatten hoeveel een bepaald soort landschap kan opleveren. De 13 Zeeuwse gemeenten zijn benaderd met een vragenlijst over binnen hun gemeente beschikbaar komende biomassa stromen.


pagina 15

2

Biomassastromen

Onder biomassa wordt binnen de EU verstaan: “De biologisch afbreekbare fractie van producten, afvalstoffen en residuen van de landbouw (inclusief plantaardige en dierlijke stoffen), de bosbouw en aanverwante bedrijfstakken, alsmede de afbreekbare fractie van industrieel en huishoudelijk afval” [1]. Huishoudelijk afval, alhoewel volgens deze definitie (deels) biomassa maakt geen deel uit van de studie omdat dit afval al grotendeels energetisch wordt benut in verbrandingsinstallaties. De biomassa reststromen kunnen worden gekenmerkt door hun consistentie (houtachtig of niet), vochtgehalte en herkomst (b.v. agrarische stromen). Energieteelt op zich is geen onderdeel van de studie maar het grote areaal aan akkerbouwproducten in Zeeland levert enerzijds reststromen maar kan potentieel ook worden benut voor de productie van biobrandstoffen (ethanol uit tarwe en aardappelen bijvoorbeeld of teelt van co-producten zoals energiemaïs). Op dit moment is het standpunt van GS dat de provincie Zeeland geen ontwikkeling wil stimuleren waarbij voedselgewassen voor energieproductie worden aangewend.

2.1

Houtachtige stromen

In het kader van een recente studie naar de duurzame verwerking van houtachtige reststoffen in Zeeland [2] is een uitgebreide inventarisatie van deze stromen gedaan. Dit rapport wordt als leidraad gebruikt bij het actualiseren van dit soort stromen. Veel informatie (ook over andere vormen van biomassa) is afkomstig uit een publicatie van SenterNovem “Inzameling Biomassa, een kans voor Bans”[3].

2.1.1

Snoei- en rooihout (fruitteelt, boomkwekerijen)

Knip-, snoei-, en rooihout is al het schone onbewerkte hout dat vrijkomt bij onderhoud aan groenstroken, houtwallen en bij agrarische bedrijven. Het vochtpercentage bedraagt gemiddeld 40% en daalt door opslag in de open lucht. Een goede vorm van duurzame verwerking is opwekking van duurzame energie uit dit materiaal door verbranding in speciale installaties [3]. De energie inhoud van deze stroom bedraagt ca. 10,2 GJ/ton waarbij als conversietechniek verbranding het meest voor de hand ligt [3]. Voor veel gemeenten vormt deze biomassastroom een interessante optie.

2.1.1.1 Fruitteelt Het agrarische buitengebied vormt een grote bron van knip- en snoeihout. Fruittelers snoeien elk jaar hun fruitbomen, waarbij ca. 2,5 ton snoeihout per hectare vrijkomt. Daarnaast rooien fruittelers eens in de 10-15 jaar het hele perceel om plaats te maken voor nieuwe teelt [3]. Daarbij komt gemiddeld 30 ton rooihout per hectare vrij, waarvan 5 ton stobben (wortels) met veel aanhangend zand. Verwijdering van stammen gebeurt op verschillende marktconforme manieren. Soms geeft de eigenaar het hout weg als kachelhout. Als gevolg van het stookverbod is verbranding in de open lucht verboden, maar met een ontheffing mag het soms worden verbrand. Als de gemeente geen ontheffing geeft wordt er soms nog wel eens een ecologische wal gemaakt langs de zijkanten van een perceel. Een enkeling kiest ervoor om de bomen helemaal te klepelen, waardoor het hout in de bodem wordt gewerkt. Nadeel hiervan is echter verzuring en een ongelijk plantbed. Op grond van bovenstaande wordt de beschikbare hoeveelheid biomassa geschat op 4,9


pagina 16

ton per hectare per jaar gemiddeld. Een deel van de biomassa zijn bladeren die wellicht op een andere wijze verwerkt moeten worden. Deze hoeveelheid wordt geschat op 10% van het totaal. Tabel 2-1

Areaal Fruit in Zeeland in hectare (Bron: CBS Statistieken) Soort Appels Peren Totaal Geschat biomassa (ton) Waarvan houtachtig (ton)

2006 1.648 1.986 3.634 17.800 16.020

2007 1.636 2.106 3.742 18.400 16.560

Er is alleen rekening gehouden met appels en peren omdat deze al ca. 87% van het areaal uitmaken. De overige blijvende teelt bestaat uit pruimen, zure kersen, overige pit- en steenvruchten, bessen en overig kleinfruit. De stookwaarde van het hout zal bij een vochtpercentage van 40% ongeveer 10,2 GJ/ton bedragen, dus het potentieel (bij verbranding) is jaarlijks 170 TJ.

2.1.1.2 Boomkwekerijen Boomkwekerijen kweken en verkopen bomen en struiken. Naast wat snoeihout bij de laanboomkwekers en een beetje uitval komt er niet structureel veel groenmateriaal vrij. Jaarlijks worden er echter grote partijen niet verkocht. Een gedeelte wordt teruggesnoeid of opnieuw uitgeplant, maar partijen zonder marktperspectief worden verwijderd om nieuwe aanplant meer ruimte te geven. De boomkwekerijsector bestaat grofweg uit drie soorten bedrijven: kwekers van bos- en haag- en plantsoenplanten inclusief de rozenkwekers, kwekers van laan- en parkbomen en kwekers van vruchtbomen. In de eerder genoemde inventarisatie van houtachtige reststoffen [2] uit 2006 wordt een bereik van 2-7 ton per hectare gegeven gebaseerd op eerdere studies door BTG (1993) en Grontmij (1991). De onzekerheid is dus groot maar omdat de bijdrage relatief gering is wordt de gemiddelde waarde van 4,5 ton per hectare aangehouden. Het restmateriaal zal bij kwekerijen van vruchtbomen en laan- en parkbomen meer houtachtig zijn dan bij de overige kwekerijen. Aangenomen wordt een factor 70% voor de houtachtige reststromen. Tabel 2-2

Areaal Boomkwekerijgewassen in Zeeland [ha] (Bron: CBS Statistieken) Soort Bos-, haag-, plantsoen Laan- en parkbomen Vruchtbomen Totaal Geschat biomassa (ton) Waarvan houtachtig (ton)

2006

2007 29 9 62 100 450 315

32 24 60 116 522 365

Het energiepotentieel bedraagt bij verbranding 3,7 TJ dus klein in vergelijking met snoeihout uit de fruitteelt.

2.1.1.3 Bedrijven, bomen langs wegen, dijken en watergangen Gebaseerd op eerdere schattingen in 2004 “Duurzame verwerking van Houtachtige Reststoffen in Zeeland” [2] naar verwachting ca. 860 ton jaarlijks. Deze inschatting is niet aangepast,


pagina 17

hoofdzakelijk omdat de hoeveelheid betrekkelijk gering is. Wel is deze vraag gesteld aan organisaties waarvan het aannemelijk is dat daar dergelijke reststromen vrijkomen. Waterschap Zeeuwse Eilanden Geen specifieke opgave van houtachtige biomassa. Waterschap Zeeuws Vlaanderen In de winter wordt door eigen kantonniers gesnoeid wat ongeveer 60 ton snippers oplevert. Deze worden tijdelijk opgeslagen en sinds vorig jaar verkocht als biomassa. Voorheen werden de snippers in het plantsoen teruggespoten, maar het is de bedoeling de bermen te verarmen. De opbrengst van hout dat vrijkomt bij snoei en rooiwerk door derden wordt verrekend in de aanbesteding.

2.1.1.4 Bos-, natuur-, en recreatieterreinen Het totaal areaal bos in Zeeland is volgens CBS statistieken (2003) 3.709 hectare. De jaarlijkse bijgroei ligt tussen 3,6 – 9,6 m3 per jaar per hectare, een redelijk gemiddelde lijkt 7,5 m3 spilhout per jaar per hectare [39].

Afbeelding 2-1 Onderverdeling van een staande boom. Spilhout bestaat voor ongeveer 5% uit tophout. Het bovenste deel van de stam dat wordt afgetopt op bijvoorbeeld 10 cm dikte. Het takvolume is ongeveer 20% van het spilhoutvolume [39] Maximaal kan dus een bijgroei van 27.820 m3 spilhout worden verwacht waarvan het tophout 5% dus 1.400 m3 bedraagt en de takken totaal 5.600 m3. Met een conversie van 0,5 ton droog hout per m3 dus: Spilhout Tophout Takken

13.900 ton 700 ton 2.800 ton

Alles bij elkaar dus 16.700 ton droog hout of ca. 300 TJ3 maximaal. Een deel daarvan zal als productiehout een andere bestemming krijgen dan energieopwekking. Takken en tophout zijn in principe afval en kunnen in aanmerking komen als grondstof voor bio-energie. Maximaal zou dat dus zo’n 3.500 ton of 63 TJ kunnen zijn. De oogst van tophout en takken vindt in Nederland nog nauwelijks plaats. Om de biodiversiteit en de bodemvruchtbaarheid in stand te houden is dat ook ongewenst. Volgens deskundigen moet driekwart in het bos achterblijven zodat realistisch oogstbaar “slechts” 16 TJ is, wat overeenkomt met 5.833 ton nat hout (met vochtpercentage van 40%). Staatsbosbeheer SBB levert al een deel van haar productie aan de energiecentrale in Cuijk voor het opwekken van bio-energie4. Zeeuws spilhout gaat ook vaak naar de spaanplaatindustrie in België. Tophout en 3 Merk op dat hier sprake is van droog hout met een energie-inhoud van ongeveer 18 GJ/ton. Dit in tegenstelling tot snoeihout uit bijvoorbeeld paragraaf 2.1.1.1 4 Voor 2007 werd geschat dat 70% van de brandstof in Cuijk afkomstig was van hout uit Nederland, het gaat dan om ongeveer 84.000 ton d.s. of 168.000 ton vers hout (50% d.s.) [42]


pagina 18

takken blijven achter in het bos, men beraad zich over nuttige toepassingen. Een groter probleem is het natuurgras dat na maaien i.v.m. natuurbeheer niet mag blijven liggen (verschralen) [40] (zie paragraaf 2.3.1). Het Zeeuwse Landschap Vanaf november t/m februari vinden er veel snoeiwerkzaamheden plaats, het betreft dan met name het afzetten van knotbomen (cyclus 5 jaar) en het terugzetten van meidoornhagen. In het district zuid (Zeeuws-Vlaanderen) wordt 250-275 m3 houtsnippers geproduceerd die lokaal worden afgezet bij particulieren voor paden en tuinaanleg. Naast houtsnippers komt er nog eens 75 m3 stamhout vrij dat tegen een lage vergoeding lokaal wordt afgezet als kachelhout. Deels wordt het knotten uitbesteed aan lokale groenvoorzieners, gegevens over hoeveelheden daarvan zijn niet beschikbaar. Naast deze reguliere werkzaamheden vinden er soms ook werkzaamheden op projectbasis plaats. Daarvan zijn nu geen gegevens beschikbaar. In het district Noord worden geen noemenswaardige hoeveelheden snoeihout geproduceerd. In voorkomende gevallen blijft het ter plaatse achter Natuurmonumenten Bij het knotten komt hout vrij en soms worden op dijken bomen geveld. Deels wordt het hout verwerkt in houtrillen maar een groot deel wordt versnipperd en afgevoerd of ter plaatse verwerkt. Een gemiddelde per jaar is 150-200 ton aan snippers en takken.

2.1.2

Knip- en snoeihout (gemeentelijk bereik)

Deze stroom bestaat deels uit ingezameld of aangeleverd materiaal en deels komt het beschikbaar bij onderhoud van plantsoenen en andere houtachtige groenvoorzieningen. De respons van de enquête bij de gemeenten was onvolledig zodat deels gebruik is gemaakt van de informatie uit andere bronnen.

2.1.2.1 Van de gemeente zelf Dit is het afval dat vrijkomt tijdens de werkzaamheden van gemeentelijk groenbeheer. In literatuur [8] wordt voor deze stroom een hoeveelheid van 10.000 ton ingeschat op basis van een inventarisatie van CBS cijfers van 2006. De respons van de enquête onder de gemeenten nu was onvolledig en kwam niet verder dan ca. 3.010 ton. De onzekerheid van deze stroom is vrij groot bovendien zal hij van jaar tot jaar variëren.

2.1.2.2 Grof tuinafval van ingezetenen Grof tuinafval wordt door de ingezeten aangeleverd op de milieustraten of apart opgehaald door de gemeente. Het gaat in totaal om 14.560 ton (zie tabel in paragraaf 2.2.1). Dit afval wordt samen met groenafval van gemeenten en hoveniersbedrijven gecomposteerd in de groencompostering van Delta Milieu in Vlissingen Oost. De capaciteit van deze installatie is 30.000 ton per jaar. De grotere stukken (van 8 cm diameter) worden voor compostering verkleind. Een klein deel van de compost is na scheiding geschikt als brandstof en dit wordt hoofdzakelijk in België afgezet. Het is de bedoeling om het aandeel biobrandstof in de toekomst te vergroten tot 10.000 ton [10].

2.1.3

Bouw- en sloophout

De hoeveelheid van deze stroom is berekend met cijfers van CBS, zie paragraaf 2.2.1. Het totaal komt uit op 16.550 ton waarvan een groot deel in de spaanplaatindustrie terechtkomt of naar Belgie of Scandinavië wordt geëxporteerd waar het als brandstof wordt ingezet.


pagina 19

2.1.4

Overzicht Houtachtige stromen

In onderstaande tabel zijn de houtachtige stromen samengevat. Veel informatie is afkomstig uit een eerdere inventarisatie [2], waar mogelijk aangepast zoals met name de hoeveelheid GFT (recente cijfers) en fruitbomenhout (kleiner areaal en lagere productie). Tabel 2-3

Overzichtstabel Houtachtige biomassa [ton] Herkomst stroom Fruitteelt Boomkwekerijen Bedrijven, bomen langs wegen, dijken en watergangen5 Bos, natuur en recreatieterreinen Knip en snoeihout gemeenten Grof tuinafval van ingezetenen Totaal “natte” houtachtige stromen Droog bouwen sloophout

Hoeveelheid 16.560 365 2.000 5.833 10.000 14.560 49.318 16.550 65.868

Bij een gemiddeld vochtgehalte van 40% is de stookwaarde 10,2 GJ/ton dus het potentieel bij directe verbranding bedraagt ca. 503 TJ voor het “natte” deel. Bouw en sloophout wordt meestal via andere kanalen afgezet, export als brandstof of in de spaanplaatindustrie, en is dus niet direct beschikbaar voor energieopwekking. Het energiepotentieel daarvan zou additioneel nog 298 TJ kunnen zijn.

5 Tijdens de eerste bijeenkomst van de klankbordgroep op 9 februari 2009 is deze inschatting opgehoogd van 860 ton (literatuur [2]) naar “een paar duizend ton”


pagina 20

2.2

Natte stromen

2.2.1

GFT inzameling gemeenten

De inzameling van gescheiden afval is zo’n 20 jaar geleden gestart in Nederland. De meeste gemeenten hebben destijds gekozen voor een aërobe compostering in grote hallen. Voor de jaarlijkse hoeveelheid ingezamelde GFT wordt gebruik gemaakt van de cijfers van CBS met een controle door de gemeenten (enquête) daar waar deze informatie wordt verstrekt. De totale hoeveelheid is berekend op basis van hoeveelheid per inwoner (cijfers 2006) en inwoners in 2007. Als er niet te veel is veranderd aan de specifieke productie benaderen de getallen in de tabel de feitelijke hoeveelheid in 2007. Tabel 2-4

Ingezameld Biomassa in Zeeland per Gemeente (ton/jaar) (Bron: CBS Statistieken 2006) Gemeente Sluis Terneuzen Hulst Reimerswaal Kapelle Borsele Vlissingen Middelburg Veere Noord Beveland Goes Tholen Schouwen Duiveland Totaal

Inwoners 24.325 55.268 28.013 21.109 12.001 22.387 45.023 47.269 21.950 7.267 36.600 25.155 34.132 382.504

GFT 3.708 6.288 4.611 2.667 1.409 3.492 3.001 4.307 2.354 1.378 3.304 2.350 5.507 44.376

Grof Tuinafval 1.285 1.599 1.705 898 169 1.036 762 757 2.178 364 1.211 1.162 1.434 14.560

Houtafval 1.070 1.879 616 913 336 985 1.531 1.182 1.471 501 1.318 1.836 1.477 16.552

Het grof tuinafval bestaat uit boomstronken, grote takken en snoeihout. Het houtafval is sloophout, houten meubelen en ander resthout uitgezonderd grof tuinafval. De GFT wordt aëroob gecomposteerd in de GFT compostering van Delta Milieu die zich bevindt op het industrieterrein Vlissingen Oost. Volgens opgave van Dhr. Jacobs (manager Biofuels van Delta Milieu) wordt al het Zeeuwse GFT (42.000 – 43.000 ton) daar gecomposteerd en is de capaciteit van de installatie 50.000 ton GFT per jaar. Het verschil, ca. 8.000 ton is afkomstig van aanvoer van bedrijven. De contracten met de gemeenten lopen voor het merendeel nog tot omstreeks 2017. Deze raming komt goed overeen met de op basis van statistieken en inwoneraantal berekende hoeveelheid van ca. 45.000 ton. Uit de composteringsinstallatie komt een zeefoverloop (grove houtachtige fractie) vrij die op de locatie Bergschenhoek wordt opgewerkt tot ca. 2.500 ton (kwalitatief laagwaardige) biobrandstof. Dit product wordt vervolgens hoofdzakelijk in Duitsland afgezet [10]. De rest na scheiding bestaat uit plastic, puin ijzer en dergelijke en wordt gestort. De gasproductie van GFT wordt ingeschat op 90 Nm3/ton. Bij een methaangehalte van 50% komt dat overeen met 71 TJ/jaar energie in biogas6.

6 Deze inschatting is wat aan de conservatieve kant. Bij de GFT vergister in Västerås (Zweden) bijvoorbeeld (zie paragraaf 4.1.2 is het gehalte ca. 60%.


pagina 21

2.2.2

Mest

Mest wordt de laatste jaren in toenemende mate gebruikt om energie mee op te wekken in de vorm van biogas. Het gas kan worden benut als brandstof in een gasmotor met bijvoorkeur benutting van de restwarmte. De laatste twee jaar is er meer aandacht voor het verder opwerken van biogas tot aardgaskwaliteit. Voor een effectieve installatie is de toevoer van zogenaamde co-producten onontbeerlijk. Dit kunnen zijn reststromen uit de akkerbouw, bermgras, geteelde biomassa (energiemaïs) of andere stromen. In de meeste gevallen, vooral als het digestaat in de landbouw moet worden afgezet, is het wenselijk dat de co-producten op de witte lijst staan. Het aantal dieren is in de gemeente Sluis in absolute zin het grootst waarvan het merendeel bestaat uit pluimvee. Dit geldt overigens voor alle gemeenten. Tabel 2-5

Aantal dieren in de Veehouderij in Zeeland (2007) (Bron: CBS Statistieken) Gemeente Sluis Terneuzen Hulst Reimerswaal Kapelle Borsele Vlissingen Middelburg Veere Noord Beveland Goes Tholen Schouwen Duiveland Totaal

rundvee 7.049 6.152 7.505 2.810 930 3.422 521 1.992 5.829 2.414 1.152 3.596 5.635 49.007

varkens 21.046 2.462 7.021 5.073 329 5.768 48 10.703 0 5 15.467 7.674 75.596

kippen 302.166 68.540 140.182 69.454 126.442 185.809 40.030 163.482 45.160 96.045 139.332 156.345 1.532.987

overig 8.645 4.789 6.141 4.790 1.237 19.920 3.606 3.888 5.521 5.318 2.707 13.623 11.227 91.412

Mest wordt binnen de provincie getransporteerd van bedrijven met een overschot naar hoofdzakelijk akkerbouwbedrijven. Overschotbedrijven zijn vooral bedrijven met hokdieren zoals pluimvee en varkens. Ook van buiten de provincie wordt mest aangevoerd maar de hoeveelheid verschilt veelal van jaar tot jaar. Op basis van CBS statistieken7 kan een overzicht worden gemaakt van de verschillende soorten mest en hoeveelheden. Voor rundvee en bepaald andere diersoorten is de weidemest niet meegerekend aangezien die niet ingezameld kan worden. Verder zijn een aantal groepen samengevoegd om de tabel wat overzichtelijk te maken. Het gaat dan vooral om dunne mest van rundvee op stal en gedurende de weide periode op stal, varkens totaal (vleesvarkens en fokvarkens) en vaste mest van overige diersoorten (schapen, geiten, pelsdieren, paarden en pony’s). De vaste mest van rundvee is afkomstig van vleeskoeien en bestaat uit de dikke fractie of stromest.

7

De cijfers over 2007 zijn voorlopige cijfers!


pagina 22

Tabel 2-6

Stalmestproductie in Zeeland per Gemeente in 1.000 kg (2007) (Bron: CBS Statistieken) rundvee

Gemeente Sluis Terneuzen Hulst Reimerswaal Kapelle Borsele Vlissingen Middelburg Veere Noord Beveland Goes Tholen Schouwen Duiveland Totaal

dun

Vleeskalveren

vast

dun

Pluimvee vast

Varkens totaal

Overige diersoorten 2.388

dun

53.622

8.981

2.483

3.333

23

24.325

62.397

5.096

151

562

100

2.952

1.884

67.295

6.454

2578

1.980

14

6.989

2.086

28.994

1.848

0

554

25

4.602

1.046

8.468

896

3

1.859

430

331

648

21.971

3.493

2.130

2.851

478

6.450

3.369

4.192

588

11

702

154

58

972

22.404

707

3

0

0

0

2.063

63.515

2.051

984

1.939

482

14.512

3.186

30.745

322

6

792

174

0

1.159

12.064 30.661

1.043 2.450

0 985

1.087 1.913

23 228

6 17.665

693 2.518

47.964

2.282

3.819

2.248

315

8.027

2.618

453.290

36.211

13.108

19.820

2.444

85.916

24.630

De hoeveelheid dunne rundveemest levert op afstand de grootste bijdrage aan het totaal gevolgd door dunne varkensmest. De hoeveelheid (vaste) pluimveemest is qua hoeveelheid niet zo groot maar omdat het drogestofgehalte hoger is dan van rundveemest en varkensmest kan de potentiële opwekking van energie met bijvoorbeeld een biogasinstallatie aanzienlijk zijn. De vijf gemeenten met de grootste (totaal) productie zijn: Tabel 2-7

Gemeente (1) Sluis (2) Hulst (3) Veere (4) Terneuzen (5) Schouwen-Duiveland Totaal

Bijdrage mest totaal [%] 15,0 13,8 13,6 11,4 10,6 64,4

Drie van deze gemeenten liggen op Zeeuws Vlaanderen waar totaal 40,2% van de Zeeuwse mest wordt geproduceerd. Omdat er naar is gestreefd om zoveel mogelijk recente informatie te gebruiken zijn in Tabel 2-8 producties van 2007 vermeld en netto aanvoer over 2006 (cijfers 2007 zijn nog niet bekend). Verder is in deze cijfers geen rekening gehouden met de opening van de Biomassacentrale op Moerdijk begin september 2008, waar jaarlijks 440.000 ton stapelbare pluimveemest wordt verbrand waarmee 36,5 MWe kan worden opgewekt. In Zeeland is sprake van een betrekkelijk grote aanvoer van dit soort mest. Er wordt verwacht [4] dat deze stroom van de Zeeuwse markt zal verdwijnen en worden vervangen door b.v. varkensdrijfmest8. Op basis van het droge stofgehalte alleen zou deze mest toenemen met ca. 38.800 ton.

8 Volgens DEP, de stichting die de aanvoer van mest verzorgt, komt het merendeel van de leden uit Brabant en Limburg en slechts enkelen, 3-4 uit, Zeeland.


pagina 23

Tabel 2-8

Productie & Netto aanvoer van mest Zeeland in 1.000 kg (2006) (Bron: CBS Statistieken) Rundvee dun

Productie 2007 Aanvoer 2006 Totaal

Vleeskalveren

vast

dun

Pluimvee vast

Varkens totaal

Overige dieren

Totaal

dun

dun

453.290

36.211

13.108

19.820

2.444

85.916

24.630

Vast

8.288

0

4.615

38.827

-1.944

547.778

2.150

599.714

461.578

36.211

17.723

58.647

500

633.694

26.780

1.235.133

635.419

In bijlage B wordt een berekening gemaakt van de gasopbrengst, rekening houdend met variatie in het drogestofgehalte en het organische deel daarvan. De totale gemiddelde gasproductie (gerekend als 100% methaan) is ongeveer 2.722 Nm3/uur (gerekend met 8.760 uren per jaar) waarvan 55% (1.504 Nm3/uur) afkomstig is van in de provincie Zeeland geproduceerde mest. De stookwaarde van methaan is 35,882 MJ/Nm3 dus het thermische vermogen is dan gemiddeld 27,1 MWth of 850 TJ/jaar. De beide extremen komen overeen met 15,7 en 47,2 MWth respectievelijk. Op de conversie wordt in hoofdstuk 4 verder ingegaan maar alvast wat kanttekeningen: 1. Mestvergisting zonder co-producten is economisch niet aantrekkelijk 2. De kans dat alle mest ook daadwerkelijk voor energieopwekking benut kan worden vanwege eventuele beperkingen m.b.t. de inzameling en mogelijk randvoorwaarden die gesteld kunnen worden aan samenwerkingsverbanden en afzet digestaat (mestboekhouding, wie levert wat aan) De belangrijkste bijdrage aan het totaal potentieel is de productie van dunne rundvee gevolgd door de aanvoer van dunne varkensmest. Vaste pluimveemest levert de derde grote bijdrage waarbij de verdeling ongeveer één derde productie in de Provincie is en tweederde aanvoer van buiten. Wat het benutten van mest als grondstof voor de vergister betreft is het van belang rekening te houden met de behoefte aan organische stof op de Zeeuwse akkerbouwgebieden. Mest wordt dus niet alleen aangevoerd voor de stikstof en fosfaten die het bevat (zie ook bijlage B). Energiemaïs is in de afgelopen jaren een belangrijk co-product geworden. Meestal wordt in een verhouding 50% mest en 50% co-product (maïs) vergist. Voor de ca. 1,2 miljoen ton mest in Zeeland (geproduceerd + aangevoerd) zou dus ook 1,2 miljoen ton maïs gebruikt kunnen worden. Stel met 50% d.s. dan is dat 600 kton d.s. oftewel ca. 38.000 hectare. Dat is ruim 30% van alle cultuurgrond in Zeeland. Het is niet waarschijnlijk dat zoveel grond gebruikt wordt voor het uitsluitend verbouwen van energie maïs. Afbeelding 2-2 Maïs oogsten (hele plant) met de hakselaar Deze hoeveelheid maïs zou wel goed zijn voor 190 mln. m3 gas per jaar gerekend als methaan. Dat komt overeen met 216 MWth continu vermogen (6,8 PJ) dus acht maal het thermisch vermogen van alle mest bij elkaar. Het potentieel van mest samen met coproducten is dus groot. Echter enerzijds vanwege onzekerheid van de marktprijzen van diverse gewassen en anderzijds de discussie over de benutting van landbouwgrond voor energieteelt i.p.v. voedsel, zal de realisatie van dit potentieel waarschijnlijk worden beperkt door de beschikbaarheid van wel geschikte reststromen.


pagina 24

2.2.3

Zuiveringsslib

Op de meeste waterzuiveringen in Nederland vindt ergens in het proces vergisting van slib plaats. Het biogas dat vrijkomt wordt als brandstof benut in gasmotoren die elektriciteit leveren voor de beluchtingcompressoren. Een klein deel wordt gebruikt voor ruimteverwarming en eventuele overschotten worden afgefakkeld. Zowel op de RWZI Walcheren als de RWZI Willem Annapolder (Waterschap Zeeuwse Eilanden) wordt slib vergist en het biogas gebruikt in een WKK installatie. Al het gas wordt gebruikt, er is geen overschot. Er zijn wel mogelijkheden om de gasproductie te vergroten omdat niet al het slib wordt vergist. In Zeeuws Vlaanderen wordt slib vergist in Terneuzen, het gas wordt opgevangen in een gashouder en vervolgens gebruikt in een WKK (gasmotoren). De restwarmte wordt gebruikt voor het opwarmen van slib en verwarmen van de bedrijfsgebouwen. Waterzuivering RWZI Walcheren RWZI Willem Anna Polder RWZI Terneuzen

gasproductie Nm3/jaar 1.400.000 580.000 435.823

geschatte energieproductie TJ 28,0 11,6 8,7 -------38,3

Er zijn bij het waterschap Zeeuwse Eilanden plannen om op De Verseput een slibvergister te bouwen zodat ook het slib van Schouwen en Tholen volledig vergist kan worden. De gasproductie neemt dan toe met 350.000 Nm3 per jaar (ca. 7 TJ). Uit een landelijke studie van 2005 in opdracht van STOWA [45] blijkt dat de biogasproductie kan worden vergroot van 84 miljoen m3 naar 148 miljoen m3. De duurzame elektriciteitsproductie kan zelfs worden verdrievoudigd naar 400 miljoen kWh [44]. Voor het vergroten van de productie van duurzame energie is het nodig het proces op een aantal punten te verbeteren: • • • •

Vergroten van de biogasproductie Betere benutting van biogas door meer duurzame elektriciteitsproductie Idem, door meer warmtegebruik Vergassing van het resterende slib

Wat het tweede punt betreft kan worden gedacht aan het vervangen van oude motoren met een laag rendement door nieuwe motoren met een beduidend groter rendement. Verder zijn er kansen om nabij gelegen woonwijken of industrieterreinen van warmte te voorzien. Het meeste slib dat afkomstig is van de Zeeuwse waterzuiveringen wordt verbrand (Slibverwerking Noord Brabant in Moerdijk) en met de restwarmte wordt stoom geproduceerd. Na vergisting is slb niet meer in een biogasreactor te gebruiken maar kan eventueel nog wel worden verbrand (na gedeeltelijke droging) of worden vergast. Vooral als gedroogd kan worden met restwarmte is er een overschot aan benutbare energie. Eén van de technieken die kunnen worden gebruikt is bijvoorbeeld vergassing. In de zuiveringsinstallaties van het Waterschap Zeeuwse Eilanden wordt jaarlijks ca. 6.000 ton d.s. geproduceerd en op Zeeuws Vlaanderen ongeveer 2.800 ton wat allemaal ontwaterd tot ca. 25% d.s. wordt afgevoerd naar SNB Moerdijk. Als alleen rekening wordt gehouden met het droge slib betekent dit een energetisch potentieel van ca. 53 TJ9. In hoeverre al deze maatregelen ook kunnen leiden tot vergroting van het deel duurzame energie dat de Zeeuwse waterzuiveringen leveren is nog niet duidelijk.

9

Rekening houdend met 50% organische stof en een stookwaarde van 12 MJ/kg daarvan


pagina 25

2.2.4

VGI resten

VGI resten, restmateriaal uit de voedselverwerkende en genotsmiddelenindustrie, komen in de provincie Zeeland hoofdzakelijk beschikbaar in de aardappelverwerkende industrie, groenteconservering en de uienbewerking. Via de Kamer van Koophandel is een overzicht samengesteld van dit soort bedrijven met codes 513* (voedings- en genotmiddelen) en 1533* (groente en fruitverwerking). Om het aantal enigszins te beperken is de ondergrens voor de bedrijfsgrootte gelegd op 25 personeelsleden. De betreffende bedrijven (met uitzondering van de uienbewerking waarvan al collectief informatie beschikbaar is, zie het rapport van ZUVER [36]) zijn benaderd met het verzoek een opgave te maken van beschikbaar komend restmateriaal dat eventueel geschikt is voor energetische benutting. Vanwege het vertrouwelijke karakter dat deze stromen vaak hebben worden de meeste gegevens anoniem gepresenteerd. Om het overzicht compleet te maken zijn de Zeeuwse visveilingen gebeld met een vergelijkbaar verzoek. Niet alle partijen hebben (al) gereageerd maar in het algemeen betreft dat bedrijven waarvan ook niet wordt verwacht dat er nog grote stromen zijn die voor energieopwekking kunnen worden ingezet. Het gaat dan bijvoorbeeld om de visverwerkende industrie (mosselen, garnalen) en de grotere bedrijven in de vis- en vleeshandel. THT GOEDEREN SITA Recycling Services is actief in de inzameling van afvalstromen zoals diverse houtachtige afvalsoorten en agrarische en organische afvalstromen10. De verwerking van deze stromen vindt elders plaats, gedeeltelijk in Zeeland (compostering) maar houtachtige stromen worden buiten de provincie aangeboden. Hoeveelheden worden niet bekend gemaakt. Tot voor een paar jaar geleden werd door Sita Food Recycling (voorheen Recyfeed) in Nieuwdorp THT goederen verwerkt (Tenminste Houdbaar Tot). Bij opening van deze installatie ging het om 75.000 ton per jaar. Inmiddels is dit bedrijf failliet en is de verwerking verplaatst naar Kallo in Belgie. Daar worden de goederen uitgepakt en vergist11. VGI & GROENTE EN FRUITVERWERKING Tijdens het productieproces komen er verschillende natte en droge reststromen vrij die zouden kunnen worden ingezet voor vergisting of fermentatie. Momenteel worden veel van deze stromen afgezet in de veevoederhandel en met uitzondering afgevoerd naar een vergister. Minstens één bedrijf heeft aangegeven bezig te zijn (geweest) met plannen voor het realiseren van een biogasinstallatie, al dan niet met derden. Echter dat is t.o.h. niet gelukt vanwege ongunstige financieel-economische randvoorwaarden. Tabel 2-9

Reststromen uit de Voedings- en Genotmiddelen Industrie Hoeveelheid [ton/jaar] 78.000 3.500 800 45.000

Drogestof [%] 25 ca. 20 - 30 ? 6

Energieinhoud [TJ] 119 3 <0,5 10

15.000

17

10

900 1.000 200 143.500

? 100 ?

27 18 6 166

Opmerkingen

Drogestofgehalte geschat Energie-inhoud geschat Bevat koolhydraten, is volgens proeven minder geschikt om te vergisten Er lopen proeven om geschiktheid voor vergister te bepalen Putvet Droge VGI resten Afvalvetten Vanwege onvolledig productinformatie is dit resultaat slecht een indicatie

10 Deze stromen zijn waarschijnlijk al onderdeel van via CBS cijfers geïnventariseerde stromen zoals afvalhout, GFT e.d. (zie paragraaf 2.2.1 11 In Kallo (B) is door Op De Beeck N.V. een biogasinstallatie in bedrijf genomen met een capaciteit van 100.000 ton OBA (organisch biologisch afval) die met drie gasmotoren totaal 3.740 kWe elektriciteit opwekt, hoogst waarschijnlijk maakt deze onderdeel uit van de bedoelde installatie


pagina 26

De energie-inhoud is afgeschat op basis van droge stof, soort reststroom en een globale inschatting van hoeveelheid biogas per kg organische stof12. Omdat niet alle informatie beschikbaar is kan het resultaat slechts indicatief zijn. VISVEILINGEN Niet verkochte vis wordt doorgedraaid maar dat gebeurd maar het gaat dan om kleine hoeveelheden (5 - 6 ton) en maar een paar keer per jaar gedurende enkele weken maximaal. Geschat wordt jaarlijks totaal 40 - 50 ton13. Verder komt er bij het sorteren van garnalen wat restmateriaal vrij “kraaksel” dat, evenals de vorige stroom, wordt opgehaald en verwerkt in de vismeelindustrie. Tijdens het garnalenseizoen dat loopt van augustus tot december gaat het om 2 – 15 ton per week en daarbuiten om een paar honderd kilo per week, jaarlijks dus 40 - 300 ton. Het gaat dus om een kleine stroom die bovendien al goed wordt benut. UIEN SECTOR Recent is een onderzoek gepubliceerd dat in opdracht van ZUVER (Zeeuwse uienbewerkers vereniging) is uitgevoerd door WUR [36]. In Zeeland wordt 70% van de Nederlandse uien verwerkt. Dat betekent sorteren en verpakken van deels ingekochte en deels zelf geteelde uien. Het gaat jaarlijks om 650.000 ton uien. De restroom die uit de sector vrijkomt bestaat uit wortelresten, pellen, staarten en ondermaatse uien (<20 mm), grond en stof. De reststroom komt vrij bij een drietal verschillende deelprocessen en bedraagt in totaal jaarlijks 16.800 – 18.900 ton. Deze stroom wordt nu nog gecomposteerd en over het land uitgereden. In het genoemde rapport worden een aantal processen genoemd om de reststromen beter te benutten. Energie of brandstof is één van de mogelijkheden. Er is overleg gaande met EPZ voor het bijstoken van deze stroom in de kolencentrale. Per januari 2009 wordt een vervolgproject door de sector opgestart. Wat verwerking betreft wordt vooral ingezet op compostering, verbranding en/of tweede generatie ethanol. 1) Verbranden De stookwaarde van het restmateriaal (exclusief grond en ondermaat) is onderzocht door ECN. Het asgehalte is 10 – 14% en de calorische waarde (verbrandingswaarde, bovenwaarde) bedraagt 14,7 – 15 MJ/kg en is vergelijkbaar met die van stro, bermen natuurgras. Het restmateriaal is misschien geschikt om in kolencentrales te worden bijgestookt of in kleine “stand-alone” verbrandingsinstallaties. Het potentieel op basis van verbranding bedraagt 265 TJ. 2) Vergisting14 Om het potentieel als voeding voor een vergister te bepalen is het materiaal onderzocht op met name het aandeel ruwe celstof. Hoe lager deze is hoe beter het materiaal vergist. Voor het afval van de uienbewerking was dit ca. 25%, betrekkelijk hoog en vergelijkbaar met grashooi. Goed verteerbare stoffen zoals maïs, soja, gerst en haver hebben een ruw celstofgehalte <10%. 3) Bioethanol Niet verder onderzocht maar het lijkt technisch wel mogelijk om de biomassa m.b.v. de in ontwikkeling zijnde technieken (zie paragraaf 4.2.3) om te zetten in ethanol15. Op basis van de samenstelling wordt geschat dat 160 – 200 liter bioethanol per ton reststroom kan worden geproduceerd. Een tweede stroom die misschien interessant is voor verdere verwerking zijn de zogenaamde tarra uien. Dat zijn rotte en beschadigde bollen die tijdens de kwaliteitscontrole worden verwijder aan de leesbanden. Incidenteel wordt deze stroom al gebruikt voor vergisting16. Landelijk gezien kan het om ca. 50.000 ton per jaar gaan waarvan 70 - 80% in Zeeland vrijkomt, dus ca. 37.000 ton. Op dit moment is geen betrouwbare gasopbrengst bekend dus wordt aangenomen dat het zich gedraagt als 12

Aangenomen is voor alle stromen dat het organische deel 85% is van de droge stof, de gasproductie (50% methaan) is ingeschat op basis van de soort stroom en ligt tussen 0,25 en 0,40 m3 biogas per kg organische stof 13 Telefoongesprek met Dhr. Lokerse van de Zeeuwse Visveiling 14 Er vindt overleg plaats met de initiatiefnemers van het biogas project “Groene Poort” om de reststromen daar te benutten 15 In de studie werd nog veel verwacht van de plannen van Nedalco voor een tweede generatie ethanol fabriek in Sas van Gent, maar die zijn inmiddels in de ijskast gezet 16 Gesprek met Ir. G. Gunter van ZUVER


pagina 27

GFT, 90 m3 biogas per ton. Het energie potentieel is dan 67 TJ het wordt echter niet in het overzicht opgenomen omdat tarra uien nu worden verwerkt en als reststroom al in Tabel 2-9 zijn opgenomen.

2.2.5

Overzicht natte stromen

Tabel 2-10

Overzichtstabel Natte Stromen Biomassa

Ton/jaar

Mest (lokale productie) Mest (import) GFT Zuiveringsslib VGI Resten Uienresten17 Tarra uien Totaal

2.3

635.419 599.714 44.376 PM 143.500 18.000 PM 1.441.009

Energie TJ/jaar (Biogas) 470 380 71 PM 166 265 PM 1.352

Droge, niet houtachtige stromen

Het gaat hier hoofdzakelijk om gras en stro. Voor deze stromen zijn vaak meerdere verwerkingstechnieken beschikbaar die in diverse stadia van ontwikkeling zijn. In het overzicht wordt zoveel mogelijk aangegeven welke potentieel bereikbaar is met welke techniek.

2.3.1

Bermgras en gras uit natuurgebieden

BERMGRAS Bermmaaisel komt vrij bij het onderhoud van de bermen en taluds aan de gemeentelijke, provinciale en rijkswegen. Een groot deel van de wegen is in beheer bij de beide Waterschappen. Het maaien vindt hoofdzakelijk plaats in de maanden mei-juni en september - oktober. De keuze die bermbeheerders voor het onderhoud hebben is klepelen of afvoeren. Bij klepelen blijft het maaisel achter in de berm en komt niet beschikbaar voor energiedoeleinden.

Afbeelding 2-3 Zware metalen in bermgras vergeleken met een tweetal toepassingen (Bron: [38]) Vanwege ecologisch bermbeheer wordt in delen van Zeeland het gemaaide bermgras echter afgevoerd zodat de berm kan verschralen. Een potentieel probleem bij de energetische benutting van bermgras zijn de verontreinigingen. Bij verbranding speel het chloorgehalte een rol en het 17

Inschatting op basis van verbranding in tegenstelling tot de rest van de tabel (biogas)


pagina 28

gehalte aan alkalimetalen i.v.m. het smeltpunt van de as. Bij vergisting gaat het met name om zwerfafval en zware metalen die de benutting als meststof of compost verhinderen. Uit Afbeelding 2-3 blijkt dat het wel meevalt18 v.w.b. de zware metalen maar de omstandigheden zijn niet bekend zodat geen algemene conclusie kan worden getrokken. In Zeeland is het meeste bermgras afkomstig van bermen langs minder intensief belaste wegen zodat de kans op hoge metaalconcentraties klein is. Bermgras staat niet op de positieve lijst van covergistingsgewassen staat (zie bijlage A). Het vergisten van bermgras op zich (dus zonder mest) is mogelijk met de nieuwere technieken (zie paragraaf 4.1.2) omdat er een vergelijkbaar restproduct overblijft die via dezelfde kanalen (als nu) kan worden afgezet. Eventueel kan dit worden gezien als een voorschakeling van een bestaande aërobe compostering. Voor Zeeland wordt het totaal bermgras (2003) geraamd op 25.000 ton met een potentieel van 100 TJ (3,5 ton/ha en 4 GJ/ton bij 70% vocht [38]) op basis van verbranding. Dat geldt voor het verse gras dat een vochtgehalte van ca. 70% kan hebben. In de meeste gevallen wordt het gras niet geheel doorgedroogd en komt het beschikbaar met een vochtgehalte van 50 – 70%. Volgens opgave van het CBS is de totale weglengte in Zeeland (verschillende categorieën) 6.800 km. Als standaard bermbreedtes worden gebruikt (SWOV factsheet veilige wegbermen, augustus 2007) zou het totale oppervlakte wegbermen 7.319 ha zijn en met een gemiddelde productie van 3,5 ton/ha [38] dus 25.620 ton totaal. Dat komt goed overeen met de eerder genoemde waarde. Een andere inschatting is op basis van weglengte Zeeland t.o.v. die in geheel Nederland (136.135 km) waarbij de in Nederland geproduceerde hoeveelheid bermgras gelijk is aan 500 kton (50% vocht [39]). Deze schatting komt dan ook uit op 25.000 ton (nat) wat ook goed overeenkomt19 maar wel bij verschillende vochtgehaltes dus stookwaarde. Met de genoemde hoeveelheid bermgras kan d.m.v. vergisting ongeveer 2,5 miljoen m3 biogas worden geproduceerd [38] wat globaal overeenkomt met 45 TJ. Ook verbranding, pyrolyse en benutting als grondstof voor tweede generatie technieken is mogelijk. Om een zo nauwkeurig mogelijk beeld van de huidige hoeveelheid te krijgen is de vraag ook aan alle wegbeheerders gesteld (NB: wat bermgras betreft zijn dit dus deelstromen van de eerder genoemde 25.000 ton). Tabel 2-11

Bermgras in Zeeland (ton) Rijkswaterstaat Provincie zeeland Gemeenten Waterschap Zeeuwse Eilanden20

3.496 4.763 >1.700 ca. 25

Waterschap Zeeuws Vlaanderen Totaal

70 10.028

Contract voor compostering tot 2012 Wordt bij verschillende bedrijven gecomposteerd Onvolledige opgave 2% van de bermen heeft ecologisch beheer, er is potentieel voor 2.362 ton vers gras Incl. ca. 50% slootmaaisel Vochtgehalte tussen 20 – 50%

De opgave van de gemeenten is onvolledig en er is niet altijd goed onderscheid te maken tussen de verschillende stromen. In DE scans die zijn uitgevoerd worden stromen als GFT, bermgras en soms snoeihout samengenomen tot één stroom “natte biomassa”. Soms wordt ook het bermgras opgehaald door het waterschap (Sluis, Terneuzen, Hulst, Veere). Het lijkt redelijk om aan te nemen dat de opgegeven gewichten betrekking hebben op afgevoerd materiaal, dus enigszins gedroogd en met een vochtgehalte tussen 20 en 50%. Bij een gemiddelde van 35% komt de geïnventariseerde hoeveelheid dan overeen met 21.730 ton bij 70% vocht.

18

De afbeelding betreft relatief intensief gebruikte wegen in vergelijking tot Zeeland, verder moet worden opgemerkt dat de normen in 2006 op de schop zijn gegaan en compost van bermgras nu onder de mestwetgeving valt. 19 Het is echter niet uitgesloten dat de genoemde 25.000 ton voor Zeeland op deze wijze is berekend, in dat geval is hier natuurlijk sprake van een cirkelredenering. 20 Het theoretisch potentieel is veel groter, door WZE wordt dit geschat op 2.362 ton vers gras.


pagina 29

Waterschap Zeeuws Vlaanderen Het Waterschap Zeeuws Vlaanderen beheert 1.544 km weg met geschat 310 hectare bermen. Daarvan wordt maar een klein deel ecologisch. Dat laatste levert ongeveer 35 ton aan maaisel op. De overige bermen worden drie keer jaarlijks gemaaid, het maaisel blijft liggen. Het slootmaaisel wordt waar mogelijk op aangrenzende percelen gedeponeerd. Waar dat niet mogelijk is wordt het afgevoerd naar de compostering. Het gaat dan om ongeveer 35 ton per jaar. Waterschap Zeeuwse Eilanden Het waterschap Zeeuwse Eilanden heeft 2.255 km weg in beheer en onderhoud. De wegen bevinden zich hoofdzakelijk in het landelijk gebied en buiten de bebouwde kom. Het merendeel van de wegbermen wordt gemaaid door tractoren met klepelmaaiers. Daarbij blijft het maaisel achter in de berm. Het gaat om 98% van de totale lengte te maaien bermen waarvoor uit doelmatigheidsoverwegingen (veiligheid, bereikbaarheid en kosten) voor dit beheer is gekozen. Een nadeel is dat het maaisel de onderliggende begroeiing verstikt zodat kruiden geen kans krijgen om te kiemen. Langs een aantal wegen zijn in 2002 t/m 2005 de wegbermen bij wijze van proef ecologisch beheerd. Na evaluatie is besloten dit beheer voort te zetten en gedurende drie jaar te monitoren. Het gaat dan in totaal om 15 ha wegbermen met een productie van 1 – 1,7 ton per hectare dus 15 – 25 ton totaal. In het beheersgebied van het waterschap worden zeedijken met een grasbekleding op verschillende manieren beheerd en onderhouden. Het totale areaal van deze zeedijken bedraagt ca. 500 ha. Beheer aandeel van het totaal Hooibeheer 42% Weidebeheer 44% Recreatief beheer 14%

opmerkingen de meeste pachters hooien met bemesting de meeste pachters weiden met bemesting gazonbeheer/klepelbeheer, geen afvoer van maaisel

Jaarlijks maait het waterschap 5000 km waterloop, daarvan is een deel kavelsloot gelegen tussen percelen (3000 km) en een deel wegsloot (2000 km). Het is economische niet aantrekkelijk om bij het maaien van de kavelsloten de maaimachines te volgen en het maaisel af te voeren. De hoeveelheid maaisel die bij wegsloten vrij komt hangt o.a. sterk af van of er veel riet voorkomt of niet, en is niet bekend, de gemiddelde bovenbreedte van de wegsloten is drie meter. Het totale areaal wegbermen bedraagt bij een gemiddelde wegbreedte van 1,5 ongeveer 680 ha. Samen met de waterkeringen is het potentieel 1.180 ha. Zodat theoretisch (bij 3,5 ton vers gras per ha) het potentieel aanzienlijk is en wel ruim 4.100 ton. Het zal afhangen van de kosten of baten van alternatieve routes of al het gras gemaaid en afgevoerd kan worden om voor energieopwekking in aanmerking te komen21. GRAS UIT NATUURGEBIEDEN Gras uit de natuurgebieden komt vrij bij ecologisch onderhoud, dus als afvoer gewenst is i.v.m. verschraling van de bodem. In Zeeland is het totale areaal open, droog natuurlijk terrein 3.782 ha (CBS 2003) waarvan gemiddeld 5,2 ton/ha droog gras geoogst kan worden [39]. In totaal dus jaarlijks 19.700 ton. Dat heeft deels een bestemming in de landbouw, als veevoer of het gaat naar composteerinrichtingen of grasdrogerijen. De schatting van experts is dat momenteel 32% wordt afgevoerd naar de afvalverwerking. In ieder geval dat deel zou aangewend kunnen worden voor energieopwekking [39]. Het gaat dan in ieder geval om 6.300 ton d.s. (113 TJ) of meer als ook het deel dat nu naar de compostering gaat wordt meegenomen. Bij een d.s. van 30% is het theoretisch potentieel 21.000 ton vers gras. Het Zeeuwse Landschap Met name tijdens de zomermaanden vinden er t.b.v. het beheer aanvullende maaiwerkzaamheden plaats. Het vrijkomende maaiafval (akkerdistel, jacobskruid e.d.) is niet geschikt als veevoer en wordt vanaf de locatie gestort bij een locale groencomposteerder. Het gaat om 300-350 ton per jaar voor het district Zeeuws Vlaanderen.

21 Voor zover het gras als diervoeding (hooi) wordt gebruikt is het natuurlijk de vraag of het wenselijk is dat ook te doen, het gaat immers om een op zich al goede benutting.


pagina 30

Voor district Noord gaat het ook om 350 ton, voornamelijk distelmaaisel dat relatief nat wordt afgevoerd en verder kleine hoeveelheden slootmaaisel, riet, kruipwilg, duindoorn e.d. Het maaisel wordt afgenomen door een verwerker, die het inzet voor compost. Natuurmonumenten Uit de door natuurmonumenten beheerde terreinen in Zeeland komen jaarlijks 400-450 ton maaisel vrij dat wordt afgevoerd naar de stort in het Sloegebied. Staatsbosbeheer De afzet van natuurgras in de agrarische sector neemt af vanwege de afnemende kwaliteit en het moet worden gestort. Staatsbosbeheer zoekt naar alternatieven zoals benutting als grondstof voor tweede generatie ethanol technologie (zie paragraaf 4.2.3) of pyrolyse ervan [41].

2.3.2

Stro

Het totale areaal tarwe (77,6%) en gerst bedraagt (2007) 33.700 hectare. De reststroom stro zal ongeveer 4 ton per hectare bedragen dus 135.000 ton totaal. Het stro wordt nu allemaal van de akkers afgevoerd en verkocht naar o.a. België, veehouderijen en de bollenteelt. Het prijsniveau heeft jaren rond de € 50 per ton gelegen maar is nu zo’n € 80 per ton alhoewel een daling naar het oude niveau wel verwacht wordt [4]. Een klein deel komt terug in de vorm van mest. Dat laatste zal ongeveer 6.000 ton jaarlijks zijn als wordt rekening gehouden met de. d.s. van vaste en dunne mest, zie paragraaf 2.2.2. Stro kan eventueel worden vergist tot biogas, de opbrengst kan worden berekend met de gegevens in de literatuur [37]. Tabel 2-12

Biogas uit Stro Gerstestro Tarwestro Totaal

Productie [ton] 30.000 105.000 135.000

Drogestof [%] 86,0 90,2

Organische stof [%] 78,6 81,2

Biogas [m3 CH4/kg o.s.] 0,20 – 0,25 0,15 – 0,31

In totaal dus ongeveer 24,8 miljoen m3 methaan (28,3 MWth of 890 TJ). Stro bevat ongeveer 37 – 41% cellulose en 27 – 32% hemicellulose, de rest is lignine en as. Met tweede generatie technieken zoals bijvoorbeeld wordt ontwikkeld door Bluefire, Iogen en Nedalco (zie paragraaf 4.2.3) kan de ligocellulose ook worden omgezet in ethanol. Per ton is zo’n 87% beschikbaar als lignocellulose die voor maximaal 51% in ethanol kan worden omgezet. Niet alle cellulose kan worden gebruikt en ook de fermentatie heeft een rendement <100%. Hiermee rekening houdend kan ongeveer 210 liter ethanol per ton droog stro worden geproduceerd dus totaal ca. 21 miljoen liter (560 TJ). De lignine kan worden gebruik om d.m.v. verbranding de energie voor het conversieproces te leveren. De koolstofdioxide kan worden opgevangen en een nuttige bestemming worden gegeven of opgeslagen (CCS) zodat de CO2 besparing groter wordt. Bij de huidige marktprijs van stro zijn de grondstofkosten ongeveer 51 cent22 (!) per liter ethanol. De kostprijs van ethanol uit graan of suikerbiet is ca. 40 cent per liter in de EU en in Brazilië 25 cent per liter als suikerriet de grondstof is. Stro kan eventueel ook in z’n geheel worden verbrand zoals in met name Denemarken heel gebruikelijk is, zie daarvoor paragraaf 4.2.1. De stookwaarde (LHV) is ongeveer 17,2 MJ/kg (database Phyllis van ECN) zodat er jaarlijks ca. 1.750 TJ beschikbaar is23 (73,6 MWth). 22

Dat lijkt veel maar bedenk dat bij een prijs van €40 per ton, 66 ton bieten per hectare en 6117 liter ethanol per hectare het aandeel grondstof ook 39 cent per liter ethanol is 23 Even aangenomen dat het vochtgehalte van het stro 25% is (opgegeven waarde is voor droge stof!)


pagina 31

2.3.3

Graszaadhooi

In 2007 werd er op 8.330 ha graszaad geteeld (CBS statistieken) waarvan ongeveer 3-3,5 ton/ha hooi overblijft [4]. Het graszaadhooi is waarschijnlijk wel geschikt om, net als stro, te worden verbrand, vergist of als grondstof voor tweede generatie ethanol technieken te worden gebruikt. De gemiddelde productie bedraagt 27.000 ton per jaar en als wordt aangenomen dat de eigenschappen ongeveer zo zijn als van stro (zie paragraaf 2.3.2) kan het potentieel naar rato van de beschikbaarheid worden berekend. Tabel 2-13

Energetisch Potentieel van Graszaadhooi Conversie Hoeveelheid Biogas Ethanol Verbranding

Stro 135.000 ton/jaar 890 TJ 560 TJ 1.750 TJ

Graszaadhooi 27.000 ton/jaar 180 TJ 112 TJ 350 TJ

Graszaadhooi wordt nu nog verkocht als veevoer voor € 100 per ton.

2.3.4

Overzicht droge, niet houtachtige stromen

Tabel 2-14

Overzichtstabel Droge Niet Houtachtige Stromen Biomassa

Ton/jaar

Bermgras Gras uit natuurgebieden Stro Graszaadhooi Totaal

2.4

25.000 21.000 135.000 27.000 208.000

Biogas 45 11.3 890 180 1.126

Energie TJ/jaar Verbranding Ethanol

1.750 350 2.100

560 112 672

Reststromen uit de glastuinbouw

In Zeeland wordt op enige schaal onder glas groente, fruit en bloemen geteeld. Daarbij wordt wat groen afval geproduceerd dat in principe geschikt zou moeten zijn voor een biogasinstallatie. Wel zijn dit soort stromen soms verontreinigd met touw of plastic e.d. wat problemen met de voeding van het materiaal en het roerwerk in de vergister zou kunnen veroorzaken. Tabel 2-15

Glastuinbouw in Zeeland (Bron: areaal CBS schattingen voor 2008) Soort product Aubergines Aardbeien Komkommers Paprika’s Tomaten Overige glasgroenten Groentezaden Opkweekmateriaal groente Totaal

Aantal Bedrijven 1 9 15 7 11 19 17 4 83

Areaal [m2] 60 44.145 242.632 236.362 707.697 116.303 78.370 8.567 1.434.136


Biomassaresten ton/ha PM PM 40 45 60 ca. 45 PM PM

Totaal reststroom ton 971 1.064 4.246 523 6.802

pagina 32

Het grootste gedeelte van de reststromen (ca. 85%) komt vrij bij de teeltwisseling aan einde van het jaar24. Exacte gegevens over samenstelling en kwaliteit van deze stromen zijn niet bekend. Als wordt aangenomen dat dit vergelijkbaar is met GFT, wat niet onredelijk lijkt, kan deze stroom ongeveer 90 m3 biogas per ton leveren (zie paragraaf 4.1.2) dus totaal 612.000 m3 jaarlijks. Bij een stookwaarde van 18 MJ/Nm3 (50% methaan) dus een energetisch potentieel van 11 TJ.

2.5

Akkerbouwgewassen en reststromen

Het totale areaal cultuurgrond in Zeeland bedroeg in 2007 120.024 hectare waarvan totaal 101.638 hectare voor akkerbouw. (Bron: CBS statistieken, landbouwtelling). De belangrijkste gewassen in Zeeland zijn wintertarwe, aardappelen, suikerbieten, groenvoedergewassen (tijdelijk grasland, snijmaïs en luzerne), graszaad, uien en in minder mate zomergerst. Deze zeven gewassen zijn samen goed voor 86% van het bebouwde areaal. Tabel 2-16

Areaal akkerbouwgewassen in Zeeland (2007) Gewas Wintertarwe Aardappelen Suikerbieten Groenvoedergewassen Graszaad Uien Zomergerst

Areaal [ha] 27.978 18.396 11.885 10.327 8.330 5.163 4.945

% van totaal 27,5 18,1 11,7 10,2 8,2 5,1 4,9

Het aandeel van de overige gewassen is weergegeven in onderstaand taartdiagram.

1%

1%

0%

1% 5% 1%

0%

2%

1%

28%

3%

Wintertarwe

5%

10% Aardappelen 18%

12% Suikerbieten

blauwmaanzaad overige zaden korrelmais overige akkerbouwgewassen zomertarwe chicorei bruine bonen braak 5% vezelvlas akkerbouwgroenten zomergerst zaai-uien graszaad groenvoedergewassen 8% suikerbieten aardappelen wintertarwe

Groenvoedergewassen

Areaal Akkerbouwgewassen in Zeeland

Afbeelding 2-4 Landgebruik in Zeeland (CBS 2007)

24

Inschatting van dit percentage en reststromen per hectare is afkomstig van Dhr. W. Wisse, stafmedewerker van Lans Glastuinbouw


pagina 33

Deze gewassen worden als voedsel benut voor mens of dier maar kunnen eventueel ook gebruikt worden om brandstoffen van te maken. Het gaat dan met name om tarwe, aardappelen en suikerbieten waarvan de zetmeel respectievelijk suiker gefermenteerd kan worden tot ethanol. Maïs wordt vaak gebruikt naast mest in een biogasinstallatie. De reststromen van deze gewassen zijn in een aantal gevallen eveneens goed bruikbaar als grondstof voor biobrandstoffen. Zie daarvoor de komende paragrafen.

2.5.1

Tarwe

De bruto opbrengst tarwe totaal bedroeg in 2007 219.829 ton en voor 2008 wordt geraamd 312.724 ton. Voor het overgrote deel (96%) is dit wintertarwe. Tarwe is op zich geschikt om gebruikt te worden als grondstof voor ethanol. De suikers in het zetmeel worden ontsloten door hydrolyse en toevoegen van enzymen. Vervolgens worden ze gefermenteerd en wordt alcohol (ethanol) gevormd tot een concentratie van 11-13%. Door destillatie en dehydratie wordt de concentratie verhoogd tot 99,7% (vol) zodat het kan worden gebruikt als transportbrandstof. Een veel toegepaste mengverhouding is 85% ethanol (E85). Als reststroom komt vooral stro beschikbaar dat wordt ingezameld en verkocht. Zie paragraaf 2.3.2 voor meer informatie.

2.5.2

Aardappelen

Op de in totaal 18.396 ha areaal werden in Zeeland in 2007 835.711 ton aardappelen geproduceerd. Dat is alles bij elkaar dus zowel consumptie- als pootaardappelen. Uit het zetmeel in de aardappelen kan ethanol worden geproduceerd. Ook kunnen de aardappelen geheel worden vergist tot biogas. Het is niet waarschijnlijk dat op dit moment ethanol of biogas uit aardappelen economisch aantrekkelijk (of zelfs gewenst) is maar voor reststromen geldt dat onder omstandigheden wel. Het meeste afval komt vrij tijdens de verwerking in de fabriek en wordt voor een deel al benut onder andere in een biogas installatie (McCain, zie paragraaf 3.2.). Het loof wordt een paar weken voor de oogst doodgespoten, de voedingsstoffen trekken dan naar de knol. Per hectare wordt de opbrengst geschat op 900 – 1.000 kg loof [4]. Als mag worden aangenomen dat het loof dan droog is en 79% organisch bevat en de biogasproductie 0,55 m3 per kg organische stof is [6] wordt het per hectare 391 – 435 m3. Bij 50% methaan in het gas is het gemiddelde potentieel voor het gehele aardappelareaal 3,8 miljoen m3 methaan (4,3 MWth of 140 TJ)

2.5.3

Suikerbieten

In Zeeland wordt op in totaal 11.885 hectare 788.407 ton (bruto) suikerbieten verbouwd (CBS cijfers over 2007). Dat is 14,3% van de nationale productie. De opbrengst per hectare ligt tussen de 65 en 70 ton/ha en bedroeg voor 2007 in Zeeland gemiddeld 66,3 ton (CBS). De bieten worden verwerkt bij Suiker Unie in Dinteloord. Suiker is op zich geschikt om door middel van fermentatie omgezet te worden in ethanol dat vervolgens als brandstof kan worden gebruikt. De productie kosten liggen op dit moment hoger dan de uit rietsuiker geproduceerde ethanol die hoofdzakelijk uit Brazilië afkomstig is. Als de hele biet zou worden gebruikt voor de productie van biogas kan het aandeel van de suiker zelf worden berekend door aan te nemen dat alle suiker wordt omgezet in methaan en koolstofdioxide.

C6 H 12O6 → 3CH 4 + 3CO2


pagina 34

Op basis van deze vergelijking wordt er per ton suiker 815 m3 biogas geproduceerd met een methaangehalte van 50%, dus een stookwaarde van 17,9 MJ/Nm3. De productie van het totale areaal komt daarmee voor de suiker alleen op 1.960 TJ. De restproducten bij het oogsten van suikerbieten zijn hoofdzakelijk loof op het land en pulp en bietenstaartjes op de suikerfabriek.

Afbeelding 2-5 Producten en reststromen uit de suikerbiet per hectare, aangenomen is 60 ton bieten per hectare [5] Loof De opbrengst wordt geschat op ca. 40 ton per hectare met een droge stofgehalte van 13% waarvan 82% organisch materiaal [50], totaal dus 475.400 ton vers bietenloof. Het is gebruikelijk om het loof op de akker achter te laten. Wel onderzoeken de suikerfabrieken momenteel de mogelijkheid om op de rooier een systeem te plaatsen dat het water uit het loof perst. Daarmee wordt vervolgens aanhangende klein of zand (tarra, 16-17%) van de bieten gewassen. De resterende dikke fractie is eventueel geschikt als grondstof voor biogas productie. Bladmateriaal bevat veel eiwitten en levert dus ook veel gas. Stel dat het loof ontwaterd kan worden tot een drogestof gehalte van 30% dan levert dit per hectare ongeveer 17,3 ton dikke fractie en 22,7 ton water op. Op het totale Zeeuwse areaal komt dan 205.600 ton plantaardig materiaal (30% d.s.) beschikbaar dat geschikt is voor de vergister. De gasproductie van specifiek bieten loof wordt door WUR [50] ingeschat op 0,31 Nm3 methaan per kg organische stof. Per ton loof is het potentieel 1,18 GJ of gemiddeld 47,5 GJ per ha. Voor het totale areaal dus 564 TJ. Dat is zelfs nog iets meer dan de energie beschikbaar in mest (productie + aanvoer). Momenteel onderzoekt Delta (nutsbedrijf) in samenwerking met de Suikerunie de mogelijkheden van bietenblad als voeding voor een biogasinstallatie. Er worden proeven uitgevoerd in een bestaande vergister in Limburg (Laarakker groenteverwerking in Well, capaciteit 120.000 per jaar). In de suikerfabriek komen in het verwerkingsproces nog een aantal andere reststromen beschikbaar (zie Afbeelding 2-5): Perspulp Perspulp met een d.s. van 24%, hiervan wordt uit de Zeeuwse bieten ongeveer 21% van de bruto oogst geproduceerd of 165.600 ton eventueel in de vorm van gedroogde perspulp met een d.s. van


pagina 35

88%. Perspulp wordt gebruikt als veevoer en het is waarschijnlijk niet lonend om ingezet te worden als grondstof voor biogas. Bovendien komt het beschikbaar op de suikerfabriek zodat er een aanzienlijke transportafstand overbrugt moet worden alvorens het benut kan worden in Zeeland. Perspulp wordt al wel gebruikt in vergisters en heeft dan een gasproductie van 130 Nm3/ton met een energie-inhoud van 23 MJ/Nm3 [7]. Dit komt overeen met een methaangehalte van ongeveer 64%. Het totale potentieel komt daarmee voor Zeeland op 490 TJ, tenminste als het in de genoemde referentie ook om (niet gedroogde) perspulp gaat. Voor dit product is het van belang dat een afweging gemaakt wordt tussen de energetische benutting enerzijds en het gebruik, als diervoeding waarbij niet alleen economische motieven gelden. Bietestaartjes plus bladstelen Bietenstaartjes kunnen worden gebruikt als veevoer maar deze reststroom wordt ook al vaak benut in diverse vergisters. De staartjes breken tijdens het transport, opslag en verdere verwerking van de bieten af en worden slechts ten dele benut voor de suikerwinning. De gasproductie bedraagt ongeveer 100 Nm3/ton met een stookwaarde van 23 MJ/Nm3 [7]. De 3 procent startjes met bladstelen, in Zeeland dus 23.650 ton, zijn goed voor 50 TJ. Melasse Melasse is het stroopachtige bijproduct van de productie van suiker. Het bevat ongeveer 50% suiker en is daarom zeer geschikt als voeding voor een biogas reactor maar ook voor de productie van ethanol. De traditionele benutting is als veevoer. Melasse met een d.s. van ongeveer 80-90% levert 290-340 Nm3 biogas op met een methaangehalte van 70-75%. Op basis van gemiddelden kan uit de 31.540 ton melasse 9,9 miljoen Nm3 biogas worden geproduceerd met een stookwaarde van 26 MJ/Nm3 [8]. Het energiepotentieel is dan 260 TJ. Tabel 2-17 Samenvatting reststroom bieten Stroom Loof Perspulp Bietenstaartjes Melasse Totaal

Energie [TJ/jaar] 564 490 50 260 1.364

Productielocatie Akker Suikerfabriek Suikerfabriek Suikerfabriek

Het is op dit moment niet gebruikelijk om de suikerbiet in z’n geheel als grondstof voor biogas te gebruiken maar de totale opbrengst zou daardoor toenemen tot 3.680 TJ. Het is de vraag of dit lonende (of wenselijk) is c.q. kan concurreren met de prijzen voor levering aan de suikerfabriek die wordt geschat op € 35-45 per ton [4] en afhankelijk is van de wereldmarktprijs van suiker. Een uitzondering wordt misschien gevormd door de bieten die boven het quotum worden geproduceerd. Deze zijn dus niet elk jaar beschikbaar en dan alleen maar omstreeks december en januari.

2.5.4

Uien

Het areaal uien in Zeeland bedraagt 5.247 ha waarop jaarlijks 272.791 ton uien worden geoogst (CBS schattingen voor 2008). Bij de productie en tijdens de oogst komen nauwelijks reststromen vrij behalve misschien wat loof25. Voor de reststromen bij verwerking en bewerking zie paragraaf 2.2.4. De hoeveelheid uien die worden bewerkt (sorteren en verpakken) is meer dan het dubbele van de in Zeeland geteelde hoeveelheid.

25

Veruit het meest loof komt vrij tijdens de bewerking van de uien in de vorm van zogenaamde staartjes. Wat op de akker achterblijft is te verwaarlozen.


pagina 36

2.5.5

Overzicht Akkerbouwgewassen en Reststromen

Tabel 2-18

Overzichtstabel Reststromen Akkerbouwgewassen (Energieschatting op basis van biogas) Biomassa Bietenloof (nat) Aardappelloof Uienloof Totaal

Ton/jaar 475.400 17.500 PM 492.900

Energie TJ/jaar 564 140 PM 704

Een deel van de reststromen komt vrij tijdens de verwerking op de fabriek zoals perspulp, bietenstaartjes, melasse en aardappelafval, De verwerking van suikerbieten vindt buiten de provincie Zeeland plaats dus deze stromen zijn niet meegenomen. De reststromen uit de aardappelverwerkende industrie zijn opgenomen bij het overzicht van de VGI reststromen in paragraaf 2.2.4.

2.6

Totaal overzicht biomassa reststromen

Tabel 2-19

Totaal Overzicht Biomassa Reststromen Biomassa Houtachtige Stromen (excl. Sloophout) Natte Stromen Droge Niet Houtachtige Gewassen Reststromen Akkerbouw Reststromen Glastuinbouw Totaal

Ton/jaar 49.318 1.441.009 208.000 492.900 6.802 2.198.029

Energie TJ/jaar 503 1.352 1.126 704 11 3.696

Het totaal komt overeen met het energieverbruik van ca. 45.000 huishoudens of ongeveer een derde van alle Zeeuwse huishoudens. Bedenk dat het om het maximale potentieel gaat waarvan een deel misschien discutabel is, zoals ingevoerde mest, en een andere deel al nuttig wordt gebruikt zoals in de veevoederindustrie. Voor geheel Nederland is een prognose gemaakt voor 2010 van 132,3 PJ per jaar (Groenboek Energietransitie, Platform Groene Grondstoffen). Dat komt overeen met ongeveer 8,0 GJ per inwoner (16,5 miljoen nu en aannemende dat de bevolkingsaanwas niet dramatisch is). Opgemerkt moet worden dat daarbij ook reststoffen zoals RWZI slib, papier/plastic pellets en ABC hout is meegeteld maar weer niet runder- en varkensmest. Omgerekend naar de bevolking van Zeeland (352.504) zou dat overeenkomen met grootteorde 2.826 TJ voor de gehele provincie. Dit komt redelijk overeen met het gevonden biomassa energiepotentieel, maar het totaal van een specifieke DE scan die in 2004 is uitgevoerd bij alle Zeeuwse gemeenten komt beduidend lager uit (zie Tabel 2-20).


pagina 37

Tabel 2-20

Resultaten DE Scans Zeeuwse Gemeenten 2004 (Zeeuwse Atlas voor Duurzaamheid) Gemeente

DE TJ

Sluis Terneuzen Hulst Reimerswaal Kapelle Borsele Vlissingen Middelburg Veere Noord Beveland Goes Tholen Schouwen Duiveland Totaal

220 440 200 250 120 280 290 300 350 116 264 340 450 3.620

Bio-energie % 37 34 56 48 29 50 17 20 57 59 42 52 49

Bio-energie TJ 80 150 110 120 35 140 50 60 200 68 110 175 220 1.518

De reden van dit grote verschil is niet zo snel te achterhalen. Wel wordt in de verschillende rapportages kennelijk geen rekening gehouden met agrarische reststromen zoals stro en loof, is de hoeveelheid houtafval een stuk lager ingeschat26 en is wellicht een correctie gemaakt voor de beschikbaarheid van de stromen. Voor het aëroob composteren van GFT afval bijvoorbeeld bestaan bij vele gemeenten nog contracten die nog geruime tijd lopen wat complicerend is als op een alternatieve verwerking moet worden omgeschakeld.

3

Bioenergieprojecten in Zeeland

3.1

Voorgenomen projecten in ontwikkeling

In Zeeland zijn momenteel een aantal projecten voor het produceren van biogas of elektriciteit uit biogas in ontwikkeling. De haalbaarheid daarvan is sterk afhankelijk van de subsidieregeling. Na het op nul zetten van de MEP in 2006 is in 2007 de SDE regeling geïntroduceerd. Op een aantal punten is het beleid veranderd zoals een iets lagere periode waarvoor subsidie gegeven wordt, een vast budget, een vast bedrag voor grijze stroom + subsidie samen, inschrijven binnen een vaste periode (opent 1 april 2009) e.d. Verder wordt groen gas nu gestimuleerd en biogas uit GFT. De Coalitie rijden op biogas (CROB) is een initiatief van een aantal partijen (penvoerder Ekwadraat) om te komen tot een brede uitrol van groen gas. Het project loopt al een aantal jaren maar komt, sinds juli 2007 een subsidie van € 4 miljoen in het kader van de UKR is gegeven, goed van de grond. Gestart wordt in de provincies Zeeland en Gelderland. In Zeeland was het de bedoeling om op Zeeuws Vlaanderen via een aantal bussen op groen gas te laten rijden. In verband met contracttermijnen is dat niet doorgegaan. Momenteel wordt onderzocht of elders in Zeeland de voorwaarden voor het rijden op groen gas wel aanwezig zijn. Het is nog steeds de bedoeling om begin 2009 te starten, in eerste instantie met aardgas uit het net dat er elders in het land als zijnde groen in is geïnjecteerd maar zo spoedig mogelijk met regionaal geproduceerd groen gas.

26 Alhoewel de hoeveelheid snoeihou in de fruitteelt weer wordt overschat met 7,5 ton per hectare (zie paragraaf 2.1.1.1


pagina 38

Delta Het Zeeuwse Nutsbedrijf Delta voert momenteel een haalbaarheidsstudie uit naar de mogelijkheid van een vergister in Vlissingen Oost. Het gaat dan om GFT afval en andere stromen maar de capaciteit is momenteel nog niet vastgelegd. Afhankelijk van het onderzoek zou dit 30.000 of 60.000 ton per jaar kunnen worden. De voorkeur gaat uit naar biogas in tegenstelling tot elektriciteitsopwekking. En dan met name de directe inzet van het biogas in de industrie dus zonder opwekking (CO2 verwijdering). Groene Poort De “Groene Poort” is de naam van een initiatief van Lans b.v. (glastuinbouw) en een achttal Zeeuwse akkerbouwers om in Rilland een biogasinstallatie te bouwen. Het concept dat wordt onderzocht bestaat uit een combinatie van technieken met optimale integratie van de processen onderling en met de glastuinbouw. Lokaal geteelde tarwe zal worden benut als zetmeelbron voor de productie van ethanol. Koolstofdioxide uit de ethanolfabriek wordt gebruikt als bemesting in de glastuinbouw. Het restproduct, tarwegistconcentraat, wordt samen met andere biomassastromen vergist en het biogas geleverd aan de bestaande WKK’s met een opgesteld vermogen van 10 MWe van de Firma Lans. Het concept voorziet in een waterzuivering en het schone water kan worden benut als gietwater of eventueel worden geloosd. Als optie wordt onderzocht de opwerking van het gas tot aardgaskwaliteit en injectie in het lokale gasnet. De beoogde capaciteit is ca. 40.000 ton graan per jaar waarmee 15 miljoen liter ethanol kan worden gemaakt met als reststroom 120.000 ton tarwegistconcentraat. Samen met 144.000 ton van buiten de installatie aangevoerde reststromen en 66.000 ton mest wordt dit vergist tot ongeveer 4.000 Nm3 biogas per uur. Er is overleg gaande met Gasterra over de mogelijkheden om dit in het hoge druk gasnet te kunnen injecteren. Biomassa Centrale Terneuzen De initiatiefnemer van dit project is BiomassaUnie, een combinatie van Ecoservice en Heros. Het gaat om een installatie met een capaciteit van 135.000 ton (75.000 ton agrofood en 60.000 ton dierlijke mest. Deze stromen worden in een vergister omgezet in biogas en vervolgens in elektriciteit. Bijproducten zijn groene cokes (biobrandstof), NPK concentraat (vloeibare mest) en schoon water dat bruikbaar is als gietwater of proceswater. In bepaald stadium van het project is overwogen om groen gas te gaan produceren op verzoek van een mogelijke afnemer maar dat was niet rendabel te krijgen.

Het project staat eigenlijk een beetje op halt. Alles staat startklaar voor de bouw, vergunningen zijn beschikbaar, locatie bekend evenals techniek en de financiering komt rond mits het project rendabel is. Het probleem op dit moment is de SDE subsidie, zowel de hoogte van de vergoeding als de voorwaarden. Een aantal vloeibare stromen (olie- en vetachtige stromen) staan niet op de positieve lijst en worden derhalve niet gesubsidieerd. Dit hangt samen met de vrees van de overheid dat minder duurzame stromen worden gebruikt zoals palmolie. De initiatiefnemers vrezen ook dat de markt inmiddels zodanig veranderd is dat bepaalde stromen al naar het buitenland zijn weggelekt zodat het sowieso de vraag is of het nog door kan gaan [21].


pagina 39

Biogas op agrarische bedrijven Op een aantal bedrijven in Zeeland worden nog initiatieven ontwikkeld voor het vergisten van mest en of organische en agrarische reststromen. Sinds het op nul zetten van de MEP in 2006 is het het vanaf 2008 elk jaar afwachten hoe de nieuwe SDE regeling er qua vergoeding en voorwaarden uitziet. Deze bepaalt voor een belangrijk deel of de projecten ook daadwerkelijk worden gerealiseerd. Tabel 3-1

Biogasinitiatieven in Zeeland Locatie Tholen

Voeding 27.500 ton maïs + positieve lijst of eventueel mest

Oostburg

pluimveemest en maïs, samen 35.000 ton

Oud Vossemeer

mest en maïs ca. 22.500 ton per jaar samen mest en co-producten zoals restproducten uit de voedingsmiddelenindustrie totaal ca. 35.000 ton

Schoondijke

3.2

Product(en) Ca. 1,6 MWe of eventueel groen gas

Opmerkingen Er is overleg geweest in het kader van het CROB (Coalitie Rijden op Biogas) om 42 bussen op gas te laten rijden maar dat is niet doorgegaan. Er loopt onderzoek naar injectie in het gasnet De initiatiefnemer had plannen om ook algen te gaan kweken op het digestaat. De initiatiefnemer wacht op een gunstige subsidieregeling

Capaciteit wordt geschat op ca. 1 MWe

Reeds in bedrijf zijnde projecten

McCain Food Holland De biogasinstallatie is dit jaar in bedrijf genomen. Het grootste deel van het organische afval zoals, schilafval, grijs zetmeel en afvalfrieten wordt vergist. Het biogas wordt in elektriciteit omgezet in een WKK die deels ook aardgas als brandstof benut. Een klein deel, meestal verontreinigd afval, wordt afgevoerd en extern verwerkt.


pagina 40

4

Verwerkingstechnieken voor Biomassa

Biomassa kan worden benut als grondstof voor energielevering met behulp van een groot aantal verschillende technieken. Er kan onderscheid worden gemaakt tussen thermische en biologische technieken enerzijds en droge en natte stromen anderzijds. De meest gangbare techniek voor de benutting van droge houtachtige stromen is verbranding en in mindere mate vergassing. De laatste techniek is nog in ontwikkeling maar omdat de inzet van groen gas centraal in het onderzoek wel een optie voor de middenlange termijn. Voor natte organische stromen komt hoofdzakelijk in aanmerking de biogasinstallatie waarmee biomassa gedeeltelijk omgezet kan worden in biogas om vervolgens eventueel te worden opgewerkt tot aardgaskwaliteit. In dit hoofdstuk wordt onderscheid gemaakt tussen technieken waarmee een groen gas kan worden gemaakt dat geschikt is voor injectie in het net of als transportbrandstof en overige technieken. De overige technieken produceren hoofdzakelijk elektriciteit, eventueel in combinatie met warmte, transportbrandstoffen of maken biomassa beter geschikt voor verdere verwerking.

4.1

Productie van Groen Gas

Groen Gas wordt ook wel SNG genoemd en bestaat voornamelijk uit methaan. SNG staat voor “Substitute Natural Gas” ofwel een vervanger van aardgas. In het SenterNovem rapport “Groen Gas” van januari 2007 [16] wordt de volgende definitie gehanteerd: “Een gasvormige energiedrager uit hernieuwbare biomassa met een kwaliteit gelijk aan de aardgaskwaliteit in het openbare net”. Specificaties voor injectie in het regionale aardgasnet zijn in Nederland en enkele andere landen al beschikbaar [15]. Bij gebruik in een auto als Compressed Natural Gas (CNG) is SNG een tweede generatie transportbrandstof. Het grote verschil met fossiel aardgas is dat SNG 100% CO2 emissies reduceert omdat het geproduceerd wordt uit schone biomassa. Bij de opslag van de CO2 die vrijkomt in het SNG proces kan dit percentage zelfs verhoogd worden naar 200% (Bron: www.ecn.nl) Samenstelling en eigenschappen van aardgas (Slochteren) in vergelijking tot biogas (vol%): Methaan Ethaan Propaan Butaan Pentaan Hexaan Stikstof Zuurstof Koolstofdioxide Stookwaarde Dichtheid Wobbe index

CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 N2 O2 CO2 MJ/Nm3 kg/Nm3 MJ/Nm3

Aardgas 81,3 2,85 0,37 0,14 0,04 0,05 14,35 0,01 0,89 31.669 0,833 43.700

Biogas 50-65 40-35 17.950-23.320 1,35-1,16 17.567-24.620

NB: De Wobbe index is een maat voor de uitwisselbaarheid van gassen voor branders. Het is de verhouding tussen de stookwaarde en de wortel uit de relatieve dichtheid van een gas (t.o.v. lucht). Uit de tabel blijkt dat biogas moet worden opgewerkt voordat het een met aardgas vergelijkbare kwaliteit heeft. De belangrijkste eisen zijn dat de Wobbe index de juiste waarde heeft, dat de calorische bovenwaarde binnen grenzen valt en dat een aantal verontreinigingen worden verwijderd zoals totaal zwavel < 45 mg/Nm3 (zie ook KIWA rapport GT-070127 [15] en [20]). In ieder geval moet daarvoor koolstofdioxide uit biogas worden verwijderd. Daarvoor zijn diverse technieken beschikbaar die verder worden toegelicht in paragraaf 4.1.3.


pagina 41

Afbeelding 4-1 Fysieke Gasafzet kan plaatsvinden na het gasontvangststation (GOS), Bron: Presentatie van Eneco netwerkbeheer en Essent Netwerk Gasunie onderzoekt wat de specificaties voor injectie van SNG in het hoge druk transport net zijn. Een aspect van de injectie van opgewerkt biogas is het potentiële gevaar van besmetting door pathogenen [18]. Generiek wordt het risico als gering ingeschat maar er blijven nog wel deelvragen onbeantwoord. “Vooralsnog lijkt het risico erg klein dat er blootstelling van de consument aan pathogenen plaatsvindt in hoeveelheden die hoger zijn dan de infectieve dosis. Voor de hier beschreven inschatting van het risico is ervan uitgegaan dat alle pathogenen die overblijven in de vergister, naar het gas migreren en zo bij de consument terechtkomen. Het mogelijk inactiverende effect van opwerkingsmethoden of het transport van het gas is dus niet meegenomen in deze analyse. De blootstelling van de consument aan het Groen Gas hangt daarna natuurlijk af van de tijd dat de gaskraan openstaat zonder dat het gas brandt. Bij normaal gebruik zal dit niet lang genoeg zijn om de consument aan grote hoeveelheden bloot te stellen. Als het gas brandt zal er normaliter inactivatie/afdoding van de pathogenen in het gas plaatsvinden. Het gedrag van de bacteriën in de vergister is tot op zekere hoogte te voorspellen. Van de meeste pathogenen zal een redelijk aantal verwijderd worden tijdens de vergisting, mits de retentietijd in de vergister lang genoeg is en de temperatuur hoog genoeg. Thermofiele vergisters zullen een grotere verwijdering bewerkstelligen dan mesofiele of psychrofiele vergisters. De mogelijke transmissie van bacteriën naar het biogas is redelijk goed inschatbaar, maar met name voor virussen en de sporen van bacterien en schimmels en protozoa is het onduidelijk in welke mate deze naar het biogas zullen migreren”

4.1.1

Anaërobe Vergisting

Vergisten is het afbreken van organische stof in biomassa onder anaërobe omstandigheden met behulp van methaanvormende micro-organismen. Deze biomassa kan bestaan uit mest maar er kunnen dus ook diverse andere organische producten aan het mengsel worden toegevoegd. Bij het vergistingproces ontstaat biogas, een gasmengsel dat voor 50-65% uit methaan bestaat en voor 5035% uit koolstofdioxide. Het gas bevat tevens een kleine hoeveelheid H2S en is verzadigd met waterdamp. Op boerderijschaal gebeurde er in Nederland nauwelijks iets totdat duidelijk werd dat de combinatie van mest en organische reststromen zoals bietenafval, aardappelafval, gras, maïs en dergelijke een veel hogere gasopbrengst had zodat de projecten sneller rendabel werden. Dit


pagina 42

proces wordt co-vergisting genoemd en door stimulerende maatregelen staan er nu in Nederland zo’n 35 biogasinstallaties in capaciteit variërend van 100-2.000 kWe. Een belangrijke ontwikkeling die co-vergistingsprojecten heeft bevorderd is de totstandkoming van een positieve lijst met daarop toegestane co-producten in 2001. Ter bescherming van de kwaliteit van bouwgrond en de er op geteelde gewassen moest tot die tijd een uitgebreide procedure worden gevolgd om aan te tonen dat het toepassen van co-producten geen gevaar voor de volksgezondheid opleverde (RIKILT) hetgeen jaren kon duren (o.a. door teeltproeven van gewassen). Het vergistingsproces kan worden opgedeeld in vier fasen (zie Afbeelding 4-2): • • • •

Hydrolyse Fermentatie (zuurvorming) Acetogenese Methanogenese

In de eerst fase (hydrolyse) worden vetten, eiwitten en koolhydraten omgezet in minder complexe verbindingen door inwerking van enzymen. De gevormde stoffen worden vervolgens in cellen van de fermentatieve bacteriën tijdens de verzuringsfase (acidogenese) omgezet in een reeks eenvoudige verbindingen. Tijdens de acetogenese vindt omzetting plaats van deze in deze stoffen en er wordt azijnzuur (CH3COOH), koolstofdioxide en waterstof gevormd terwijl tevens nieuw celmateriaal ontstaat. In de laatste stap, de methanogenese, worden de producten vervolgens omgezet in methaan en koolstofdioxide.

Afbeelding 4-2 Schematische weergave van het anaërobe vergisting (HAS Kennistransfer [17]) De temperatuur van het gehele proces is van invloed op de snelheid waarmee het vergistingsproces verloopt. Bij een hogere temperatuur neemt de snelheid toe zodat er meer biogas in kortere tijd wordt geproduceerd. De totale hoeveelheid biogas die vrijkomt blijft echter gelijk. Er zijn drie verschillende temperatuurniveaus te onderscheiden: • • •

Psychrofiele vergisting Mesofiele vergisting Thermofiele vergisting

0-20ºC optimum 17º 20-45ºC optimum 33ºC 45-75ºC optimum 55ºC


pagina 43

De psychrofiele vergisting treedt dus altijd al op, ook als dat niet de bedoeling is, bijvoorbeeld in een mestopslag. Dat is ook één van de redenen dat mestvergisting gestimuleerd wordt omdat bij gecontroleerde vergisting de methaan (een broeikasgas) niet in de atmosfeer terechtkomt. Deze vorm van vergisting wordt nauwelijks toegepast omdat bij lagere temperatuur (<15ºC) de gasopbrengst minder dan30% bedraagt van de maximale opbrengst. De verblijftijd kan oplopen tot meer dan 100 dagen. Mesofiele vergisting (33ºC) is uitermate geschikt om in de vergistingreactor toe te passen. De methaanvormende bacteriën zijn namelijk niet zo gevoelig voor veranderingen in de temperatuur of de zuurgraad in de reactor. Zeker op boerderijschaal is dit het aan te bevelen proces. De verblijftijd van de mest bij dit proces kan variëren van 15-40 dagen afhankelijk van de mestsoort en het type reactor. Thermofiele vergisting (55ºC) heeft als voordeel dat het gas snel vrijkomt waardoor volstaan kan worden met een korte verblijftijd (10-20 dagen). De totale hoeveelheid biogas is echter niet hoger dan bij mesofiele vergisting. Het methaangehalte is wel iets lager gemiddeld zo’n 3%. Een nadeel van deze vorm van vergisten is wel dat er veel energie moet worden toegevoerd om de reactor op temperatuur te houden. Bovendien zijn de methaanvormende bacteriën bij dit proces uitermate gevoelig voor schommelingen in temperatuur en zuurgraad. Een kleine schommeling in de zuurgraad kan al fataal zijn en bij meer dan 2-3ºC schommeling van de temperatuur neemt de gasproductie af. Biogas bevat tot 1% H2S en moet daarom worden ontzwaveld. Dit kan door een kleine hoeveelheid lucht aan de reactor toe te voegen, tussen 2 en 6 vol% afhankelijk van de hoeveelheid waterstofsulfide. Als de juiste hoeveelheid lucht wordt toegevoerd produceren sulfide oxiderende bacteriën elementaire zwavel die in het digestaat is terug te vinden. Bij goede omstandigheden is een reductie van H2S van omstreeks 95% tot 50 ppm haalbaar. Alternatieve methoden zijn de dosering van ijzerchloride (FeCl3) in de reactor, daarmee kan tot 100 ppm H2S worden gereinigd zodat meestal nog een aanvullende reiniging van het gas nodig is. Dat kan bijvoorbeeld door de H2S met water uit te wassen en het water in contact te brengen met ontzwavelende micro-organismen in een vast bed. Een wat oudere methode van ontzwavelen is het in contact brengen van het biogas met ijzeroxide (roestende ijzerkrullen). Er ontstaat ijzersulfide die eventueel geregenereerd kan worden. Een nadeel, specifiek van co-vergisten, is dat de co-producten worden aangemerkt als mest. Omdat het uitrijden van mest gebonden is aan regels, zoals maxima per hectare, wordt het mestprobleem voor de boer vergroot als hij bijvoorbeeld een mengsel van 50% mest en 50% co-producten vergist. De technische installaties waarin het vergistingsproces plaatsvindt kunnen worden opgedeeld in twee hoofdtypen, propstroomvergisters en volledig geroerde reactoren. Kenmerkend voor een propstroomvergister (of doorstroomvergister, zie Afbeelding 4-3) is dat de mest die als eerste wordt gevoed er ook weer als eerste uitkomt (first in – first out), er vindt geen menging plaats van onvergiste en vergiste mest. Er wordt een kleine hoeveelheid vergiste mest gerecirculeerd om de micro-organismen te enten op de verse mest. Om problemen te voorkomen met drijflagen en bezinklagen wordt de moderne propstroomvergister geroerd met een langzaam lopende as met daarop bladen.


pagina 44

Er is dus wel een verticale menging (over de dwarsdoorsnede) maar geen horizontale (in langsrichting). In dit type vergister is de verblijftijd van alle mest vrijwel gelijk. Een ander voordeel van de propstroomvergister is dat het proces uitgevoerd kan worden in twee fasen, voorfermentatie (verwarming en hydrolyse) en nafermentatie (methaanvorming). De leefomgeving kan zo voor elk van de twee soorten bacteriën die deze beide processen laten verlopen worden geoptimaliseerd. Afbeelding 4-3 Propstroomreactor van Ogin Biogas (www.ogin.nl) In theorie bedraagt de productie aan biogas daarom zo’n 10% meer dan bij een volledig geroerd systeem. Propstroomvergisters kunnen vloeistoffen met maximaal 15% d.s. (droge stof) verwerken. Door goede isolatie blijft het warmtegebruik van de vergister beperkt tot 20-30% van de warmteproductie van de (eventueel) WKK. Het elektriciteitsverbruik van de biogasinstallatie bedraagt voor installaties op boerderijschaal circa 2,5% (van de opgewekte elektriciteit). Een geroerde reactor is in feite niets meer dan een verwarmde en geïsoleerde verticale silo met daarin een roerwerk (zie Afbeelding 4-4. Mest en coproducten (eventueel verkleind) worden toegevoerd en gemengd met de inhoud. Omdat net zo veel digestaat moet worden afgevoerd als aan mest wordt toegevoerd zal altijd een klein deel van de verse voeding direct worden afgevoerd. Het digestaat uit de silo bevat dus niet alleen mest die nagenoeg is uitgegist maar ook mest waaruit nog een hoeveelheid biogas kan ontwijken. Tijdens de opslag van het digestaat koelt deze langzaam af waarbij nog een aanzienlijke hoeveelheid biogas wordt geproduceerd (navergister). Een geroerde reactor kan ook worden uitgevoerd als een vergister met variabele inhoud. De vergister dient dan tevens als mestopslag en de verblijftijd kan daardoor oplopen tot wel 6 maanden. Volledig geroerde reactoren zijn alleen geschikt voor dunne vloeistoffen (maximaal 8-10% d.s.). Bij een hoger droge stofgehalte ontstaan problemen bij het mengen van de mest. Door het lagere droge stofgehalte is ook relatief meer warmte nodig om de vergister op temperatuur te houden.

Afbeelding 4-4 Schematische weergave van een volledig geroerde vergister


pagina 45

Het biogas wordt in de ruimte boven de gistende mest/coproducten opgevangen in bijvoorbeeld een gaszak. De biogasproductie is sterk afhankelijk van de soort voeding, in het algemeen levert mest minder op dan onverteerde agrarische producten zoals snijmaïs. Een nog hogere opbrengst hebben vetten en afvalproducten uit de vleesverwerkende industrie (zie Afbeelding 4-6. In het algemeen kan (mag) het digestaat dan niet worden afgezet in de landbouw maar als daarvoor een andere bestemming gevonden kan worden is een dergelijk voeding mogelijk interessant. In Denemarken zijn veel vergisters gebouwd waarvan ca. 22 grote gecentraliseerde vergisters zijn. Meestal is het proces thermofiel en wordt de restwarmte van de WKK benut voor stadsverwarming. Het vergisten van organisch afval uit de visverwerkende industrie is in Denemarken geen probleem

Afbeelding 4-5 Thermofiele vergister in Blåhøj (Denemarken), capaciteit 25.000 ton/ jaar

Afbeelding 4-6 Opbrengst biogas in Nm3 per ton vers materiaal, duidelijk is dat de opbrengst van diverse oliën en vetten veel hoger is dan van mest en zelfs energiegewassen Zoals reeds eerder opgemerkt moeten coproducten een procedure27 doorlopen om aan te tonen dat het digestaat van covergisting veilig in de landbouw kan worden afgezet tenzij ze op de witte of positieve lijst voorkomen of dat het digestaat niet als meststof wordt toegepast. Op deze lijst van producten waarvoor ontheffing wordt verleend staan o.a. gerst, haver, rogge, tarwe, weidegras, kuilmaïs, suikerbieten etc … zie bijlage A met daarin ook een link naar de meest recente versie van de lijst.

27

Procedure volgens het RIKILT, Rijkskwaliteitsinstituut voor landen tuinbouwproducten


pagina 46

4.1.2

Anaërobe Compostering (Vergisting)

Toen in Nederland zo’n 20 jaar geleden werd gestart met de gescheiden inzameling van afval is door vrijwel alle gemeenten, met uitzondering van Lelystad gekozen voor het aëroob composteren van GFT afval. De GFT wordt in grote hallen gestort en er wordt lucht doorheen geblazen met grote ventilatoren. Dergelijke installaties gebruiken veel elektriciteit en er wordt warmte geproduceerd die veelal onbenut moet worden afgevoerd. Bovendien wordt koolstofdioxide geproduceerd die direct in de atmosfeer wordt geblazen. In Lelystad wordt gewerkt met de Biocel waarin gedurende een batchproces de GFT anaëroob wordt vergist. Per ton GFT wordt 90 m3 biogas geproduceerd dat wordt gebruikt voor de opwekking van groene stroom. Het opgewekte elektrische vermogen bedraagt 650 kWe. Na vergisten van de GFT wordt het restproduct gecomposteerd en gezeefd. De belangrijkste reden waarom andere gemeenten niet voor deze of vergelijkbare techniek hebben gekozen is dat destijds, zo’n 15 jaar geleden anaërobe vergisting in combinatie met compostering nog niet als bewezen technologie werd gezien [28]. Inmiddels zijn er bedrijven, zoals het Zwitserse Kompogas die deze route verder hebben ontwikkeld. Dit bedrijf heeft zo’n 50 vergisters gebouwd in verschillende landen. De grootste staat in Rioja, Spanje, en heeft een capaciteit van 75.000 ton per jaar. Het gas kan worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit en warmte of worden opgewerkt tot methaan en worden ingezet voor mobiliteit. Met al deze toepassingen zijn ervaringen opgedaan (zie Afbeelding 4-8).

Afbeelding 4-7 Anaërobe compostering in Lelystad (Bron Presentatie Dhr. H. Kaskens van Orgaworld [25]) Aan het eerste Nederlandse project bij de VAR in Wilp-Achterhoek met een capaciteit van 60.000 ton GFT wordt de laatste hand gelegd [27]. Ook ROVA te Zwolle en HVC Alkmaar hebben belangstelling. Het Kompogas proces werkt met thermofiele bacteriën bij 50 - 55ºC. In tegenstelling tot “conventionele” co-vergisting vindt vergisting plaats onder relatief droge omstandigheden (www.kompogas.ch).


pagina 47

Afbeelding 4-8 "Kompogas" anaerobe compostering met de diverse toepassingen van het gas HVC en ROVA willen gezamenlijk op het industrieterrein Hessenpoort in Zwolle een vergistinginstallatie bouwen voor GFT. Jaarlijks wordt 30.000 ton GFT vergist wat 3 – 3,5 miljoen m3 biogas (ca. 1,1 – 1,4 miljoen m3 gas met 97% methaan) en 12.000 ton compost oplevert. Het biogas wordt na opwerking deels gebruikt als transportbrandstof voor het wagenpark van ROVA. Met het project wordt een koolstofdioxide besparing gerealiseerd van 4.500 ton per jaar. Het traject aanbesteding en engineering loopt tot najaar 2008 en bouw en testen tot nazomer 2009 [29]. Ook in Dordrecht is er belangstelling om uit diverse biomassa reststromen d.m.v. anaërobe compostering biogas te produceren voor transportdoeleinden. In opdracht van de Provincie ZuidHolland heeft advies en ingenieursbureau DHV een plan gepresenteerd voor een duurzame samenwerking tussen een aantal stakeholders (busmaatschappij, waterschap, afvalverwerker) om biogas te gaan produceren uit GFT en zuiveringsslib28.

Afbeelding 4-9 Processchema Kompogas droge anaërobe vergisting (www.kompogas.ch)

28

Artikel van René Didde in De Volkskrant van 3 januari 2009


pagina 48

Een andere leverancier van anaërobe vergisting van GFT afval is het Vlaamse OWS (Organic Waste Systems, www.ows.be) dat het DRANCO proces heeft ontwikkeld. Dit is ook een droog thermofiele proces. Het bedrijf verwacht een snelle groei van het aantal installaties in Europa, en een verdrievoudiging tussen 2010 en 2020 [27]. Nabij Antwerpen staat de Brecht II DRANCO installatie waar 55.000 ton GFT, papier en industrieel organisch afval wordt vergist. Het biogas wordt gebruikt in een WKK installatie maar zou ook opgewerkt kunnen worden tot CNG (compressed natural gas). Vooral in Zweden lijkt men al ver gevorderd te zijn met het anaëroob composteren van GFT afval eventueel in combinatie met andere stromen. Het Växtkraft project in Vasteras is daar een goed voorbeeld van (in bedrijf gesteld 2005). Diverse organische stromen worden in een biogasinstallatie omgezet in methaan die vervolgens hoofdzakelijk wordt gebruikt als transportbrandstof. Gescheiden afval van huishoudens en keukens, 30% d.s. Vloeibaar afval (“grease trap removal sludge”) 4% d.s. Gewassen van braakgelegde akkers, 300 ha, 35% d.s.

14.000 ton 4.000 ton 5.000 ton

Verder wordt er nog gas van een RWZI aangevoerd, samen met het biogas wordt dit opgewerkt tot 23.000 MWh/jaar energie in de vorm van gas, equivalent aan 2,3 miljoen liter benzine. De brandstof wordt geleverd aan 40 stadsbussen, 10 vuilniswagens en 500 auto’s. Gas dat niet op deze wijze wordt verkocht wordt geleverd aan een WKC voor elektriciteitsproductie en warmte. De opwerking van het gas vindt plaats met waterwassing bij 10 bar gevolgd door absorptiedrogers. De gaskwaliteit op het afleverpunt is: Methaangehalte H2S gehalte Waterdauwpunt Capaciteit

> 97 < 23 <-80 100 – 400

% mg/Nm3 ºC Nm3/uur

Het gas wordt gecomprimeerd en opgeslagen in druktanks bij een maximale druk van 350 bar (6.000 Nm3). Er is een “fast filling station” (<5 min) voor de bussen en de vuilniswagens en een openbaar vulstation. Als back-up is een LNG opslag van 50 m3 aanwezig. Zie voor een gedetailleerde beschrijving van het project de presentatie van Petterson, “The Växtkraft Project” [28].

4.1.3

Gasopwerking

Om het biogas geschikt te maken voor netinjectie of andere vorm van benutting als groen gas moet in de meeste gevallen koolstofdioxide worden verwijderd. Er wordt daarvan zoveel verwijderde dat het productgas dezelfde verbrandingswaarde en Wobbe-index heeft als (Gronings) aardgas, ca. 89%. Op dit moment zijn vier technieken gangbaar voor de opwerking van biogas [16, 19]. • Membraantechnologie. Het gebruik van membranen voor gasreiniging is vrij algemeen in de (petrochemische) industrie. Methaan en koolstofdioxide worden gescheiden, doordat het membraan het ene molecuul iets gemakkelijker doorlaat dan de andere. Omdat het verschil in doorlaatbaarheid klein is, is de scheiding niet absoluut. Een deel van het methaan in het ruwe biogas komt niet in het groene gas terecht. Het restgas heeft een methaangehalte van ongeveer 30%. Het kan worden gebruikt in een CV ketel, bijvoorbeeld voor de opwarming van de vergister. • Vacuüm Pressure Swing Adsorption (VPSA). Bij deze techniek wordt gebruik gemaakt van het verschil in adsoptievermogen van methaan en koolstofdioxide in een vloeistof (of vaste stof). Onder druk wordt het ruwe biogas door een adsorber geleid die het koolstofdioxide aan zich hecht en het methaan doorlaat. Op het moment dat de adsorber is verzadigd, begint deze koolstofdioxide door te laten. Dan wordt de adsorber uitgeschakeld en vacuüm gezogen waarbij het koolstofdioxide weer vrijkomt. Als deze adsorptiestap is voltooid, is de adsorber weer gereed voor reiniging. Tijdens de regeneratie van de adsorber wordt de ruwe biogasstroom over een andere adsorber geleid. Bij VPSA wordt het methaan vrijwel geheel benut.


pagina 49

Afbeelding 4-10 VPSA Biogasopwerking, Carbiogas Nuenen (1990), 1500 Nm3/uur stortgas (Cirmac International) • Cryogene techniek. Bij cryogene techniek wordt gebruik gemaakt van de verschillende kookpunten van methaan en koolstofdioxide. Door de sterke koeling29 komt het koolstofdioxide in vaste toestand (sublimatie) en wordt methaan van een hoge zuiverheid verkregen. Het bijproduct van cryogene scheiding is het koolstofdioxide in vaste toestand, ook wel “droogijs” genoemd. Droogijs wordt in de industrie veelvuldig toegepast en heeft als product waarin gehandeld wordt een waarde op de markt. Deze techniek bevindt zich nog in een demonstratiefase. • Gaswassingssystemen. Deze vorm van scheidingstechniek, wordt naast gaswassing ook wel absorptie genoemd. De mate waarin gasvormige componenten over kunnen gaan naar de vloeistoffase is afhankelijk van de oplosbaarheid van deze componenten in de vloeistof. Door chemicaliën aan de wasvloeistof toe te voegen waarmee geabsorbeerde componenten worden omgezet, kan de opname van het af te scheiden moleculen worden vergroot. Methaan kan met behulp van methanol of monoethanolamine (MEA) worden afgescheiden. Koolstofdioxide kan ook heel goed met water worden uitgewassen, bijvoorkeur bij hoge druk. Het water kan worden geregenereerd bij lage druk.

Afbeelding 4-11 Overzicht van de beschikbare technieken voor biogasopwaardering (Bron: Van Biogas naar Groen Gas [19]) In Nederland wordt op een vijftal plaatsen stortgas opgewerkt tot aardgaskwaliteit. 29

Bijvoorbeeld door gebruikmaking van het Joule-Thomson effect, gas wordt gecomprimeerd, gekoeld en vervolgens adiabatisch geëxpandeerd. De temperatuur daalt en het gas met deze lage temperatuur wordt gebruikt als koelmiddel. Op deze wijze worden ook luchtscheidingsinstallaties gebouwd (Linde).


pagina 50

Afbeelding 4-12 Overzicht van de verschillende initiatieven voor groen gas in Nederland [16]

4.1.4

Vergassing

Vergassing is het proces waarbij een brandbare substantie, b.v. steenkool maar ook biomassa, gedeeltelijk wordt geoxideerd zodat er nog brandbare gassen overblijven. Er zijn verschillende technieken bekend waarvan met name de wervelbed vergasser, zowel stationair als met een circulerende massa inert materiaal, vaak gebruikt worden voor de wat grotere installaties. In het begin van de vorige eeuw werd met vastbed vergassers en als brandstof kolen vaak decentraal elektriciteit gemaakt voor de zich ontwikkelende industrie. Nog steeds wordt dit type vergasser gebruikt voor kleinschalige elektriciteitsopwekking met gasmotoren. In het algemeen is vergassing van biomassa een techniek die nog in de ontwikkelingsfase verkeert. Dit ondanks het grote aantal installaties die in de afgelopen 10-15 jaar zijn gebouwd en beproefd. In Nederland is de CFB vergasser in Geertruidenberg de grootste commerciële installatie die in bedrijf is. Als brandstof wordt sloophout gebruikt en het gas wordt na afkoeling in de eenheid 9 van de Amercentrale als brandstof benut. In de meeste gevallen wordt lucht gebruikt om de biomassa gedeeltelijk te oxideren. Het gas bevat dan naast brandbare componenten ook stikstof. De stookwaarde is veel lager dan die van aardgas en bedraagt ongeveer 4-7 MJ/Nm3. Een dergelijk gas is niet geschikt om opgewerkt te worden tot aardgas. De belangrijkste benutting is als stookgas direct voor ketels of als brandstof voor zuigermotoren of gasturbines. De techniek is al geruime tijd in ontwikkeling maar veel commerciële vergassers zijn er nog niet in bedrijf, zeker niet in combinatie met een gasturbine30. Het meeste succes hebben vergassers als het gas direct in een ketel wordt gebruikt om een deel van de oorspronkelijke brandstof te vervangen. Dergelijke installaties zijn gebouwd in Lahti (Finland), Geertruidenberg en Ruien (België).

30

Dat is potentieel interessant vanwege het hoge kringloop rendement maar levert vooralsnog problemen op zoals de gaskwaliteit die niet altijd is zoals vereist


pagina 51

Afbeelding 4-13 Een aantal opties om BioSNG te maken, EF (Entrained Flow zoals de Shell vergasser), CFB en indirect (Allotherm) Bron: website ECN www.biosng.com Als alternatief kan men zuurstof in plaats van lucht gebruiken maar een installatie om uit lucht zuurstof te produceren is duur, zeker voor een relatief kleine capaciteit zoals voor bio-energie installaties nog vaak het geval is. Om dat laatste probleem te ondervangen zijn er technieken ontwikkeld waarbij de feitelijke vergassing die het brandbare gas genereert en de verbranding die de energie daarvoor levert worden gescheiden. De vergassing vindt dan met stoom plaats en de verbranding gewoon met omgevingslucht. De techniek om SNG te maken is op zich niet zo nieuw. Sinds 1984 wordt dat bijvoorbeeld al gedaan in de “Dakota Gasification Company Great Plains” fabriek. Daar wordt ca. 3 GW input aan bruinkolen omgezet in ca. 55% SNG en diverse chemicaliën zoals teer, nafta fenolen en CO2 [13]. De bruinkool wordt in Lurgi Mark IV vastbed vergassers met zuurstof en stoom vergast. Koolstofdioxide en H2S wordt verwijderd met het Rectisol proces. Dezelfde vergassers worden door SASOL in Zuid Afrika al decennia lang gebruikt om synthetische brandstoffen uit steenkool te maken met behulp van het Fischer Tropsch proces. Voor een overzicht van technieken zie “Centrale productie van BioSNG via vergassing, een oriënterende studie” [30]. CHRISGAS Project Värnamo Zweden In Värnamo, gelegen in het zuiden van Zweden, is door het elektriciteitsbedrijf Sydkraft (nu E.on Sverige AB) een kleine elektriciteitscentrale gebrouwd die is beproefd in de periode 1994 – 2000. Het systeem bestaat uit een drukvergasser (20 bar) en een Typhoon gasturbine. De restwarmte van de gasturbine wordt gebruikt om stoom voor een turbine op te wekken en voor de lokale stadsverwarming. De centrale heeft gedurende de proefperiode 8.500 uur in bedrijf geweest waarvan 3.600 met de gasturbine. Na afronding van de testen is de centrale geconserveerd. Het CHRISGAS project (“Carbondioxide and Hydrogen rich gas”) beoogt een ombouw van de vergasser op zuurstof in plaats van lucht en uitbreiding met een aantal processtappen die nodig zijn om het gas te reinigen en de verhouding waterstof t.o.v. koolmonoxide te verschuiven.


pagina 52

Afbeelding 4-14 Elektriciteitsopwekking met drukvergassing zoals in Värnamo beproefd. Deze installatie wordt in het kader van het CHRISGAS project omgebouwd Het project richt zich vooral op de vervaardiging van transportbrandstoffen zoals methanol, DME (Dimethyl Ether), Fischer Tropsch diesel of waterstof. In eerste instantie was voorzien in de aanpassingen om het synthesegas te maken en te beproeven en vervolgens de installatie uit te breiden met een nader te bepalen systeem om transportbrandstoffen te maken. Door vertraging met de financiering wordt een andere opzet gekozen. De onderzoeksprojecten gaan door maar de demonstratie gaat niet door [22]. Battelle "Indirect Gasification Process" Eén van de eerste processen volgens dit principe werd ontwikkeld door Battelle. Er werd gebruik gemaakt van twee CFB reactoren (Circulating Fluid Bed) die fysiek gescheiden waren en waarbij het transport van koolstof van de vergassingsreactor naar de verbrandingskamer en energie (heet zand) in de omgekeerde richting werd verzorgd door circulerend zand (zie Afbeelding 4-15). Op basis van dit proces is omstreeks ’96-‘97 een demonstratie-installatie gebouwd in Vermont. Partners in het project waren US DEO, FERCO (“Future Energy Resources Corporation”, omstreeks 2006 omgedoopt in Silvagas) en BED (“Burlington Electric Department”, eigenaar van de elektriciteitscentrale). De vergasser werd ontworpen voor een capaciteit van ca. 200 ton biomassa per dag (ca. 45 MWth). Het geproduceerde gas werd bijgestookt in een bestaande, met hout gestookte elektriciteitscentrale, (McNeil Power station) met een vermogen van 50 MWe één van de grootste in de wereld. In fase II van het project zou het gas gebruikt worden als brandstof voor een gasturbine31 met een vermogen van 15 MWe.

31

Voorzover bekend is het niet tot fase II van het project gekomen.


pagina 53

Afbeelding 4-15 Het Battelle “Indirect Gasification Process” dat nu vermarkt wordt door Silvagas Door de gebruikte techniek had het gas een hoge stookwaarde, bevatte het geen stikstof en al veel methaan zie onderstaande tabel [11]. Dit gas is geschikt om met bestaande technieken verder te worden opgewerkt tot aardgas. Tabel 4-1 Samenstelling van met "Battelle" techniek geproduceerd gas Component Waterstof Koolmonoxide Koolstofdioxide

Aandeel [vol%] 18,0 47,0 14,3

Component Methaan Ethyleen Ethaan

Aandeel [vol%] 14,9 4,7 1,1

Op basis van bovenstaande samenstelling is de LHV van het gas ca. 16,6 MJ/Nm3. Na een demonstratieperiode is de installatie in 2002 buiten bedrijf gesteld [12]. Wel zijn er inmiddels een tweetal andere projecten gestart in Winkleigh (UK), met een gasturbine van 23 MWe en in Forsyth County32 (Georgia, USA) voor het vergassen van 400 ton biomassa per dag (website Silvagas). Indirect Fluidised bed vergasser Güssing (Oostenrijk) De vergassingsinstallatie in Güssing is een demonstratie-installatie met een elektrische capaciteit van 2 MWe, elektrisch rendement ca. 20-23%. De installatie is in januari 2002 in bedrijf gesteld. De restwarmte van de gasmotoren wordt gebruikt om heet water mee te maken (4,5 MWth). De reactor die wordt gebruikt is een innovatieve modificatie van het wervelbed en wordt het FICFB systeem genoemd, “Fast Internaly Circulating Fluidized Bed Gasifier”. Het idee er achter is om de vergassingsreactie en de verbrandingsreacties fysiek te scheiden zodat een stikstofarm gas kan worden geproduceerd. De (endotherme) vergassing van de brandstof (hout chips) vindt met stoom plaats bij 850ºC in een stationair wervelbed. Deze is via een leiding verbonden met de verbrandingsinstallatie die is uitgevoerd als een circulerend wervelbed. Het bedmateriaal circuleert en resterende brandstof wordt met lucht bij 900-930ºC verbrand. De vrijkomende energie verwarmt het bedmateriaal dat met een cycloon wordt afgevangen en terug wordt gevoerd naar de vergasser.

32

Een project van Biomass Gas & Electric met een licentie van Silvagas


pagina 54

Afbeelding 4-16 CIFB vergasser in Güssing (Oostenrijk). Houtverbruik ongeveer 2,2 ton/uur of 16.000 ton per jaar (15% water) Het gas wordt na koeling o.a. gereinigd in een natte wasser. Het ingedikte waswater wordt vervolgens naar de verbrandingsreactor gepompt om verwijderde teercomponenten te verbranden. Het geproduceerde gas is bijna vrij van stikstof en heeft een stookwaarde van 12 MJ/Nm3.

Afbeelding 4-17 Processchema van de FICFB vergasser in Güssing met een elektrisch vermogen van 2 MWe en thermisch (Stadsverwarming) van 4,5 MWth

Tabel 4-2 Samenstelling van gas geproduceerd door de “Güssing” vergasser Component Waterstof Koolmonoxide Koolstofdioxide

Aandeel [vol%] 35-35 20-25 20-25

Component Methaan Stikstof

Aandeel [vol%] 8-12 1-3


pagina 55

De resultaten voor de samenstelling van het gas in bovenstaande tabel zijn afkomstig van een paper van Reinhard Rauch [14]. De stookwaarde van het gas is vrijwel constant op 12 MJ/Nm3. Een kleine zijstroom van het gas wordt in een proefopstelling verder verwerkt tot methaan. De capaciteit van deze opstelkling is 2 kWth en op basis van de resultaten van de experimenten kon een chemisch rendement van 85% worden berekend [14]. Ook is er een zijstroom van 10 Nm3/uur die wordt gebruikt in een Fischer Tropsch reactor voor de productie van synthetische diesel [14].

Afbeelding 4-18 Demonstratie-installatie voor de productie van BioSNG uit een "slipstream" van het gas in Güssing. De vergassingsinstallatie in Güssing is inmiddels uitgebreid met een demonstratie-installatie voor de synthese van BioSNG, methaan uit synthesegas. De capaciteit is 1 MWth en de inbedrijfstelling van de installatie is in augustus 2008 gestart en het eerste gas werd verwacht in november 200833. Het is de bedoeling om het systeem ongeveer een jaar te beproeven in het kader van een EU project. Verder is er een vergelijkbare centrale in aanbouw in Oberwart (8,5 MWth input en 2,74 MWe output plus stadsverwarming). De investering voor een installatie van 30 MWth (brandstof, ongeveer 76.000 ton nat hout per jaar) volgens het concept van Güssing wordt geschat op € 35 miljoen. Daarmee kan 16,7 MWth SNG worden geproduceerd (ca. 1.675 Nm3/uur aardgas equivalent) en 7,2 MWth stadsverwarming [46]. De gasprijs, berekend volgens Oostenrijkse omstandigheden, wordt in dit rapport berekend op 83 cent per m3. Daarbij is rekening gehouden met een kostprijs voor hout (20% vocht) van € 70 per ton. Voor Zeeland zou deze installatie aan de grote kant maar de helft zou eventueel wel kunnen, zeker als ook sloophout gebruikt kan worden (zie paragraaf 2.1.4). Door Göteborg Energi wordt volgens een vergelijkbaar concept (allotherme vergassing) een project ontwikkeld (GoBiGas) dat moet leiden tot de productie van totaal 100 MWth aan BioSNG uit hout waarvan de eerste 20 MW (gas) in het jaar 2012 in bedrijf moet zijn [23]. De SNG is bedoeld voor injectie in het net en moet een WKK voeden, woningen en dienen als transportbrandstof. De studie voor de 100 MW BioSNG wordt uitgevoerd door Repotec, het bedrijf dat ook betrokken is bij de ontwikkelingen in Güssing (www.repotec.at).

33 Het proces bevindt zich nog steeds in de opstartfase, eind december is een eerste 50 uur durende testperiode afgesloten. Het methaniseringsproces werkt goed en over de resultaten tot nu toe en van de komende maanden wordt gepubliceerd op de website van het Paul Scherer Institute (www.psi.ch) (correspondentie met Dr. Reinhard Rauch, december 2008)


pagina 56

Göteborg Energi werkt daarvoor samen met E.on Sverige AB die een visie heeft van 20 TWh biogas in 2020 waarvan de helft via vergassing. Het bedrijf heeft daarvoor een onderneming opgericht “E.On Bio Gasification Development Company” waarin het zelf voor >50% deelneemt [24].

Afbeelding 4-19 Commercialisering van BioSNG in Zweden volgens E.on (Bron lezing Tillberg [24] )

Milena vergasser (ECN) Het SNG productie proces bestaat ruwweg uit drie stappen: vergassing, gasreiniging en methanisering. In de vergasser wordt biomassa op hoge temperatuur omgezet in een gas dat naast koolmonoxide (CO) en waterstof (H2) een grote hoeveelheid methaan (CH4) bevat. De vergasser is speciaal ontworpen om veel methaan te produceren. In de gasreiniging worden alle ongewenste producten verwijderd. Voorbeelden van deze producten zijn teren (C6+Hy), zwavelverbindingen en koolstofdioxide (CO2). Na de gasreiniging bevat het gas alleen nog CO, H2, CH4 en water. In de methanisering stap reageren CO en H2 met elkaar en wordt CH4 gevormd. Het rendement van biomassa naar SNG is hoog: ongeveer 70%. SNG heeft dezelfde eigenschappen als gewoon aardgas. Het kan dan ook in het Nederlandse gasnet geïnjecteerd worden mits aan bepaalde kwaliteitseisen en administratieve voorwaarden wordt voldaan. De MILENA-vergasser vormt het hart van de installatie die van biomassa Groen Gas maakt. De MILENA-vergasser is door ECN op pilot schaal gebouwd en bestaat uit een acht meter hoog vat, dat zowel een verbrandingsreactor als een vergassingsreactor bevat. De verbrandingsreactor wordt bedreven op de niet-vergaste biomassa en levert de energie voor de vergassingsreactor in de vorm van heet zand. De verbrandingsreactor zit aan de buitenzijde van het vat en is deels gevuld met heet zand van circa 900°C. In de vergassingsreactor, een centrale pijp in het hart van het vat, komt de biomassa en het hete zand bij elkaar. Door de productie van gas bij deze hoge temperatuur beweegt het geheel naar de bovenzijde van de reactor. De hoge temperatuur in combinatie met een beetje stoom laat de biomassa vergassen tot een gas dat met name bestaat uit koolmonoxide (CO), waterstof (H2) en methaan (CH4). Het zand koelt hierbij af tot ongeveer 850°C en komt samen met het restant nietvergaste biomassa in de buitenste reactor terecht. Het restant biomassa fungeert hier als brandstof en warmt het zand weer op tot 900°C.


pagina 57

Afbeelding 4-20 Milena indirecte vergasser ontwikkeld door ECN (Bron: website van ECN: http://www.milenatechnology.com) De Milena pilotschaal vergasser is in bedrijf genomen in de zomer van 2008. De techniek is ontwikkeld met behulp van een laboratorium installatie waarmee vanaf 2004 is geëxperimenteerd. Het is de bedoeling om in de nabije toekomst is een 10 MWth demonstratie-installatie te bouwen, en over 10 jaar een commerciële installatie met een capaciteit van 100 MWth in bedrijf te hebben (zie [13]). Voor schema met tijdschaal van de ontwikkeling zie Afbeelding 4-22.

Afbeelding 4-21 SNG proces zoals voorgesteld door ECN "Status of Biomassa Gasification”, Bram van der Drift ECN (Eranet 27 oktober 2008) Na de in directe vergasser die een gas met veel methaan, CO en waterstof produceert volgt een teerverwijdering b.v. op basis van het OLGA proces (zie Afbeelding 4-23). Verder gasreiniging is nodig om bijvoorbeeld H2S en COS te verwijderen en eventueel andere verontreinigingen. Daarvoor komen een aantal commerciële processen in aanmerking, zoals Rectisol, Sulferox en diverse waterwassers, processen die zich in de praktijk al hebben bewezen. De methanisering, eventueel voorafgegaan door een correctie voor de juiste waterstof/koolmonoxide verhouding met de Watergas Shift reactie, is eveneens een reeds lag in de praktijk toegepast proces. Het gas wordt vervolgens aangepast aan de vereiste specificaties bijvoorbeeld door verwijdering van koolstofdioxide, drogen of compressie al naar gelang de toepassing.


pagina 58

Afbeelding 4-22 Tijdschaal voor de ontwikkeling van Groen Gas uit biomassa (Bron: presentatie Bram van der Drift (ECN), 16 maart 2007) De gasreiniging is een belangrijk onderdeel van het systeem. Daarvoor heeft ECN in samenwerking met industriële partners een concept ontwikkeld op basis van uitwassen van teren met organische vloeistoffen.

Afbeelding 4-23 OLGA gaswasser in combinatie met een vergasser en een aantal mogelijke applicaties (Bron: ECN brochure “Performance of OLGA Tar Removal System”) ECN mikt met deze ontwikkeling vooral op grootschalige SNG productie uit geïmporteerde biomassa. De installaties zullen dus op strategische voor zeeschepen goedbereikbare locaties moeten worden gebouwd. In samenwerking met HVC wil ECN omstreeks 2012 een demo van 10 MW in bedrijf hebben en drie jaar later eentje van 50 MW [33].


pagina 59

4.2

Overige verwerkingstechnieken

Er zijn nog een aantal andere technieken beschikbaar om biomassa om te zetten in energie. Deze zullen in de volgende paragrafen kort worden toegelicht.

4.2.1

Verbranding

Verbranding is waarschijnlijk het meest ver gevorderd als technologie. In veel houtrijke landen wordt al decennialang hout als brandstof gebruikt in ketels voor de opwekking van elektriciteit en warmte. De conventionele techniek is vooral met roosters maar meer moderne systemen zijn CFB verbranding (“Circulating Fluidized Bed”) of BFB (“Bubbling Fluidized Bed”) zie Afbeelding 4-24. In Nederland is naast een aantal kleine houtverbrandingsinstallaties één grote gebouwd voor Essent (in Cuijk) op basis van het BFB principe met een capaciteit van 25 MWe. Deze installatie is al weer zo’n 10 jaar in bedrijf.

Afbeelding 4-24 Fluidized bed verbranding van biomassa "Bubbling" en in een circulerend bed (Kvaerner Power) Behalve in dergelijke speciaal gebouwde energiecentrales kan biomassa ook worden bijgestookt in steenkool centrales. Omdat het rendement daarvan veel hoger is (ca. 40%) dan van de relatief kleine “stand alone” biomassacentrales (ca. 25%) is de vermeden emissie van CO2 ook groter. Vanwege het verschil in rendement zal ingeval van bijstoken in een grote elektriciteitscentrale tot 60% meer op steenkool worden bespaard, dus ook 60% minder CO2 worden geëmitteerd! Dit staat los van de CO2 die wordt uitgestoten door transportbewegingen. Houtachtige biomassa zoals chips met redelijk uniforme afmetingen en eigenschappen zijn het meest geschikt om verbrand te worden. Echter in Denemarken is ook veel ervaring opgedaan met het verbranden van stro, zowel “stand alone” als bijstook in elektriciteitscentrales. De totale productie daarvan bedraagt in Denemarken 6,3 miljoen ton waarvan ongeveer 2 miljoen ton wordt gebruikt voor energieopwekking zie Afbeelding 4-25. Sinds 1986 toen het politieke besluit werd genomen zijn een groot aantal eenheden in gebruik genomen. Op dit moment al 13 elektriciteitscentrales en een groot aantal WKK installaties [31]. Deense bedrijven zoals FLS Miljø (nu Bioener) en Babcock & Wilcox Vølund zijn ook in het buitenland actief. Een voorbeeld daarvan is de Sangüesa Power plant, 50 km van Pamplona in


pagina 60

Spanje. De capaciteit is 160.000 ton stro per jaar (eventueel andere biomassa) waarmee 25 MWe elektriciteit wordt opgewekt. De eenheid is in 2002 opgestart, bouwer FLS Miljø (nu Bioener).

Afbeelding 4-25 Avedøre 2 eenheid op stro, capaciteit 150.000 ton per jaar waarmee 35 MWe wordt gemaakt. Bijzonder is de ultrakritische ketel (druk 310 bar) Bron: Brochure B&W Vølund De grootste verbrandingsinstallatie voor biomassa in Nederland is de in augustus 2008 in bedrijf genomen BMC, Biomassa Centrale Moerdijk, waar jaarlijks 440.000 ton pluimveemest wordt verbrand. Het elektrisch vermogen is 36,5 MWe en de ketel een “conventionele” roosterketel waarmee in Engeland in soortgelijke installaties al ervaring is opgedaan.

4.2.2

Pyrolyse

Pyrolyse is het proces van thermische degradatie onder uitsluiting van extern aangevoerde zuurstof. Het proces speelt zich af tussen 300 en 500ºC. De producten zijn condenseerbare dampen, een gas en een vaste koolrest. Voor energetische toepassingen is vooral de “flash pyrolyse” van belang. Biomassa wordt snel verhit, ontleedt waarna de restproducten gekoeld worden om de reacties te bevriezen. De olie die na condensatie overblijft bevat veel water, is donkerbruin van kleur en heeft een penetrante geur. De stookwaarde ligt tussen 14 en 19 MJ/kg. De olie heeft een lage pH dus aanpassing van het brandstofsysteem is nodig i.v.m. corrosie. Het gas en de koolrest worden voor een deel intern gebruikt als energiebron voor het endotherme proces. Er zijn een groot aantal processen ontwikkeld, vaak op basis van een circulerend bed waarbij de inerte (zand) massa als warmtebron dient voor het snel (<2 sec) opwarmen van de biomassa. In Nederland is door BTG een proces ontwikkeld op basis van een roterende conus. Pyrolyse is minder geschikt als transportbrandstof maar kan eventueel gebruikt worden in ketels voor het leveren van warmte en/of elektriciteit. In dat geval is het vaak ook wel mogelijk om de oorspronkelijke biomassa direct te verbranden zodat purolyse een overbodige stap is. Het belang van pyrolyse kan o.a. zijn dat daarmee de energie-inhoud van biomassa kan worden vergroot met wel een factor vijf zodat bespaart kan worden op transportkosten.


pagina 61

4.2.3

Tweede generatie Ethanol

Ethanol is naast biodiesel de belangrijkste hernieuwbare transportbrandstof. De eerste generatie wordt zoals bekend hoofdzakelijk gemaakt uit suiker en zetmeel (maïs). Brazilië is de grootste ethanolproducent uit suikerriet en in de USA wordt veel ethanol gemaakt uit maïs (zetmeel). De processen zijn bekend en kunnen op grote schaal worden uitgevoerd. Een nadeel van het gebruik van deze grondstoffen is dat het in principe voedselgewassen zijn zodat een grote vraag naar bioethanol kan leiden tot schaarste van voedsel en hoge prijzen. De recente grote prijsstijging van basisvoedsel (Tortilla’s) in Mexico wordt (voor een deel) veroorzaakt door een grote vraag naar ethanol in de USA. Om concurrentie met voedsel te vermijden kunnen reststromen als grondstof worden gebruikt die niet voor consumptie zijn geschikt zoals hout, gras, stro etc … Biomassa bestaat hoofdzakelijk uit cellulose, hemicellulose, en lignine. Deze moleculen zijn net als zetmeel opgebouwd uit suikers alleen is de aard van de verbinding anders zodat meer energie nodig is om deze te verbreken. Daarvoor zijn al meer dan 100 jaar geleden technieken ontwikkeld die echter alleen maar op grote schaal zijn toegepast in perioden van nationale crisis zoals een oorlog die de toegang tot fossiele brandstoffen belemmerde. Knelpunten zijn het hergebruik van chemicaliën en de C5 suikers die door gebruikelijke micro-organismen niet worden afgebroken. De belangrijkste processen die al redelijk ver zijn ontwikkeld zijn op basis van chemische, respectievelijk enzymatische hydrolyse. Chemische hydrolyse kent twee varianten waarin met een verdund, respectievelijk geconcentreerd zuur cellulose en hemicellulose ketens worden opengebroken en gehydrolyseerd (reactie met water). Cellulose wordt gesplitst in C6 suikers en hemicellulose in C5 suikers, voor de C5 suikers moeten speciale gisten worden ontwikkeld om ze te kunnen fermenteren tot ethanol.

Afbeelding 4-26 "Concentrated Acid Hydrolysis", CAH ontwikkeld door Arkenol (USA) Door Arkenol is een proces ontwikkeld waarbij in twee stappen biomassa wordt gehydrolyseerd met geconcentreerd zwavelzuur. Het zuur wordt uit de suikeroplossing teruggewonnen voor hergebruik. Het rendement van deze terugwinning is van groot belang voor de haalbaarheid van dit proces. Het restproduct, lignine, kan worden gebruikt om de energie te leveren voor het concentreren van de ethanol. Om ook C5 suikers te kunnen fermenteren heeft Arkenol een speciaal gist ontwikkeld, Zymonas mobilis. Enzymen zijn natuurlijk voorkomende proteïnen die er voor zorgen dat bepaalde reacties optreden. Tijdens WO-II werd ontdekt dat bepaalde schimmels katoenen uniformen en tenten afbraken van in de Pacific gelegerde Amerikaanse soldaten. De enzymen (cellulase) die deze organismen produceren zijn dus in staat cellulose te hydrolyseren. Een aantal bedrijven heeft op basis hiervan processen


pagina 62

ontwikkeld zoals het Canadese Iogen waarin Shell participeert. Ook in Nederland zijn er ontwikkelingen. Nedalco heeft in samenwerking met partners gewone bakkersgist genetisch gemodificeerd met een gen afkomstig uit schimmels die in de darmen van olifanten34 zijn gevonden. Het is de bedoeling om in Sas van Gent een fabriek te bouwen waarmee jaarlijks 220 miljoen liter bioethanol gemaakt kan worden. De grondstoffen zijn diverse lignocellulose bevattende materialen zoals bietenpulp en tarwegries. Het project staat sinds deze zomer (2008) in de ijskast vanwege veranderde marktomstandigheden (gestegen prijzen voor grondstoffen) en te weinig subsidie. De Amerikaanse overheid stimuleert tweede generatie ethanol met een subsidieprogramma van in totaal $ 385 miljoen. In totaal vier van de oorspronkelijke zes projecten lopen nog (BioCycle, november 2008 [35]. Alico (thermochemie en fermentatie) en Iogen (enzymatische hydrolyse en fermentatie) hebben zich om verschillende redenen teruggetrokken maar gaan wel door met hun eigen ontwikkeling. Iogen35 heeft bijvoorbeeld een demonstratiefabriek in Ottawa waar jaarlijks ca. 980.000 liter ethanol wordt gemaakt van (naar schatting) 3.700 ton tarwestro. Range Fuels Proces gebaseerd op vergassing gevolgd door methanisering. In november 2007 is gestart met de bouw van een demonstratie-installatie van 385 miljoen liter bioethanol per jaar. Naar verwachting is de fabriek eind 2009 gereed. Bluefire Proces gebaseerd op chemische hydrolyse (Arkenol, zie Afbeelding 4-26) met capaciteit van 65 miljoen liter ethanol uit het biogene deel van huishoudelijk afval en agrarische reststromen. Naar verwachting wordt eind 2009 met de bouw gestart. POET Enzymatische hydrolyse gevolg door fermentatie. Het project behelst de ombouw van een bestaande ethanolfabriek op basis van maïs tot een “biorefinery” die o.a. 96 miljoen liter ethanol uit agrarische reststromen moet maken. Met de bouw van de fabriek zal begin 2010 worden gestart en naar verwachting is deze in de tweede helft van 2011 klaar. Abengoa36 Eveneens enzymatische hydrolyse gevolgd door fermentatie. De nieuwe fabriek is hybride in de zin dat naast ethanol uit cellulose ook ethanol uit maïs (zetmeel) wordt gemaakt. Jaarlijks zal uit agrarische reststromen 44 miljoen liter ethanol worden geproduceerd. Naar verwachting wordt met de bouw eind 2009 begonnen met oplevering in 2011. Er zijn nog zeker vijf andere bedrijven bezig met het ontwikkelen van tweede generatie ethanol productie uit lignocellulose. In Nederland worden plannen ontwikkeld door N2 Energie BV uit Amersfoort om in Hardenberg een proeffabriek te bouwen. Cellulosehoudende afvalstromen (200.000 ton per jaar o.a. bermgras en GFT) worden met een verdund zuur proces chemisch gehydrolyseerd waarna de suikers worden gefermenteerd tot ethanol. Bijzonder aan het proces is het gebruik van een GPV, een “Gravity Pressure Vessel”, een reactorpijp in een boorput van 750 m diep zodat op de bodem de benodigde druk van ca. 70 bar wordt opgebouwd. In de fabriek zal 33,5 miljoen liter bio-ethanol worden geproduceerd (Bron: publicatie van de gemeente Hardenberg 3 december 2007). Met de bouw zal begin 2009 worden gestart en de bouwtijd bedraagt 1,5 jaar (De Stentor 1 augustus 2008). In het kader van het Bio Base Europe project, een samenwerking tussen Ghent Bio-Energy Valley en Biopark Terneuzen, is een plan ontwikkeld voor het bouwen van een “pilotplant” voor de productie van tweede generatie bio-brandstoffen uit landbouw reststromen en andere niet voor consumptie geschikte biomassa. Van de in totaal € 21 miljoen die is beschikbaar gesteld door de EU, Nederland 34

Olifanten kunnen hout verteren en dus moeten er micro-organismen aanwezig zijn die dit bewerkstelligen Iogen verwacht de technologie over 5 tot 7 jaar beschikbaar te kunnen stellen in de vorm van licenties en toelevering van de benodigde speciale enzymen (correspondentie met Iogen, december 2008) 36 Abengoa bouwt in Rotterdam ook een bioethanol fabriek met een capaciteit van 480 miljoen liter. De grondstof is echter conventioneel, zetmeel uit tarwe. Met de bouw is in februari 2008 gestart en oplevering wordt verwacht eind 2009 35


pagina 63

en Vlaanderen gaat € 13 miljoen naar de pilotplant voor tweede generatie ethanol uit tarwestro, houtsnippers en algenolie (Bron: Technische Weekblad, 10 januari 2009). De verwerkingstechniek is nog niet bekend37.

4.2.4

Torrefactie

Thermische conversieprocessen kennen vaak strenge brandstofspecificaties, waaraan veel biomassa(rest)stromen en mengstromen moeilijk kunnen voldoen. Zo is het malen van houtachtige materialen tot een deeltjesgrootte van 1 mm of kleiner (vereist voor het meestoken in poederkoolcentrales en bepaalde typen vergassers) lastig en duur. Daarnaast voldoet biomassa vaak niet aan de strenge chemische eisen met betrekking tot de gehaltes aan alkalimetalen, chloor en zware metalen. Voor problematische biomassastromen kan torrefactie (roosteren) uitkomst bieden. Bij dit procédé wordt de biomassa zonder toevoer van zuurstof verwarmd tot 200-300°C. Zo ontstaat een vast product met 70 procent van de oorspronkelijke massa en 90 procent van de oorspronkelijke energieinhoud. Ook komt er een brandbaar gas vrij, geschikt voor levering van de benodigde proceswarmte. Torrefactie resulteert in een homogenere brandstof met een sterk verbeterde maalbaarheid, een hogere energiedichtheid en minder chemische verontreinigingen. Het eindproduct is bovendien hydrofoob, waardoor het bij buitenopslag geen water opneemt en minder gevoelig is voor rotting en broei.

Afbeelding 4-27 Torrefactie van houtachtige biomassa en agrarische reststromen (Bron: Lezing Dr. Jaap Kiel ECN) Torrefactie is dus een voorbehandeling die biomassa beter geschikt maakt voor een vergasser of een verbrandingsinstallatie. De energiedichtheid wordt met 30% verhoogd en het vrijkomende gas (ca. 10% van de warmte-inhoud van de biomassa) kan worden benut voor de warmtelevering van het proces. Door het product te pelletiseren ontstaat een brandstof met een hoge energiedichtheid van 15-20 GJ/m3. In Nederland werkt ECN samen met Econcern en Chemfo aan de commercialisering van het proces. Daartoe zijn een aantal vennootschappen opgericht waaronder BO2GO waarin de eerste commerciële installatie zal worden gerealiseerd. Dat wordt een fabriek die 170.000 ton biomassa omzet in 70.000 ton product. Er is al een bouwlocatie bekend en de formele besluitvorming en bouwvergunning worden begin 2009 verwacht zodat de fabriek binnen een jaar of twee operationeel kan zijn (“Lichtgewicht Korrels met Reuzenkracht”, Dhr. Van Daalen van Econcern [42]).

4.2.5

Hydrothermal Upgrading (HTU)

Het proces is ontwikkeld door Shell omstreeks 1980 als “bijproduct” van experimenteel onderzoek naar het drogen van Indonesische bruinkool. Daarbij werd water aan het materiaal onttrokken bij 37

De Universiteit van Gent is bij het project betrokken en zij werken aan een enzymatisch proces voor het maken van tweede generatie ethanol uit reststromen


pagina 64

verhoogde temperatuur en druk. Mede door de oliecrises van 1973 en 1980 ontstond de gedachte biomassa aan hetzelfde proces te onderwerpen. De meest uiteenlopende grondstoffen zoals ananasafval, gras, vers geteeld hout en varkensmest werden beproefd. Bij temperaturen tussen 300 en 350ºC en drukken van 120-200 bar vormt zich uit de biomassa een product dat “biocrude” genoemd wordt. Na een interne evaluatie die gunstig uitpakte werd een continu werkende proefinstallatie gebouwd. Met een capaciteit van een paar kilo olie per uur uit hout. Vanwege dalende olieprijzen was er geen behoefte meer aan alternatieven dus omstreeks 1988 werd de verdere ontwikkeling van HTU stopgezet. Midden jaren ’90 werd het proces weer uit de kast gehaald door de grote belangstelling voor duurzame energie en de klimaatproblematiek.

Afbeelding 4-28 Het HTU proces is vooral geschikt voor natte biomassastromen zoals organisch afval Er zijn andere processen die uit biomassa energiedragers kunnen maken zoals via de route van vergassing en vervolgens synthese van methanol of dieselolie. Maar het voordeel van HTU is dat het kan werken met natte grondstoffen en dat het een transporteerbaar product oplevert met een hoge verbrandingswaarde. “Biocrude” is een zware olie die bij ongeveer 80ºC vloeibaar wordt. Als eerste toepassing wordt gezien het bijstoken in kolencentrales. Met waterstof kan de “biocrude” worden veredeld zoals katalytische omzetting in dieselolie en kerosine.Op dit moment wordt het proces verder ontwikkeld bij TNO Industrie en Techniek (voorheen TNO-MEP) in Apeldoorn waar een proefinstallatie met een capaciteit van 100 kg biomassa per uur staat. In de biocrude zit tien tot vijftien procent zuurstof en daarmee is de verbrandingswarmte 30-35 MJ/kg. Ter vergelijking: die van ruwe aardolie is 42 MJ/kg. In de toekomstige HTU-fabrieken wordt eerst de grondstof met een speciaal ontwikkelde pomp op een druk van 180 bar gebracht. Vervolgens wordt via warmtewisseling de temperatuur tot ruim 300oC verhoogd waarbij de grondstof verweekt tot een homogene brij en de reactor binnengaat. De reactor heeft zodanige afmetingen dat de verblijftijd ongeveer tien minuten is. De uitgaande stroom wordt eerst gesplitst in damp en vloeistof, die wordt afgekoeld en gescheiden in olie en water. De in de waterstroom opgeloste organische bijproducten worden zoveel mogelijk uitgedreven en in een speciaal fornuis verbrand om warmte te leveren voor het proces. De resterende waterstroom wordt gezuiverd door anaërobe vergisting. Het hierbij ontstane biogas wordt ook in het fornuis verbrand. Het thermische rendement van het proces op basis van de LHV van biomassa en product bedraagt afhankelijk van de procesvoering 75 – 85%.


pagina 65

Biofuels B.V, besluit in de tweede helft van 2008 samen met partners Total en HVC Alkmaar over de bouw van een demonstratie-installatie met een capaciteit van 25.000 ton (d.s.) biomassa38 [34].

5

Analyse

In dit hoofdstuk dat gedurende de tweede fase van de opdracht zal worden in gevuld gaat het er om een optimale verwerkingsroute te vinden voor het beschikbare biomassa potentieel. De randvoorwaarden zijn aantal installaties, locatie, toepassingen van het geproduceerde gas (groen gas is het centrale thema maar alternatieven zijn mogelijk) en vermeden koolstofdioxide emissies. Kosten spelen een grote rol en zijn meestal van doorslaggevend belang bij de uiteindelijke keuze voor een verwerkingsroute. Het in detail opstellen van een concept ontwerp voor de verschillende routes en uitwerken van een begroting voor de verwerkingskosten maakt geen onderdeel uit van deze studie.

5.1

Provinciaal Beleid

De provincie Zeeland heeft in de “Strategienota Energie- en Klimaatbeleid 2008 – 2012, Op volle kracht”, plannen ontwikkeld om het deel duurzaam energiegebruik in de provincie te vergroten om daarmee de emissie van koolstofdioxide te reduceren. Het doel is: “Het leveren van een evenredige bijdrage aan de nationale doelstellingen op het gebied van energiebesparing, duurzame energie en de uitstoot van broeikasgassen”. In overeenstemming met de doelstellingen uit het werkprogramma “Schoon en Zuinig”, betekent dit voor de Provincie een reductie van de broeikasgasuitstoot met 1.700 kton CO2-equivalent in 2020 ten opzichte van 1990. Wat bio-energie betreft worden de volgende speerpunten geïdentificeerd die daarmee raakvlakken hebben: Golf 1 • • • •

maatregelen met korte termijn resultaten Aanleggen van warmtenetten voor de benutting van restwarmte Projecten op basis van kleinschalige bio-energie (verbranden, vergisten) Toepassen van duurzame brandstoffen in transport (aardgas, biodiesel, bioethanol) Uitbreiden van het bijstoken van (vaste) biomassa in de kolencentrale van EPZ tot 30%

Golf 2 maatregelen in ontwikkeling die pas over enkele jaren voluit kunnen worden ingezet • Produceren van tweede generatie biobrandstoffen Golf 3 Maatregelen in de sfeer van energietransities, een proces van verdergaande innovaties, waarmee op lange termijn trendbreuken kunen worden gerealiseerd • Biodiesel uit algen • Ontwikkeling van een Zeeuwse Biobased Economy (hernieuwbare grondstoffen bioraffinage) De rol van de provincie is vanwege de beperkte financiële middelen gelimiteerd tot: • Stimuleren • Faciliteren • Regels stellen, toezicht houden, naleving afdwingen • Diplomatie

38

Deze demo kan eventueel ook met andere partijen tot stand komen. Er wordt verwacht dat daarover binnen enkele maanden uitsluitsel kan worden verkregen. Als tweede kwartaal 2010 de investeringsbeslissing kan worden genomen kan de installatie een jaar later in bedrijf zijn. Voor dat de technologie commercieel beschikbaar is wordt gerekend op nog eens 1 – 3 jaar bedrijfsvoering, dus omstreeks 2012 – 2014 (Bron: telefoongesprek met Dhr. Goudriaan van Biofuel b.v. januari 2009)


pagina 66

De Zeeuwse ambities zijn in wat meer detail uitgewerkt en het resultaat voor wat betreft biomassa staat in de onderstaande tabel (bron: Strategienota Energie- en Klimaatbeleid 2008 – 2012). Tabel 5-1

Zeeuwse Ambities voor CO2 reductie m.b.v. Biomassa (reststromen) Onderdeel Vervoer

CO2 reductie 50 kton

WKK / PPO

180 kton

WKK Kleinschalige bio-energie

70 kton Tussen 100 en 1000 kton

Toepassing van duurzame brandstoffen

Tussen 10 en 100 kton

Uitbreiding bijstoken biomassa in de kolencentrale Biodiesel uit algen

Tussen 100 en 1000 kton

Onbekend

Opmerkingen In eerste instantie door realisatie van aardgas vulpunten die later groen gas kunnen leveren als biogas installaties zijn gerealiseerd Energiecentrale van 50 MWe op basis van palmoliederivaten waarvoor al vergunning verleend (Biox) Overig WKK vermogen • Inzamelstructuur houtsnippers gereed in 2010 • Tenminste twee installaties die lokale houtsnippers voor duurzame energie gebruiken per 2012 • Vergistingsinstallatie voor groenafval per 2012 • Twee mestvergistingsinstallaties per 2010 • Twee WKK installaties op basis van vloeibare biomassa per 2012 • Het gaat o.a. om bio-ethanol, PPO, biodiesel en biogas • Per 2010 ten minste 50% duurzame brandstoffen in het openbaar vervoer • Het gebruik van aardgas en eventueel andere duurzame brandstoffen is per 2012 toegankelijk voor alle Zeeuwen • Per 2010 minimaal 300.000 ton biomassa • Per 2010-2014 500.000 ton door thermische voorbehandeling van de biomassa •

Zeeland vervult vanaf 2012 de rol van Europese koploper in de technische ontwikkeling van de productie van biodiesel uit algen

In de bebouwde omgeving (woningen, kassen en bedrijventerreinen) bieden nog aan te leggen warmtenetten kansen voor benutting van biomassa reststromen.

5.2

Evaluatie van de beschikbare biomassastromen

Niet alle stromen zijn in hun geheel beschikbaar, sommige stromen alleen onder voorwaarden bijvoorbeeld als de energetische route meer oplevert dan de huidige toepassingen. Tijdens de eerste fase van het project is een inschatting gemaakt van het theoretisch potentieel dat de biomassa reststromen die binnen de provincie beschikbaar zijn hebben. Het is in veel gevallen niet mogelijk om dit maximale potentieel ook daadwerkelijk te benutten. Deels is, waar dat mogelijk was, daarvoor al een correctie gemaakt zoals voor tak en tophout uit bos waarvan bekend is dat een deel in het terrein moet achterblijven. Van de overige stromen wordt een inschatting gemaakt van het benutbaar potentieel op basis van inschatting van het huidig gebruik, de opbrengsten en de mogelijkheden. Wat import mest betreft, deze is wat lager ingeschat dan de lokaal geproduceerde mest omdat op termijn verwacht kan worden dat deze mest ter plaatse (lees Brabant) zal worden vergist. In de getallen voor mest is nog geen rekening gehouden met energiegewassen die naar alle waarschijnlijkheid verbouwd zullen gaan worden om als co-product te dienen. Een belangrijke randvoorwaarde is ook het subsidieplafond en hoe succesvol Zeeuwse ondernemers zijn in het verwerven van subsidie (SDE regeling). Bij een gemiddelde installatiegrootte van 1.500 kWe kunnen er volgens het budget van 2009 jaarlijks ca. 10 elektriciteitsopwekkende biogasinstallaties en bij een gemiddelde capaciteit van 350 Nm3/uur a.e. ca. 6 gas producerende installaties worden gebouwd, of zoveel meer bij kleinere installaties. Als van elk in Zeeland 20% geplaatst worden gaat het om (afgerond) ca. 4 biogas installaties per jaar totaal.


pagina 67

Aantal biogasinstallaties Energie-inhoud biogas Aandeel mest Benodigde mest Energiegewassen Landgebruik Overige co-producten

1/jaar TJ % TJ ton/jaar % TJ ha TJ

4 424,2 40 169,8 247.800 30 136,4 712 118,4

Er is aangenomen dat 213 – 544 TJ van de mest (productie + import) in de komende jaren beschikbaar komt voor biogasinstallaties (zie Tabel 5-2). Als de aanname voor wat betreft subsidietoewijzing correct zijn en de regeling blijft bestaan zou dat betekenen dat dit binnen 2 – 4 jaar gerealiseerd kan zijn. Op basis van de aangenomen benutting is er ruimte voor in totaal ca. 5 – 14 installaties voor covergisting in Zeeland (of minder als ze groter zijn). Per jaar zijn daarvoor uiteindelijk nog (bijvoorbeeld) energiegewassen en andere coproducten nodig, dus: Mest (import en locale productie) Overige co-producten Samen Energiegewassen

213 – 544 148 – 414 -------------361 – 958 170 – 477

TJ TJ TJ TJ

(890 – 2.500 ha)

Energiegewassen zijn echter niet in de overzichtstabel Tabel 5-2 meegenomen maar het is wel te verwachten dat een deel van de biogasinstallaties van dit product gebruik zullen gaan maken. Stro en graszaadhooi hebben een positieve waarde van € 50 - € 70 per ton wat hoog is voor een brandstof. Deze wijze van benutting zal dus afhangen van de wens (demo)projecten te willen realiseren zoals tweede generatie ethanol. Tabel 5-2

Praktisch Benutbare Biomassa Reststromen Biomassa Snoei en Rooihout GFT Mest (lokaal) Mest (aanvoer) VGI resten Gras (berm / natuur) Stro Graszaadhooi Uienbewerking Reststromen Akkerbouw Totaal

Praktisch Potentieel % kton/jr TJ/jr 50-80 90-100 25-75 25-50 40-60 60-80 0-25 0-25 80-100 75-100

25-39 40-44 159-477 150-300 56-84 28-37 0-34 0-7 14-18 370-493 841-1.533

251-402 64-71 118-354 95-190 95-143 34-45 0-438 0-88 212-265 528-704 1.397-2.700

Opmerkingen Hang sterk af van inzamelingskosten Wordt reeds ingezameld en verwerkt Afhankelijk van initiatieven Afhankelijk van initiatieven Hebben meestal andere bestemming Hangt sterk af van inzamelingskosten Verbranding (alt. ethanol) Verbranding (alt. Ethanol) Verbranding Voornamelijk bietenloof

In de praktijk zal het percentage biomassa (reststromen) dat ingezet wordt voor energetische toepassingen sterk afhangen van de economische haalbaarheid van projecten. Op relatief kleine schaal is de productie van energie uit biomassa reststromen nu nog niet rendabel als wordt vergeleken met fossiele brandstoffen en vaak grootschalige opwekking (schaalvoordeel). Dat betekent dat enerzijds subsidies zullen bepalen of er initiatieven zullen worden ontplooid en anderzijds bijvoorbeeld het draagvlak van de bevolking om een deel van de kosten te willen dragen, bijvoorbeeld in de vorm van een “bioenergiebelasting”. Een aantal stromen wordt uit doelmatigheidsoverwegingen nog niet ingezameld. Het gaat dan bijvoorbeeld om knip en snoeihout uit de fruitteelt, bermgras en gras uit de natuur die veelal wordt


pagina 68

geklepeld en blijft liggen. De kosten van inzameling en de kosten voor verdere energetische benutting zullen bepalend zijn voor het al dan niet inzetten van deze stromen. Andere stromen hebben nu in vergelijking met energetische benutting al een toepassing gevonden die economisch aantrekkelijker is. Stro bijvoorbeeld brengt momenteel € 75 per ton op en is daarmee relatief duur voor energieopwekking. Ook het grootste deel van de VGI resten heeft al een bestemming en alleen als het economisch aantrekkelijk is zal inzet als brandstof worden overwogen. Overigens zal er dan altijd sprake zijn van een verdringingseffect als bijvoorbeeld stro niet meer of minder beschikbaar is voor bodembedekking in stallen zullen daarvoor alternatieven gevonden moeten worden.

5.3

Kansen voor Groene Grondstoffen

Voor deze paragraaf is veel gebruik gemaakt van de rapportage van het platform Groene Grondstoffen (Groenboek Energietransitie [61]) maar ook van een aantal andere documenten (zie b.v. [62], [63] en [66]). De focus van dit rapport ligt op de energetische benutting van biomassa reststromen en dan voor groen gas in het bijzonder. Toch zijn er legio andere toepassingen bedacht of mogelijk voor bepaalde biomassa en reststromen. Vaak gaat het dan om combinaties van toepassingen zoals in een keten (cascades) waarbij de resten van het ene proces de grondstof vormen voor een andere proces of product. Dit soort intelligente combinaties moet meehelpen om de producten uit biomassa betaalbaar te maken. De ambitie van het Platform Groene Grondstoffen is om 2030 30% van de fossiele grondstoffen te vervangen door groene grondstoffen. Daarbij wordt ervan uitgegaan dat het verbruik ongeveer 3.000 PJ bedraagt zodat ca. 1.000 PJ groene grondstoffen nodig zijn. Het platform onderscheid vier grote toepassingen van fossiele grondstoffen, voor elk daarvan is een bijdrage van biomassa in 2030 geformuleerd: • • • •

Transportbrandstoffen Productie van materialen en chemicaliën Warmteverbruik Elektriciteitsverbruik

60% 25% 17% 25%

Op basis van een inventarisatie van het Platform wordt de hoeveelheid te benutten biomassa reststromen in Nederland ingeschat op 132,3 PJ zodat er in Nederland zelf onvoldoende beschikbaar is om de ambitie in te vullen. Energiebesparing en import van biomassa zijn cruciaal om de ambitie te kunnen realiseren. Er zijn een vijftal transitiepaden geformuleerd (Groenboek Energietransitie [61]): 1. Duurzame productie en ontwikkeling van biomassa (o.a. aquatische biomassa) 2. Duurzame importketens (aandachtspunt concurrentie met voedselvoorziening, milieu en arbeidsomstandigheden) 3. Coproductie van chemicaliën, transportbrandstoffen, elektriciteit en warmte; er zijn grofweg drie technologieën te onderscheiden: a. Bioraffinage (scheiding van waardevolle onderdelen van de plant b. Fermentatie (onder invloed van enzymen of door micro-organismen) en c. Thermochemische omzetting (vergassing, pyrolyse, verbranding) 4. Productie van SNG (Synthetic natural gas) voor de aardgasinfrastructuur 5. Innovatief gebruik van groene grondstoffen en verduurzaming van bestaande productieprocessen in de chemie (de chemie is de grootste gebruiker van fossiele grondstoffen, 20% totaal waarvan 8% voor energie en 12% in de vorm van grondstof voor eindproducten) De eerste twee punten zijn in dit rapport niet verder uitgewerkt alhoewel daar nog wel beknopt aandacht aan wordt gegeven (zie paragraaf 5.4.2 ) omdat dat er in Zeeland gezien het grote wateroppervlak en een traditie in de visserij er kansen bestaan voor aquatische biomassa (o.a. voor


pagina 69

auquaculturen, visteelt). Verder beschikt Zeeland met een aantal zeehavens over uitstekende faciliteiten voor de grootschalige import van biomassa (punt 2). In hoofdstuk 4 zijn eerder al een aantal routes aangegeven voor het produceren van energie, transportbrandstoffen (zoals ethanol uit cellulose) e.d. (punt 3) en SNG (punt 4). Ook chemicaliën kunnen via een aantal van deze routes worden bereid als biomassa vergast kan worden tot synthesegas (mengsel van CO en H2). Groene Grondstoffen in de chemie (punt 5) valt wat te ver buiten de scope van dit onderzoek maar dit biedt desalniettemin kansen.

Afbeelding 5-1 Opzet van een “Biorefinery”, een combinatie van thermische en biochemische technieken die optimaal geïntegreerd zijn (Bron: website NREL, National Renewable Energy Research Laboratory) Nog onderbelicht zijn de mogelijkheden van bioraffinage en de integratie daarvan met bijvoorbeeld energieopwekking. De belangrijkste bestanddelen van planten zijn lignocellulose en eiwitten. Daarnaast komen in wisselende hoeveelheden andere stoffen voor zoals oliën (vooral in zaden), sacchariden en polysacchariden en organische zuren. Bioraffinage is een concept gericht op scheiding en verwaarding van al deze onderdelen van de plant en dus niet alleen de producten met een hoge voedingswaarde zoals zetmeel, olie en suiker. De eerste stap in het opwaarderen van biomassa zal vaak bestaan uit het scheiden van de lignocellulosefractie en de rest. Soms gebeurt dat mechanisch, zoals de scheiding van suikersap en bagasse bij suikerriet of anders chemisch. Er zijn in het verleden reeds processen ontwikkeld waarbij alle componenten behalve lignocellulose oplossen in een licht zuur oplosmiddel. Avébé ontwikkelde in de jaren ’90 samen met anderen op deze basis een procédé voor de bioraffinage van gras (Prograss). Tot nu toe is deze technologie niet toegepast maar staat nog steeds in de belangstelling. In Noord Nederland heeft een consortium bestaande uit o.a. Wageningen UR, Avébé en Agrifirm een pilot gebouwd voor de verwerking van gras tot een groot aantal waardevolle producten.

Afbeelding 5-2 Samenstelling van nat gras, het droge deel bevat een groot aantal waardevolle producten (waardeopgave in € per ton) Bron: Presentatie Koen Meesters [64] In Friesland is recent door een consortium van een aantal initiatiefnemers een project opgestart (Grassa) voor het verwerken van gras en winnen van waardevolle producten. Het gaat dan om met name een eiwitconcentraat een suiker- en mineralenrijk restsap en grasvezel. Vers gras bevat


pagina 70

ongeveer 5% eiwit. De eiwitten kunnen worden gebruikt als diervoeder, de vezels kunnen voor de fabricage van papier worden gebruikt. De restvezels kunnen echter ook in het HTU proces tot olie worden verwerkt zoals in het Prograss project is voorgesteld. De proeffabriek kost ongeveer € 2,2 miljoen waarvan € 1,2 mln. wordt bijgedragen door het Samenwerkingsverband Noord Nederland en EZ en de rest door de participanten (Volkskrant maart 2009). In mei dit jaar zal het eerste gras worden verwerkt. Eén van de doelstellingen is om de import van soja te vervangen. “Als je van het eiwit uit dit gras in Nederland de helft kunt winnen, dan kun je hiermee de helft van het soja-eiwit, dat nodig is voor het veevoer in de melkveehouderij vervangen. In het realiseren van deze kleine kringlopen, daar ligt echt een kans” (Carel de Vries, projectmanager Courage in het tijdschrift “Nieuwe Oogst”). Biomassa en reststromen kunnen ook indirect via een omweg worden gebruikt om eiwitten te maken (Single Cell Protein, SCP). Er zijn processen ontwikkeld (o.a. door Norferm biotech uit Noorwegen) waarbij micro-organismen (Methylococcus capsulatus) uit methaan eiwit produceren. In eerste instantie wordt als grondstof gedacht aan aardgas maar methaan uit biogas is een goed alternatief. Dit biedt tevens de mogelijkheid om uit verontreinigde stromen (mest e.d.) een hoogwaardig product te halen dat wellicht niet als voedsel maar zeker wel als diervoeder kan dienen.

Afbeelding 5-3 Combinatie van co-vergisting en eiwit productie met het SCP proces (Bron: Verkenning van het perspectief van Susteine [65] In Tjeldborgodden (in het midden van Noorwegen) is een dergelijk proces vanaf 1998 beproefd op een schaal van 10.000 ton eiwitten per jaar. Inmiddels is de installatie voor zover bekend stilgelegd (het bedrijf heeft de activiteiten eind 2005 beëindigd). Naast methaan werd ook zuurstof, ammonia, water en mineralen aan de reactor toegevoegd. Het product bestond voor 70% uit eiwitten, 12% koolhydraten, 10% vet en 8% mineralen. Een groot deel van de productie werd gebruikt als voedingsadditief voor gekweekte vis. (Brochure “Bioprotein” van Norferm, www.norferm.com). Reactievergelijking SCP productie:

CH 4 + 1,5O2 + 0,1NH 3 → 0,5C1,8O0,5 N 0, 2 + 0,5CO2 + 1,7 H 2O + warmte Op basis van deze vergelijking zijn de volgende grondstoffen nodig per ton eiwit [68]: Methaan Zuurstof Ammoniak

1.564 1.950 127

Nm3/ton Nm3/ton Nm3/ton


pagina 71

Op dit moment lijkt zowel de productie van SCP offshore gecombineerd met visteelt als een centrale landinstallatie onvoldoende economisch rendement op te leveren. Voor een offshore installatie is de schaalgrootte te gering en voor een landinstallatie met een capaciteit van 40.000 ton/jaar zijn de hoge aardgasprijzen een belemmering (Susteïne als alternatief voor soja [69], zie ook [65, 68]).

Afbeelding 5-4 Geïntegreerde algenkweek. Uit mest wordt de ammoniak verwijderd. Het restant wordt vergist tot methaangas. Dit gas wordt in de SCP reactor omgezet in hoogwaardige eiwitten. Het SCP proces is geschikt om in een later stadium te worden toegepast (Bron: Groene Raffinage in Oost-Brabant [67] Een combinatie met mest co-vergisting, eiwitproductie en algenkweek is ook een mogelijkheid (zie Afbeelding 5-4). In het algemeen lijken combinaties van technieken de beste kans te geven op een economisch rendabel project zie bijvoorbeeld ook [62] Agro-specialty park: van ontwerp naar realisatie.


pagina 72

5.4

Mogelijke combinaties techniek & biomassa

In hoofdstuk 4 zijn een aantal technieken genoemd die een rol zouden kunnen spelen bij de energetische benutting van biomassa reststromen. Niet elke techniek kan voor alle stromen gebruikt worden en ook de ontwikkelingsstatus speelt een rol. Veel technieken zijn nog niet commercieel beschikbaar en dat kan soms nog wel 6-7 jaar duren. In onderstaande tabel zijn een aantal mogelijke combinaties van techniek en biomassa reststroom weergegeven. Tabel 5-3

Combinaties Biomassa & Verwerkingstechnieken Biomassa reststroom Houtachtige stromen/stro

Verwerkingstechniek Bijstook E-centrale Verbranding met elektriciteit WKK met tegendruk turbine Kleinschalige warmte Indirecte vergassing en SNG synthese met vervolgens injectie in het net Indirecte vergassing en SNG als CNG voor transport Tweede generatie ethanol

Met torrefactie behandelde reststromen (o.a. stro) Natte organische stromen (mest, gras, GFT …)

Bijstook E-centrale Vergisting (groen gas) Vergisting (WKK) Vergisting (elektriciteit) HTU voor productie van transportbrandstoffen

Opmerkingen Stro wordt in Denemarken al veel als brandstof gebruikt

Techniek is in ontwikkeling, Nederlandse ambitie is grootschalige installaties van 1000 MWth (gas)

Deze techniek is in ontwikkeling maar lijkt nog relatief duur Is nog geen commercieel beschikbare techniek Opwerken van biogas door CO2 te verwijdering Volledige warmtebenutting Geen warmtebenutting De techniek is in ontwikkeling, Biofuels B.V. zoekt locatie voor demonstratie-installatie

Verbranding van houtige stromen is een op alle schalen bewezen techniek, stro wordt in Denemarken veel gebruikt zowel in aparte verbrandingsinstallaties als bijgestookt in kolencentrales. Indirecte vergassing is als techniek al vrij ver ontwikkeld. De schaalgrootte van een Zeeuwse installatie komt ongeveer overeen met de demonstratie-installaties die in Oostenrijk zijn gebouwd. De technische risico’s zijn bij deze techniek echter nog steeds aanwezig. Om tot het besluit te komen om in Zeeland een dergelijke installatie te bouwen moet er dus een zekere meerwaarde zijn ten opzichte van alternatieven. Daarvoor zijn zeker wel een aantal argumenten te vinden. Bijvoorbeeld: • • • •

Zeeland kan zich hiermee in de kopgroep plaatsen van provincies waar innovatieve duurzame energieprojecten worden ontwikkeld Een dergelijk project kan aansluiten bij de lokale kennisinfrastructuur (Hogeschool Zeeland) en het in ontwikkeling zijnde project “Bio Base Europe” in de kanaalzone Zeeland is met zijn havenfaciliteiten een ideale provincie voor toekomstige grootschalige SNG productie uit geïmporteerde biomassa Tegen de tijd dat het BioSNG project daadwerkelijk is gerealiseerd kunnen een aantal knelpunten en technische onzekerheden al zijn weggenomen door voortschrijdende ontwikkelingen elders


pagina 73

De technologie is dus feitelijk nog niet commercieel beschikbaar maar biedt strategische kansen als dat past in het provinciaal beleid en de verdere vergroening van de gasvoorziening. Voor het HTU proces gelden vergelijkbare overwegingen, technisch innovatief en volgens de ontwikkelaars bestaat er perspectief op de productie van transportbrandstoffen tegen concurrerende prijzen bij reeds niet al te hoge olieprijzen. Volgens een presentatie over het proces (Dhr. Goudriaan, eerste biodebat in Goes op 22 januari 2009) kan met de demonstratie-installatie C5+ brandstof worden gemaakt voor een prijs die met fossiele brandstoffen kan concurreren39. Een verder voordeel van het proces is dat het natte reststromen direct als voeding kan gebruiken dus zonder ze eerst te drogen. Er zijn reeds proeven uitgevoerd met Zeeuwse uienafval maar ook GFT en bijvoorbeeld bermgras zijn met succes getest. Een commerciële installatie voor de productie van groene elektriciteit uit 25.000 ton reststromen (basis droge stof) gaat ongeveer € 15 – 20 miljoen kosten. Torrefactie is een techniek om biomassa reststromen die qua structuur minder geschikt zijn voor thermische verwerking een voorbehandeling te geven. Ook deze techniek is in ontwikkeling en de bouw van een demonstratiefabriek is gepland. Tweede generatie ethanol uit biomassa, hetzij met enzymatische processen of chemisch, is een techniek die op dit moment in de demonstratiefase verkeert. Dat houdt in dat er fabrieken worden gebouwd, m.n. in de USA. Commerciële volwassenheid wordt verwacht zo rond 2012. Op korte termijn zijn dus vooral de verbranding van houtige stromen, en in mindere mate van stro, kansrijke opties. Verder anaëroob vergisten van natte reststromen (GFT, mest, gras …) voor een aantal opties (WKK, Groen Gas al dan niet geïnjecteerd). Iets minder aantrekkelijk, tenzij andere argumenten worden meegewogen (zie boven) zijn de technieken die wat minder ver zijn ontwikkeld en/of nog duur zijn zoals: • • • •

Synthetisch groen gas uit houtige stromen Tweede generatie ethanol uit houtige stromen of stro HTU en Torrefactie

Als de ontwikkelingen op schema blijven komen deze technieken naar verwachting zo rond 2012 2015 commercieel beschikbaar.

5.4.1

Financiële ondersteuning (SDE Regeling)

Om de ontwikkeling van duurzame energie in Nederland te stimuleren zijn er diverse regelingen waarop een beroep kan worden gedaan. De belangrijkste is de SDE regeling, Stimulering Duurzame Energieproductie. Deze regeling is in 2008 voor het eerst geopend en is de vervanger van de MEP. Het verschil is dat het geen “open eind” regeling is maar dat er jaarlijks budgetten voor de verschillende categorieën beschikbaar worden gesteld. De regeling is op 6 april 2009 geopend40 en vanaf die datum kan voor projecten die aan de voorwaarden voldoen subsidie worden aangevraagd. De subsidieperiode bedraagt voor biomassa 12 jaar.

39 Capaciteit van de HTU installatie 200.000 ton per jaar (basis droge stof) en materiaal met een droge stofgehalte van 20%. Voor de olieprijs is US$ 50 per vat genbomen en de grondstof wordt om niet aangeleverd. 40 Er was veel belangstelling voor de productie van groen gas. De regeling biedt ruimte voor zo’n 40 miljoen Nm3 gas terwijl Noord Nederland alleen al goed was voor 50 miljoen Nm3 (Nieuwe Oogst, 14 april 2009)


pagina 74

Met deze regeling worden o.a. de volgende bio-energie technieken gestimuleerd41: •

•

Biomassa Elektriciteit: o Verbranding (10 – 50 MW) o GFT vergisting o Co-vergisting en kleinschalige verbranding o Overige vergisting (met name VGI) Biomassa Gas o GFT-vergisting o Overige vergisting (co-vergisting en VGI)

11,5 – 15,6 12,9 – 14,9 15,2 – 17,7 15,8

cent/kWh cent/kWh cent/kWh cent/kWh

46,5 58,3

cent/kWh cent/kWh

De vergoeding in de tabel is het zogenaamde “Basisbedrag” daarop wordt de basisprijs in mindering gebracht. Deze verrekening vindt achteraf plaatsvindt als de marktprijs van elektriciteit en warmte in het voorgaande jaar bepaald kan worden. Feitelijk wordt daarmee alleen maar de onrendabele top vergoed. Jaarlijks wordt deze door ECN voor de verschillende technieken berekend. De toegelaten biomassastromen voor opwekking van energie zijn dit jaar (2009) uitgebreid met vloeibare reststromen, zoals frituurvet en VGI resten. Andere vloeibare biomassastromen blijven van de regeling uitgesloten omdat de duurzaamheid niet gegarandeerd kan worden. Voor de productie van elektriciteit uit biomassa (10 – 50 MW) zijn de tarieven afhankelijk van de hoeveelheid restwarmte die nuttig wordt gebruikt. Voor co-vergisting en kleinschalige verbranding geldt hetzelfde. Voor tarieven, subsidieplafonds, beoogd vermogen en overige informatie zie: http://www.senternovem.nl/sde/nieuws/nieuwe_ronde_sde_2009_begin_april_van_start.asp

5.4.2

Kansen voor Algen en Wieren

Een groot deel van de informatie in deze paragraaf is afkomstig uit studies van de Universiteit Wageningen (o.a. [53, 54]) waar uitgebreid onderzoek wordt gedaan naar de mogelijkheden van algenteelt. Micro-algen zijn microscopisch kleine plantaardige organismen (ca. 3 µm) die per tijds- en oppervlakte-eenheid een 2 tot 5 maal hogere biomassaproductie kunnen bereiken dan de meeste productieve landbouwgewassen en energieteelten. Algen maken gebruik van eenvoudige minerale voedingsstoffen met name stikstof, fosfaat en CO2. De term wieren wordt veel gebruikt voor de bladachtige macroalgen die o.a. worden gebruikt als groente (in Japan, Korea en China), voor de extractie van Phycocolloiden (geleermiddelen) of voedingssupplementen. Zie voor een overzicht bijvoorbeeld [53]. Door het hoge gehalte aan polysacchariden (ca. 60%) is zeewier tevens geschikt voor de productie van gasvormige of vloeibare energiedragers (platform groene grondstoffen [59]). Algen kunnen worden onderverdeeld in een veelvoud van klassen waarbij onderscheid wordt gemaakt in kleur, levenscyclus en hun celstructuur. De vier belangrijkste klassen althans van de algen die het meest voorkomen zijn: •

•

41

Diatomeeën (Bacillariophyceae). Deze algen domineren het fytoplankton in de oceanen maar worden ook gevonden in zoet en brak water. Er zijn ongeveer 100.000 soorten bekend. Diatomeeën bevatten gepolymeriseerde silicium (Si) in hun celwanden. Alle cellen slaan koolstof op in verschillende vormen. Diatomeeën slaan het op in de vorm van natuurlijke oliën of als een polymeer van koolhydraten (chyrsolaminarin). Groene algen (Chlorophyceae). Deze komen ook veelvuldig voor, vooral in zoet water als enkele cellen of als een kolonie. Groene algen zijn de evolutionaire voorgangers van moderne planten. De belangrijkste wijze waarop deze algen energie opslaan is in de vorm van zetmeel maar onder bepaalde omstandigheden kan ook olie worden geproduceerd.

Dit zijn de basisbedragen, hierop wordt het commerciële tarief achteraf in mindering gebracht


pagina 75

•

•

Blauwgroene algen (Cyanophyceae). Deze staan qua structuur en organisatie dichter bij bacteriën en ze spelen een belangrijke rol bij het vastleggen van stikstof uit de atmosfeer. Er zijn ongeveer 2.000 soorten bekend in verschillende habitat. “Golden algea”, (Chrysophyceae). Deze groep is vergelijkbaar met de diatomeeën. Ze hebben een meer complex pigmentsysteem en kunnen geel, bruin of oranje van kleur zijn. Er zijn ongeveer 1.000 soorten bekend hoofdzakelijk in zoetwater systemen. Deze algen produceren natuurlijke oliën en koolhydraten om hun energie op te kunnen slaan.

Microalgen behoren tot de meest primitieve vorm van plantaardig leven. Het mechanisme van fotosynthese is vergelijkbaar met dat van hogere planten maar algen zijn efficiënter in het omzetten van zonne-energie vanwege hun simpele celstructuur. Verder hebben ze doordat de cellen in waterige omstandigheden groeien betere toegang tot water, CO2 en andere voedingsstoffen. Om deze redenen zijn microalgen in staat tot een veel hogere productie van olie per oppervlak in vergelijking met landgebonden gewassen. De teelt kan goed worden gecombineerd met waterzuivering (vastleggen van fosfaten). Een andere combinatie is die met een biogas installatie. Het bedrijf Ingenpro heeft bijvoorbeeld een concept ontwikkeld (Powerfarm) voor het kweken van algen op digestaat van een biogas reactor (Annevelink [58]). De geproduceerde CO2 en warmte kan voor de teelt worden gebruikt. Na verwerking van de algen (tot olie) kan de restkoek nog worden gebruikt als visvoer. Microalgen bieden dus een aantrekkelijk perspectief voor de grootschalige productie van Pure Plantaardige Olie (PPO) of biodiesel maar er zijn ook andere toepassingen. Algenbiomassa kan voor 40 tot 60 % van het drooggewicht bestaan uit olie door teelt onder bepaalde condities zoals een tekort aan stikstof (groenalgen) of silicium (diatomeeën). Algen zijn natuurlijk geen biomassa reststromen maar bieden toch kansen voor bio-energie en andere toepassingen zodat een korte toelichting wel nuttig kan zijn. Vooral in een waterrijke provincie als Zeeland zijn er ongetwijfeld volop kansen voor de teelt van algen en wieren. Het geprojecteerde areaal in geheel Nederland bedraagt bijvoorbeeld 20.000 hectare (Energie via Microbiologie [54]). De belangrijkste (mogelijke) toepassingen van algen en wieren zijn: • • • •

Opwekken van energie of productie van energiedragers Voedingsupplementen Diervoeders m.n. aquaculturen42 Cosmetica

Bij de huidige stand van de techniek zou in Nederland via algenteelt per hectare ca. 7.500 kg olie kunnen worden geproduceerd (bij een oliegehalte van 40 %) tegen ca. 1.300 kg/hectare voor koolzaad. Hieruit kan een hoeveelheid biodiesel worden gemaakt van resp. 8.250 liter/hectare (algen) en 1.430 liter/hectare (koolzaad). De olieproductie door algen ligt hiermee per hectare een factor zes hoger. Door technologische ontwikkeling kan de productie per hectare nog sterk worden geoptimaliseerd (Wijfels, 2006 [54]).

Afbeelding 5-5 Schematisch weergegeven productie van biodiesel uit algen (Bron: Wijfels, 2006 [54]) 42 Aan de Hogeschool Zeeland lopen in het kader van het project “Zeeuwse Tong” een aantal onderzoeken naar het gebruik van algen als voer voor aqaculturen (alternatieve teelt van tong, kokkels, mossels e.d.).


pagina 76

Na de oogst wordt de olie uit de (ontwaterde) biomassa geëxtraheerd. De olie kan na verwijdering van vrije vetzuren, fosfolipiden en pigmenten worden ingezet als PPO in aangepaste motoren. Meer voor de hand liggend is de olie door “omestering” met methanol om te zetten in methylesterbrandstof of “biodiesel” voor gangbare dieselmotoren. Hierbij ontstaat glycerol als bijproduct. Tijdens de verwerking kunnen bovendien hoogwaardige nevenproducten uit de biomassa worden geëxtraheerd en gezuiverd. Het restant van de biomassa na extractie is eiwitrijk en kan worden ingezet als veevoeder of worden vergist tot biogas.

Afbeelding 5-6 Ondiepe vijvers (ca. 20 – 30 cm) voor de productie van algen volgens het "Raceway" systeem, met schoepen-raderen ("paddles") wordt het water in beweging gehouden zodat de algen in suspensie blijven. (Bron: DOE report 1998 [55]) Eén van de manieren om algen te kweken is in open, ondiepe, vijvers zoals in bovenstaande figuur weergegeven (HRAP, ”High Rate Algal Pond”). Koolzuurgas, bijvoorkeur afkomstig van een afvalstroom zoals rookgas, wordt in de vijver verspreid en door de algen opgenomen. De vijvers mogen niet te diep zijn (<0,3 m) zodat alle algen worden blootgesteld aan de zon. Aan de vijvers wordt continu water, CO2 en voedingsstoffen toegevoerd terwijl voortdurend een deelstroom water met daarin de algen wordt afgevoerd voor verwerking.

Afbeelding 5-7 Grootschalige kweek (350 ton per jaar op 36 hectare in zogenaamd: “open pond raceway” systeem) van algen (Spirulina) voor de productie van voedingsadditieven (Bron: Cyanotech Corporation, Kona Hawaii, www.cyanotech.com) Dit soort systemen zijn eenvoudig op te schalen en hebben een beperkt energieverbruik en relatief lage investeringskosten. In open systemen kan echter slechts een zeer beperkt aantal algensoorten met voldoende selectiviteit worden gekweekt vanwege contaminatie met “wilde” algensoorten via regen en wind. Door de relatief lange verblijftijd kunnen deze ongewenste soorten zich


pagina 77

vermeerderen tot een hoge concentratie in de geproduceerde biomassa of zelfs de gewenste soort geheel verdringen. De bulk van de huidige wereldproductie (< 10.000 ton/jaar) in open systemen is derhalve beperkt tot slechts drie soorten met voldoende selectieve kweekcondities. Dit zijn: Dunaliella (gekweekt in zout water), Chlorella (met zeer hoge groeisnelheid) en Spirulina (gekweekt bij hoge pH en alkaliniteit). Uit Dunaliella wordt b-caroteen gewonnen voor toepassing in voedingssupplementen, Chlorella en Spirulina worden voornamelijk toegepast in gedroogde vorm, ook als voedingssupplement. Andere systemen zijn mogelijk zoals de gesloten bioreactor (fotobioreactor). Die het voordeel heeft dat er geen verontreiniging van buitenaf mogelijk is (zie Afbeelding 5-8). Door de aard van de kweeksystemen kan algenteelt plaatsvinden op relatief laagwaardig oppervlak zoals dakoppervlakken, bermen, arme of vervuilde bodem of locaties in zee.

Afbeelding 5-8 Gesloten bioreactor (fotobioreactor van Algaelink) De belangrijkste opties voor het inzetten van algen als brandstof zijn de productie van: • • •

methaan door vergisting of thermische vergassing ethanol door het fermenteren van algen biodiesel (transesterificatie) uit geëxtraheerde olie

Een vierde optie is de directe verbranding van de (gedroogde) algen voor de productie van stoom en/of elektriciteit. Deze laatste mogelijkheid is vooral in Japan onderzocht maar ook in Engeland is in de jaren ’90 al onderzoek gedaan naar het gebruik van microalgen (Chlorella vulgaris, 5 µm) gesuspendeerd in olie als brandstof voor 600 kW zuigermotoren (Paul D. Jenkins, loc. cit. [57]). Het voordeel daarvan is dat de (lastige) extractie van de olie dan achterwege kan blijven. De economie van het produceren van brandstof(fen) uit biomassa en dus ook uit algen vereist een zo efficiënt mogelijke benutting van de grondstoffen. Om dit te kunnen bereiken kunnen er een aantal combinaties worden gemaakt van de genoemde opties. Vergassing is ongevoelig voor de samenstelling van de biomassa, ethanol productie is effectief voor de koolhydraten en voor biodiesel zijn uitsluitend de natuurlijke oliën van belang.


pagina 78

Afbeelding 5-9 Algenpasta gereed voor verdere verwerking Om de olie te kunnen benutten moeten de cellen worden opengebroken. Hiervoor zijn in theorie een aantal methoden beschikbaar zoals wassen met hexaan, enzymatische afbraak, mechanisch met een pers zoals ook wordt gebruikt voor oliehoudende zaden etc … Met persen alleen kan in het gunstigste geval 70-75% van de olie worden gewonnen. Als de resterende pulp nog met hexaan wordt gewassen kan >95% van de olie worden gewonnen. De olie en hexaan worden door middel van destillatie gescheiden. De potentiële opbrengst van algen vergeleken met landbouwproducten is geweldig groot, alhoewel er ook nog wel enige scepsis is43. De resultaten van jarenlang onderzoek in de USA waren kennelijk ook niet onverdeeld gunstig want het programma is in 1998 afgesloten [55]. Er resteren dus nog veel uitdagingen zoals de keuze van de meest geschikte soorten (slechts van een klein deel van de populatie zijn de eigenschappen geclassificeerd), de beste oogsttechnieken en de optimale extractie van lipiden en/of andere componenten.

Afbeelding 5-10 Opbrengst biobrandstoffen voor verschillende biomassa, koolzaad ca. 124, olie palm ca. 635 en algen > 15.000 gallon/acre/year (x 9,35 voor liter per hectare per jaar) Op dit moment zijn de kosten van de productie van algenolie nog veel te hoog in vergelijking met fossiele brandstoffen. Om concurrerend te zijn moeten de productiekosten dalen van ~$ 2,80/liter nu naar $ 0,48 per liter. Als de algen in fotobioreactoren wordt geproduceerd en men slaagt er in

43 Zie bijvoorbeeld de uitgebreide toelichting op en evaluatie van de resultaten van de laatste jaren op http://news.mongabay.com/bioenergy/2007/01/in-depth-look-at-biofuels-from-algae.html


pagina 79

het oliegehalte tot 70% te laten stijgen is de olie nog “slechts” $ 0,72 per liter te duur (Bron: Yusef Chisti, februari 2007 [56]). Op basis van de huidige inzichten in kosten van teelt en verwerking kan worden geconcludeerd dat de productie van algen voor energiedoeleinden alléén niet haalbaar is. Maar “Voor hoogwaardige grondstoffen voor voedsel, aqacultuur, cosmetica en fijnchemicaliën zijn algen een veelbelovend productiesysteem” (Nieuwe landbouw, Langeveld c.s. [53]).

5.5

Koolstofdioxide reductiepotentieel

Door de energetische benutting van biomassa reststromen wordt fossiele brandstof vervangen en is er een besparing op koolstofdioxide emissies. Niet alle potentiële toepassingen hebben dezelfde koolstofdioxide besparing. De hoogte daarvan hangt af van het rendement van de betreffende conversietechniek en het product dat wordt gemaakt. In de navolgende berekening van het potentieel zijn de volgende randvoorwaarden gebruikt. Elektriciteit In Nederland wordt elektriciteit deels met gas en deels met kolen opgewekt, ongeveer de helft elk (2007 242 PJ steenkool en 280 PJ gas). Een kolencentrale stoot de meeste koolstofdioxide uit, aardgas bevat meer waterstof en is dus relatief schoner. Bovendien wordt aardgas veelal gebruikt in STEG centrales met een hoog rendement. Als wordt aangenomen dat een kolencentrale een rendement van 40% heeft volgt uit een balansberekening (verdeling van de brandstoffen bekend evenals de totale elektriciteitsproductie) dat de gemiddelde aardgascentrale een rendement van 52% heeft. Als referentie is toch een grootschalige kolencentrale genomen en geen mix van gas- en kolencentrale omdat het logisch lijkt om in eerste instantie (meer vervuilende) kolenenergie in te ruilen voor schone duurzame energie. Voor de relatieve emissie van de kolencentrale is aangenomen 0,863 kg/kWhe (koolstofdioxide). Warmte Warmte kan op een aantal worden geproduceerd, restwarmte uit de procesindustrie, als bijproduct van elektriciteit of bijvoorbeeld met aardgas. Voor de vergelijking is aangenomen dat warmtelevering tot gevolg heeft dat op een equivalente hoeveelheid aardgas wordt bespaard. Op basis van de samenstelling van Slochteren gas kan worden berekend dat dan per Nm3 aardgas 1,77 kg koolstofdioxide wordt bespaard. Als referentie wordt warmteopwekking met een rendement van 85% genomen. Transport De meest gebruikte transportbrandstoffen zijn benzine en diesel. De energie-inhoud verschilt enigszins evenals het koolstofgehalte maar per saldo is de emissie van koolstofdioxide per eenheid van energie vrijwel gelijk. Tabel 5-4

Koolstofdioxide Emissie van Transportbrandstoffen Verbrandingswaarderde (LHV) Koolstofgehalte Koolstofdioxide emissie Specifieke emissie

MJ/liter kg/liter kg/liter gram/MJ

Benzine 32,0 0,64 2,34 73,2

Diesel 36,4 0,73 2,68 73,6

Dus als bekend is hoeveel duurzame energie voor transportdoeleinden wordt aangewend kan de besparing op koolstofdioxide emissie worden berekend ongeacht de soort brandstof (benzine of diesel).


pagina 80

Groen Gas Per equivalente Nm3 groen gas wordt een Nm3 fossiel aardgas bespaard en dus ook 1,77 kg emissie van koolstofdioxide (zie warmte). In een aantal gevallen zal de totale besparing op de emissie van koolstofdioxide een combinatie zijn van meerdere bronnen, zoals in een WKK. De in paragraaf voorgestelde technieken zijn onderzocht op besparing van koolstofdioxide. In onderstaande tabel zijn de uitgangspunten en de resultaten voor de verschillende technieken schematisch weergegeven. Tabel 5-5

Besparing Koolstofdioxide Emissie bij Verbranding Techniek en Producten

Elektrisch rendement Warmte rendement Totaal rendement Besparing CO2 emissie

Eenheid

Bijstook E-centrale

% % % ton/TJ

35,0 0,0 35,0 83,9

Torrefactie

Elektriciteit

31,5 0,0 31,5 75,5

WKK met tegendruk turbine 14,0 65,0 79,0 76,2

24,0 0,0 24,0 57,5

Kleinschalige warmte 0,0 80,0 80,0 52,5

Voor torrefactie is aangenomen dat het rendement op energiebasis 90% bedraagt. Het rendement van kleinschalige elektriciteitsproductie al dan niet met de productie van warmte is ingeschat met als voorbeelden de reeds gerealiseerde projecten in Nederland (zie paragraaf 5.6.5). Tabel 5-6

Besparing Koolstofdioxide Emissie bij Vergisting Techniek en Producten Elektrisch rendement Warmte rendement Groen gas rendement Totaal rendement Besparing CO2 emissie Inclusief eindgebruik

Eenheid % % % % ton/TJ ton/TJ

Groen Gas 0,0 0,0 90,0 90,0 50,2 83,7

Mobiliteit 0,0 0,0 90,0 90,0 64,8 -

WKK-I 37,0 38,0 0,0 75,0 113,6 -

WKK-II 37,0 0,0 0,0 37,0 88,7 -

Ten opzichte van de tabel met verbrandingstechnieken moet worden opgemerkt dat de conversie van grondstof naar gas niet in rekening is gebracht. Dus als uitgangspunt voor de benutting dient het biogas en niet zozeer de GFT of mest met of zonder co-producten. De tabellen hebben hoofdzakelijk als doel om mogelijke opties binnen één techniek te vergelijken. Bij de optie WKK is onderscheid gemaakt tussen niet of nauwelijks terugwinnen van warmte (WKK-II) en een volledige warmtebenutting (WKK-I). De optie om groen gas te produceren scoort wat CO2 reductiepotentieel betreft in eerste instantie tamelijk slecht. De reden daarvoor is dat niet het eindgebruik van gas als basis heeft gediend. De bespaarde emissie is berekend doordat elke Nm3 groen gas een Nm3 fossiel aardgas vervangt en waardoor mindert koolstofdioxide wordt uitgestoten. Aardgas bevat minder koolstof per MJ dan steenkool hetgeen de cijfers verklaart. Als echter ook rekening wordt gehouden met het eindgebruik (54% gaat naar STEG centrales met hoog rendement, de rest wordt gebruikt als warmte) loopt de besparing van koolstofdioxide emissie op tot ruim 83,7 ton/TJ!, een stuk beter maar nog niet zo goed als WKK, zelfs zonder warmtebenutting. Dus: • • •

alhoewel op korte termijn meer injectie van groen gas misschien niet leidt tot de bouw van meer gasgestookte centrales met hoog rendement zoals duurzame elektriciteit wel kan leiden tot minder verbruik van kolen, op langere termijn kan in theorie wel degelijk groen gas met hoog rendement in elektriciteit worden omgezet zodat de extra besparing realistisch is.

Er zijn verder nog een aantal technieken die wat minder ver in hun ontwikkelingsfase zijn maar die wel interessant zijn om verschillende redenen. Het gaat dan vooral om Bio SNG gemaakt met


pagina 81

thermische technieken (zie paragraaf 4.1.4 ) en de verschillende toepassingen van het gas en ethanol uit bijvoorbeeld hout, stro of een andere geschikte bron van cellulose en hemicellulose.

Tabel 5-7

Besparing Koolstofdioxide Emissie bij Overige Processen Techniek en Producten Elektrisch rendement Warmte rendement Groen gas rendement Transportbrandstof Totaal rendement Besparing CO2 emissie Inclusief eindgebruik

Eenheid % % % % % ton/TJ ton/TJ

SNG-I

SNG-II

0,0 0,0 70,0 0,0 70,0 39,0 65,0

4,7 23,7 55,6 0,0 84,0 57,8 78,5

SNG als CNG 0,0 0,0 0,0 70,0 70,0 50,4 -

Ethanol uit Stro 0,0 0,0 0,0 32,0 32,0 23,0 -

Voor de productie van BioSNG uit houtige stromen zijn twee varianten in de tabel opgenomen. De eerste (SNG-I) is op basis van verwachtingen van ECN dat de voeding voor 70% omgezet kan worden in methaan. De tweede (SNG-II) is gebaseerd op een rapportage over het vergassingsproject in Güssing [51]. Daarin wordt beschreven hoe met deze installatie naast BioSNG ook warmte en elektriciteit geproduceerd kan worden. Dat laatste gebeurt door restwarmte met behulp van een ORC (Organic Rankine Cycle) in elektriciteit om te zetten.

Gesorteerd op "Basis Steenkool"

Basis Steenkool

Besparing Kooldioxide Emissie [ton/TJ]

Evenals bij de productie van Groen Gas uit biogas is ook hier het potentieel van reductie van koolstofdioxide emissie laag voor SNG-I en SNG-II. Als weer wordt gecorrigeerd voor eindverbruik neemt het besparingspotentieel flink toe (onderste rij en tweede kolom in het staafdiagram Afbeelding 5-11). 120,0

100,0

80,0

60,0

40,0

20,0

0,0

t t s it e le te of rd ei ok ei te in ga st to t ra ilit ee rm ci ci t d rb i i s n n b a r j r n ct u i t t e e t o w a e k b k k j o c k r e e e e u n Basis Monitoring Protocol m in gr ,m el el el en rt b ig le dr g ge as et al in et po tie Ko en en ge h G i m s G l c st m g c i k n N te g fa te g en ha rg ns in oo m tra in re oS ei ro et sc ar Ve i st jst st ls or Bi G Kl m in g w a T gi Bi r e r , G Kl KK Ve Ve N NG W oS i oS i B B Gecorrigeerd Eindverbruik

W et

KK

c t ri

it ite

Afbeelding 5-11 Besparingspotentieel van verschillende opties voor de benutting van biomassa. Kolom links geeft resultaten weer met kolen als referentie voor elektriciteit. Middelste kolom laat correctie zien voor eindgebruik voor de drie gasinjectie alternatieven en de rechtse kolom is met gebruik van de gegevens uit het Monitoring Protocol [60]. De productie van ethanol uit stro is niet in de grafiek opgenomen omdat nog geen “eerlijke” vergelijking gemaakt kan worden. Het proces heeft enerzijds een laag reductiepotentieel voor koolstofdioxide voornamelijk omdat in het proces alleen maar cellulose en hemicellulose als grondstof voor het maken van ethanol gebruikt kan worden. De lignine (25 – 33% van droog hout) is wel bruikbaar als brandstof hetzij binnen het proces hetzij daarbuiten bijvoorbeeld voor


pagina 82

energieopwekking. Als dit wordt meegenomen wordt het potentieel natuurlijk wat gunstiger. Een tweede aspect is dat er een aantal conversiestappen plaatsvinden zoals hydrolyse, winnen van de suikers, fermentatie en distillatie, waarbij telkens kleine verliezen optreden. Elk op zich klein maar gezamenlijk toch merkbaar op het eindresultaat. Zonder rekening te houden met de benutting van lignine komt ethanol uit houtig materiaal (of stro) niet verder dan zo’n 23 ton/TJ. In de praktijk zal dit dus meer zijn als bijvoorbeeld elektriciteit kan worden opgewekt. Echter, het proces zal ook veel warmte gebruiken voor de destillatie van ethanol uit het mengsel. De resultaten van de berekening zijn vergeleken met de gangbare methode om de besparing van CO2 emissies te berekenen als duurzame bronnen worden gebruikt. Daarvoor zijn de “factsheets” van het “Protocol Monitoring Duurzame Energie” [60] gebruikt. De verschillen met de berekening zijn hoofdzakelijk dat a) de gemiddelde brandstof mix voor Nederlandse elektriciteitscentrales wordt gebruikt als referentie, b) er geen rekening wordt gehouden met een conversierendement en c) een iets hoger rendement voor kolencentrales (43%) en warmtebenutting (90%) wordt aangehouden. De resultaten zijn weergegeven als de derde (rechtse) kolom uit het staafdiagram. Van de technieken voor verwerking van houtige stromen bespaart bijstook in een kolencentrale de meeste koolstofdioxide (zie Afbeelding 5-11). Biogas met benutting in een WKK is de beste optie voor vergisting van natte biomassa. Groen Gas en gebruik t.b.v. mobiliteit scoort beduidend lager en ethanol uit houtige stromen bespaart weinig koolstofdioxide alhoewel nog geen rekening is gehouden met de mogelijkheid lignine energetisch te benutten.

5.6

Logistiek & Locatie

De biomassa reststromen die op korte termijn het meest kansrijk zijn voor energieprojecten zijn niet allemaal zonder meer direct beschikbaar. Een deel van deze stromen moet nog worden gemobiliseerd zoals de houtige stromen, bermgras en gras uit de natuur (alle gedeeltelijk). Tabel 5-8

Logistiek Biomassa Reststromen Biomassa Reststroom Mest Bermgras Natuurgras GFT Houtige stromen

Inzameling Ja Gedeeltelijk Nee Ja Gedeeltelijk

Verwerking Nee Gedeeltelijk Nee Ja Gedeeltelijk

De ontwikkeling van energie-installatie gebaseerd op mest en co-producten zijn min of meer autonome processen die gestuurd worden door de positieve economie, mogelijk gemaakt door subsidies. Mest moet sowieso getransporteerd worden en de eigen productie en/of aanvoer op het bedrijf bepalen de schaalgrootte. Een locatie nabij een voor injectie in het net geschikt punt is toevallig. Door samenwerking kan schaalvergroting worden bereikt en zo’n collectieve installatie kan in de buurt van bijvoorbeeld een grote afnemer van warmte zoals de glastuinbouw worden geplaatst. Vooral in Denemarken zijn veel van deze centrale collectieve vergisters gebouwd. De Nederlandse mestwetgeving compliceert e.e.a. misschien. Stro wordt voor een groot deel afgevoerd en soms ondergeploegd, het logistieke systeem bestaat al en hoeft alleen maar te worden omgebogen richting energieopwekking. Ook GFT wordt al ingezameld en centraal verwerkt met aërobe compostering, dus het opzetten van een logistiek systeem om biomassa reststromen in te zamelen heeft hoofdzakelijk betrekking op een aantal houtige stromen (fruitteelt) en een deel van het bermgras en gras uit de natuur. De hele logistieke keten bestaat uit: • •

Oogsten en Chippen Transport naar regionale opslag


pagina 83

• •

Regionale opslag en daar eventueel drogen van de biomassa Transport naar verwerkingsinstallatie

Een belangrijke vraag is nu of het gunstig is om de stromen centraal te verwerken of regionaal. Centrale verwerking betekent veel transport met navenant meer CO2 emissie en regionale verwerking in meerdere kleinere installaties minder transportkosten maar wel een relatief duurdere installatie. Om daar wat meer inzicht in te krijgen is een berekening gemaakt van de kosten van de verschillende schakels in de keten. Een ander aspect is de mogelijkheid om biomassa te drogen. Bijvoorkeur met laagwaardige restwarmte. Dat bepaalt mede de locatie van installaties. Verder geld dat in het algemeen ook installaties voor het opwekken van duurzame energie een milieuvergunning nodig hebben en dat ze moeten passen binnen het vigerende bestemmingsplan. Vooral voor agrarische installaties kan dit soms tot conflicten leiden, bijvoorbeeld als de installatie qua capaciteit groot wordt (vervoersbewegingen) en/of andere producten dan warmte en elektriciteit levert (ethanol). DE bouw op een industrieterrein is dan een mogelijkheid maar daarmee vervallen voor de agrarische ondernemer een aantal voordelen (integratie met de normale werkzaamheden op het bedrijf, warmtebenutting op het bedrijf e.d.).

5.6.1

Oogsten en Chippen

In Nederland wordt als biomassa geoogst, gechipt en als brandstof gebruikt. Een van de bedrijven die zich bezighoudt met deze activiteit is Biomassa Stroomlijn, een dochteronderneming van AVR en Van Gansewinkel. In de periodiek “Hou Tapart” no. 5 van maart 2009 is sprake van € 54 per ton voor een snippertrein bestaande uit tractor, chipper en aanhangwagen (cijfers gemeente Gemert-Bakel). De kosten voor opslag worden geraamd op € 5 per ton.

Afbeelding 5-12 Oogsten, chippen en laden van hout uit het bos (Bron: website van “Biomassa Stroomlijn”, een dochteronderneming van AVR en Van Gansewinkel) De kosten van het snoeien zelf zijn buiten beschouwing gelaten omdat dit toch al moest gebeuren. De snippers werden opgehaald door Biomassa Stroomlijn en er kon een besparing worden gerealiseerd als werd vergeleken met compostering44. In een tweede publicatie [47] is sprake van € 51 per ton tijdens een test op het landgoed Twickel. Het ging om een perceel van 2,5 ha groot met gemengd hakhout (berken, elzen en wilgen). De bomen werden geveld met de motorzaag en met een rupskraan overgedraaid naar de weg waar het werd versnipperd en geladen. De kosten zijn inclusief aan- en afvoer van materieel. Het tarief voor het oogsten en chippen is ook berekend uitgaande van investeringen voor de apparatuur, personeel en brandstofverbruik. De dan berekende kosten à € 40 per ton zijn dan wat lager dan hierboven gevonden. Voor de berekening is aangenomen dat er op locatie wordt geoogst, 44

Deze besparing geldt natuurlijk alleen als het groenafval bestemd zou zijn geweest voor de compostering.


pagina 84

gechipt en geladen en dat een tweede trekker met aanhanger de chips naar een regionale opslag vervoert. De capaciteit van het systeem is 12 ton/uur op maximale capaciteit, dat is ongeveer 1 lading in de aanhanger. Dat betekent dat de transportafstand bij 25 km/uur (wellicht wordt de maximum snelheid in 2009 verhoogd naar 40 km/uur) ca. 12,5 km bedraagt. Belangrijk voor de uitkomst is o.a. de gekozen afschrijvingstermijn en een inschatting van de bedrijfstijd van de machines. In de kosten zijn verwerkt45: • • • • • •

Zware trekker (261 kW) voor aandrijven van de chipper Lichte trekker (75 kW) voor transport Zijkipper, 16 m3 draagvermogen 12 ton, twee stuks Hakselaar (tot 28 cm) met kraan Twee chauffeurs Drie mannen met motorzaag

Voor relatief kleine hoeveelheden, < 12 ton, is geen aparte transporteenheid nodig waardoor de kosten iets lager worden, ca. € 30 per ton. Voor verspreide locaties nemen de rijafstanden toe zodat de productie lager wordt met ongeveer dezelfde kosten. In een door Ecofys uitgevoerde business case Beekbergse Poort (januari 2008 [48]) is sprake van een volgens Staatsbosbeheer “…absolute bodemprijs voor versnipperde biomassa bezorgd franco centrale van € 4,5 per GJ (€ 81 per droge ton)”. Bij 50% vochtgehalte komt dat overeen met ongeveer € 40 per ton nat hout. Op dit moment (er wordt aangenomen dat de prijs gaat stijgen tot een verdubbeling rond 2020) lijkt € 50 per ton aan de hoge kant en zal het eerder rond € 30 - € 40 per ton zijn.

5.6.2

Transportkosten

Voor transport is aangenomen dat dit per vrachtwagen plaatsvindt alhoewel op de korte afstanden misschien een combinatie tractor met aanhangwagen efficiënter is. Tabel 5-9

Exploitatiekosten Vrachtvervoer Investering Afschrijvingstermijn Rentepercentage Annuïteit

EUR jaar % %

200.000 10 6 13,6

Afschrijving Bedrijfstijd Onderhoud Uurtarief

EUR/jaar Uur/jaar EUR/jaar EUR/uur

27.174 2.080 7.500 16,70

De kosten kunnen vervolgens worden opgebouwd uit het uurtarief van het transport en van de chauffeur, de kosten voor de brandstof en rekening houdend met een aangenomen laad- en lostijd kunnen de kosten voor transport van een bepaalde hoeveelheid biomassa als functie van de afstand worden berekend. In de berekening is rekening gehouden met een dalende gemiddelde snelheid naarmate de afstand v.v. kleiner wordt. De volgende aannames zijn gemaakt: • • • • • • •

Totaal hoeveelheid Belading per rit Brandstofverbruik Koolstofdioxide emissie Laden en lossen Uurtarief chauffeur Brandstofprijs (diesel)

48.850 25 0,1944 2,64 0,5 50 0,90

ton (hout) ton liter/km kg/liter uur elk EUR EUR/liter

45

Voor prijzen en capaciteit van machines is gebruik gemaakt van de publikatie “Houtsnippers steeds meer een logistieke formule” Tuin en Park Techniek, februari 2005 (Martin Smits)


pagina 85

Transporttarief voor vervoer per Vrachtwagen 12

10

Tarief [EUR/ton]

8

6

4

2

0 0

50

100

150

200

250

Afstand, vv [km]

Afbeelding 5-13 Transportkosten voor vrachten van 25 ton inclusief brandstof, uurtarief chauffeur, laden en lossen Het tarief varieert dus van ca. € 4 per ton voor de korte afstand tot € 10 per ton voor een afstand (heen en terug) die ongeveer representatief is voor de provincie Zeeland. De emissie van koolstofdioxide is betrekkelijk gering. Ongeveer 4,3 kg per ton nat hout voor 200 km, totaal voor ca. 48 kton hout dus 188 ton CO2. Het hout heeft een vochtgehalte van ongeveer 50% en het droge deel bestaat ook voor ongeveer 50% uit koolstof. Omgerekend wordt er bij een transportafstand maar 0,48% van de koolstof die in het hout zit geëmitteerd doordat fossiele diesel wordt gebruikt. Eigenlijk dus een verwaarloosbare hoeveelheid.

5.6.3

Tussenopslag

Onderhoud aan bomen vindt in het algemeen plaats in de herfst en de winter dus om gedurende het gehele jaar voorzien te zijn van een gestadige stroom brandstof is tussenopslag noodzakelijk. In paragraaf 5.6.2 zijn de opslagkosten geraamd op € 5 per ton gechipt materiaal. Opslag zou kunnen plaatsvinden in eenvoudige sleufsilo’s, eventueel afgedekt met een zeil of dekkleed. Even rekening houdend met 48.000 ton op te slaan materiaal zijn de jaarlijkse kosten totaal dus zo’n €240.000. Bij een annuïteit van 10% (15 jaar / 6% rente) is dus € 2,4 miljoen beschikbaar voor de bouw van opslagcapaciteit. De inzamelstructuur kan op een aantal manieren worden opgezet o.a. met en zonder regionale tussenopslag. Voor deze studie wordt aangenomen dat er in de provincie 8 - 10 locaties zijn (c.q. komen) waar hout wordt opgeslagen en dat een deel van het hout rechtstreeks naar de verwerkingsinstallaties wordt afgevoerd en daar wordt opgeslagen. Vanuit deze opslag wordt gedurende het jaar hout aangeleverd aan de verwerkingsinstallaties. Er is dus per locatie ongeveer € 250.000 beschikbaar voor de bouw van een opslag. Hout, ook in gechipte vorm, is geschikt om te worden opgeslagen maar er moet wel rekening mee worden gehouden dat er een kwaliteitsverlies zal optreden. Deze wordt ingeschat op zo’n 1 – 2 % per maand. Dus bij gemiddelde opslagduur van 6 maanden zal er ongeveer 9% van de energie-inhoud verloren gaan. Bij het ontwerp van de opslag moet verder uiteraard rekening worden gehouden met broei en het ontstaan van brand. De locatie kan overigens zodanig worden gekozen dat er met restwarmte gedroogd kan worden zodat de degradatie van het hout wordt geminimaliseerd.

5.6.4

Totaal kosten logistieke keten

De totale kosten voor de logistieke keten hangt af van de transportafstand. In paragraaf 5.6.5 wordt onderzocht of er een optimale strategie gevonden kan worden voor de combinatie van aantal installaties en kosten voor het verminderen van koolstofdioxide emissies. Voor nu wordt even


pagina 86

aangenomen een regionale transportafstand van 50 km en 150 km gemiddeld tussen opslag en verwerking (beide v.v.). De berekening is gebaseerd op 48.000 ton per jaar (kosten in €). Tabel 5-10

Totale Kosten Logistieke Keten Oogsten & Chippen Regionaal Transport

Voertuig Chauffeur Brandstof

Regionale opslag Afstandstransport

Voertuig Chauffeur Brandstof

Totale kosten

€ 35 per ton € 16,70 per uur € 50 per uur € 0,90 per liter € 5 per ton € 16,70 per uur € 50 per uur € 0,90 per liter € 54 per ton (nat)

1.680.000 61.292 183.508 15.750 240.000 90.612 271.836 47.250 2.590.248

De kosten voor het regionale transport zijn ongeveer € 260.000 en bedragen ongeveer 40% van de totale transportkosten46. De kosten voor oogsten en chippen vertegenwoordigen een aanzienlijk deel van de kosten in de keten (ca. 65%), voor een overzicht zie het taartdiagram in Afbeelding 5-14. Overigens is er in andere publicaties juist sprake van dat transport de duurste schakel is zonder dat details qua kosten en opbouw worden geven (Kofman, 2008 loc. cit lit [49]).

2,4

17,6

Oogsten & Chippen Opslag Voertuig Chauffeur Brandstof

64,9

5,9 9,3

Afbeelding 5-14 Verdeling logistieke kosten (25 ton per vracht) incl. oogst en chippen Brandstof maakt dus maar een zeer beperkt deel uit van de totale kosten (2,4%).

5.6.5

Locaties, aantal en verwerkingstechniek

In paragraaf 5.4 zijn de belangrijkste technieken in combinatie met de beschikbare stromen op een rijtje gezet. Van een aantal ligt het aantal installaties al vast door randvoorwaarden. Er is maar één kolencentrale in Zeeland en de locatie die het meest voor de hand ligt om GFT te vergisten is de compostering in Nieuwdorp (Vlissingen Oost). Verder wordt de locatie voor een agrarische biogasinstallatie in het algemeen door de initiatiefnemer bepaald. Transport speelt daarbij in mindere mate een rol omdat mest toch getransporteerd moet worden. Schaalgrootte is belangrijk om de installatie rendabel te krijgen. 46

Regionaal transport kan wellicht goedkoper als het wordt uitgevoerd met tractoren en aanhangwagen combinaties


pagina 87

Vooral voor het verbranden van hout in kleine installaties kan men zich afvragen wat voordeliger is, één grote installatie met als consequentie veel transport of meerdere kleintjes. De laatste zullen relatief duurder zijn maar met minder transportkosten is misschien het totaal lager. Voor houtverbranding is een evaluatie gemaakt van de verschillende opties: • • •

Alleen productie van elektriciteit WKK met tegendrukturbine Alleen warmte

De kosten voor investering zijn in eerste instantie ingeschat met behulp van bekende gegevens van een aantal Nederlandse projecten. Tabel 5-11

Houtverbranding in Nederland Brandstof Vochtgehalte Stookwaarde Thermische input Elektrisch rendement Warmte rendement Elektrisch vermogen Geleverde warmte Bouwjaar Investering Huidige kosten

ton/jaar % kJ/kg kWth % % kWe kWth EUR/kWe mln. EUR

Lelystad 45.000 45 8.730 13.069 13,0 49,7 1.699 6.500 2001 6.900 14,3

De Lier 12.000 10 15.940 7.084 2,8 56,5 200 4.000 1997 9.200 3,1

Goor 17.500 16 14.700 8.932 19,6 75,0 1.750 6.700 2006 3.500 6,6

Schijndel 14.000 50 7.700 3.743 28,1 13,4 1.050 500 1997 2.900 4,0

Voor het berekenen van de huidige kosten is een escalatie van 2,5% per jaar genomen. De bron van deze informatie zijn hoofdzakelijk de “Flyers” van SenterNovem over deze projecten en voor het project in Goor een lezing van Ron van Hutten van Cogas Energie. Opvallend is het lage rendement van het project De Lier. De ontwerpwaarde was 10% maar die kon in de praktijk niet worden gehaald. Vanwege technische problemen met de vuurhaard (smeltende bemetseling) kon de stoomdruk niet de gewenste waarde halen met flink rendementsverlies als gevolg. Ondanks de beschikbare informatie was het niet mogelijk een redelijke correlatie te vinden tussen grootte van de installatie en investering. Daarom zijn voor het maken van een inschatting van de investering van de installaties de technisch-economische parameters genomen die door ECN zijn gehanteerd voor het maken van de OT (Onrendabele Top) berekeningen [52]. Tabel 5-12

Technisch-Economische Parameters Thermische conversie < 10 MWe Referentie 2 MWe vaste biomassa Investeringskosten Bedrijfstijd Vaste O&M kosten Energie-inhoud Elektrisch rendement Thermisch rendement

€/kWe Uren/jaar €/kWe GJ/ton % %

Warmtebenutting niets

beperkt

4.100 7.500 310 7 24 0

4.400 7.500 340 7 23 4,1

De investering voor een andere capaciteit is berekend met een exponentiele formule en exponent 0,8. Als referentie is de thermische input genomen en verder is aangenomen dat naarmate de


pagina 88

installatie kleiner is het elektrische rendement afneemt. Dus voor een relatief grote installatie van 45.000 ton per jaar is het elektrisch rendement nog 28% wat daalt naar 18,9% voor een capaciteit van 7.500 ton per jaar. De som van elektrisch en warmterendement is constant op 80% genomen voor een WKK waarbij de grootste installatie een elektrisch rendement heeft van 14,1%. Voor alleen warmtebenutting is het rendement ook 80%. Voor de optie van warmtelevering alleen zijn geen OT berekeningen van ECN beschikbaar. De investering wordt door verschillende bronnen ingeschat op € 250 - € 500 per kWth al naar gelang de capaciteit (o.a. factsheet biomassaverbranding in de glastuinbouw van Quint & Partners). Deze range is ook nu aangehouden dus € 275 per kWth voor de grootste en € 418 per kWth voor een verbrandingsinstallatie met een capaciteit van 5.600 ton per jaar. Voor de vaste O&M kosten is aangenomen dat deze zijn samengesteld uit bedieningskosten en overige O&M kosten. De bediening zal voor elke installatie hetzelfde blijven ongeacht de capaciteit. De overige O&M kosten variëren exponentieel met de capaciteit. Per saldo nemen deze kosten dus toe naarmate de installaties kleiner worden. Voor de berekening is als uitgangspunt het aantal installaties in Zeeland genomen, dus 1, 2, 3 etc …. Naarmate het aantal installaties toeneemt zal de transportafstand kleiner worden. Aangenomen is dat deze voor een grote enkele installatie 200 km (v.v.) bedraagt. Voor twee installaties zal het oppervlak van de te bedienen regio globaal in tweeën worden gedeeld en de gemiddelde transportafstanden van beide regio’s verhouden zich ongeveer als de wortel uit 2. Er ontstaat dus een reeks afstanden 200, 141, 115, 100 … km voor 1, 2, 3, 4 … etc. installaties. De totale kosten worden nu berekend, dus zowel investering, logistiek en bediening. Ook de opbrengsten worden berekend waarbij voor elektriciteit € 0,05 per kWh is aangenomen en voor warmte een equivalente hoeveelheid aardgas met prijs € 0,158 per Nm3. De investering in de installatie wordt afgeschreven over 12 jaar en de rente bedraagt 6% (annuïteit 11,9%). Tabel 5-13

Totale Investeringskosten voor de Verschillende Toepassingen [mln. €] Aantal 1 2 3

WKK 10,5 11,3 11,8

Elektriciteit 12,0 13,1 13,8

Warmte 3,5 4,0 4,4

De levering van warmte alleen is dus qua investering beduidend goedkoper dan de andere twee opties. De netto kosten (of opbrengsten) kunnen worden vergeleken met de bespaarde hoeveelheid koolstofdioxide. Deze varieert per gekozen techniek en aantal installaties. De kosten per ton bespaarde koolstofdioxide zijn in feite een maatstaf voor het milieurendement. In onderstaande grafiek zijn ze weergegeven voor de drie onderzochte verbrandingsopties.


pagina 89

Kosten bespaarde Kooldioxide [EUR/ton]

300,0

Elektriciteit Warmte WKK

250,0

200,0

150,0

100,0

50,0

0,0 0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Capaciteit van de installatie [ton/jaar]

Afbeelding 5-15 Kosten van bespaarde koolstofdioxide voor een aantal verbrandingsopties Voor alle opties is een zo groot mogelijke installatie kennelijk het meest aantrekkelijk. Als alleen warmte wordt geleverd is het verloop minder stijl zodat 1 – 3 installaties ongeveer dezelfde kosten voor de reductie van koolstofdioxide opleveren. Een WKK scoort het best voor één installatie maar de verschillen zijn gering tot drie stuks. De kosten per ton bespaarde koolstofdioxide zijn veel hoger dan de huidige marktprijs van € 10 - € 15 per ton. Vorig jaar zomer lag ze nog op € 25 per ton dus met CO2 credits alleen zijn dergelijke projecten niet rendabel te krijgen. Een alternatieve optie is het bijstoken van houtige stromen in de kolencentrale voor de OT berekening houdt ECN daarvoor een investering aan van € 600 per kWe. Er is geen rekening gehouden met extra kosten voor bediening. Bij een aanbod van 45.000 ton per jaar en een rendement van 35% wordt ongeveer 5,6 MWe opgewekt en is de investering € 3,3 miljoen. Er wordt relatief veel bespaart op de emissie van koolstofdioxide zoals in paragraaf berekend en de investering is ook betrekkelijk laag zodat de kosten per bespaarde ton koolstofdioxide dan ook beduiden lager dan die van de andere opties zijn, ca. € 31 per ton, dus minder dan de helft van de grootste WKK optie. Het andere uiterste is de BioSNG installatie op basis van houtige stromen. Op basis van kosten en prestaties uit de literatuur (zie [51]) wordt de investering voor een capaciteit van 45 kton nat hout geschat op € 22 mln. Deze installatie levert naast groen gas een beetje elektriciteit en warmte. Rekening houdend met dezelfde opbrengsten en kosten voor hout komt de prijs van een bespaarde ton koolstofdioxide neer op rond de € 180 per ton. Ook tweede generatie ethanol uit houtige stromen of stro is momenteel nog niet volledig ontwikkeld en nog relkatief duur. Op basis van Amerikaanse projecten kan een schatting van de investering worden gemaakt, € 40 mln. voor 45 kton per jaar. Deze fabriek levert dan ongeveer 24 mln. liter ethanol per jaar (CAH proces van Arkenol). Bovendien lijkt er ook minder koolstofdioxide bespaart te worden dan bij andere toepassingen. Uiteraard spelen naast de relatieve kosten van bespaarde CO2 ook andere overwegingen een rol, zoals de behoefte aan transportbrandstoffen of duurzaam gas, tot op zekere hoogte “ongeacht de prijs” maar kennelijk is het op deze relatief kleine schaal aantrekkelijker het hout te verbranden. In het algemeen zal ook voor een biogasinstallatie gelden dat centraal verwerken efficiënter is dan veel kleine installaties. Dat betekent samenwerking waar dat mogelijk is om zodoende tot schaalverwerking te komen. De kosten voor transport spelen een kleinere rol omdat mest sowieso getransporteerd moet worden evenals bepaalde andere stromen zoals VGI resten. De locatiekeuze is sterk afhankelijk van de initiatiefnemer in combinatie met de mogelijkheden van afzet van warmte, gas en/of restproducten.


pagina 90

5.7

Groen gas & Benuttingstrategieën

Groen gas kan op een aantal manieren worden gebruikt: a) zonder opwerking b.v. in een gasmotor eventueel met warmte uitkoppeling of in een elektriciteitscentrale b) met opwerking van het biogas (koolstofdioxideverwijdering) en injectie in het gasnet (hoge of lage druk) en c) als transportbrandstof voor bussen of auto’s of d) combinaties, bijvoorbeeld opwerken van het biogas met kleine WKK voor warmte en elektriciteit. Tot voor kort kwam voor kleinschalige biogas installaties vrijwel uitsluitend een WKK in aanmerking waarbij benutting van de warmte niet in alle gevallen mogelijk was. Sinds een paar jaar wordt groen gas door de overheid gestimuleerd via de SDE regeling en komen er meer initiatieven die daarvan gebruik maken. De eerste optie is bewezen technologie en in Nederland draaien al enige tientallen installaties. Opwerken van het gas is op zich procestechnisch ook niet moeilijk maar ervaring met biogas ontbreekt een beetje alhoewel er zo’n 4 – 5 installaties in bedrijf zijn die stortgas opwerken (zie paragraaf 4.1.3). In Zweden wordt al 24% van het biogas benut voor transport en moet daarom worden opgewerkt. Warmte is met 55% overigens de grootste verbruiker en slechts 8% wordt gebruikt voor elektriciteitsopwekking47. De helft van het gas is afkomstig van RWZI’s en maar 15% van covergisting. In 2007 werd bijna 30 miljoen Nm3 opwerkt biogas geleverd voor transport.

Afbeelding 5-16 Waterwasser voor CO2 verwijdering bij het Växtkraft project in Västerås. Het gas wordt na verwijdering van CO2 gedroogd, geodoriseerd, gecomprimeerd en opgeslagen De belangrijkste techniek voor het opwerken van biogas in Zweden is de waterwasser (zie bijvoorbeeld Afbeelding 5-16. Van de 38 opwerkingsinstallaties zijn er 25 uitgerust met waterwassers, 7 zijn op basis van PSA en 2 op basis van chemische absorptie (aminewasser met speciale vloeistof die Cooab wordt genoemd, CO2 absorbtion). Van 4 installaties is de technologie

47

Presentatie Stefan Dahlgren van “Swedish Biogas Association” (2006)


pagina 91

niet duidelijk en in 2009 zou de eerste cryogene opwerking in bedrijf moeten gaan. Membranen worden nog niet toegepast. Voor injectie in het net is naast de kwaliteitscriteria en administratieve voorwaarden vooral de capaciteit van het net een belemmerde voorwaarde voor grootschalige netinvoeding. Zoals reeds in paragraaf 4.1.3 aangegeven kan op het lage druk net, na het gas ontvangst station (GOS) worden ingevoed. Omdat het net geen gas kan opslaan zal er totaal evenveel moeten worden ingevoed als worden verbruikt, gas kan in het net maar in één richting stromen. Dat betekent misschien ook extra risico’s voor kleine invoeders als de installatie in storing is en ze niet aan hun verplichting kunnen voldoen en er onbalans ontstaat die door de netbeheerder moet worden weggeregeld. In het algemeen wordt door de netbeheerder de eis gesteld dat de hoeveelheid gas die wordt geïnjecteerd zeker niet groter mag zijn dan de minimum jaarafname ter plaatse. Dat komt in het algemeen overeen met het verbruik in de zomermaanden als er nauwelijks verwarming plaatsvindt en alleen maar wat kookgas, gas voor waakvlammen en voor de tapwatervoorziening wordt gebruikt. Dat betekent dus veel injectiepunten met lage capaciteit. De kosten zouden daardoor toenemen, zowel voor de biogasinstallatie als voor de opwerking, injectie en kwaliteitsbewaking. Het gasverbruik in een netwerk wordt bepaald door de industriële verbruikers, en de aangesloten huishoudens, kantoren en openbare ruimten. Het verbruik van huishouden kan worden berekend door bekende landelijke gemiddelden te gebruiken, de rest is lastig in te schatten. De werkelijke capaciteit, berekent op basis van de huishoudens, in het net zal dus hoger liggen waarbij het verschil aanzienlijk kan zijn naarmate er meer industriële verbruikers e.d. zijn aangesloten. Bovendien spelen er ongetwijfeld andere factoren een rol bij de berekening van de maximale aansluitcapaciteit maar onderstaand voorbeeld is bedoeld als illustratie van de problematiek. Voor het verbruik per huishouden zijn de volgende gegevens gebruikt: Tabel 5-14

Gasverbruik in een Huishouden Gemiddeld gasverbruik per aansluiting Aandeel verwarming Aandeel warm tapwater Kookgas Gasverbruik waakvlam

Nm3/jaar % % % Nm3/etmaal

1.652 73 22 5 0,34

Als voorbeeld is een netwerk gekozen met ca. 8.000 aansluitingen wat ongeveer correspondeert met een stad ter grootte van Vlissingen als gemiddeld vier personen per huishouden wordt aangenomen. Het totale jaarverbruik zou ongeveer 13 mln. Nm3 per jaar zijn en voor geheel Zeeland 157 mln. Nm3 aardgas (381.000 inwoners). Het gasverbruik voor verwarming zal afhankelijk zijn van de buitentemperatuur en in het algemeen fluctueren over de dag met hoger verbruik gedurende de nacht. Warm tapwater en kookgas worden gebruikt op bepaalde tijdstippen met waarschijnlijk pieken in de ochtend (tapwater), middag en avond (kookgas, tapwater). Voor de berekening is evenwel een gemiddeld verbruik aangenomen omdat verwarming toch dominant is. Voor een inschatting van het verbruik ten behoeve van ruimteverwarming zijn de weerstatistieken van het KNMI over 2007 gebruikt. Het gaat dan vooral om de gemiddelde, minimum en maximum temperaturen, de effecten van windsnelheid zijn niet meegenomen. Het gasverbruik voor verwarming zal ongeveer evenredig zijn met het verschil tussen binnentemperatuur en buitentemperatuur. Als voor de eerste 19ºC wordt aangenomen kan het gemiddelde etmaalverbruik over een jaar worden berekend, de evenredigheidsfactor (met temperatuurverschil) wordt zodanig gekozen dat het totale jaarverbruik overeenstemt met het landelijk gemiddelde.


pagina 92

Geschat Gasverbruik in Vlissingen 3.500

3

Verbruik [m /uur]

3.000

Minimum Waarde Gemiddelde Waarde

2.500 2.000 1.500 1.000 500 0

1-jan-07

20-feb-07

11-apr-07

31-mei-07

20-jul-07

8-sep-07

28-okt-07

17-dec-07

Afbeelding 5-17 Huishoudelijk gasverbruik over het jaar voor een stad met 8000 aansluitingen. Het absolute minimum is het verbruik (mei – september) van de waakvlammen. Het minimum verbruik voor verwarming wordt bepaald door de hoogste etmaal temperatuur en door het verbruik van de waakvlam (aangenomen dat alle aansluitingen een waakvlam hebben) en wel door de laagste waarde van beide. Hoe lang het minimum duurt kan niet worden bepaald omdat de temperatuurverdeling over de dag niet bekend is. Het minimum verbruik totaal is de som van waakvlam, verwarming van tapwater en kookgas alhoewel strikt genomen alleen de eerste constant is. Het werkelijke minimum zal dus wat lager liggen, niet iedereen kookt gelijktijdig. Voor het netwerk is het minimum gemiddeld 521 Nm3/uur waarvan 114 Nm3/uur voor de waakvlam. De resultaten zijn grafisch weergegeven in Afbeelding 5-17, duidelijk is de seizoensvariatie te zien. Het verbruik in de winterperiode is ongeveer een factor 3 – 4 hoger dan gemiddeld gedurende de zomer. Gedurende het jaar komt in totaal op 30% van de dagen (van april – september) een moment voor dat het verbruik de minimumwaarde bereikt. Het gemiddelde over een etmaal is ongeveer 521 Nm3/uur maar omdat alleen de waakvlam continu is moet er een deel gebufferd kunnen worden en wel ruim 400 Nm3/uur gedurende maximaal 24 uur. Daarvoor is in ieder geval een gasopslag van minstens 10.000 Nm3 nodig. Deze opslag kan heel goed bij verhoogde druk worden uitgevoerd waardoor de afmetingen wat kleiner worden. Nadeel is wel dat energie nodig is voor de compressor. Voor een relatief bescheiden druk valt het energieverbruik evenwel nog mee. Een hogere druk tussen 200 en 300 bar is misschien aantrekkelijk als ook een deel van het gas wordt gebruikt voor een vulstation. Opslag bij 300 bar is dan gebruikelijk zodat de tank van het voertuig gevuld kan worden tot 200 bar. De capaciteit van de biogasinstallatie kan daardoor nog wat verder toenemen. Tabel 5-15

Gasbuffer Dagopslag Opslagdruk Opslag capaciteit Aantal druktanks Lengte Diameter Aandrijving compressor Elektriciteitsprijs Relatieve kosten

bar Nm3/uur m m kWe €/kWh cent/Nm3

50 400 8 14,6 1,5 87 0,17 3,6

200 400 4 11,6 1,2 103,5 0,17 4,2

Naarmate men de buffer uitvoert met een grotere capaciteit kan er meer gas worden opgeslagen, dus niet alleen om de variaties over een etmaal af te vlakken maar ook die gedurende een aantal


pagina 93

dagen of misschien zelfs enige weken. De benodigde buffercapaciteit neemt ongeveer evenredig toe met de capaciteit van de biogasinstallatie tot aan 700 – 750 Nm3/uur. Daarna groeit de buffer snel omdat steeds meer wordt geproduceerd wat gedurende de zomermaanden moet worden opgeslagen. Dat leidt tot onrealistisch groot opslag. In hoeverre e.e.a. rendabel is moet een nader onderzoek uitwijzen maar bij een opgewerkte biogascapaciteit van 750 Nm3/uur (dus ca. 1.500 Nm3/uur biogas) ziet de opslag er als volgt uit. Biogasproductie Opgewerkt aardgas Opslagcapaciteit Opslagdruk Diameter drukvaten Lengte drukvaten Aantal drukvaten Vulcapaciteit

Nm3/uur Nm3/uur Nm3 bar(a) m m Nm3/uur

ca. 1.500 750 57.000 200 2 20 5 400

Voor de langere termijn variatie zou kunnen worden volstaan met een lagere vulcapaciteit maar de dagelijkse variaties vereisen een grotere capaciteit zodat die bepalend is. Doordat het gasnet lokaal misschien een grotere capaciteit aankan is het mogelijk de installatie wat te vergrootten. Ook door ter plaatse een gasvulinstallatie te bouwen kan de capaciteit worden vergroot. Als er voldoende vraag is kunnen 10 auto’s die gemiddeld 20.000 km per jaar rijden nog extra (gemiddeld) 10 Nm3/uur afnemen.

Inhoud van de Gasbuffer 60.000

3

Inhoud Gasbuffer [Nm ]

50.000

40.000

30.000

Capaciteit van het opgewerkte biogas 750 Nm3/uur

20.000

10.000

0 29-dec-06

17-feb-07

8-apr-07

28-mei-07

17-jul-07

5-sep-07

25-okt-07

14-dec-07

Afbeelding 5-18 Inhoud van de gasbuffer gedurende het jaar voor een capaciteit van 750 Nm3/uur Indien voornoemde buffer is geïnstalleerd kan er jaarlijks zo’n 6,6 mln. Nm3 gas aan het net worden geleverd wat dus toch bijna 50% is van het totale verbruik in het netwerk (althans gerekend naar aangesloten huishoudens). Dus gasbuffers vragen een grotere investering maar kunnen wel bijdragen om (een deel van) de capaciteitsproblemen van een injectiepunt te overbruggen. Een laatste optie is wellicht het transporteren van gas in speciaal daarvoor gemaakte containers met drukhouders. Dit systeem wordt op minstens één plaats in Zweden toegepast o.a. vanwege het ontbreken van een fijn verdeeld distributienetwerk voor gas. Opgewerkt biogas wordt per as in speciale containers met een inhoud van 1.910 Nm3 vanaf Västerås naar Stockholm getransporteerd over een afstand van ruim 100 km (zie Afbeelding 5-19).


pagina 94

Afbeelding 5-19 Transportcontainers worden gevuld bij een druk van ca. 300 bar en gaan op transport naar Stockholm (ca. 117 km) In paragraaf 5.6.2 zijn de transporttarieven berekend. Voor een afstand van 117 km (enkele reis) komt dat uit op €1,31 per km dus €306 totaal voor één container. Omgerekend dus €0,16 per Nm3. Delta netwerk rekent voor een aansluiting van 1.800 Nm3/jaar een tarief van €154 per jaar dus nog geen €0,09 per Nm3. Voor grotere capaciteit zijn de netwerkkosten ongetwijfeld nog lager zodat op de lange termijn transport per as geen optie is maar misschien wel voor de korte termijn als het netwerk van vulstations in ontwikkeling is48. Het voordeel is wel dat niet voldaan hoeft te worden aan netwerk specificaties en geen (dure) continue kwaliteitsbewaking noodzakelijk is. Per vracht kan de kwaliteit worden getest of ze voldoet aan de specificaties die leveranciers van aardgasvoertuigen stellen. De technische realisatie en dan met name de regeling van de gasinjectie zal misschien wat lastig zijn bij opslag onder druk en dus een variabele injectie. Voor de hand ligt een drukregeling, dus naarmate meer uit het net wordt afgenomen daalt de druk ter plaatse van de injectie en neemt de hoeveelheid geïnjecteerd gas toe. Een alternatief voor opslag onder druk is het produceren van vloeibaar methaan. Koolstofdioxide wordt vloeibaar (mits de druk >5 bar) bij -78ºC en methaan bij -161ºC. Door het gas dus diep te koelen, tot b.v. -80ºC kan koolstofdioxide in vloeibare vorm worden verwijderd. Als nog verder wordt gekoeld kan ook methaan in vloeibare vorm worden verkregen. Dat heeft het voordeel dat het volume enorm afneemt zodat opslag en vooral transport eenvoudiger en vooral goedkoper wordt. Methaan heeft een gasdichtheid van 0,654 kg/Nm3 maar de vloeistof heeft een dichtheid van ca. 420 kg/Nm3. Uit Zweedse studies uitgevoerd door Vattenfall blijkt dat de transportkosten van LBG over 400 km ongeveer 4,5 cent per Nm3 bedragen. Voor gecomprimeerd gas is dat ruim 6x zo veel. Cryogene technieken worden nog niet zo veel toegepast maar hebben dus onder bepaalde omstandigheden wel voordelen. De investering en de bedrijfskosten zijn wat hoger dan bijvoorbeeld die van een waterwasser maar als ook de opbrengst van koolstofdioxide wordt meegenomen kan het zelfs lager zijn. Voor een grote installatie (3 – 5 miljoen Nm3 per jaar) wordt de cryogene techniek geraamd op € 0,23 zonder en € 0,11 per Nm3 gas met inkomsten voor koolstofdioxide. Conventionele opwerking kost in Europa ongeveer € 0,15 per Nm3 gas49.

48

Bij deze vorm van transport is het nuttig gewicht, het gas, slechts 5% van het totale transportgewicht! Bron van deze informatie over cryogene technieken is een presentatie van Peter Boisen, voorzitter van de ENGVA, de “European Natural Gas Vehicles Association” september 2007

49


pagina 95

6

Conclusies en aanbevelingen

6.1

Conclusies

Beschikbare hoeveelheid Biomassa en reststromen Van het theoretisch potentieel van ca. 4,7 PJ is naar verwachting 30% – 60% (1.400 – 2.700 TJ/jaar) in de komende jaren inzetbaar voor hetzij energetische doelen of anderszins (bijvoorbeeld bioraffinage). Deze inschatting is sterk afhankelijk van stimulerende maatregelen, energieprijzen en ook van het succes van gesubsidieerde (SDE) Zeeuwse projecten. Ongeveer 10% – 25% van de biomassa reststromen komt in aanmerking voor verbranding (463 – 1.193 TJ/jaar), hout en stro ook voor vergisting of productie van ethanol. De rest bestaat uit geschikte stromen voor een biogasinstallatie. Als wordt aangenomen dat zo’n 30% van de voeding van covergistingsinstallaties naast mest ook uit energiegewassen zal bestaan komt daar nog 170 – 477 TJ energiegewassen bij, in de vorm van bijvoorbeeld energiemaïs. Deze stroom is niet in de inventarisatie meegenomen, omdathet immers geen reststroom is, maar het gebruik is aannemelijk gezien de reeds gerealiseerde agrarische biogas projecten elders in het land.

Biogas (TJ) Mest Overige co-producten Met mest Zonder mest Totaal biogas Verbranding (TJ) Houtig materiaal50 Overige stromen

Min.

Max.

213

544

148 573 ------934

+

414 548 ------1.506

+

Totaal verbranding Totaal potentieel

251 212 + ------463 1.397

402 791 + ------1.193 2.699

Energiegewassen

170

477

(bijv. 890 – 2.500 ha energiemaïs)

Veel biomassa en reststromen worden nu al verzameld en vinden hun weg in de markt. Andere stromen zoals met name houtige stromen worden vanwege de kosten niet verzameld, maar kunnen een interessant bron van biomassa vormen. Het gaat hierbij om hout uit de fruitteelt, deel van het bermgras en gras uit de natuur. Naar verwachting kan er ongeveer 25 - 50% meer bermgras en gras uit de natuur worden gehaald als kosten geen rol spelen of worden vergoed. Het gaat dan om ongeveer 10 – 20 TJ per jaar (biogas). De inzet van de biomassa reststromen is in het algemeen sterk afhankelijk van de economische rentabiliteit van projecten, die wordt verbeterd door een synergie te bewerkstelligen door technieken te combineren. Hierbij vormen reststromen van het ene proces voeding van een ander proces (cascadering). In het algemeen geldt dat “biomassaprojecten” in de meeste gevallen alleen maar mogelijk zijn met subsidies. Voor energieprojecten is dat de SDE regeling. De invloed van de Provinciale overheid is daardoor beperkt tot het ondersteunen van haalbaarheidsstudies of ontwikkelen en verspreiden van informatie.

50

Nog exclusief ca. 17.000 ton sloophout die wellicht ook voor een deel als brandstof kan worden ingezet.


pagina 96

Combinaties techniek & Biomassa Natte biomassa is het meest geschikt om te vergisten. Droge biomassa kan worden verbrand. Deze technieken zijn beide commercieel beschikbaar, ook voor de wat minder gebruikelijke stromen zoals stro. Een aantal andere technieken is op zich interessant maar door de fase waarin de ontwikkeling ervan verkeert, is toepassing op commerciële schaal in de komende 4 – 6 jaar niet aannemelijk. Het gaat dan om technieken als: • • • • •

Houtvergassing met zuurstof en productie van een synthesegas Indirecte vergassing van houtige biomassa en synthese van bijvoorbeeld SNG Tweede generatie ethanol uit lignocellulose (houtig materiaal, stro) Torrefactie, bewerken van biomassa om het geschikt te maken voor verdere benutting HTU, verwerken van natte biomassa tot een “biocrude” en vervolgens tot transportbrandstoffen of energie

Wel staat een aantal van deze technieken op de rand van technische volwassenheid zodat er kansen liggen voor demonstratie-installaties in Zeeland. Daarbij zijn er andere argumenten van belang zoals: a) innemen van een positie in een technologische ontwikkeling b) toekomstvisie “Zeeland Energieland” c) visie benutting ruimte en havenfaciliteiten voor invoer van biomassa, met name hout maar ook duurzaam geproduceerde plantaardige oliën. Koolstofdioxide reductiepotentieel De benutting van biomassa en reststromen verdringt fossiele brandstoffen. Afhankelijk van de techniek, het eindproduct en de biomassa kan meer of minder koolstofdioxide-emissie worden bespaard. In grote lijnen wordt onderscheid gemaakt tussen verbranding en vergisting. Voor verbranding levert het meestoken van biomassa in een kolencentrale de meeste besparing op (84 ton/TJ). Dit komt door het hoge rendement van de centrale ten opzichte van alternatieven zoals kleinschalige warmte of WKK. Voor biogasinstallaties levert een WKK de meeste besparing op, 91 ton/TJ voor een WKK met benutting van alle restwarmte en 67 ton/TJ als alleen maar elektriciteit wordt gemaakt. In de praktijk zullen beide soorten installaties gebouwd worden dus een gemiddelde besparing zal dicht bij de 79 ton/TJ liggen. Het opwerken van biogas tot aardgaskwaliteit levert een besparing van 68 ton/TJ op maar alléén als het eindverbruik van het gas mee in beschouwing wordt genomen. Een groot deel van het Nederlandse aardgas (ca. 50%) wordt gebruikt in elektriciteitscentrales met een hoog rendement. Aardgas heeft verder een lage koolstofdioxide emissie doordat het meer waterstof bevat dan steenkool. In combinatie met het praktische potentieel van de de beschikbare stromen is de totale besparing op CO2 emissies als volgt: Biogasinstallaties Verbranding Totaal

kton kton

Min. 87,2 38,9 ------126,1

Max. 156,7 100,2 ------256,9

Als andere toepassingen worden gekozen zal de besparing lager zijn. De Zeeuwse ambitie is om in 2020 een reductie van de uitstoot van broeikasgassen met 1.700 kton CO2 equivalenten t.o.v. 1990 te realiseren. Voor kleinschalige bio-energie wordt een bijdrage verwacht van 100 tot 1.000 kton met een doelstelling van 250 kton. Volgens deze inventarisatie zal


pagina 97

de bijdrage eerder in de buurt van 100 dan van 1000 kton liggen maar de doelstelling van 250 kton is haalbaar. Duidelijk is ook dat om bijvoorbeeld de doelstelling voor bijstook van de kolencentrale in te vullen (300.000 ton in 2010 en vanaf 2010 – 2014 maar liefst 500.000 ton door thermische voorbehandeling van biomassa, Bron: Strategienota “Op volle kracht”) niet kan worden ontkomen aan import van biomassa of reststromen. Locaties, aantal en verwerkingstechniek De meeste biomassa en reststromen moeten worden ingezameld en vervoerd. Dat geeft kosten en CO2 emissies door gebruik van fossiele brandstof. Door een inschatting te maken van de kosten van inzameling, transport e.d. van houtige stromen en deze te vergelijken met de kosten van de verwerkingsinstallatie zelf kunnen voor de Zeeuwse situatie de volgende conclusies worden getrokken: • • • • •

•

• •

Oogsten en chippen bedragen maximaal 50 – 75% van de totale logistieke kosten. De kosten voor brandstof zijn minder dan 3% van het totaal. Emissies van koolstofdioxide gerelateerd aan transport zijn ongeveer 0,5% van de koolstof in de houtige biomassa. Het gebruik van centrale installaties leidt tot lagere kosten per ton bespaarde koolstofdioxide ondanks de meerkosten voor transport. De bespaarde koolstofdioxide is bij levering van alleen warmte ongeveer hetzelfde als bij een WKK maar door de geringe investering, zijn de kosten per ton koolstofdioxide niet veel hoger. Meestoken in een elektriciteitscentrale levert niet alleen de meeste besparing op van koolstofdioxide-emissies maar heeft door de geringe investering en lagere bedrijfskosten ook de laagste kosten per ton bespaarde koolstofdioxide. De kosten per bespaarde ton koolstofdioxide zijn bij meestoken slechts ca. 50% van die van een houtgestookte WKK. Voor biogasinstallaties gelden soortgelijke overwegingen; grootschalig centraal is beter en efficiënter dan kleinschalig decentraal. Overigens bepalen de initiatiefnemers en de mogelijkheden voor afzet van (rest)producten meestal de grootte en locatie van de installatie.

Groen Gas Biogas kan worden opgewerkt tot aardgaskwaliteit (Groen Gas) door de koolstofdioxide te verwijderen. De bespaarde koolstofdioxide-emissie is in dit geval geringer dan bij benutting van het biogas in een WKK met restwarmtegebruik en ongeveer gelijk aan een WKK zonder restwarmtegebruik. Er is in Zeeland voldoende potentieel om de geplande 41 bussen van het streekvervoer op CNG (uit biogas) te laten rijden. De hoeveelheid benodigd gas wordt geraamd op 2 – 2,5 mln. Nm3 (bij ca. 100.000 km per jaar per bus). Volgens de inventarisatie is het potentieel minstens 38 mln. Nm3 (31.500 Nm3/TJ) als al het biogas wordt opgewerkt. Er hoeft dus minder dan 10% van het beschikbare biogas te worden opgewerkt tot aardgaskwaliteit. Groen gas kan ook worden geproduceerd uit houtige stromen via het vergassingsproces. Maar de techniek is nog niet helemaal ontwikkeld en de indicaties zijn dat de kosten voor kleinschalige installaties (40 kton nat hout per jaar) relatief hoog zijn. Op basis van publicaties wordt de investering voor een dergelijke installatie geschat op € 22 mln. en de kosten per ton bespaarde koolstofdioxide op ongeveer het zesvoudige van bijstook in een kolencentrale! Groen gas kan op verschillende manieren worden benut: a) injectie in het gasnet b) als transportbrandstof voor bussen, vrachtwagens en auto’s. Injectie in het gasnet stuit vaak op capaciteitsbeperkingen van het net. Om deze te omzeilen kan het gas buiten het net om worden getransporteerd.


pagina 98

Daarvoor zijn een tweetal opties technisch mogelijk. • •

Transport als CNG onder hoge druk in gascilinders samengebouwd op een container Transport als een vloeistof bij lage temperatuur (-182ºC)

Transport onder verhoogde druk is duurder dan via het gasnet maar kan op korte termijn snel leiden tot gebruik van Groen gas als transportbrandstof in geheel Zeeland. Cryogene technieken om koolstofdioxide te verwijderen kunnen ook worden gebruikt om vloeibaar methaan te maken. Deze technieken zijn duurder dan bijvoorbeeld een waterwasser maar bieden wel de mogelijkheid om de vloeibare koolstofdioxide te transporteren en elders te benutten. De transportkosten van vloeibaar methaan zijn lager dan die van CNG en de meerkosten van de cryogene techniek kunnen worden terugverdiend door verkoop van de koolstofdioxide. Kansen voor Groene Grondstoffen Het gaat hier feitelijk om groene grondstoffen voor een andere benutting dan als energie. Het gaat dan o.a. ook om de productie van chemicaliën en het scheiden van plantendelen in waardevolle producten (bioraffinage). Om de ambitie in te vullen zijn er in Nederland onvoldoende reststromen aanwezig zodat import onvermijdelijk lijkt. Voor Zeeland liggen er misschien kansen voor de raffinage van gras en agrarische stromen (zoals bietenblad) voor het winnen van eiwitten. Ook algen kunnen naast energie andere hoogwaardige producten leveren. Verder zijn er technieken ontwikkeld voor de productie van eiwitten (SCP) uit methaan, een proces dat ook opgewerkt biogas als grondstof kan gebruiken. Dit soort eiwitten kan heel goed worden gebruikt als voer voor gekweekte vis. Uit studies blijk echter dat dit proces nog niet economisch rendabel is. Dat geldt ook (nog) voor de productie van gas en elektriciteit door biogasinstallaties. Kansen voor Algen & Wieren Algen en Wieren zijn op zich geen biomassa reststromen, maar door hun snelle groei en eigenschappen zeer geschikt als grondstof voor veel toepassingen zoals opwekken van energie, voedingssupplementen, diervoeders (aquaculturen) en cosmetica. De teelt van algen kan goed worden gecombineerd met een waterzuivering waarbij fosfaten worden vastgelegd of met een biogasinstallatie. In het laatste geval kan digestaat als voedingsbodem voor de algen worden benut terwijl eventueel (uit het biogas verwijderde) koolstofdioxide als voeding wordt gebruikt. Onder gunstige omstandigheden kan droge algenmassa voor 40 – 60% uit olie bestaan. De productie van olie met microalgen ligt per hectare ongeveer een factor zes hoger dan bij gewassen zoals koolzaad. Zeeland biedt door het grote wateroppervlak en de langjarige traditie in visserij, schaal- en schelpdieren goede kansen voor de teelt van microalgen voor velerlei toepassingen. Op basis van de huidige inzichten van de kosten voor teelt en verwerking kan echter worden geconcludeerd dat de productie van algen voor energiedoeleinden alléén nog niet rendabel is.


pagina 99

6.2

Aanbevelingen

Uit de inventarisatie en het onderzoek naar benuttingmogelijkheden komt een aantal aspecten duidelijk naar voren. Veel natte stromen al vergist en de rentabiliteit in combinatie met subsidies stuurt de realisatie van projecten. Andere stromen hebben al een bestemming gevonden en pas wanneer ze aantrekkelijk zijn zal voor alternatieven worden gekozen. Aanbevelingen voor de korte termijn (golf 1) 1. Duidelijk is wel dat de techniek voor het vergisten van bepaalde stromen zoals GFT inmiddels zover is gevorderd dat dit soort installaties zonder al te veel technische risico’s gebouwd kunnen worden. Zowel voor de productie van Groen Gas als van elektriciteit en warmte (WKK). Uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek voor het vergisten van GFT, in combinatie met andere geschikte stromen zoals bermgras en uienresten. Eventueel kan deze installatie worden uitgevoerd als een combinatie van mestvergisting en GFT-vergisting in gescheiden installaties met gezamenlijke opwerking. Een mogelijke locatie is op of naast de bestaande GFT compostering in Nieuwdorp. Het gas kan worden ingezet voor: a. de inzamelvoertuigen b. openbaar transport (bussen) en privé-voertuigen (lokaal gasvulstation) c. injectie in het net (huishoudelijk gebruik en decentrale gasvulstations) d. deels in een WKK 2. Voor het opwerken van gas tot aardgaskwaliteit is een aantal technieken beschikbaar. Veel gebruikt en betrekkelijk goedkoop is de waterwasser. Met name cryogene technieken bieden echter mogelijkheid voor goedkoop transport over langere afstand van zowel koolstofdioxide als methaan Uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek naar de techniek, kosten, en ervaringen van cryogene gasopwerking, lange afstandstransport van LBG (liquid Biogas) om binnen Zeeland te worden gebruikt als CNG (gecomprimeerd gas) en benutting van vloeibaar koolstofdioxide in diverse industrieën. 3. Het produceren van Groen Gas staat centraal in deze studie. Toch biedt ook een andere wijze van benutting zoals in een WKK aantrekkelijke kansen op de besparing van CO2emissies. Er zijn ook andere mogelijkheden in Zeeland aanwezig. Gecomprimeerd gas is een schone brandstof met minder uitstoot aan vervuilende componenten. Bovendien rijden er in Midden Zeeland al een aantal bussen op aardgas. Dit aantal zal nog toenemen. Uitvoeren van een gedetailleerd onderzoek naar de voor- en nadelen van de productie van Groen Gas als transportbrandstof in vergelijking met het opwekken van elektriciteit dat in de toekomst in auto’s gebruikt kan worden. 4. De houtige stromen vormen maar een klein deel van de beschikbare biomassa reststromen maar ze zijn wel relatief eenvoudig inzetbaar. Deels komt dit materiaal al beschikbaar via de groeninzameling en aanlevering door particulieren op verwerkingsinstallaties. Een groot deel van de houtige stromen blijft echter nog achter na de oogst of wordt weggegeven omdat verdere verwerking en transport te duur is. Om een beter beeld te krijgen van de hoeveelheid en kosten van inzamelen van houtige stromen kan een pilot worden uitgevoerd in een aantal gemeenten, eventueel in samenwerking met marktpartijen. Voor het opzetten van de pilot kan gebruik gemaakt worden van kennis die elders al is opgedaan, bijvoorbeeld in een aantal Brabantse gemeenten.


pagina 100

5. Houtige stromen kunnen het best worden ingezet in kolencentrales, als alleen wordt gekeken naar de kosten per bespaarde ton koolstofdioxide. Als bijstoken minder gewenst is kunnen één of meer kleinschalige verbrandingsinstallaties worden gebouwd. Een WKK is dan iets gunstiger maar de benutting van warmte alleen is ook een redelijke goedkope optie. In beide gevallen is het nodig locaties te vinden waar voldoende warmte kan worden afgezet. Dat kan bijvoorbeeld de glastuinbouw zijn of andere grote warmteverbruikers zoals zwembaden. Een groot zwembad gebruikt jaarlijks tot 15 TJ aan warmte en rond de 4-5 TJ elektriciteit. Inventarisatie van grote warmteverbruikers in de provincie Zeeland die nu nog fossiele brandstoffen gebruiken maar in principe geschikt zijn voor omschakeling naar bioenergie. 6. Ook bermgras en gras uit natuurgebieden wordt uit doelmatigheidsoverwegingen niet overal ingezameld. Het deel dat nu wordt gecomposteerd kan ook worden vergist en zo energie opleveren. Het deel dat uit kostenoverweging blijft liggen kan worden geoogst en vervolgens worden vergist bijvoorbeeld in combinatie met GFT. Uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek en eventueel een pilot vergelijkbaar met houtige stromen, naar de mogelijkheden (techniek, kosten) van inzameling en verwerking van geklepeld gras uit bermen en natuur. Voor energetische benutting moet rekening worden gehouden met de randvoorwaarden die de SDE regeling stelt. Het materiaal kan worden gebruikt als grondstof voor: a. een biogasinstallatie b. in een bioraffinage proces. 7. In het algemeen geldt dat de slaagkans van projecten waarin biomassa en reststromen worden benut toeneemt naarmate er optimaal gebruik wordt gemaakt van de mogelijkheden die de grondstof biedt. De waarde van bepaalde stromen is veel groter als er eerst wordt gekeken naar de bestanddelen zoals eiwitten en aminozuren. Hoewel de technieken nog niet grootschalig worden toegepast kan het aantrekkelijk zijn om hoogwaardige producten te maken met vervolgens laagwaardige (energie) benutting van de reststromen. Uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek naar de mogelijkheden van bioraffinage dus het winnen van aminozuren e.d. uit daarvoor geschikte reststromen (gras, bietenblad …) en benutten van reststromen voor andere toepassingen zoals opwekken van energie. Aanbevelingen voor de wat langere termijn (golf 2 en 3) Voor de toekomstige golven, met name golf 2 (nog enige ontwikkelen aanlooptijd nodig) en golf 3 (verdergaande innovaties waarmee op termijn trendbreuken kunnen worden gerealiseerd) zijn de volgende aanbevelingen nog van belang. 8. Eén van de technieken die gebruikt kunnen worden om synthetisch aardgas (BioSNG) te maken is indirecte vergassing van houtige stromen met lucht. Met bekende technieken wordt van het synthesegas vervolgens methaan gemaakt. Deze techniek is al voor een groot deel ontwikkeld en wordt o.a. gedemonstreerd in het Oostenrijkse Güssing. Uit globale analyses voor een installatie met een capaciteit van ca. 45 kton nat hout blijkt dat de investering hoog is in vergelijking met andere technieken (zoals verbranding, bijstook kolencentrale) en ook de kosten per bespaarde ton koolstofdioxide zijn aanmerkelijk hoger dan andere technieken. Toch zijn er misschien andere argumenten te vinden zoals technologische ontwikkeling, toekomstvisie Zeeland Energieland of een visie voor het benutten van de ruimte en de havenfaciliteiten voor invoer van biomassa. Uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek BioSNG op basis van houtige stromen en indirecte vergassing (concept Güssing). Vanwege economische haalbaarheid moet dit op een grote schaal met geïmporteerde biomassa uitgevoerd worden. In de studie wordt meegenomen een pilot op Zeeuwse schaal van ca. 45 kton nat hout eventueel in combinatie met sloophout.


pagina 101

9. Een ander alternatief voor transportbrandstoffen is ethanol. Op de langere termijn zal dat (in Nederland) geproduceerd moeten (kunnen) worden uit biomassa-reststromen in plaats van bijvoorbeeld uit tarwe of suikerbieten. De techniek is nu nog duur en nog niet geheel uitontwikkeld. Toch is het wellicht interessant om een beeld te vormen van de bijdrage die de Zeeuwse reststromen kunnen leveren aan de productie van ethanol als transportbrandstof. Uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek naar de mogelijkheden (technieken en kosten) van de productie van ethanol uit lignocellulose materialen. Als grondstof kan bijvoorbeeld stro dienen of een ander geschikt materiaal. De resultaten kunnen worden vergeleken met de mogelijkheden van opgewerkt biogas, BioSNG en elektrische aandrijving. 10. Algen en wieren kunnen een belangrijke basis vormen voor een toekomstige “Biobased Economy”. De opbrengst ervan is per hectare veel groter dan voor agrarische gewassen zoals koolzaad of suikerbiet. Bovendien kunnen laagwaardige oppervlakken en zout of brak water gebruikt worden voor de teelt. Verder zijn er combinaties te maken met afvalwaterzuivering en mestvergisting. Uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek naar de mogelijkheden van met name microalgen in Zeeland. Hoeveel kan waar worden geproduceerd, welke soorten zijn geschikt, welke toepassingen en producten kunnen worden gevonden (energie, aquaculturen, chemicaliën …), welke combinaties zijn kansrijk (biogas, afvalwater …)? 11. Een laatste maar misschien wel belangrijkste aanbeveling betreft het informeren van initiatiefnemers. Veel informatie is wel bekend, vooral over processen en de geschiktheid van bepaalde technieken voor de verwerking .Op nationale schaal wordt vooral door SenterNovem veel technische informatie beschikbaar gesteld. Ook via het platform Energietransitie wordt veel waardevolle informatie ontwikkeld en beschikbaar gesteld. Toch is het misschien te overwegen om op provinciale schaal een (digitaal) ontmoetingspunt te ontwikkelen waar initiatiefnemers of aanbieders en potentiële afnemers van biomassa reststromen hun informatie kunnen vinden. Dit loket zou zowel vragen over de reststromen als over de techniek moeten kunnen beantwoorden en een kern worden voor de ontwikkeling van projecten. Onderzoek naar de haalbaarheid (en wenselijkheid) van een digitaal Zeeuws informatieloket waar (potentiële) initiatiefnemers informatie kunnen krijgen over techniek maar vooral ook over reststromen in de Provincie. Het doel is om partijen bij elkaar te brengen zodat schaalvoordeel ontstaat en kennis gedeeld kan worden. Als onderdeel van het loket kunnen excursies en bezoek van conferenties en symposia worden georganiseerd.


pagina 102

7 [1] [2]

[3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32]

Literatuur Bevordering van elektriciteitsopwekking uit hernieuwbare energiebronnen op de interne elektriciteitsmarkt (2001/77/EG) Duurzame verwerking van houtachtige reststoffen in Zeeland, Eindrapport afstudeeronderzoek Bachelor Milieuwetenschappen, Incompany Milieuadvies Faculteit Natuurwetenschappen Open Universiteit Nederland, mei 2006 José Luis Salve, Wilco Urgert, Leo Roelse en Els Rooijakkers Inzameling van Biomassa, Een kans voor Bans, SenterNovem november 2005 Interview ZLTO Goes, gesprek met Ir. Anne Douw van der Zee Suikerbieten en leefmilieu, De Bietenplanter augustus 2002, Mia Tits en Jean-François Misonne Businessplan Boerderij Plus, Cornelissen Consulting services B.V. in opdracht van SenterNovem, februari 2003 Mestvergisting, Maatschap Vermue – Poelma te Winsum, Rapportage in het kader van het ROB van SenterNovem door E-Kwadraat Advies (verslagperiode mei 2006 – juli 2007) Presentatie DLV Adviesgroep voor NAJK op 22 maart 2007, Jan Schellekens Saldi van Energiegewassen, Saldoberekening van energiegewassen voor covergisting en bioethanolproductie, Praktijkonderzoek Plant en Omgeving WUR rapportnummer PPO 32500580, M.P.J. van der Voort, maart 2007 Interview met Dhr. Ton Jacobs, Manager Biofuels van Delta “The Silvagas Technology”, presentatie van G. Farris (oprichter van “Biomass Gas & Electric”, een bedrijf dat op basis van de Silvagas licentie projecten ontwikkeld) datum onbekend “The Vermont Gasification Project”, toelichting op het project, “projects”pagina van de website van Silvagas: www.silvagas.com “Biomass to SNG”, presentatie van Bram van der Drift (ECN) op het minisymposium Groen Gas in Maarssen op 28 juni 2007 “Indirectly Heated Gasifiers – the Güssing reactor”, Dr. Reinhard Rauch, Inst. Of Chem Eng. TU Wien Austria, ongedateerd Kwaliteitsaspecten Groen Gas, KIWA Rapport GT-070127 van 21 september 2007 Groen Gas, Gas van aardgaskwaliteit uit Biomassa, Update van de studie uit 2004, Jan Henk Wellink, Mathieu Dumont en Kees Kwant, januari 2007 Mestvergisting op Boerderijniveau, vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa, HAS Kennistransfer, januari 2003 Inventarisatie van het risico van transmissie van pathogenen, LeAF in opdracht van SenterNovem april 2008, Iemke Bisschops en Miriam van Ekert Opwaarderen tot aardgaskwaliteit, Van Biogas naar Groen Gas, Brochure Creative Energy / Energietransitie Aansluit en transportvoorwaarden gas – RNB, DTE 21 november 2006 Telefonisch interview met Dhr. Heijnsdijk van BiomassaUnie, november 2008 Technology Coordinators Overview, Gasification update, Herman Hofbauer, Vienna University of Technology, April 2008 Biomethane potential from gasification of wooden biomass, or how to get a tree into a pipe, Anders Hedenstedt CEA Göteborg Energi AB Gasification of Biomass, EUBIA Industry Day in Valencia, E.on Sverige, Göran Tillberg, februari 2008 Vergisten GFT afval en biologisch drogen restafval, H. Kaskens, Orgaworld Nog enorm potentieel voor energie uit afval, Klaas de Jong, Technisch Weekblad 27 september 2008 Afvalbedrijven investeren massaal in vergisting, René Didde. Technisch Weekblad, 22 november 2008 “The Växtkraft Project, Presentatie van Pettersson, 18 januari 2007. Rijden op GFT kan dat? Presentatie van Robert Jan Saft 24 april 2008, beleidsadviseur afval van ROVA Centrale productie van BioSNG via vergassing, een orienterende studie, Ir. A. Hoogendoorn c.s. (Ingenia) in opdracht van SenterNovem, juni 2008 The use of straw as energy source – example Denmark, Lars Dyndgaard Fanger, DONG Energy 2002 25 Mwe high efficiency power plant, Projectbeschrijving Sangüesa Power Plant


pagina 103

[33] Gasification for 2nd generation biofuels, Presentatie Bram van der Drift opo de energiedagen TU Eindhoven, 4 november 2008 [34] HTU Diesel uit natte afvalstromen, presentatie F. Goudriaan en J.E. Naber (Biofuels B.V) [35] Commercializing Cellulosic Ethanol, BioCycle, November 2008, No. 11, p 47 [36] Verwaarding restroom uienbewerking, in opdracht van ZUVER uitgevoerde studie door LEI/AFSG van WUR, februari 2008 [37] Kennisbundeling Covergisting, Rapport CLM 621-2005 met medewerking van CLM, WUR Animal Science Group en Ecofys, 2005 [38] Verkennend onderzoek naar mogelijkheden voor de inzet van bermgras in Overijssel voor duurzame energieopwekking, BTG, 25 april 2003 [39] Binnenlands biomassapotentieel, biomassa uit natuur, bos, landschap, stedelijk groen en houtketen, Ecofys, L. Kuiper en S. de Lint, februari 2008 [40] Telefonisch interview met Henk Wanningen, Staatsbosbeheer, Deventer [41] Grasol, een haalbaarheidsstudie uitgevoerd door Staatsbosbeheer, Biomass Technology Group, Stichting Duurzame Chemie Ontwikkeling, NIBConsult B.V., Agrotechnology & Food Innovations, Wageningen, Juli 2005 [42] Biomassa voor energie uit de Nederlandse natuur, een inventarisatie van hoeveelheden, potenties en knelpunten, Alterra rapport 1616 WUR, J.H. Spijker c.s. 2007 [43] Change magazine, Special Biomassa, september 2008 [44] Meer groene stroom op rioolwaterzuiveringen, Arjen de Jong, Joep Coenen, Klaas de Jong (Cogen Projects) Neerslag 5, 2007 [45] Potentieel voor duurzame energie met biogas uit rioolwaterzuiveringen, STOWA rapport 2005 W03 [46] Energiezentrale Güssing, Berichte aus Energie- und Umweltforschung, 79/2006, H. Hofbauer c.s. [47] Oogst in kwetsbare houtpercelen, Bosrevue 4, april/juni 2003, Patrick Jansen (Stichting Bos en Hout) [48] Business Case Biomassa Beekbergse Poort, Leen Kuiper c.s. (Ecofys) januari 2008 [49] De logistieke keten van houtige biomassa uit bos, natuur en landschap in Nederland: stand van zaken, knelpunten en kansen. Martijn Boosten c.s. Probos januari 2009 [50] Energie- en broeikasgasbalans voor enkele opties van energieproductie uit suikerbieten en bietenblad, rapportage in opdracht van IRS, W.J. Corré & J.W.A. Langevelde (WUR) Rapport 197, augustus 2008 [51] Energiezentrale Güssing, Energiezentyrale zur Umwandlung von biogenen Roh- und Reststoffen einer Region in Wärme, Styrom, BioSNG und flüssige kraftstoffe. H., Hofbaur c.s. September 2005 [52] Technisch Economische Parameters van duurzame energie opties in 2009 – 2010, ECN december 2008 [53] Nieuwe landbouw, Inventarisatie van kansen, Hans Langeveld c.s. Nota 330 Wageningen Universiteit april 2005 [54] Energie via microbiologie: Status en Toekomstperspectief voor Nederland, Rene H. Wijfels, Wageningen Universiteit, Maart 2006 [55] A Look Back a the U.S. Department of Energy’s Aquatic Species Program, Biodiesel from Algae, John Sheehan c.s. July 1998 [56] Biodiesel from Microalgea, Yusuf Chisti, Institute of Technology and Engineering, Palmerston, New Zealand, February 2007 [57] Photosynthesis and Optimizing Algae Growth in a Bio-Reactor, Quin Edwards, Introduction to Biophotonics, April 28, 2006 [58] Ketenscan Gelderse Industrie: biobased economy in de energietransitie, E. Annevelink, Agrotechnology and Food Innovations b.v. mei 2008 [59] Duurzame productie en ontwikkeling van biomassa, zowel in Nederland als in het Buitenland, transitiepad 1, Platform Groene Grondstoffen, augustus 2006 [60] Protocol Monitoring Duurzame Energie, Update 2006, Lex Bosselaar en Timo Gerlagh (SenterNovem) [61] Groenboek Energietransitie van het Platform Groene Grondstoffen, april 2007 [62] Agro-Specialty park: van ontwerp naar realisatie, Drs. W.J. Ekelenkamp c.s. april 2003, InnovatieNetwerk Groene Ruimte en Agrocluster [63] Biorefinery, the Bridge between Agriculture and Chemistry, presentatie van Prof. Johan Sanders (WUR) in Buenos Aires, 23 juni 2008


pagina 104

[64] “Bioraffinage, wat is het en wat levert het op?”, presentatie van Koen Meesters (WUR) op 7 maart 2008 in Eindhoven [65] Verkenning van het perspectief van Susteïne, De kringloop van duurzaam eiwit, Courage Innovatie netwerk, december 2007 [66] Status Report Biorefinery 2007, René van Ree & Bert Anneveelink, Agrotechnology and Food Sciences Group, November 2007 [67] Groene raffinage Oost Brabant, Position paper Ingenia 25 januari 2008 [68] De InnoFisk1, een haalbaarheidsstudie naar een nieuw concept voor duurzame visteelt aan boord van een schip, V. van Laere en dr. O. van Batenburg (Stichting Dreamstart) december 2003 [69] Susteine© Single Cell Protein (SCP) als een alternatief voor soja: een haalbaarheidsstudie, Easthouse Business Solutions BV, Innovatienetwerk Groene Ruimte en Agrocluster Dr. H.J. Huizing (Utrecht oktober 2005)


pagina 105

Bijlage A Positieve lijst co-vergisting van mest Het economische en procestechnische rendement van een mestvergistingsinstallatie kan aanzienlijk worden verbeterd door toepassing van co-vergisting. Bij co-vergisting worden organische materialen, producten of reststromen toegevoegd aan het vergistingsproces om de gasopbrengst te verhogen. De meevergiste stromen worden ook wel co-substraten genoemd en kunnen van binnen of buiten de inrichting afkomstig zijn. In het verleden vormde de mestregelgeving een belemmering voor het toevoegen van co-substraten aan de mest. De mest mocht door het mengen niet zonder individuele RIKILT-ontheffing als mest worden aangewend. Positieve lijst Omdat de rijksoverheid co-vergisting als een wenselijke ontwikkeling ziet, is besloten de regelgeving aan te passen. Het ministerie van LNV heeft een positieve lijst vastgesteld van organische materialen/producten die mogen worden toegevoegd aan een mestvergistingsproces, waarbij het eindproduct nog steeds onder de definitie "meststof" valt. Deze wijziging van de Meststoffenbeschikking 1977 (hoofdstuk III bijlage I) is gepubliceerd in de Staatscourant nr. 137 van 18 juli 2006, nr. 86 van 4 mei 2005 en nr. 112 van 16 juni 2004. Op de positieve lijst staan op dit moment de volgende co-producten: • Granen: • Voedergewassen: • Rooivruchten: • • • •

Vlinderbloemigen: Energiegewas: Oliehoudende gewassen: Overige producten:

gerst, haver, rogge, tarwe weidegras, kuilgras, snijmaïs, kuilmaïs/ maïssilage, corn cobmix (CCM), voederbieten aardappelen, (suiker)bieten, bietenstaartjes/puntjes, witlofpennen erwten, lupinen, veldbonen energiemaïs (5 meter hoog) koolzaad, zonnebloempitten, olievlas - vezelvlas, groente en fruit; - ingedikt onteiwit aardappelvruchtwater dat is vrijgekomen bij de verwerking van aardappels tot zetmeel, vezels en eiwit (protomylasse); - resten aardappelzetmeel die met een bezinker zijn afgescheiden uit het afvalwater dat is vrijgekomen bij de productie van aardappelzetmeel (primair aardappelzetmeelslib); - restproduct dat is vrijgekomen na vergisting van tarwezetmeel ten behoeve van alcoholproductie (tarwegistconcentraat); - vloeibaar product dat bestaat uit schillen die met stoom zijn verwijderd van vooraf gewassen aardappelen (aardappelstoomschillen); - vloeibaar product dat bestaat uit schillen die met stoom zijn verwijderd van vooraf gewassen wortelen (wortelstoomschillen); - ingedampt weekwater dat is verkregen bij de natte vermaling van maïs (amysteep); - Uitgepakte vloeibare zuivelproducten en mengsels daarvan; - IJsafval; - Uitgepakte voedingsmiddelenafkomstig uit de keten van fabrikant tot detailhandel waarvan de uiterste verkoopdatum is overschreden; - Mengsel van uitgepakte frisdranken en uitgepakte lichtalcoholische dranken;

- Tarwezetmeel; - Mengsel van witte bonen;


pagina 106

- Tarwe-indampconcentraat; - Schilresten van sinaasappelen. Naast deze producten heeft LNV de co-producten bermgras en twee soorten slib in beraad. Deze coproducten voldoen ook aan de door LNV gestelde criteria. Voor bermgras geldt echter dat twee andere aanvragen van bermgras niet voldeden aan de criteria. Voor slib geldt dat ze dierlijke bijproducten kunnen bevatten waardoor ze vallen onder de Verordening dierlijke bijproducten, Europese verordening (EC) nr. 1774/2002. LNV stelt dat vooralsnog geen producten op de positieve lijst worden geplaatst die (mogelijk) vallen onder categorie 2 of 3 van deze verordening, ook al voldoen ze aan alle criteria waaraan LNV co-producten toetst. Op EU niveau wordt de verordening aangepast waarna plaatsing op de positieve lijst wellicht mogelijk wordt. Tot slot zegt LNV de regelgeving over de verhandeling van meststoffen, inclusief de regelgeving voor covergisting, te willen vereenvoudigen. Men kan op ieder moment nieuwe co-producten aanmelden waarna LNV toetst of plaatsing op de positieve lijst mogelijk is, zie ook de laatste paragraaf in deze toelichting. In de publicatie in de Staatscourant is opgenomen dat het te vergisten mengsel in hoofdzaak (en dat betekent voor meer dan 50%) moet bestaan uit dierlijke mest, zodat het eindproduct (de co-vergiste mest) nog steeds dierlijke mest is in het kader van de meststoffenwet. Dit betekent dat wanneer niet in hoofdzaak dierlijke mest wordt vergist (dus bijv. 25% mest en 75% maïs), het digestaat niet wordt gezien als co-vergiste mest volgens deze positieve lijst en dan ook niet als meststof mag worden aangewend. De enige manier om het digestaat toch als meststof te kunnen aanwenden is het verkrijgen van een ontheffing op de meststoffenwet 1947 via een zogeheten "Rikilt ontheffing". Deze "Rikilt ontheffing" is ook nodig voor het toevoegen van een ander organisch materiaal dan genoemd in de positieve lijst. De overige bepalingen op basis van de Meststoffenwet zijn onverkort van kracht, zoals de verplichting tot onderwerken van mest op agrarische gronden. Toelichting op standaard voorschrift 1.1.6 over covergisting Uit het bovenstaande volgt dat het product van vergisting van mest plus co-substraten op één van de volgende twee manieren als meststof kan zijn toegelaten in de meststoffenwetgeving (Meststoffenbeschikking 1977 en Meststoffenbesluit 1977): 1. Co-substraten staan op de positieve lijst Het product van vergisting van de mest plus co-substraten wordt aangemerkt als co-vergiste mest volgens de Lijst van meststoffen van de Meststoffenbeschikking 1977. Dit geldt wanneer (i) in hoofdzaak mest wordt vergist, het aandeel cosubstraten dient dus kleiner dan 50% te zijn; én (ii) de co-producten zijn genoemd op een lijst met toegestane co-substraten (ook wel de "positieve lijst" genoemd) in een Wijziging op de Meststoffenbeschikking 1977. Deze lijst is te vinden in de Staatscourant nr. 137 (18 juli 2006). 2. Rikilt ontheffing Voor het product van vergisting van mest en co-substraten is een ontheffing verkregen op het Meststoffenbesluit 1977 (zogenaamde Rikilt ontheffing). De voorwaarden voor deze ontheffing zijn geregeld in de Ontheffingsbeschikking verbodsbepalingen meststoffen (1977). Een nieuw co-substraat kan in relatief korte tijd (enkele maanden) aan de positieve lijst worden toegevoegd (zie hieronder voor de procedure hiervoor). Daarmee zou het vereisen van een nieuwe Milieuvergunning bij vergisting van extra, niet in de huidige milieuvergunning genoemde cosubstraten een relatief zware vereiste zijn. Zolang de aanvoer, de opslag en de benutting van nieuwe co-substraten geen extra milieubelasting t.o.v. aanvoer, opslag en benutting van de huidige co-substraten vormen, is er geen bezwaar om deze via een melding toe te staan. Deze melding is in de Wet Milieubeheer geregeld via artikel 8.19. Toekomstige uitbreidingen van de positieve lijst Ieder moment kan een verzoek tot plaatsing van een co-product op de positieve lijst bij LNV (Directie Kennis) worden ingediend. LNV streeft naar besluitvorming binnen 2 maanden, mits de aangeleverde informatie compleet is. De procedure voor het verzoek, de besluitvorming en de plaatsing op de positieve lijst is als volgt:


pagina 107

•

•

•

De aanvrager vult het door LNV verstrekte gegevensformulier volledig in en stuurt dit naar LNV Directie Kennis: LNV Directie Kennis t.a.v. de heer J. Janssen Positieve lijst Postbus 482 6710 BL Ede fax. 0318-822550, e-mail [email protected] De Directie Kennis van LNV beoordeelt en LNV besluit. LNV streeft ernaar om, indien de gegevens compleet zijn, de initiatiefnemer na uiterlijk 2 maanden te berichten of het coproduct op de positieve lijst kan worden geplaatst. Na dit besluit mag pas daadwerkelijk worden covergist als het besluit in de Staatscourant is geplaatst. LNV heeft aangegeven dat, als co-producten worden aangemeld en goedgekeurd, een uitbreiding van de positieve lijst in de Staatscourant zal worden gepubliceerd.

Toepassingen digestaat Vraag Een landbouwbedrijf voegt bij mestvergisting meer dan 50% co-substraten toe. Mag dat, en mag het eindproduct als meststof worden vervoerd en verhandeld? Antwoord Dat hangt ervan af. De Wet milieubeheer stelt geen beperkingen aan de hoeveelheden waarin cosubstraten bij mestvergisting kunnen worden toegevoegd, maar op basis van de meststoffenwetgeving gelden wél beperkingen voor de hoeveelheid co-substraat. Bij mestvergisting ontstaat onder meer biogas. Dat wordt in een wkk-installatie verbrand, en daarbij ontstaat warmte en elektriciteit (die als groene stroom kan worden verkocht). De economische haalbaarheid van een mestvergistingsinstallatie wordt vooral bepaald door de hoeveelheid stroom die wordt geproduceerd. Daarvoor is veel biogas nodig, en de toevoeging van co-substraten kan de hoeveelheid biogas aanzienlijk verhogen. In twee wijzigingen van de Meststoffenbeschikking 1977 (Staatscourant 2004, nr. 112, en Staatscourant 2005, nr. 86, en Staatscourant 2006 nr. 137) is vastgelegd welke producten aan het mestvergistingsproces mogen worden toegevoegd. Het gaat onder meer om agrarische producten en specifiek benoemde afvalstoffen uit de agrarische sector en de voedingsmiddelenindustrie. Als het digestaat (dat wat overblijft bij de productie van biogas uit organische producten) voor meer dan de helft bestaat uit dierlijke mest, mag het digestaat als meststof worden vervoerd en verhandeld. Bestaat het digestaat voor minder dan de helft uit dierlijke mest, of worden er cosubstraten toegepast die niet zijn genoemd in de wijzigingen van de Meststoffenbeschikking, dan zijn er twee mogelijkheden. Ten eerste kan het digestaat op de eigen gronden als meststof worden toegepast. Ook kan er een ‘Rikilt-ontheffing’ worden aangevraagd. Op grond van zo’n ontheffing mag het digestaat alsnog als meststof worden vervoerd en verhandeld. Bij 100% co-substraat mag


pagina 108

het digestaat niet als dierlijke meststof worden verhandeld. Wel kan het worden ontwaterd en nagecomposteerd. Die compost kan volgens de regels van het Besluit kwaliteit en gebruik overige oganische meststoffen (BOOM) worden toegepast. Deze letterlijke tekst van de positieve lijst is op 2 december 2008 gedownload van de website van SenterNovem: http://www.senternovem.nl/mmfiles/Positieve_lijst_covergisting_van_mest_vastsgesteld_door_LNV_tcm24-205394.pdf


pagina 109

Bijlage B Gasproductie uit mest De gegevens met betrekking tot samenstelling en gasproductie zijn ontleend aan een studie van CCS [6] uit 2003. Voor zover de informatie bekend is, zijn gemiddelden genomen van uit diverse bronnen gemelde waarden. Daar waar informatie ontbrak (o.a. vaste rundveemest) zijn waarden geschat op basis van vergelijkbare mestsoorten. De invloed van eventuele fouten is gering omdat de hoeveelheid van de betreffende mestsoorten niet groot is. In de tabel zijn het minimum, maximum en het gemiddelde van de gevonden waarden voor drogestofgehalte (d.s.) en organisch droge stof (o.d.s.) opgenomen. De minimale respectievelijk maximale gasproductie is het product van de minimum en maximum waarden. Daardoor geeft dit wellicht een overtrokken beeld van de spreiding (vermenigvuldiging van twee extremen) en zal het gemiddelde wellicht een betere benadering zijn voor het potentieel.

Productie & Netto aanvoer mest Zeeland in 1.000 kg (2006) (Bron: CBS Statistieken) Rundvee

Productie 2007 Aanvoer 2006 % d.s min. max. gem. % o.d.s. min max. gem CH4 m3/o.d.s. CH4 m3/uur min. max. gem. % gem. Noot:

Vleeskalveren

Pluimvee

Varkens totaal

Overige diersoorten

dun

vast

dun

vast

dun

dun

vast

453.290

36.211

13.108

19.820

2.444

85.916

24.630

8.288

0

4.615

38.827

-1.944

547.778

2.150 27,0

8,0

-

2,0

20,0

8,0

3,0

21,5

-

10,4

60,5

21,5

8,0

31,0

9,8

24,8

5,5

41,6

9,8

6,0

28,8

73,3

-

75,0

72,6

73,3

63,6

25,0

82,5

-

80,0

84,0

82,5

80,4

80,6

77,0

60,0

77,0

77,0

77,0

71,4

66,3

0,21

0,29

0,21

0,29

0,21

0,29

0,30

649

-

6

282

1

400

60

1.963

-

35

987

2

1.349

222

836

178

18

622

1

898

169

30,7

6,6

0,7

22,8

0,0

33,0

6,2

de specifieke methaanproductie is in Nm3 per kg o.d.s. (organisch droge stof), het biogas zelf zal een methaangehalte van tussen 50-60% hebben. Vetgedrukte waarden voor vaste rundveemest en dunne pluimveemest zijn geschat.

Bij het opstellen van de tabel is aangenomen dat de aangevoerde mest niet elders is vergist, dus geen digestaat is. De totale gemiddelde gasproductie gerekend als zuiver methaan bedraagt 2.722 Nm3 per uur. (1) Lokale productie dunne stalmest (2) Ingevoerde dunne varkensmest (3) Ingevoerde vaste pluimveemest (4) Lokale productie van vaste pluimveemest (5) Lokale productie van vaste rundveemest Totaal

30,1 % 28,5 % 15,1 % 7,7 % 6,6 % -----------88,0 %

De verhouding lokale productie van mest t.o.v. de invoer is ongeveer 60/40.


pagina 110

In verband met het tekort aan organische stof in de provincie Zeeland kunnen we ons afvragen wat de invloed van mestvergisting daarop is. Zoals berekend is de gemiddelde methaanproductie 2.722 Nm3/uur. Bij een verhouding 50/50 is er ook evenveel koolstofdioxide. Bij een soortelijk gewicht van 0,717 kg/Nm3 voor methaan en 1.977 kg/Nm3 voor CO2 wordt er dan jaarlijks 17.100 + 46.970 = 64.070 ton aan organische stof via biogas afgevoerd. Deze afvoer moet worden gecompenseerd door evenveel effectieve organische stof bijvoorbeeld in de vorm van toegestane co-producten. Als daarvan 50% in gas wordt omgezet51 moet dus de dubbele hoeveelheid als organische stof worden aangevoerd.

51

Hierbij wordt aangenomen dat de effectiviteit even groot is als die van mest. GFT compost heeft bijvoorbeeld een effectiviteit (75%) die groter is dan die van mest (30-50%)


pagina 111

Bijlage C Vragenlijst voor de Zeeuwse Gemeenten De Provincie Zeeland heeft aan de Hogeschool Zeeland de opdracht verstrekt voor de uitvoering van een studie “Haalbaarheid Groen Gas uit Bio-restoffen in Zeeland”. De contactpersoon bij de Provincie is Drs. A.A. Zweistra. In de eerste fase van dit onderzoek moeten een aantal inventarisaties worden geactualiseerd: 1. Overzicht van beschikbare bronnen van reststromen per (deel)gebied en per sector 2. Overzicht van bestaande en voorgenomen projecten voor de verwerking van deze stromen 3. Beschikbare en op korte termijn beschikbaar komende verwerkingstechnieken In verband met deze studie verzoeken wij u vriendelijk de volgende vragen te beantwoorden.

Biomassastromen 1. Hoeveel knip- en snoeihout komt binnen de gemeente beschikbaar uit gemeentelijke bronnen of eventueel andere? Het gaat om hout dat bij onderhoud aan groenstroken en houtwallen vrijkomt. (NB: voor grof tuinafval maken wij gebruik van CBS statistieken)? 2. Wat is daarvoor de bestemming (b.v. versnipperen en terugspuiten, weggeven als kachelhout …)? 3. Hoeveel afvalhout (categorieën A, B en C) komt in de gemeente beschikbaar en welke bestemming krijgt dit? 4. Voor de inzameling van GFT maken wij gebruik van CBS statistieken. Indien bekend ter controle s.v.p. opgave van jaarlijks ingezamelde hoeveelheid GFT 5. GFT afval wordt meestal gecomposteerd, naar welke inrichting wordt de GFT uit uw gemeente afgevoerd en hoe lang loopt het verwerkingscontract nog? 6. Hoeveel bermgras wordt binnen uw gemeente geproduceerd op bermen langs wegen waarvoor de gemeente wegbeheerder is? Indien onbekend kunt u dan een inschatting maken van het oppervlak van de betreffende bermen of de gemiddelde breedte van de bermen (NB: voor de weglengte maken wij gebruik van CBS statistieken) 7. Wat is de bestemming van het bermgras? 8. Mest: CBS statistieken, geen vragen 9. Zijn er bedrijven binnen uw gemeente die VGI (Voedings- en Genotmiddelen Industrie) resten produceren of ander nat organisch afval (anders dan mest)? Zo ja graag contactgegevens i.v.m. opvragen van de hoeveelheid 10. Is er voor uw gemeente een DE scan uitgevoerd en zo ja kunt u deze rapportage digitaal beschikbaar stellen? Als er nog biomassastromen vergeten zijn die een zodanige omvang en kwaliteit hebben dat ze voor energieconversie in aanmerking kunnen komen graag opgave daarvan.

Voorgenomen projecten Kunt u een opgave doen van voorgenomen projecten voor het verwerken van biomassa-reststromen? Het gaat dan met name om projecten die de intentie hebben energie op te wekken en waarvoor b.v. al vooroverleg is opgestart, een concrete aanvraag voor een milieuvergunning voorligt, al een vergunning is verleend (maar nog niet in bedrijf gesteld) of waarvan op andere wijze de intentie bekend is. Van deze initiatieven ontvang ik graag de gegevens van het project (mest, coproducten, hoeveel, vermogen e.d.) en de NAW gegevens van de initiatiefnemer of de contactpersoon.

Geschikte bouwlocaties Zijn er binnen uw gemeente geschikte bouwlocaties voor projecten die in brede zin energie produceren uit biomassa? Het kan dan gaan om bedrijventerreinen of industrieterreinen die qua bestemmingsplan in aanmerking komen.


pagina 112

Het soort projecten kan zijn: 1. vergisten van mest en co-producten of andere natte biomassa reststromen 2. thermische conversie (verbranden, vergassen, e.d …) 3. anders Uw reactie op deze vragenlijst kunt u per post sturen aan: Hogeschool Zeeland T.a.v. Ir. G.H. Huisman Postbus 364 4380 AJ Vlissingen Of per e-mail aan: [email protected] In verband met de oplevering van het rapport verzoeken wij u om uiterlijk 20 november 2008 te reageren of eerder als dat mogelijk is. De rapportage met de resultaten van het onderzoek zal openbaar worden gemaakt. Eventuele vertrouwelijke gegevens kunnen op verzoek geanonimiseerd worden verwerkt. Hartelijk dank voor uw medewerking Hogeschool Zeeland, Ir. G.H. Huisman (docent/onderzoeker)


pagina 113

lectoraat duurzaamheid en water Haalbaarheid Groen Gas uit Bio-reststromen in Zeeland

Recommend Documents