Mestvergisting Prins vof te Lellens. Programma reductie overige broeikasgassen. SenterNovem

Mestvergisting Prins vof te Lellens Programma reductie overige broeikasgassen SenterNovem

Inhoudelijke eindrapportage Smt-regeling

Programma: Reductie Overige Broeikasgassen (ROB)

Projecttitel

SenterNovem-projectnummer Verslagperiode Naam aanvrager Contactpersoon Novem-contactpersoon

Realisatie van een mesofiele biomassa vergistingsinstallatie met verhoogd elektrisch rendement door restwarmtebenutting voor elektriciteitsproductie 0377-04-02-02-007 01-05-2005 t/m 01-09-2006 Prins vof Dhr. M. van Seventer, E kwadraat advies Roelof Eerkens

Aan dit project is in het kader van het Besluit milieusubsidies, Subsidieregeling milieugerichte technologie een subsidie verleend uit het programma Reductie Overige Broeikasgassen dat gefinancierd wordt door het Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke ordening en Milieubeheer. SenterNovem beheert deze regeling.

Trefwoorden: Duurzame energie, ORC, vergister, mestvergisting, drijfmest, digestaat, methaanreductie Sustainable energy, Organic Rankine Cycle, fermentor, Co fermentation, manure, fermented manure, methane reduction

Verkorte samenvatting Dit rapport beschrijft de bouw, opstart en de eerste vier maanden productie van de mestvergistingsinstallatie van Prins vof te Lellens. Het projectidee is ontstaan rond 1 januari 2004. In april 2004 is gestart met het aanvragen van de benodigde vergunningen bij de gemeente Ten Boer. De benodigde vergunningen zijn per 15 januari 2005 verleend. Op februari 2005 is de leverancier Thecogas begonnen met de bouw. De bouw is volgens planning in 6 maanden afgerond. De milieuresultaten van dit project zijn op te delen in een directe reductie van broeikasgassen t.g.v. een verkorte duur van de mestopslag en een indirect reductie als gevolg van de duurzaam geproduceerde energie. De resultaten van deze milieubesparing worden steeds weergegeven in een CO2 emissie – reductiefactor, uitgedrukt in ton CO2 emissiereductie per jaar. De resultaten van 2006 worden ingeschat op basis van de vier maanden monitoring. De directe reductie zal in 2006 uitkomen rond 340.000 kg CO2-equivalent. De indirecte reductie komt voor dit project volgens verwachting uit op 1.100.949 kg CO2-equivalent en ligt daarbij 20 % hoger dan vooraf ingeschat, veroorzaakt door een hoger opgesteld vermogen (situatie 1). Wanneer ook het extra opgestelde vermogen wordt meegerekend, wat feitelijk buiten dit project valt (zie paragraaf 1.4) bedraagt de indirecte reductie 1.759.749 kg CO2equivalent (situatie 2). De totale CO2 reductie komt in 2006 waarschijnlijk uit op 1441 ton CO2-equivalent reductie en ligt daarbij ca 13% hoger dan vooraf ingeschat. De bruto investeringskosten bedragen voor dit project ca € 750.00 euro in situatie 1 en ca. € 950.000 euro in situatie 2. De besparing (opbrengsten – kosten) is in situatie 1 € 121.100,per jaar, met een terugverdientijd van 6,2 jaar. In situatie 2 is de terugverdientijd bij een besparing van € 175.625,- teruggelopen naar ca 5,4 jaar. Qua bedrijfsvoering zijn er vooral administratief vrij veel extra zaken bij te houden zoals bijvoorbeeld: verplichtingen vanuit de mestwetgeving, regelen van financieringen, bijhouden van het milieulogboek, aankoop materiaal, overleg met leveranciers, etc. Daarnaast moet er voor het opzetten van de juiste bedrijfsvoering extra aandacht worden besteed. Het voeren van de vergister is qua tijd flexibel, dit kan dus afgestemd worden met het voeren van het melkvee en het melken. Enkele aandachtspunten betreffen de nationale regelgeving. Zo wordt de positieve lijst voor coproducten te langzaam uitgebreid. Daarnaast bied de mestwetgeving onvoldoende plaatsingsruimte voor digestaat (zie voor deze twee punten paragraaf 5.2). Het invoeren van natuurgras heeft in dit project regelmatig problemen opgeleverd, met name wanneer grote hoeveelheden per dag worden ingevoerd (meer als 3 ton per dag). Prins overweegt daarom om een nieuw invoersysteem aan te schaffen voor het invoeren van natuurgras. Het uitbetalen van de eerste MEP vergoeding heeft hier, overeenkomstig met de algemene trend, lang geduurd. De productie van elektriciteit kwam op gang in september, terwijl het eerste MEP geld in januari 2006 is uitbetaald. Daarna ging de uitbetaling goed, totdat de installatie in juli werd uitgebreid met nog een WKK. De betaling werd toen weer opgeschort en loopt nog steeds niet tot op heden.

Inhoudsopgave Verkorte samenvatting ............................................................................................................. 3 1 Inleiding ............................................................................................................................ 5 1.1 Aanleiding .................................................................................................................. 5 1.2 Doelstelling ................................................................................................................ 5 1.3 Samenwerking met partners en derden ..................................................................... 5 1.4 Indeling van het rapport ............................................................................................. 6 2 Technische beschrijving ................................................................................................... 7 2.1 Algemene Beschrijving vergistingproces ................................................................... 7 3 Opzet van het project ....................................................................................................... 9 3.1 Algemene beschrijving Prins vof ................................................................................ 9 3.2 Beginfase (voor looptijd project) ................................................................................ 9 3.3 Bouw van de vergister ............................................................................................... 9 4 Resultaten van het project .............................................................................................. 10 4.1 Milieuresultaten ........................................................................................................ 10 4.1.1 Directe reductie - vooraf berekend ................................................................... 10 4.1.2 Directe reductie - werkelijke situatie ................................................................. 10 4.1.3 Indirecte reductie - vooraf berekend ................................................................. 11 4.1.4 Indirecte reductie - werkelijke situatie ............................................................... 11 4.1.5 Totale reductie project ...................................................................................... 13 4.1.6 Overige milieuresultaten ................................................................................... 13 4.2 Economische resultaten........................................................................................... 14 4.2.1 Investeringen .................................................................................................... 14 4.2.2 Overzicht kosten en opbrengsten ..................................................................... 14 4.2.3 Terugverdientijd installatie ................................................................................ 16 4.2.4 Terugverdientijd ORC (theoretisch) .................................................................. 16 4.3 Toepasbaarheid ....................................................................................................... 16 4.3.1 Binnen het bedrijf .............................................................................................. 16 4.3.2 Binnen de branche............................................................................................ 16 4.3.3 Buiten de branche............................................................................................. 16 5 Ervaringen tijdens bouw en opstart ................................................................................ 17 5.1 Bouw ........................................................................................................................ 17 5.2 Regelgeving ............................................................................................................. 17 5.3 Drogestof toevoer .................................................................................................... 18 5.4 Ervaringen met ORC................................................................................................ 18 5.5 Gevolgen voor de bedrijfsvoering ............................................................................ 18 5.6 MEP ......................................................................................................................... 19 5.7 Toekomstige ontwikkelingen .................................................................................... 19 6 Uitgebreide samenvatting ............................................................................................... 20 Bijlage 1: monitoring mestvergisting...................................................................................... 22 Bijlage 2: Verslag open dag ................................................................................................... 26

Mestvergisting Prins VOF

1

Inleiding

1.1 Aanleiding Op het melkveebedrijf van Prins vof worden momenteel 155 koeien gemolken. In de mest van deze koeien zit veel energie, in de vorm van onverteerde organische stof. Wanneer de mest op een normale manier opgeslagen wordt, is sprake van methaanemissie. Methaan staat bekend als een sterk broeikasgas. Een ton methaanuitstoot staat gelijk aan 21 ton CO2 equivalenten. Wanneer mest onder anaerobe omstandigheden bij een temperatuur tussen de 30 en 50 graden Celsius bewaard wordt, zijn de omstandigheden ideaal voor bacteriën om de organische stof in de mest om te zetten in biogas. Dit biogas kan gebruikt worden om een warmtekrachtkoppeling op te laten draaien, welke stroom en warmte produceert. Op deze manier kan dus de energie uit de mest omgezet worden in duurzame energie. Om de installatie efficiënter te laten draaien, wordt naast mest gebruik gemaakt van co-producten zoals maïs, gras en andere producten. De vergiste mest, het digestaat, is een hoogwaardige meststof, welke een besparing kan leveren aan het gebruik van (milieuonvriendelijk geproduceerde) kunstmest. Mestvergisting is niet een nieuwe techniek en wordt vooral in het buitenland veel toegepast. Naast elektriciteit wordt ook veel warmte geproduceerd. Deze kan op sommige locaties benut worden, bijvoorbeeld voor het verwarmen van een pluimveestal. In veel gevallen is benutting van de warmte alleen toepasbaar voor het verwarmen van de vergistingsinstallatie en een klein gedeelte voor verwarming van het woonhuis en warmwatervoorziening in de stallen. Hierbij wordt vaak slechts 30 % van alle warmte benut. In dit project wordt met behulp van een Organic Rankine Cycle (ORC) de restwarmte deels omgezet in extra groene stroom. Hierbij wordt dus het elektrische rendement van de installatie verhoogd. Het principe van deze ORC wordt in grote WKK installaties wel toegepast, maar het systeem is fysiek te groot om over te nemen voor kleinere installaties welke in gebruik zijn bij biogasprojecten. Bij het prototype welke in dit project wordt toegepast is dit waarschijnlijk wel mogelijk. De aanleiding voor het project is om de energierijke mest te benutten om duurzame energie te produceren en een hoogwaardige meststof te krijgen. Er wordt op deze manier aan verschillende kanten voordeel gehaald. De methaanemissie wordt teruggedrongen en er wordt bespaard op fossiele brandstoffen, enerzijds door productie van energie en warmte, anderzijds door besparing op kunstmest. 1.2 Doelstelling Hoofddoelstelling is het bouwen en in gebruik nemen van een vergistingsinstallatie om de mest van het bedrijf optimaal te benutten. Daarnaast wordt onderzocht in hoeverre het rendement van biogasinstallaties kan worden verhoogd door restwarmtebenutting voor elektriciteitsproductie middels een ORC. 1.3 Samenwerking met partners en derden Prins vof heeft binnen dit project geen partners. Wel is er samenwerking met de volgende bedrijven: Thecogas (levering van de installatie) en Essent (levering en huur van aansluiting op het elektriciteitsnet)

Project 100082

E kwadraat advies Innovatief in duurzame projecten

5


1.4 Indeling van het rapport Hieronder wordt beschreven hoe dit rapport is ingedeeld. Allereerst wordt in hoofdstuk twee ingegaan op de technische specificaties van de installatie. In hoofdstuk drie wordt een beschrijving gegeven van de planning, opzet en uitvoering van het project. Het belangrijkste resultaat van dit project, de realisatie van een vergistinginstallatie en het draaiend krijgen van deze installatie inclusief ORC, wordt uitgebreid omschreven in het vierde hoofdstuk. Tevens wordt hier omschreven in welke mate de installatie bijdraagt aan het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen. Zoals in hoofdstuk 4 wordt aangegeven is bij Prins VOF in eerste instantie een motorvermogen van 2 x 100 kW geplaatst. In dit rapport zal deze setting consequent situatie 1 genoemd worden. Later wordt er 191 kW bijgeplaatst. De setting inclusief deze uitbreiding, welke feitelijk dus buiten de investering van dit project valt, wordt aangegeven als situatie 2.

Project 100082


6


2

Technische beschrijving

2.1 Algemene Beschrijving vergistingproces De vergistingsinstallatie bestaat uit een verwarmde vergister voor de productie van gas, In de vergister worden bij een temperatuur van 30-50 graden Celsius de procescondities bereikt waar onder anaerobe omstandigheden bacteriën organische stof kunnen omzetten in methaangas en CO2. De drijfmest wordt vanuit de stallen zo snel mogelijk in de vergister gebracht, om een zo hoog mogelijke gasopbrengst te garanderen. De vaste kippenmest, de maïs en het gras wordt middels een vaste stoftoevoersysteem direct in de vergister ingebracht. De inhoud van de vergister wordt geroerd om de inhoud te homogeniseren en drijflaagvorming te voorkomen. Het ontstane biogas uit de vergister wordt opgevangen onder een membraandak, waar de aanwezige H2S in het gas zoveel mogelijk wordt omgezet in zwavel, welke terugvalt in de mest. De mest wordt naar de navergister gevoerd, daar wordt de restproductie van gas opgevangen, terwijl de mest afkoelt. Het gas wordt teruggevoerd naar de vergister. De WKK zet het op druk gebrachte biogas om in elektriciteit en warmte. De elektriciteit wordt aan het net geleverd en deels voor eigen gebruik ingezet. De warmte wordt benut voor de verwarming van de vergister, twee woonhuizen en de stallen. De ORC is toegevoegd om overtollige warmte zo veel mogelijk om te zetten in groene stroom. Het digestaat wordt op eigen land gebruikt, overtollig digestaat wordt geleverd aan een landbouwer in de buurt. Hierover zijn al afspraken gemaakt. Op boerenbedrijven zijn in het algemeen te weinig mogelijkheden om de volledige restwarmte van de WKK te benutten. Hierdoor wordt een deel van de opgewekte energie vernietigd. Door toepassing van de ORC kan de restwarmte deels worden omgezet in extra groene stroom, waardoor de benutting van de uit biogas vrijkomende energie toeneemt. Een flowschema van dit proces is in onderstaande figuur weergegeven.

Mest Biogas ORC

Warmte

Stallen en woonhuis

Elektriciteit WKK

Mest

Stallen

Vergister

Navergister

Digestaatput

Figuur 1 Flowschema vergistingsproces

Project 100082


7


Enkele kengetallen van Prins vof: • • • • • • • • •

Rundveedrijfmest Vergisterinhoud Opslagcapaciteit mest Procestemperatuur Mestverwarming Gasmotor Biogasproductie kWh productie Zwavelreiniging

10.000 m³/jaar 1.500 m³ bruto 2.000 m³ bruto 39 ºC d.m.v. wand en bodemverwarming 2 x 100 kWe ca. 644.000 m³/jaar ca. 1.288.000 kWh/jaar o.b.v. 90% belasting door toevoeging lucht en door houten dakconstructie

De installatie bestaat uit de volgende onderdelen: Onderdeel Vergister Navergister

Capaciteit 1500 1500

Eenheid m³ m³

Opmerkingen/ materiaal Beton met isolatie en damwandprofiel Beton

Biogasopslag WKK

400 2 x 100

m³ kWe

Vaste stof invoer Paddelgigant Dompelmixer Dompelmixer Ontwateringsunit Besturingskast Circulatiepomp Warmwaterleidingen

19 15 7,5 17

m³ kW kW kW

EPDM membraamdak 3e WKK van 191 kWe later bijgeplaatst. Wkk’s geplaatst in zeecontainers. Planet systeem In vergister In vergister In navergister 2 condensputten en condensafscheider PLANET 100 meter naar woningen en tapwaterverwarming bedrijf

Platen warmtewisselaar Sleufsilo Aansluiting net

M2 kVA

1200 630

Scheiding warmte motor/ vergister verwarming Voor opslag coproducten Inclusief behuizing en aansluiting trafo - WKK

Tabel 1: kenmerken van de vergisterinstallatie Kenmerk Elektrisch vermogen Spanning Temperatuur in Temperatuur uit Aandrijfvermogen Koeling Toertal turbine Gewicht afmetingen

Capaciteit 6 230 180 123 70 55 naar 35 Ca. 45.000 370 1.300 x 1.900 x 713

Eenheid kW Volt ˚C ˚C kW ˚C Rm Kg Mm

Tabel 2: kenmerken van de ORC Hierbij moet vermeld worden dat de toegepaste ORC een demonstratie model is. Deze ORC heeft een elektrisch vermogen van 6 kW. Dit betekent dat uit de warmte die beschikbaar komt uit de uitlaatgassen, 6 kW elektriciteit kan worden gewonnen. Het sluit daarom goed aan bij een WKK van 30 kW elektrisch op biogas. Als deze demonstratie goed verloopt, zal er verder gewerkt worden om ook een versie voor de 100 kW motor op de markt te brengen. Voor het doorbreken van deze technologie is het van belang om met deze kleine versie ervaringen opdoen alvorens over te kunnen gaan op marktintroductie en commerciële levering.

Project 100082


8


3

Opzet van het project

3.1 Algemene beschrijving Prins vof Prins v.o.f. is al jaren een in de sector bekende veehouderij, die uitblinkt in de succesvolle invoering van innovatieve technieken. Hiervan zijn de voermengwagen en het introduceren van 16 stands doorloopmelkstal in begin 70-er jaren goede voorbeelden. Sinds de invoering zijn deze technieken in de veehouderij gemeengoed geworden, ook door de navolging die Prins v.o.f. krijgt bij toepassing van deze technieken. Dhr. B. Prins is lid en oud-voorzitter van de European Dairy Farmers en nu runt hij de agro-consultancy tak van het bedrijf. Hij geniet een zeer goede reputatie in de agrarische sector in binnen en buitenland, onder meer ondersteund door zijn aandeel in het uitwerken van het rapport "Dairy farming 2025". Naast en door deze activiteiten is Bram Prins actief in de regio en internationaal. 3.2 Beginfase (voor looptijd project) Het projectidee is ontstaan rond 1 januari 2004. In april 2004 is gestart met het aanvragen van de benodigde vergunningen bij de gemeente Ten Boer. De benodigde vergunningen zijn per 15 januari 2005 verleend. 3.3 Bouw van de vergister Op 20 januari 2005 is Ad Nooren begonnen met de civiele werkzaamheden voor het bouwklaar maken van het terrein. Begin februari is gestart met de bouw van de silo’s. In begin mei is dit traject afgerond en kon gestart worden met aanleggen van alle leidingen van en naar de vergister. In juni is gestart met het afwerken van de vergistersilo’s zoals het aanbrengen van isolatiemateriaal het bevestigen van het dak etc. Het aanbrengen van de losse componenten zoals de WKK’s en het drogestof toevoersysteem is gestart op 15 juli. Op 10 augustus is de installatie aangesloten op het net door Essent. Vervolgens zijn door Essent de meters geplaatst voor de Mep meting en voor levering aan het elektriciteitsnet. De eerste vergister was gereed op 15 juli. Het vullen met mest kon toen beginnen. De voltooiing van de gehele bouw en het in werking stellen van beide vergisters, was rond 15 augustus gereed. De bouw is hiermee dus volgens planning verlopen (6 maanden). Het gehele project is afgerond op 10 september 2005. Het afgeronde project wil zeggen dat er een draaiende vergistinginstallatie op het bedrijf staat, die duurzame energie uit mest en coproducten produceert. De opening van de installatie en de open dag voor kennisoverdracht aan geïnteresseerd publiek hebben plaatsgevonden op 17 september 2005. Deze open dag is zeer goed bezocht, met ca 2.000 bezoekers. In bijlage2 is een verslag weergegeven van deze open dag.

Project 100082


9


4

Resultaten van het project

4.1 Milieuresultaten De milieuresultaten zijn op te delen in een directe reductie van broeikasgassen t.g.v. een verkorte duur van de mestopslag en een indirecte reductie als gevolg van de duurzaam geproduceerde energie. Voor het bepalen van de emissieresultaten van dit project is de installatie 4 maanden gevolgd volgens de richtlijnen monitoring mestvergistingsinstallaties. De resultaten van deze monitoring zijn weergeven in bijlage 1. In dit hoofdstuk worden de behaalde milieuresultaten volgens de TEWI methode beschreven. 4.1.1 Directe reductie - vooraf berekend De directe emissiereductie van methaan is een gevolg van de verkorte duur van de mestopslag. In de normale bedrijfssituatie ligt de mest jaarrond opgeslagen. Meestal worden de mestkelders twee keer per jaar volledig leeggereden. Gemiddeld ligt de mest dus minimaal 6 maanden opgeslagen. Daarnaast vindt tijdens het uitrijden nog emissie plaats. Bij het verplicht ondergronds aanwenden van de mest wordt dit probleem deels doorgeschoven naar het bodemleven. In de situatie met vergisting ligt de mest maximaal 1 week opgeslagen in de mestkelders. De mest wordt eigenlijk direct doorgepompt naar de vergistersilo’s m.b.v. een mestpomp. Bij Prins vof gebeurd dit ca. 12 maal per dag. Door vergisting wordt alle methaan opgevangen aangezien de installatie gasdicht is. De reductie van emissie wordt dus veroorzaak door: een aanzienlijk kortere opslagduur, geen emissie bij uitrijden en gezondere mest voor het bodemleven. Methaan heeft zoals bekend een 21 x zo sterke broeikaswerking als CO2. Om aan te geven hoe groot de emissiebesparing is wordt deze uitgedrukt in een CO2 emissie reductiefactor. In 2004 was deze voor rundveedrijfmest vastgesteld op 13,2 kg CO2 equivalenten per ton mest. In 2005 is deze bijgesteld naar 34 kg CO2 equivalenten per ton mest. In tabel 1 wordt de berekende directe reductie weergegeven aan de hand van de nieuwste inschatting van 2005. Type mest

Capaciteit

Emissiereductiefactor kg CO2 equiv/ton mest

Melkvee Kalveren Kippen Totaal

5.000 1.000 2.000 8.000

34 34 80

Totale reductie kg CO2 equiv/jaar

170.000 34.000 160.000 364.000

Tabel 1: berekende directe CO2 reductie 4.1.2 Directe reductie - werkelijke situatie In tabel 2 wordt een nieuwe inschatting gegeven van de directe reductie van methaan o.b.v. de werkelijke hoeveelheid ingevoerde mest. Bij deze nieuwe berekening valt op dat er geen kippenmest is ingevoerd. Dit was wel de intentie voor aanvang van het project. Op basis van de invloed van kippenmest op de mestwet (grote aanvoer stikstof en fosfaat en verlies aan derogatie) is besloten voorlopig geen kippenmest in te voeren. In de toekomst kan afhankelijk van de mestwet wel kippenmest worden toegevoegd. De totale hoeveelheid drijfmest van melkvee is in werkelijkheid 4.000 ton hoger dan gepland. Dit komt omdat Prins ook 4.000 ton rundveedrijfmest van zijn andere bedrijfslocatie invoert. De directe reductie is daarom ondanks het ontbreken van de kippenmest ongeveer op het niveau van de vooraf ingeschatte situatie. Project 100082


10


Type drijfmest Melkvee Jongvee Kippen Totaal

Capaciteit 9.000 1.000 0 10.000

Emissie-reductiefactor

Totale reductie

kg CO2 equiv/ton mest

kg CO2 equiv/jaar

34 34 80

306.000 34.000 340.000

Tabel 2: nieuwe inschatting directe reductie in 2006 4.1.3 Indirecte reductie - vooraf berekend De indirecte reductie wordt behaald door de duurzaam geproduceerde elektriciteit en warmte uitgedrukt in kg CO2 equivalenten per jaar. In tabel 3 wordt een overzicht gegeven van de vooraf berekende indirecte reductie van CO2. Zoals blijkt uit de tabel wordt voor iedere duurzaam geproduceerde kWh een besparing van 0,61 ton CO2 equivalenten gerekend. Daarnaast wordt voor iedere kWh die bespaard wordt op de huidige verwarmingskosten een besparing van 0,16 ton CO2 equivalenten gerekend. De vooraf berekende productie is gebaseerd op een motor met een vermogen van 1 x 165 kWe welke gedurende 7806 draaiuren op vollast produceert. Dit komt neer op een benuttingpercentage van ca 89 % van de totale uren per jaar. De totale elektrische productie is hiermee ingeschat op1.288.000 kWh per jaar. Het totale jaarlijks geproduceerde thermische vermogen van deze motor is ca. 1.780.000 kWh. Hiervan zou ca 20% worden benut voor het verwarmen van de vergister, 10 % voor het verwarmen van het woonhuis en nog 20% door de ORC. In totaal zou ca 50% van het thermische vermogen worden benut i.p.v. 30% wat in de meeste vergistingprojecten gehaald wordt. Hierbij moet vermeld worden dat de toegepaste ORC in dit project een demonstratiemodel is op kleinere schaal. Bij opschaling van dit prototype kan een hogere benutting gehaald worden. In dit project is de nuttig in te zetten warmte vooraf ingeschat op 50% van de totale thermische capaciteit en bedraagt dus ca, 805.000 kW. Vermenigvuldigd met de reductiefactoren levert dit een totale verwachte indirecte reductie van 914.480 ton CO2 equivalenten per jaar.

Verwachte hoeveelheid te produceren elektriciteit Verwachte hoeveelheid in te zetten warmte afkomstig van de installatie Totaal

Netto energieproductie kWh/jaar 1.288.000 805.000

Indirecte reductie kg CO2 equiv/jaar

* 0.61 = 785.680 * 0.16 = 128.800 914.480

Tabel 3: vooraf berekende indirecte reductie 4.1.4 Indirecte reductie - werkelijke situatie De werkelijk geproduceerde hoeveelheid kWh over de periode vanaf begin maart tot eind augustus wordt weergegeven in tabel 4. In afwijking tot het opgeven vermogen is hier bij aanvang een motorvermogen geïnstalleerd van 2 x 100 kW i.p.v. 1 x 165 kWe. De keuze voor twee motoren is gemaakt vanwege de zekerheid van het proces. Mocht de ene motor uitvallen, dan kan de andere motor nog wel gas verbruiken van de vergistingsinstallatie. Daardoor kan tevens de fakkelinstalltie achterwege blijven. De installatie is opgestart in oktober 2005. In maart 2006 was de productie van deze twee motoren al redelijk stabiel. In juli is het opgestelde motorvermogen nog verder uitgebreid met een WKK met een vermogen van 191 kW. Door deze uitbreiding wordt een hogere productie en dus ook CO2 reductie behaald. De uitbreiding is echter later gerealiseerd en vormt dus officieel geen onderdeel van dit project. De meetwaarden op jaarbasis in dit verslag worden aangegeven voor zowel de situatie met als zonder uitbreiding. Zoals in de inleiding is aangeven wordt de situatie zonder uitbreiding situatie 1 en de situatie met uitbreiding situatie 2 genoemd. Project 100082


11


Maand maart April Mei Juni Totaal 4 maanden Inschatting/maand Totaal per jaar

bruto productie

In kWh per maand geleverd aan net

130.011 134.714 134.714 130.099 529.538 132.500 1.590.000

111.886 113.201 111.831 105.974 442.892 110.500 1.327.000

eigen verbruik 18.125 21.513 22.883 24.125 86.646 22.000 263.000

In m3 biogas Biogas 68.200 69.450 70.897 68.400 276.947 69.300 830.000

Tabel 4: nieuwe inschatting energieproductie, in situatie 1 Op basis van de werkelijke productie zonder uitbreiding tot eind juni, is een nieuwe inschatting gemaakt voor het productieverloop gebaseerd op een bruto productie van ca 132.500 kWh per maand en een eigen gebruik van vergister en bedrijf van 22.000 kWh per maand komt de verwachte netto productie uit rond de 1.327.000 kWh/jaar. De bruto productie bedraagt dus ca 1.590.000 kWh. Als de productie doorzet op dit niveau dan draaien de WKK ’s dus 92 % van de tijd op maximaal vermogen. Dit is dus minimaal 3 % boven verwachting. Maand maart April Mei Juni juli augustus Totaal 6 maanden Inschatting/maand Totaal per jaar

bruto productie

In kWh per maand geleverd aan net

130.011 134.714 134.714 130.099 172.544 190.550 892.632 222.000 2.670.000

111.886 113.201 111.831 105.974 149.959 166.497 759.348 200.000 2.360.000

eigen verbruik 18.125 21.513 22.883 24.125 22.585 24.053 133.284 22.000 310.000

In m3 biogas Biogas 68.200 69.450 70.897 68.400 94.550 110.000 481.497 117.000 1.420.000

Tabel 5: nieuwe inschatting energieproductie, in situatie 2 Op basis van de werkelijke productie met uitbreiding tot eind augustus, wordt een nieuwe inschatting gemaakt voor het productieverloop, gebaseerd op een bruto productie van 222.000 per maand. Deze inschatting is het gemiddelde van de productie in augustus en de productie die haalbaar is als het totale vermogen voor 90 % wordt benut. Verwacht wordt dat de productie geleidelijk naar dit niveau zal stijgen. De totale brutoproductie komt met deze uitbreiding uit op 2.670.000 kWh per jaar. Maand maart April Mei Juni Juli augustus Totaal 6 maanden Inschatting/maand Totaal per jaar

Thermische Productie

warmteverbruik

overschot

182.015 188.599 184.741 182.138 241.562 266.770

vergister 80.600 75.000 68.200 60.000 49.600 68.200

Stal/woonhuis 1300 1260 1300 1260 1300 1300

100.115 112.339 115.241 120.878 108.662 197.270

1.245.825 310.000 3.105.825

401.600 67.000 803.600

7.720 1.290 15.460

836.505 241.710 2.286.765

Tabel 5: warmteproductie en verbruik van de installatie in kWh per maand.

Project 100082


12


De warmteproductie en het warmteverbruik van de vergister wordt weergegeven in tabel 5. De productie in juli en augustus in inclusief de extra motor. Zonder deze motor is de thermische productie dus stabiel rond de 180.000 kW per maand. De thermische productie is de totale thermische productie van de WKK’s. Ongeveer 30% hiervan wordt gebruikt voor de verwarming van de vergister m.b.v. circulatiewater. Het verbruik van warmte in de stallen en het woonhuis is afgeleid van de daling van de hoeveelheid afgenomen tapwater.. Het overschot wordt door de noodkoelers weggekoeld. Wat nog mist in de tabel van warmtebenutting is het warmteverbruik van de ORC. Deze heeft door complicaties nog steeds niet optimaal kunnen draaien. De ervaringen en prestaties van de aangeschafte ORC worden beschreven in paragraaf 5.4. De totale thermische productie en benutting wordt onderaan in de tabel berekend. Dit is de totale productie t/m augustus met daarbij opgeteld 6 maal een inschatting per maand. Deze inschatting/maand is gebaseerd op het verloop van het eerste half jaar. In tabel 6 is de nieuwe inschatting van de indirecte reductie verder uitgewerkt. Gerekend met de reductiefactoren levert dit een totale indirecte reductie op van 1.100.949 CO2 equivalenten per jaar. De totale indirecte reductie bedraagt hierbij 186.469 hoger dan volgens verwachting, met name door een 3% hogere benutting van het opgestelde vermogen. Inclusief uitbreiding van het extra motorvermogen bedraagt de reductie 1.759.749 CO2 equivalenten per jaar.

Verwachte hoeveelheid te produceren elektriciteit situatie 1 Verwachte hoeveelheid te produceren elektriciteit situatie 2 Verwachte hoeveelheid in te zetten warmte afkomstig van de installatie Totaal situatie 1 Totaal situatie 2

Netto energieproductie kWh/jaar 1.590.000

Indirecte reductie

2.670.000

* 0.61 = 1.628.700

819.060

* 0.16 = 131.049

kg CO2 equiv/jaar

* 0.61 = 969.900

1.100.949 1.759.749

Tabel 6: nieuwe inschatting indirecte reductie voor situatie 1 en 2. 4.1.5 Totale reductie project De totale reductie van het project is eveneens uitgedrukt in ton CO2 equivalenten per jaar. Volgens verwachting was dit (364.000 + 914.480 =) 1.278.480/ 1000 = 1278 ton CO2 equivalenten per jaar. Wanneer deze techniek op deze wijze zou worden toegepast op alle veehouderij bedrijven in Nederland waar vergisting mogelijk is volgens een onderzoek van Praktijkonderzoek Veehouderij “perspectieven mestvergisting”, dan zou dit een potentiële reductie opleveren van 1.18 Mton CO2 equivalenten per jaar. Na berekening aan de hand van 4 maanden monitoring is de verwachte reductie op projectniveau in situatie 1, 1441 ton CO2 equivalenten per jaar. Op projectniveau wordt dus een hogere reductie behaald. De potentiële reductie voor heel Nederland is in dit geval 1.07 Mton CO2 equivalenten per jaar. Dit is lager dan de bij de subsidieaanvraag was berekend, omdat de behaalde reductie bij Prins wordt gehaald door een grotere mestinvoer. 4.1.6 Overige milieuresultaten Digestaat heeft zoals bekend een hogere bemestende werking dan gewone drijfmest. Hierdoor kan bespaard worden op de kunstmestgift per hectare. Het afgelopen seizoen heeft Prins vof op grasland de kunstmestgift verlaagd met 200 kg product en dus 54 kg N per hectare. Gerekend over 100 hectare grasland levert dit een besparing van 5.400 kg N ten opzichte van andere jaren.

Project 100082


13


Uit literatuurwaarden blijkt dat er 38,9 MJ aan energie nodig is voor de productie van 1 kg N uit kunstmest. De verlaging van de kunstmestgift door toediening van digestaat heeft in dit project dus een energie besparing van 210.060 MJ opgeleverd per jaar. 4.2

Economische resultaten

4.2.1 Investeringen In hoofdstuk 2 is een overzicht gegeven van de technische specificaties met ook alle toebehoren zoals sleufsilo’s etc. Dit alles is in één offerte aangeboden door het bouwbedrijf Thecogas. Ook is een shovel aangeschaft voor het toedienen van de coproducten in de vaste stoftoevoer. Verder is aangeschaft een ORC installatie bij het bedrijf HABO BV. Hiervan zal een aparte terugverdientijd berekend worden. Wel wordt deze investering ook in het totale overzicht meegenomen. In Tabel 7 is een overzicht gegeven van deze investeringen voor dit project. Investering Vergister met toebehoren Shovel ORC Extra WKK Totaal situatie 1 Totaal situatie 2

Bedrag € 655.452, € 50.000, € 42.000, € 200.000, € 747.452, € 947.452, -

Tabel 7:overzicht investeringen 4.2.2 Overzicht kosten en opbrengsten In tabel 8 wordt een overzicht gegeven van de vaste en variabele kosten per jaar. Door de lagere input van mest en de hogere input van coproducten wijken deze kosten enigszins af van de raming welke bij aanvraag van de subsidie is gemaakt. Daarnaast zijn ook vaste kosten gerekend voor verzekering van de installatie, een accountant en bemeterings en trafokosten welke niet in de subsidie aanvraag zijn opgevoerd. Accountantskosten zijn nodig om te voldoen aan de voorwaarden van de MEP regeling. De bemeterings en trafokosten zijn vaste bedragen die betaald worden voor het huren van de transformator en het uitvoeren van de bemetering van de installatie. In totaal bedragen de kosten voor deze installatie €533.250,- per jaar.

Project 100082


14


Vaste kosten

Aantal

Aantal

Situatie 1

Situatie 2

Prijs p. eenheid

Verzekeringskosten Accountantskosten Bemeterings en trafokosten Variabele kosten Onderhoudskosten WKK Onderhoudskosten installatie Afvoer olie Mestafzetkosten natuurgras snijmaïs maïsweekwater Uien perspulp aardappelsnippers Tarwe gps Retourmix Totaal

Totale kosten

Totale kosten

Situatie 1

Situatie 2

€ 1.500,€ 2.000,€ 1.200,-

1.590.000 1.590.000 1.000 2.600 2.500 1.300 180 700 500 90

2.670.000 2.670.000 1.750 5.200 2.500 1.700 180 700 500 370 500 1500

€ € € € € € € € € € € €

0.015/kWh 0.005/ kWh 1,5 / liter 5,- / ton 5,-/ ton 30,- /ton 20,- /ton 4,- /ton 12,- /ton 12,- /ton 25,- / ton 25,- / ton

€ € € € € € € € € €

23.850,7.950,1.500,13.000,12.500,39.000,3.600,2.800,6.000,1.080,-

€ 115.980,-

€ 2.000,€ 2.000,€ 1.500,-

€ 40.050,€ 13.350,€ 2.625,€ 26.000,€ 12.500,€ 51.000,€ 3.600,€ 2.800,€ 6.000,€ 4.440,€ 12.500,€ 37.500,€ 217.865,-

Tabel 8: overzicht vaste en variabele kosten per jaar De kostprijzen zijn per kostensoort gebaseerd op de volgende aannames: • • • •

Onderhoudskosten: zijn gebaseerd op het onderhoudscontract van de WKK’s en installatie. Afvoer olie: Hiermee wordt bedoeld het verversen en afvoeren van olie. Dit is een inschatting op basis van informatie van de leverancier. Mestafzetkosten: PRINS Aanvoer coproducten: Dit zijn per product steeds de gemiddelde aanvoerprijzen die in 2006 zijn betaald.

De opbrengsten zijn weergeven in tabel 9. Deze zijn door de hogere productie van elektriciteit hoger dan in de aanvraag is opgevoerd. Daarnaast zijn ook extra opbrengsten opgevoerd doordat er bespaard kon worden op de kunstmestgift, zoals aangeven in paragraaf 4.1.6. Opbrengstsoort MEP Situatie 1 MEP Situatie 2 Verkoop elektriciteit situatie 1 Verkoop elektriciteit situatie 2 Besparing kunstmestgift Totaal situatie 1 Totaal situatie 2

Aantal 1.590.000 2.670.000 1.327.000 2.360.000 25.000 kg N

Prijs p. eenheid € 0.097 € 0.097 € 0.050 € 0.050 € 0.66*

Totale opbrengsten € 154.230,€ 258.990,€ 66.350,€ 118.000,€ 16.500,€ 237.080,€ 393.490,-

Tabel 9: overzicht opbrengsten gemiddeld per jaar Bron Quin 2005-2006

Project 100082


15


4.2.3 Terugverdientijd installatie De netto besparing bedraagt op basis van bovenstaande opbrengsten en kosten € 121.100,per jaar in situatie 1. Gerekend met de totale investering van € 747.452,- van tabel 7 bedraagt de terugverdientijd dan 6,2 jaar. In situatie 2 is de terugverdientijd bij een besparing van € 175.625,- en investering van € 947.452,- teruggelopen naar ca 5,4 jaar. 4.2.4 Terugverdientijd ORC (theoretisch) De investering voor een ORC van dit type bedraagt € 42.000,- inclusief installatie. Hiermee kan in theorie jaarlijks 47.000 kW extra elektriciteit worden teruggewonnen. Gerekend met een kWh prijs van € 0,147 levert dit een jaarlijkse opbrengst van € 6.909,- . De ORC is daarmee in minder dan 7 jaar terugverdiend. Dit is echter een theoretische berekening welke op basis van ervaringen bij Prins vof nog niet kan worden bevestigd. Zie hiervoor de ervaringen met de ORC beschreven in paragraaf: 5.4. 4.3

Toepasbaarheid

4.3.1 Binnen het bedrijf De vergistingsinstallatie vormt binnen het eigen bedrijf een voorziening voor het eigen gebruik van elektriciteit en warmte. Daarnaast wordt door het vergistingsproces digestaat geproduceerd, wat een hogere en constantere bemestingswaarde heeft dan rundveedrijfmest. Hiervoor is dit jaar ca. 20 ton minder kunstmest gestrooid. 4.3.2 Binnen de branche Vergisting kan gebruikt worden op een groot aantal melkveehouderijbedrijven in Nederland. Vergisting zal door de verdergaande schaalvergroting in de Nederlandse veehouderij steeds meer in beeld komen. In de toekomst zal vergisting door het stimuleren van broeikasgasreducerende maatregelen steeds meer worden toegepast. De ORC kan theoretisch gezien ook op alle vergistingsinstallatie worden toegepast waar directe warmtebenutting niet mogelijk is. Hierbij moet vermeld worden dat de ervaringen tot nu toe niet erg positief zijn. 4.3.3 Buiten de branche Ook varkenshouders, pluimveehouders en andere drijfmestproducerende bedrijven kunnen van deze techniek gebruik maken. Het biedt voor deze partijen ook een goede afzetmogelijkheid voor de mest.

Project 100082


16


5

Ervaringen tijdens bouw en opstart

5.1 Bouw De bouw is hier gestart rond 20 januari 2005. Er is dus gestart in de winterperiode, wat als voordeel heeft dat de opstart van de installatie in de zomer valt, waardoor er minder warmte toegevoegd hoeft te worden. Na aanloopproblemen door het slechte weer, zoals harde wind en vorst, verliep de bouw van de installatie voorspoedig. Wel heeft de levering van de WKK’s enige tijd op zich laten wachten. Ook de aansluiting op het net door Essent, heeft in dit project vertraging opgelopen. De levering en plaatsing van de ORC is het meest tegengevallen, omdat de ORC nog steeds niet draait. 5.2 Regelgeving De verlening van de vergunningen is bij de gemeente ten Boer probleemloos verlopen. De totale proceduretijd bedroeg hier 9,5 maanden. Wel zijn er op nationaal niveau een aantal kanttekeningen te plaatsen bij het beleid voor mestvergisting. De positieve lijst is een goede ontwikkeling geweest, zodat in ieder geval een knelpunt is opgelost met betrekking tot de status van het eindproduct. Deze kan nu als mest worden gebruikt. De positieve lijst wordt echter nog onvoldoende snel uitgebreid, aangezien onduidelijk is wie een aanvraag voor een nieuw product gaat betalen, de leverancier van het product of de ontvanger. De ontvanger wil het niet doen omdat de leverancier er dan ook mee naar anderen kan, omdat de leverancier niet aan de ontvanger gebonden is. De leverancier heeft ook andere afzetmogelijkheden en concurrenten en wacht vaak af totdat die de aanvraag doen en bijbehorende kosten maken. Een doelgerichte (op de uiteindelijke samenstelling van het mestproduct) generieke regeling voor het eindproduct zou wat dat betreft uitkomst bieden. Er hoeft dan niet steeds per stof te worden gekeken. Dit kan bijvoorbeeld aansluiten bij de methode van de (Besluit overige organische meststoffen) B.O.O.M. regelgeving. Daarnaast is de mestwetgeving beperkend. Veel bedrijven komen door het toevoegen van coproducten, wat economisch noodzakelijk is om te kunnen mestvergisten, in de problemen met de plaatsingsruimte. Om aan dit knelpunt tegemoet te komen zijn er plannen gemaakt om mineralen afkomstig uit co-producten niet mee te tellen voor de gebruiksnorm dierlijke mest. Dit lijkt in eerste instantie zeer positief. Voorwaarde hierbij is echter dat sprake moet zijn van volledige aanwending van het digestaat op het eigen bedrijf. In veel gevallen hebben agrariërs slechts voldoende land om de door hun veestapel geproduceerde mest te kunnen plaatsen. In veel vergisters is het aandeel mest 50 tot. 70 procent van de totale input. Dit betekent dat 30 tot 50 procent van het digestaat bestaat uit co-producten en binnen de gebruiksnormen voor stikstof en fosfaat op het eigen land dient te worden gebracht. Het volgende rekenvoorbeeld demonstreert dat een gemiddelde agrariër hiermee niet uit de voeten kan. Rekenvoorbeeld Een bedrijf met 120 koeien met bijbehorend jongvee heeft een mestproductie van 4.000 m3 per jaar. Hierbij wordt 4.000 ton maïs bijgevoegd. 1 ton maïs bevat 4,2 kg stikstof en 2,4 kg fosfaat. Met 4.000 ton maïs is dit 9.600 kg fosfaat. Een hoeveelheid van 4.000 m³ mest bevat 17.900 kg stikstof, wat met derogatie kan worden geplaatst op 72 hectare. In deze dierlijke mest zit 6.750 kg fosfaat. Dit is 95 kg per hectare. De norm voor 2006 is maximaal 110 kg fosfaat per hectare. Naast de dierlijke mest kan dus 15 kg fosfaat aangebracht worden uit de maïs. Totaal op dit bedrijf is dat 1.120 kg fosfaat. Doordat er 9.600 kg fosfaat uit maïs is vergist, moet er in dit geval 8.480 kg fosfaat worden afgevoerd.

Project 100082


17


Als gevolg van de afgekondigde maatregel van Veerman, mag er niks worden afgevoerd en biedt deze maatregel dus vooralsnog geen perspectief. Indien de beperking van de afvoer wordt opgeheven zal er meer mogelijk zijn. Det digestaat kan dan eventueel na scheiding als kunstmestvervanger dienen. Hiermee zou een extra indirecte energiebesparing worden bewerkstelligd, wat dus nog meer milieuvoordelen geeft. 5.3 Drogestof toevoer Prins vof heeft de beschikking over een grote hoeveelheid natuurgras, wat redelijk goedkoop kan worden aangekocht. Het nadeel van dit product is dat het lang en stengelig is. Het materiaal wordt daarom eerst in een voermengwagen voorgesneden en dan ingevoerd in de drogestoftoevoer. Ondanks deze voorbehandeling heeft het invoeren van dit natuurgras regelmatig problemen opgeleverd, met name wanneer grote hoeveelheden per dag worden ingevoerd (meer als 3 ton per dag). Prins overweegt daarom om een nieuw invoersysteem aan te schaffen voor het invoeren van natuurgras. 5.4 Ervaringen met ORC De toegepaste ORC in dit project is een prototype wat geïmporteerd is van een leverancier uit Engeland. De levering, plaatsing en eerste gebruiksresultaten zijn helaas erg teleurstellend verlopen. De motor is gekocht in mei 2005. Pas in februari 2006 is de ORC klaar en wordt de installatie betaald. Er komen echter weer problemen waardoor de ORC niet uitgeleverd wordt. Uiteindelijk is de ORC 1 juni 2006 in Nederland. Het duurt dan nog tot 26 juni voordat de ORC op het bedrijf wordt geplaatst. De ORC moet door de fabrikant in gebruik worden gesteld. Dit lukt niet op 19 juli omdat Prins op dat moment problemen heeft met de gasproductie. Op 2 augustus zijn er softwarematige problemen waardoor de ORC niet in bedrijf kan worden gesteld. Op 7 augustus kan de ORC worden opgestart. Diezelfde avond staat de WKK in brand, doordat er een pakking uit de oliewarmtewisselaar van de ORC is geknapt, waardoor er olie tegen de uitlaat van de WKK spuit. Hierdoor verbranden twee kleppen en de lambdaregeling van de WKK. Eind augustus wordt de ORC weer klaar gemaakt en opnieuw in bedrijf gesteld. Dit lijkt te lukken, maar dan blijkt dat de temperatuur van de olie die naar de ORC loopt, te veel te fluctueren. Als de olietemperatuur van de ORC boven de 200 graden komt, wordt de WKK stopgezet. Na een periode van één dag wordt besloten de ORC stop te zetten. Na softwarematige aanpassingen wordt de ORC na een week weer opgestart. Nu blijkt de oliepomp van de ORC te lekken. Dit is de stand van zaken tot 1 oktober 2006. Het is dus nog steeds afwachten of de ORC hier goed gaat draaien. Vooralsnog moet voorlopig geconcludeerd worden dat het toepassen van een ORC bij een WKK technisch nog niet goed ontwikkeld is en daardoor voorlopig niet aan te raden valt bij het toepassen van mestvergisting. Mogelijk verandert dit in de toekomst of is de techniek bij grotere vermogens wel geschikt. 5.5 Gevolgen voor de bedrijfsvoering De ervaring van Prins vof is dat de administratieve werkzaamheden meevallen. De coproducten worden hoofdzakelijk van twee leveranciers afgenomen. De samenstelling van de producten wordt steeds digitaal of per fax aangeleverd. De arbeid voor het bedrijven van de installatie is hier tegengevallen. Dit wordt voor een groot gedeelte veroorzaakt door de hierboven beschreven problematiek met de vaste stofinvoer en de ORC. Verder zijn er nog problemen geweest met een drijflaag in de navergister. Dit probleem is opgelost door toevoeging van enzymen. Binnen twee weken was de drijflaag toen opgelost. Mede door deze grote arbeidsvraag is besloten een derde motor aan te kopen. Hierdoor kan de investering en de geïnvesteerde arbeid, sneller terugverdiend worden.

Project 100082


18


De bemestende waarde van digestaat wordt positief ervaren. Het gras groeit veel meer sinds er digestaat uitgereden wordt is de ervaring van Prins vof. Wel moet er tijdens het uitrijden gemixt worden in de naopslag, omdat anders een nieuwe drijflaag ontstaat voordat de silo leeg is en de silo dus niet goed leegraakt. 5.6 MEP Het uitbetalen van de eerste MEP vergoeding heeft hier, overeenkomstig met de algemene trend, lang geduurd. De productie van elektriciteit kwam op gang in september, terwijl het eerste MEP geld in januari 2006 is uitbetaald. Daarna ging de uitbetaling goed, totdat de installatie in juli werd uitgebreid met nog een WKK. De betaling werd toen weer opgeschort en loopt nog steeds niet tot op heden. 5.7 Toekomstige ontwikkelingen Ondanks de problemen die er ten aanzien van de drogestoftoevoer, de ORC en de MEP uitbetaling zijn geweest heeft Prins vof nog steeds vertrouwen in het opwekken van duurzame energie. Doordat de gasproducties van de vergister niet tegenvallen en het proces verder stabiel verloopt, overweegt Prins vof om in de toekomst verder uit te breiden in vergister – en motorcapaciteit. De reeds opgedane ervaringen komen daarbij goed van pas.

Project 100082


19


6

Uitgebreide samenvatting

Dit rapport beschrijft de bouw, opstart en het eerste vier maanden productie van de mestvergistingsinstallatie van Prins vof te Lellens. Dit moderne melkveebedrijf melkt momenteel 155 melkkoeien Aanleiding voor het project is om de drijfmest op dit bedrijf te benutten om duurzame energie te produceren en een hoogwaardige meststof te krijgen. Er wordt op deze manier aan verschillende kanten voordeel gehaald. De methaanemissie wordt teruggedrongen en er wordt bespaard op fossiele brandstoffen, enerzijds door productie van energie en warmte, anderzijds door besparing op kunstmest. In veel vergistingsprojecten is benutting van de warmte alleen toepasbaar voor het verwarmen van de vergistingsinstallatie en een klein gedeelte voor verwarming van het woonhuis en warmwatervoorziening in de stallen. Hierbij wordt vaak slechts 30 % van alle warmte benut. In dit project wordt met behulp van een Organic Rankine Cycle (ORC) onderzocht of ook extra restwarmte deels kan worden omgezet in extra groene stroom. Hierbij wordt dus het elektrische rendement van de installatie verhoogd. Het projectidee is ontstaan rond 1 januari 2004. In april 2004 is gestart met het aanvragen van de benodigde vergunningen bij de gemeente Ten Boer. De benodigde vergunningen zijn per 15 januari 2005 verleend. Op februari 2005 is de leverancier Thecogas begonnen met de bouw. De bouw is volgens planning in 6 maanden afgerond. De open dag is georganiseerd op 17 september, samen met alle bedrijven die hebben meegewerkt aan de bouw. Er zijn advertenties geplaatst in de diverse vakbladen voor de medeagrariërs. Dit heeft erin geresulteerd dat ongeveer 1.400 agrariërs en 600 buurtbewoners en overig geïnteresseerden de open dag hebben bezocht. De milieuresultaten van dit project zijn op te delen in een directe reductie van broeikasgassen t.g.v. een verkorte duur van de mestopslag en een indirecte reductie als gevolg van de duurzaam geproduceerde energie. De resultaten van deze milieubesparing worden steeds weergegeven in een CO2 emissie – reductiefactor, uitgedrukt in ton CO2 emissiereductie per jaar. De resultaten voor de directe reductie zijn ingeschat o.b.v. 5.000 ton rundveedrijfmest, 1.000 ton kalverdrijfmest en 2.000 ton kippenmest ingeschat op 364.000 kg CO2. De werkelijke hoeveelheid ingevoerde rundveedrijfmest ligt in 2006 op 9.000 ton drijfmest. Dit komt omdat Prins ook 4.000 ton rundveedrijfmest van zijn andere bedrijfslocatie invoert. Ondanks de toename van drijfmest, wordt de aangegeven kippenmest niet ingevoerd. De mestwet vormt hiervoor een belemmering, vanwege te hoog oplopende afzetkosten van het digestaat bij toevoeging van de kippenmest. De directe reductie in 2006 komt hierdoor uit op 340.000 kg CO2. De indirecte reductie was vooraf ingeschat op een kWh productie van 1.288.000 kWh. Eén WKK van 165 kWe draait hiermee op 89 %. In afwijking tot het opgeven vermogen is hier bij aanvang een motorvermogen geïnstalleerd van 2 x 100 kW i.p.v. 1 x 165 kWe. De keuze voor twee motoren is gemaakt vanwege de zekerheid van het proces. Deze setting past binnen de projectbeschrijving en wordt situatie 1 genoemd. In juli is de installatie, door de stabiele resultaten verder uitgebreid met een WKK van 190 kWe. Deze extra uitbreiding past feitelijk niet binnen het aangevraagde project maar is wel interessant als resultaat. Deze setting wordt daarom situatie 2 genoemd. Samen met de benutte warmte komt de indirecte reductie in situatie 1 uit op 1.100.949 kg CO2 equivalenten en ligt daarbij 20 % hoger dan ooraf ingeschat, door het hogere opgestelde vermogen. Project 100082


20


In situatie twee bedraagt de indirecte reductie 1.759.749 en ligt daarbij bijna op het dubbele niveau dan vooraf was ingeschat. De totale CO2 reductie komt in 2006 waarschijnlijk uit op 1441 ton CO2-equivalent reductie en ligt daarbij ca 13% hoger dan vooraf ingeschat. De bruto investeringskosten bedragen voor dit project ca € 750.00 euro in situatie 1 en ca. € 950.000 euro in situatie 2. De besparing (opbrengsten – kosten) is in situatie 1 € 121.100,per jaar, met een terugverdientijd van 6,2 jaar. In situatie 2 is de terugverdientijd bij een besparing van € 175.625,- teruggelopen naar ca 5,4 jaar. Qua bedrijfsvoering zijn er vooral administratief vrij veel extra zaken bij te houden zoals bijvoorbeeld: verplichtingen vanuit de mestwetgeving, regelen van financieringen, bijhouden van het milieulogboek, aankoop materiaal, overleg met leveranciers, etc. Daarnaast moet er voor het opzetten van de juiste bedrijfsvoering extra aandacht worden besteed. Het voeren van de vergister is qua tijd flexibel, dit kan dus afgestemd worden met het voeren van het melkvee en het melken. Enkele aandachtspunten betreffen de nationale regelgeving. Zo wordt de positieve lijst voor coproducten te langzaam uitgebreid. Daarnaast bied de mestwetgeving onvoldoende plaatsingsruimte voor digestaat (zie voor deze twee punten paragraaf 5.2). Het invoeren van natuurgras heeft in dit project regelmatig problemen opgeleverd, met name wanneer grote hoeveelheden per dag worden ingevoerd (meer als 3 ton per dag). Prins overweegt daarom om een nieuw invoersysteem aan te schaffen voor het invoeren van natuurgras. Het uitbetalen van de eerste MEP vergoeding heeft hier, overeenkomstig met de algemene trend, lang geduurd. De productie van elektriciteit kwam op gang in september, terwijl het eerste MEP geld in januari 2006 is uitbetaald. Daarna ging de uitbetaling goed, totdat de installatie in juli werd uitgebreid met nog een WKK. De betaling werd toen weer opgeschort en loopt nog steeds niet tot op heden. De toegepaste ORC in dit project is een prototype wat geïmporteerd is van een leverancier uit Engeland. De levering, plaatsing en eerste gebruiksresultaten zijn helaas erg teleurstellend verlopen. De ervaringen zijn beschreven in paragraaf 5.4. Het toepassen van een ORC bij mestvergisting is op basis van de ervaringen in dit project niet aan te raden. Mogelijk verandert dit in de toekomst of is de techniek bij grotere vermogens wel geschikt.

Project 100082


21


Bijlage 1: monitoring mestvergisting In deze bijlage wordt de monitoring beschreven zoals deze is uitgevoerd bij Prins vof. De periode van deze monitoring loopt van 1 mei tot 31 augustus 2006. De installatie loopt al geruime tijd stabiel. De ORC is echter een reden geweest om de monitoring uit te stellen. Omdat deze in oktober nog steeds niet stabiel is wordt besloten hier niet langer op te wachten en voorlopig te concluderen dat het toepassen van een ORC niet haalbaar is. De gegevens van maart en april zijn in een aantal gevallen bijgevoegd, om het overzicht completer te maken. Deze bijlage heeft een aparte nummering met tabellen. De tabellen waarnaar verwezen wordt zijn dus onderdeel van deze bijlage tenzij anders vermeld. A. Methaanemissiereductie t.g.v. kortere opslag In de normale bedrijfssituatie ligt de mest jaarrond opgeslagen. Meestal worden de mestkelders twee keer per jaar volledig leeggereden. Gemiddeld ligt de mest dus minimaal 6 maanden opgeslagen. De temperatuur in de mestopslag is gemiddeld 10 graden Celsius, afhankelijk van de buitentemperatuur. De specificaties van de gehele installatie zijn in hoofdstuk 2 van het verslag weergegeven. De verdere specificatie van de WKK is als volgt: Merk Type Vermogen Ne Nth

MAN E036LE202 100 kWe 35.4% 54.0 %

Tabel 1: technische specificaties In tabel 2 wordt het verschil weergegeven tussen de referentieperiode (augustus 2005) en de huidige situatie (januari 2006) ten aanzien van de mestsamenstelling. In augustus 2005 is de drijfmestkelder intensief gemixt, wat gebruikelijk is voordat de mest wordt uitgereden. Het monster is dus representatief voor de mest in de opslag. In 2006 wordt de mest 12 keer per dag gepompt en is daarmee dus ook voortdurend in beweging waarbij ook hierbij sprake is van een homogene mestvoorraad. Wel moet vermeld worden dat verschillen in de samenstelling van de mest ook sterk beïnvloed wordt door de volgende factoren: • Verstrekt rantsoen • Lactatiestadium van de veestapel Ook is er een groot verschil in temperatuur van de mest. Deze is vooral afhankelijk van de buitentemperatuur, welke uiteraard sterk verschilt in januari t.o.v. augustus. Eenheid DS Organische stof N tot N-NH3 C/N verhouding temp

Augustus 2005

januari 2006

Landelijk gemiddelde

99 76 4,5 1,8 8,4 18

61 37 4,5 2,6 4,1 9

86 64 4,4 2,2

Tabel 2 kwaliteit van de mest in vergelijking met referentiesituatie in kg/ ton product. Prins vof voert een basisrantsoen aan het melkvee. Daarnaast wordt naar behoefte krachtvoer bijgevoerd. Het gemiddelde lactatiestadium bedraagt 200 dagen met een gemiddelde productie van 26 kg melk, 4,26% vet en 3,33 % eiwit. De veestapel heeft volgens het opgestelde rantsoen een N-efficientie van 26%.

Project 100082


22


Het rantsoen wat gedurende de periode van monitoring verstrekt is aan het melkvee wordt weergegeven in tabel 3. soort voer

Voedermiddel

ruwvoeder ruwvoeder krachtvoer krachtvoer krachtvoer totaal/ gemiddeld

kuil 2006 Snijmaïs Tarwe geplet brok 1 brok 2

kg/koe

kg Ds/koe

26,0 10,0 2,0 2,0 2,0 42,0

10,8 3,3 1,7 1,8 1,8 19,3

gehalten in gram per kg drogestof DS Ruw eiwit Suiker Zetmeel 414 325 868 887 890 527

188 74 62 82 170 146

32 0 24 60 85 33

0 423 590 45 55 133

Tabel 3: gevoerd rantsoen aan het melkvee De mest in de monitoringsperiode is voor ca. 80% afkomstig van het producerende melkvee. Daarnaast is er nog een klein gedeelte afkomstig van de overige diergroepen welke voor deze monitoring buiten beschouwing wordt gelaten. Van deze mest wordt jaarlijks 6.000 ingevoerd. Daarnaast wordt nog 4000 ton aangevoerd van het jongveebedrijf wat ook bij Prins in de maatschap zit. De totale hoeveelheid mest is dus 10.000 ton per jaar. Deze hoeveelheid wordt dagelijks verdeeld over 12 keer pompen ingevoerd. De ingevoerde coproducten in ton per maand, zijn weergegeven in tabel 4. De doorvoer is redelijk constant. In augustus is de invoer iets aangepast, omdat de bietenperspulp toen niet meer beschikbaar was. Produkt

mei

natuurgras snijmaïs maïsweekwater uien bietenperspulp aardappelsnippers tarwe gps retourmix

juni

juli

217 110 15 60 52 15

210 100 15 60 52 15

augustus 217 110 15 60 52 15

217 110 15 60 0 31 36,3 120

Tabel 4: ingevoerde hoeveelheden coproducten in de monitoringsperiode in ton per maand. De samenstelling per gevoerd coproduct is weergegeven in tabel 5. Van de retourmix zijn geen verdere waarden bekend. De biogasproductie van dit product wordt ingeschat op 200 m³ gas per ton. Eenheid

Drogestof

Maïskuil Maïsweek-water Natuur-gras* Uien Perspulp Aardappelsnippers Tarwe gps Retourmix

235 500 300 100 218 231 373 250

Ruw eiwit 70 430 110 135 98 79 91 68

Ruwe celstof 217 10 290 115 199 30 247 Onbekend

Ruw as

Suiker

Zetmeel

42 180 150 134 74 33 79 Onbekend

0 90 50 275 30 15 16 Onbekend

308 60 0 0 1 735 211 Onbekend

N p. ton product 2,6 34,4 5,3 2,2 3,4 2,9 5,4 2,7

* deze waarden zijn ingeschat

Tabel 5: analyses van gevoerde coproducten, met gehalten in gram/ kg drogestof

Project 100082


23


Op twee augustus is digestaat afgevoerd naar derden. Het digestaat is hiervoor eerst ingedroogd door de mestscheider. Het analyseresultaat van deze afvoer is weergegeven in tabel 6. Hieruit blijkt dat het drogestofgehalte van het digestaat is toegenomen naar 30 % door de Fan Separator. De dunne fractie wordt voor een groot gedeelte over het eigen land uitgereden. Ook wordt een klein gedeelte van de natte fractie afgevoerd, maar dit is vanwege weersomstandigheden nog niet gebeurd. De aangegeven temperatuur van 40 ˚C is de temperatuur in de navergister. Deze is jaarrond constant. Tijdens afvoer zal deze temperatuur verder dalen. Datum Drogestof N totaal P2O5 Temp

2-8-06 300 8,3 11,5 40

Kg / ton product Kg / ton product Kg / ton product ˚C

Tabel 6: analyse afgevoerd digestaat in kg/ ton product. Energieproductie uit biomassa (indirecte broeikasgasreductie) De hoeveelheid geproduceerde biogas en kWh productie is per maand weergeven in tabel 4 van de eindrapportage. In tabel 7 van deze bijlage worden gemiddelde waarden per week weergegeven van de samenstelling van het geproduceerde biogas. Daarnaast is ook de spreiding gegeven m.b.v. minimale en maximale waarden. Tevens zijn de gemiddelde waarden van de maanden maart en april weergeven. maand

week

maart april mei

gemiddeld gemiddeld

juni

juli

augustus

gem min max

CH4

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 18 29 30 31 32 33 34 35

CO2

O2

H2S

59 61 61 59 59 60 60 61 61 60 61 59 59 61 62 61 62 61 61 62

38 37 37 39 39 38 38 37 37 38 37 39 39 37 36 37 36 37 37 36

1,6 1,2 0,9 1,2 1,35 1,2 1,2 1,3 1,1 1,1 1,3 0,9 0,9 1,1 1,1 1,3 1,1 0,9 0,9 0,9

200 116 147 111 410 335 600 200 224 200 205 405 495 206 195 112 130 122 119 95

60,5 59 62

37,4 39 35

1,1 0,9 1,6

231 95 600

Tabel 7: gemiddelde – en grenswaarden van het geproduceerde biogas

Project 100082


24


In tabel 8 en 9 is een energiebalans opgesteld uitgaande van situatie 1. De ingaande energie wordt weergeven in tabel 8. Uitgaande van het rantsoen waarmee de vergister in 2006 draait is berekend wat de energieinhoud is per ingaande stroom. Hiervoor is eerst de biogasproductie berekend aan de hand van vaste biogasproductienormen per ton, welke op basis van het opgegeven rantsoen en de werkelijke biogasproductie goed overeenkomen met de praktijk van deze installatie. De energieinhoud is berekend door per m³ biogas uit te gaan van een energie inhoud van 23 MJ per ton. product

aantal ton

rundveedrijfmest kalverdrijfmest natuurgras snijmaïs maïsweekwater uien perspulp

m³/ton

E-inhoud (MJ)

9.000

25

225.000

5.175.000

1.000

23

23.000

529.000

2.500

70

175.000

4.025.000

1.300

180

234.000

5.382.000

180

260

46.800

1.076.400

700

55

38.500

885.500

500

100

50.000

1.150.000

90

110

9.900

227.700

802.200

18.450.600

aardappelsnippers Totaal

m³ biogas

15.270

Tabel 8: energie-input in vergistingsinstallatie In tabel 9 wordt de uitgaande energiestromen weergegeven. Hierbij is uitgegaan van de geschatte energieproductie welke geraamd wordt in 2006. Per stroom wordt weergeven hoe groot deze is t.o.v. de totale ingaande energiestroom. Hieruit blijkt dat 35% van de totale energie wordt benut voor het produceren van elektriciteit en 23% voor het verwarmen van de vergister. Deze berekening is gebaseerd op het toepassen van de ORC. Als deze niet wordt toegepast kan de warmte welke opgenomen wordt door de ORC (20.5 %) als warmteverlies worden beschouwd. stroom electriciteit aan het net electriciteit vergister electriciteit eigen bedrijf warmte voor vergister Warmte opgenomen door ORC warmte omgezet in stroom warmteverlies

kWh

MJ

benutting

1.327.000

4.777.200

25,9%

218.000

784.800

4,3%

45.000

162.000

0,9%

803.600

2.892.960

15,7%

1.051.200

3.784.320

20,5%

48.500

174.600

0,9%

1.680.367

6.049.320

32,8%

Tabel 9: energie-output uit vergistingsinstallatie

Project 100082


25


Bijlage 2: Verslag open dag De open dag is georganiseerd op 17 september, samen met alle bedrijven die hebben meegewerkt aan de bouw. Er zijn advertenties geplaatst in de diverse vakbladen voor de medeagrariërs. Voor de overige geïnteresseerden zijn er ook persberichten naar de regionale dagbladen verstuurd. Bewoners in de buurt hebben een persoonlijke uitnodiging ontvangen. Dit heeft erin geresulteerd dat ongeveer 1.400 agrariërs en 600 buurtbewoners en overige geïnteresseerden de open dag hebben bezocht. Deze hoge opkomst is te verklaren doordat Prins vof het eerste bedrijf was met een mestvergistingsinstallatie in de provincie Groningen. Op de installatie zijn diverse informatiebordjes opgehangen met o.a. de technische kenmerken, uitleg principe en productiekengetallen. Daarnaast heeft Prins vof met zes personen rondleidingen verzorgd om uitleg over de installatie te geven. Verder was er nog een informatiemarkt met diverse stands van de deelnemende bedrijven. De catering was uitbesteed aan een cateringbedrijf.

Project 100082


26

Mestvergisting Prins vof te Lellens. Programma reductie overige broeikasgassen. SenterNovem

Recommend Documents