Biomass consultants, researchers and engineers BTG Biomass Technology Group BV is a private firm of consultants, researchers and engineers, operating worldwide in fields of sustainable energy production from biomass and waste P.O. Box 217 > 7500 AE Enschede > The Netherlands > Tel +31 53 486 1186 > Fax +31 53 486 1180 > Email
[email protected] > Site www.btgworld.com
Project No.
1482
Titel
Mogelijkheden voor de inzet van biomassa voor energie-opwekking in de MRA-regio Eindrapport
Datum
November 2008
Voor
Milieusamenwerking Regio Arnhem (MRA)
Mogelijkheden voor de inzet van biomassa voor energie-opwekking in de MRA-regio
Colophon Authors: Dagmar Zwebe Bart Frederiks Frans Feil Douwe van den Berg
BTG Biomass Technology Group BV P.O.Box 217 7500 AE Enschede The Netherlands Tel. +31-53-4861186 Fax +31-53-4861180 www.btgworld.com
[email protected]
i
TABLE OF CONTENTS Afkortingen en definities ______________________________________________ iv 1
Inleiding ________________________________________________________ 1
2
Biomassa beschikbaarheid _________________________________________ 2 2.1 Verse houtstromen ___________________________________________ 3 2.1.1 Gemeentelijk en particulier knip- en snoeihout __________________ 3 2.1.2 Fruit en Boomkwekerijen ___________________________________ 5 2.1.3 Bos en Landschapsbeheerders _______________________________ 7 2.1.4 Houtige groenstromen bij composteerders ______________________ 9
3
2.2
GFT afval gemeenten ________________________________________ 11
2.3
Residuen van de houtverwerkende industrie _____________________ 13
2.4
Bouw en Sloophout (B/C-hout) ________________________________ 14
2.5
Berm en slootmaaisel ________________________________________ 15
2.6
Reststromen VGI ___________________________________________ 16
2.7
Mest ______________________________________________________ 17
2.8
Energieteelt ________________________________________________ 18
2.9
RWZI-Slib _________________________________________________ 20
2.10
Overzicht geïnventariseerde biomassastromen ___________________ 21
Omzetting van de Biomassastromen in energie ________________________ 24 3.1
Overzicht van beschikbare technologieën _______________________ 24
3.2
Mogelijke biomassa technologie combinaties_____________________ 26
3.3
Selectie kansrijke biomassa-technologie-combinaties voor de MRA __ 27
3.4 Beschrijving van geselecteerde BTC’s __________________________ 28 3.4.1 Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen ________ 28 3.4.2 Kleinschalige verbranding van schoonhout voor warmte-opwekking 32 3.4.3 Decentrale verbranding B-hout______________________________ 33 3.4.4 Co-vergisting van mest met co-substraten _____________________ 35 3.4.5 Vergisting van GFT ______________________________________ 38 3.5 4
Conclusie energetische omzetting ______________________________ 41
Financiële haalbaarheid van de geselecteerde BTC’S___________________ 45 4.1
Status SDE-regeling per oktober 2008 __________________________ 46
4.2
Warmteprijs _______________________________________________ 47
4.3
Andere parameters__________________________________________ 48
4.4 Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen _________ 48 4.4.1 Scenario 1: alleen elektriciteit_______________________________ 49 4.4.2 Scenario 2: elektriciteit en laagwaardige warmte ________________ 50 4.4.3 Scenario 3: elektriciteit en hoogwaardige warmte _______________ 51 4.5
Kleinschalige verbranding van schoonhout voor warmteopwekking _ 52
ii
4.6 Decentrale verbranding B-hout ________________________________ 54 4.6.1 Scenario 1: alleen elektriciteit_______________________________ 54 4.6.2 Scenario 2: elektriciteit en hoogwaardige warmte _______________ 56
5
4.7
Co-vergisting van mest met co-substraten _______________________ 56
4.8
Vergisting van GFT _________________________________________ 57
4.9
Conclusie financiële haalbaarheid______________________________ 58
Locatieonderzoek ________________________________________________ 60 5.1 Bedrijventerreinen __________________________________________ 61 5.1.1 7Poort _________________________________________________ 62 5.1.2 Roelofshoeve 2 __________________________________________ 63 5.1.3 IJsseloord II ____________________________________________ 63 5.2
Woonwijken _______________________________________________ 64
5.3
Glastuinbouw ______________________________________________ 65
5.4 Zwembaden / Sportcomplexen ________________________________ 67 5.4.1 Saksen Weimar en Sportcomplex Valkenhuizen ________________ 67 5.5 Overige initiatieven__________________________________________ 69 5.5.1 Norske Skog Parenco BV __________________________________ 69 5.5.2 GFT___________________________________________________ 70 5.6 6
7 A.
Conclusie locatie-onderzoek __________________________________ 70
Conclusies en aanbevelingen ______________________________________ 72 6.1
Conclusie __________________________________________________ 72
6.2
Aanbevelingen______________________________________________ 74
6.3
Vervolgtraject ______________________________________________ 75
Bronnen _______________________________________________________ 77 Vergunningen en emissieregimes _________________________________ 79 Verbranden biomassa______________________________________________ 79
B.
Interviews en bezoeken _________________________________________ 81
C.
Uitwerking financiele haalbaarheid geselecteerde BTC’s ______________ 82
iii
Afkortingen en definities
AVI
Afval Verbrandingsinstallatie
BEES-A/BEES-B
Besluiten Emissie-eisen Stookinstallaties A en B
BTC
Biomassa-technologie-combinaties
Bva
Besluit verbranden afvalstoffen
CBS
Centraal Bureau voor Statistiek
EIA
Energie Investeringsaftrek
ENW
Energieneutrale wijken
GJ
Gigajoule (10 Joule)
GFT
Groente- fruit- en tuinafval
ha
Hectare (10.000 m )
HTU
Hydrothermal upgrading
IR
Interne Rentabiliteit
kWh
Kilowattuur (3.600 kilojoule)
KWO
Koude- en warmte opslag
LNV
Ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit
9
2
MRA
Milieusamenwerking Regio Arnhem
MEP
Milieukwaliteit Elektriciteits Productie
MWth, MW e
Megawatt thermisch en elektrisch
NCW
Netto Contante Waarde
NeR
Nederlandse emissierichtlijn
3
3
Nm
m bij standaardcondities voor druk (101,3 kiloPascal) en temperatuur (293 Kelvin)
NOx
Stikstofoxiden
ppm
parts per million (delen per miljoen)
RWZI
Riool Water Zuiverings Installatie
SBB
Staatsbosbeheer
SCW
Superkritiekvergassen
SDE
Stimuleringsregeling Duurzame Energieproductie
SOx
Zwaveloxiden
TJ
Tera Joule (10 Joule)
12
ton50, t50
Tonnage met een vochtgehalte van 50% op natte basis
tnb
Tonnage op natte basis
VAR
Veluwse Afval Recycling
VGI
Voedings- en genotmiddelen industrie
WKK
Warmtekracht Koppeling
iv
1
INLEIDING
De Milieusamenwerking Regio Arnhem (MRA) is geïnteresseerd in de mogelijkheden voor de inzet van biomassa voor energie-opwekking in de MRA-regio. Onder de MRA vallen de volgende elf gemeenten: • Arnhem • Doesburg • Duiven • Lingewaard • Overbetuwe • Renkum • Rheden • Rijnwaarden • Rozendaal • Westervoort • Zevenaar. Om te bezien op welke mogelijkheden het beste kan worden ingezet, is BTG als volgt te werk gegaan: • Inventarisatie van het biomassapotentieel in de MRA-regio. De resultaten hiervan zijn weergegeven in hoofdstuk 2; • Selectie van de meest kansrijke biomassa – technologie combinaties (BTC’s) voor opwekking van bio-energie. De belangrijkste BTC’s staan in hoofdstuk 3; • Berekening van de financiële haalbaarheid van deze BTC’s. De resultaten staan in hoofdstuk 4; • Onderzoek naar bestaande initiatieven en geschikte locaties voor de BTC’s in de MRA-regio. Een overzicht hiervan in hoofdstuk 5; • Formulering van de belangrijkste conclusies en aanbevelingen. Deze staan in hoofdstuk 6 weergegeven. Hierin worden de belangrijkste observaties samengevat en aanbevelingen gegeven voor het vervolg. Voor de Milieusamenwerking en Afvalverwerking Regio Nijmegen (MARN) heeft BTG reeds een soortgelijk onderzoek naar de mogelijkheden voor bio-energie in de MARNregio uitgevoerd. In overleg met de betreffende partijen is de huidige opdracht voor de MRA parallel uitgevoerd aan het onderzoek voor MARN.
1
2
BIOMASSA BESCHIKBAARHEID In dit hoofdstuk wordt bepaald welke soorten biomassa in de MRA-regio in aanmerking komen voor energie-opwekking. Voor deze biomassastromen is onderzocht welke hoeveelheden jaarlijks beschikbaar komen. Per biomassastroom zijn de relevante eigenschappen voor energie-opwekking gegeven, zoals vocht- en asgehalte en stookwaarde. De huidige verwerkingsroutes van de biomassastromen zijn in kaart gebracht. Op basis hiervan is aangegeven welke stromen interessant zijn voor omzetting in energie. Biomassa beslaat een groot aantal organische stromen met zeer uiteenlopende eigenschappen. In de richtlijn van de Europese Gemeenschap voor de bevordering van hernieuwbare elektriciteitsopwekking wordt de volgende definitie gegeven van biomassa: “Biomassa is de biologisch afbreekbare fractie van producten, afvalstoffen en residuen van de landbouw (met inbegrip van plantaardige en dierlijke stoffen), de bosbouw en aanverwante bedrijfstakken, alsmede de biologisch afbreekbare fractie van industrieel en huishoudelijk afval.” (EU 2001). Het begrip beschikbaarheid van biomassa verdient enige nadere uitleg. De totale hoeveelheid biomassa dat van verschillende stromen beschikbaar komt, wordt vaak aangeduid als het theoretisch potentieel. Dit betekent echter niet dat dit potentieel in technische zin ook daadwerkelijk kan worden ingezet voor energie. In de eerste plaats hebben de biomassastromen sterk uiteenlopende eigenschappen. Het is technisch (nog) niet mogelijk om alle biomassastromen volledig om te zetten in energie. Een voorbeeld is het groenafval bij composteerders. Elementen zoals bladeren, naalden en dunne twijgen zijn niet geschikt als brandstof in een verbrandingsinstallatie. Bij de inventarisatie is voor de verschillende biomassastromen daarom aangegeven welk deel technisch geschikt is voor energetische omzetting (vaak aangeduid als het technisch potentieel). Het technische potentieel is de dus maximale hoeveelheid biomassa die ingezet zou kunnen worden voor energie. Of het technisch potentieel ook daadwerkelijk kan worden ingezet voor bio-energie, hangt vervolgens af van verschillende factoren. Zo komt veel biomassa zeer verspreid vrij, waardoor inzameling en transport naar de energiecentrale te kostbaar is of organisatorisch onhaalbaar. Ook zijn er biomassastromen waarvoor alternatieve verwerkingsroutes financieel aantrekkelijker zijn en er zijn stromen waarvoor reeds langjarige verwerkingscontracten zijn afgesloten. Voor de verschillende stromen zijn deze beperkingen (kwalitatief) aangegeven. Uit het grote aantal biomassastromen is een eerste selectie gemaakt van de stromen in de MRA-regio die relevant zijn voor energie-opwekking. In Tabel 2-1 zijn de geselecteerde stromen vermeld en is aangegeven in welk hoofdstuk meer informatie zoals de beschikbaarheid van deze stromen in de MRA-regio te vinden is.
2
Tabel 2-1 Biomassastromen geselecteerd voor inventarisatie biomassa beschikbaarheid Type biomassastromen
Meer informatie in hoofdstuk
Verse houtstromen
2.1
2.1
•
Gemeentelijk en particulier knip-rooi en snoeihout
•
Snoei en rooihout van fruittelers
•
Snoei en rooihout van boomkwekers
•
Hout van bos en landschapsbeheerders
•
Houtachtige groenstromen bij composteerders
GFT-afval
2.2
Residuen van de houtverwerkende industrie
2.3
Bouw- en sloophout (B/C hout)
2.4
Berm- en slootmaaisel
2.5
Reststromen voedings en genotmiddelenindustrie
2.6
Mest
2.7
Energieteelt
2.8
RWZI slib
2.9
Verse houtstromen De kwaliteit van de verschillende verse houtachtige stromen zoals knip- rooi- en snoeihout, zijn qua vochtgehaltes en stookwaarden met elkaar te vergelijken. Een belangrijk onderscheid is het as-gehalte per stroom. Bij rooihout uit de fruit en boomteelt zal er zich meer zand en andere ongeregeldheden bevinden aan de stukken hout waardoor het as-gehalte hoger is. Het hout dat vrijkomt bij landschapsbeheerders gaat vaker om volledige bomen die gerooid (dunningen) worden en deze kunnen goed verwerkt worden voor energieopwekking met een laag as-gehalte. Tabel 2-2 Samenstelling knip- rooi- en snoeihout Type
Knip / snoeihout Hout Landschap Beheerders Rooihout fruit en boomteelt Bron: (BTG, 2005a) *tnb = ton op natte basis
Vocht
40-50%
As
5-7%
Stookwaarde
E-productie
(GJ/tnb*)
(MWh/tnb)
8-10
0.45-0.65
40-50%
2-3%
8-10
0.45-0.65
40-50%
5-15%
8-10
0.45-0.65
De verschillende houtachtige stromen vrijkomend uit bos-, landschapsgebieden en gemeentelijken en particulieren groenverzorging worden in de volgende paragrafen besproken. 2.1.1
Gemeentelijk en particulier knip- en snoeihout De gemeenten in de MRA-regio zamelen aanzienlijke hoeveelheden groenafval in, afkomstig zowel van particulieren als van activiteiten als aanleg, onderhoud en verwijdering van openbaar groen. Tabel 2-3 geeft de hoeveelheden tuinafval en groenafval zoals ingezameld in 2006. De hoeveelheid gemeentelijk groenafval is geschat
3
op basis van de gemiddelde hoeveelheid per inwoner in de provincie Gelderland, dit omdat de CBS statistieken voor groenafval slechts op provincieniniveau worden gegeven. Tabel 2-3 Ingezamelde hoeveelheden grof tuinafval van particulieren en groenafval van gemeenten in 2006 volgens het CBS a) b) Grof tuinafval particulieren Groenafval gemeenten Per inwoner (kg nat) 21
Totaal (ton nat) 2.986
Per inwoner (kg nat)
Totaal (ton nat)
42
5.972
Doesburg
47
542
42
485
Duiven
62
1.586
42
1.074
Lingewaard
12
525
42
1.836
Overbetuwe
66
2.821
42
1.795
Renkum
36
1.138
42
1.327
Rheden
10
442
42
1.856
Rijnwaarden
11
122
42
465
Rozendaal
20
30
42
63
Westervoort
18
283
42
661
Zevenaar
33
1.045
42
1.331
Arnhem
Totaal (afgerond)
11.500
16.800 a) Grof tuinafval particulieren: Plantaardige (of organische) afvalstoffen door aard, samenstelling of omvang niet vallend onder GFT-afval en vrijkomend bij de aanleg, het onderhoud of verwijdering van particulier groen (tuinen, particuliere watergangen, particuliere bos- en natuurterreinen). Zoals grof loofafval, snoeihout, etc. b) Groenafval gemeenten: Plantaardige (of organische) afvalstoffen die vrijkomen bij de aanleg, het onderhoud of verwijdering van openbaar groen (parken, watergangen, bos- en natuurterreinen), zoals loofafval, snoeihout, bermmaaisel, en dergelijke. Bron: CBS cijfers 2006 (CBS 2008)
Volgens deze CBS cijfers werd in 2006 zo’n 11.500 ton tuinafval en zo’n 16.800 ton gemeentelijk groenafval ingezameld. Voor eventuele verdere toepassing van de stromen voor bio-energie is het belangrijk een onderscheid te kunnen maken tussen de verschillende houtachtige, bladachtige en grasachtige stromen. Om meer gedetailleerde informatie te verkrijgen over de beschikbaarheid van deze stromen en de huidige verwerkers en verwerkingsroutes is een vragenlijst opgesteld en verstuurd naar de MRAgemeenten. De data die uit deze vragenlijsten naar voren komen wijken veel van elkaar af en niet elke gemeente heeft de vragenlijst geretourneerd. Hierdoor zal de CBS data uit tabel 2-3 als grondslag voor verdere berekeningen gebruikt worden. In de MRA-regio verzorgen eigen gemeentelijke buitendiensten een deel van het groen, en wordt het merendeel van het werk aanbesteed. Bedrijven als ISS landscaping services, Vaarkamp, Van der Haar, Presikhaaf, Kummeling, Liemers Hendriks en anderen verzorgen de groenvoorziening in opdracht van gemeenten. De residuen gaan direct naar een composteerder of komen daar via een tussenopslag of een milieustraat terecht. De Gelderse Groenreclycling te Westervoort is een belangrijke groencomposteerder in de MRA-regio. Zij verhuizen binnenkort naar Duiven. Al het particuliere groenafval wordt naar de milieustraten gebracht. Groenafval van particulieren is eigendom van de particulieren totdat het wordt opgehaald of naar de gemeentewerven/milieustraten wordt gebracht. Op dat moment is het eigendom van de gemeente. De particuliere groenstromen worden over het algemeen naar groencomposteerders in de regio gebracht waar ze worden omgezet in compost.
4
Niet al het groenafval is echter in te zetten voor energetische benutting. Sommige stromen hebben eigenschappen die ze minder geschikt maken als biobrandstof, zoals bijvoorbeeld: • Houtachtige stromen met veel loof, coniferen, heesters, etc. Dergelijke stromen met veel groen zijn niet direct bruikbaar in de energiecentrale, omdat vochtgehalte en mineralengehalte erg hoog zijn. Op zich zouden deze stromen een tijd opgeslagen kunnen worden om het groen te laten verdorren. Dit leidt echter wel tot extra kosten. • Houtachtige stromen bestaande uit dunne takjes, twijgen, heesters, etc. Bij te kleine afmetingen zijn de residuen niet toepasbaar. Bovendien is een deel van dit materiaal nodig voor een goed verloop van het composteringsproces. Op basis van ervaringen van groenverwerkers en composteerders wordt geschat dat gemiddeld over het jaar genomen maximaal 50% van het gemeentelijk groenafval daadwerkelijk geschikt is om in te zetten in een bio-energiecentrale. Dit komt overeen met een jaarlijkse hoeveelheid van ongeveer 8,400 ton1 gemeentelijk groenafval voor energie-opwekking in de MRA-regio. Ten opzichte van het gemeentelijk groenafval bevat het particulier groenafval meer zand en modder en niet houtige groenstromen, welke ongeschikt zijn voor energetische toepassingen. Naar schatting is ongeveer 25% van het particuliere groenafval geschikt om in te zetten voor energie-opwekking, waardoor er jaarlijks ongeveer 2,900 ton1 particulier groenafval beschikbaar is in de MRA-regio voor energie-opwekking. Gedurende de afgelopen jaren is de vraag naar schone houtresiduen in Nederland en omringende landen sterk gestegen. Dit heeft als gevolg dat er in toenemende mate sprake is van een marktprijs voor dergelijke stromen en dat er nauwelijks nog sprake is van residuen die lokaal tegen lage prijzen verworven kunnen worden. De prijzen zijn bovendien gestegen gedurende de afgelopen jaren. Tijdens de veldbezoeken is aangegeven dat op dit moment ongeveer 20-30 €/ton wordt ontvangen voor houtchips geleverd bij de centrale. Uiteraard is de prijs afhankelijk van factoren zoals kwaliteit (met name het asgehalte), seizoen en transportafstand. Conclusie is dat er jaarlijks zo’n 8.400 ton gemeentelijk groenafval 2.900 ton particulier tuinafval vrijkomt in de MRA-regio met geschikte eigenschappen voor inzet voor energie-opwekking. Deze stroom is interessant voor energie-opwekking omdat het gemeentelijk- en particulier knip- en snoeihout al wordt ingezameld en daardoor centraal beschikbaar komt. Bovendien bestaat er in de praktijk in Nederland en omringende landen reeds een afzetmarkt voor deze houtchips. Momenteel wordt het merendeel van het knip- en snoeihout afgevoerd naar groencomposteerders. 2.1.2
Fruit en Boomkwekerijen Bij fruittelers ontstaan twee houtachtige reststromen bij respectievelijk het snoeien van de fruitbomen en het rooien van percelen.
1
Schatting op basis van CBS cijfers, omdat uitkomst vragenlijst niet complete set data heeft opgeleverd.
5
Snoeihout van de fruitteelt is niet direct interessant om als energiehout beschikbaar te maken, omdat het veelal kleine takjes met relatief weinig houtmassa betreft. Bovendien komt het zeer verspreid vrij en is het geen probleem om het in de boomgaarden achter te laten (waarbij wel moet worden opgepast dat geen ziektes worden verspreid van het gesnoeide materiaal naar de overige fruitbomen). Dit materiaal wordt in deze studie daarom buiten beschouwing gelaten. Rooihout komt vrij omdat de fruitpercelen gemiddeld om de tien jaar gerooid worden voor nieuwe aanplant. Daarnaast worden er percelen gerooid om plaats te maken voor fruitsoorten die meer opleveren, of wanneer een fruitbedrijf stopt. Gemiddeld genomen wordt jaarlijks dus ten minste 10% van het gebruikte areaal gerooid. In de MRA-regio vindt op ongeveer 650 hectare fruitteelt plaats. Gemiddeld komt er circa 40 ton rooihout vrij per hectare die gerooid wordt (vooral in de wintermaanden). Daarmee is een theoretisch potentieel van circa 2.600 ton/jaar beschikbaar in de MRA-regio, waarvan het merendeel afkomstig uit de gemeenten Overbetuwe en Lingewaard. Tabel 2-4 Houtproductie fruitteelt en boomkwekerijen MRA-regio Rooihout van boomkwekerijen Rooihoutproductie Praktisch Rooihout (GJ) (ton/jaar) van fruit (ton/jaar) Potentieel (ton) Potentie Theoretisch Praktisch Theoretisch Praktisch Potentieel Potentieel Potentieel Potentieel Arnhem 11 6 4 0 6 55 Doesburg Duiven Lingewaard Overbetuwe
-
0.0
0
-
0
0
169
85
174
22
106
956
875
438
125
16
453
4079
1.325
663
1178
147
810
7289
Renkum
12
6
73
9
15
136
Rheden
8
4
41
5
9
81
201
101
0
-
101
907
Rozendaal
-
0.0
6
1
1
7
Westervoort
-
0.0
0
-
0
0
12
6
40
5
11
100
1.600
200
1.500
16.600
Rijnwaarden
Zevenaar Totaal (afgerond)
2.600 1.300 Bron: (CBS, 2007 voorlopige cijfers), (BTG, 2006)
Ook boomkwekerijen produceren rooihout. In de MRA-regio is slechts 104 ha boomkwekerijen aanwezig. Ongeveer 10% van de bomen die worden aangeplant wordt gerooid, hierbij komt 16 ton/ha/jaar vrij (BTG 2006). In totaal bedraagt de hoeveelheid rooihout van boomkwekerijen 1600 ton/jaar. Ongeveer 75% van dit rooihout wordt echter al verkocht aan handelaren die het opwerken tot haardhout. De resterende 25% heeft nog geen bestemming en wordt momenteel verbrand. Het betreft dan overwegend residuen van lage kwaliteit, zoals stobben en takkenhout met veel aanhangend zand en klei. Van deze 25% zal hooguit de helft in aanmerking komen voor energetische benutting vanwege de kwaliteit en de grote spreiding. Dit betekent dat jaarlijks maximaal 200 ton/jaar rooihout van boomkwekers beschikbaar kan worden gemaakt voor energie-opwekking in de MRA-regio, hetgeen verwaarloosbaar laag is.
6
Mogelijke verwerkingsroutes Niet alle residuen komen in aanmerking voor energetische verwerking. In de eerste plaats vanwege de kwaliteit. Zo zijn bijvoorbeeld boomwortels zonder bewerking minder geschikt voor energiedoeleinden vanwege aanhangend zand en/of klei (hoog asgehalte). Eventuele bewerking kan de kwaliteit van deze stroom verhogen. Een van de benaderde composteerders laat de zanderige stronken of stronken met modder/klei enige tijd buiten op het terrein liggen in zon, wind en regen. Na enkele maanden is het mogelijk het zand er af te kloppen. Een tweede reden vormen logistieke en organisatorische belemmeringen. Het hout komt namelijk bij een groot aantal verschillende bedrijven vrij. Naar schatting zal ongeveer de helft van het hout opgewerkt kunnen worden tot energiechips, waardoor jaarlijks ongeveer 1.300 ton/jaar rooihout uit de fruitsector beschikbaar kan worden gemaakt voor energie-opwekking. Op dit moment wordt het meeste rooihout echter nog op het eigen terrein verbrand. Hiervoor wordt een ontheffing gegeven van het stookverbod door sommige gemeenten. Om deze in te kunnen zetten bij een bioenergiecentrale stroom zal een inzamelstructuur nodig zijn. De extra kosten die inzamelen, opwerken en opslaan van deze stroom met zich mee brengt liggen naar schatting rond de 35 €/ton (BTG 2005). Deze kosten zijn hoger dan de vergoeding die momenteel voor de biobrandstof kan worden ontvangen (naar schatting hooguit 20 – 25 €/t). Zolang de gemeenten ontheffingen van het stookverbod blijven afgeven is het verbranden van de residuen derhalve de goedkoopste oplossing voor de sector. Conclusie is dat er jaarlijks ongeveer 2.600 ton rooihout van fruittelers beschikbaar komt en 1600 ton rooihout van boomkwekerijen. Door veel gemeenten wordt een ontheffing van het stookverbod verleend zodat het rooihout op het eigen terrein verbrand kan worden. Vanwege het hoge asgehalte van met name de stobben en het zeer verspreid vrijkomen van het rooihout bij veel verschillende fruittelers/boomkwekerijen wordt geschat dat jaarlijks ongeveer 1.500 ton rooihout beschikbaar gemaakt kan worden voor energie-opwekking. Maar de netto kosten hiervan zijn voor de fruitteler hoger dan verbranden van het rooihout op het eigen terrein. 2.1.3
Bos en Landschapsbeheerders De MRA-regio herbergt ruim 9.000 ha aan bossen (Tabel 2-5). Het gaat vaak om hout dat in kleine hoeveelheden op zeer verspreide locaties vrijkomt. Doordat er volgens de floraen faunawet alleen buiten het broedseizoen kan worden gekapt, vindt kap in de bossen met name in het najaar en winter plaats. Hierdoor bevat het takkenhout slechts een beperkte hoeveelheid blad. Onderhoud van landschapselementen gebeurt voornamelijk in het winterseizoen, met een piek omstreeks februari. De kwaliteit van het hout dat vrijkomt bij het bosbeheer en het onderhoud van landschapselementen (erfbeplanting, houtwallen- en singels, en knotbomen) is in principe vergelijkbaar met gemeentelijk snoeihout dat in een eerdere paragraaf is beschreven.
7
Tabel 2-5 Aantal hectare bos in de MRA-regio
Bos (ha) Arnhem Doesburg Duiven Lingewaard Overbetuwe Renkum Rheden Rijnwaarden Rozendaal Westervoort Zevenaar Totaal Afgerond
2,573 15 10 1,530 3,331 59 1,777 49 9,300
Productief Bos Praktisch Potentieel Primaire Energie (ha) (ton) (GJ) 1,981 2548 22931 12 15 135 8 10 93 0 0 0 0 1,178 1515 13634 2,565 3299 29693 46 59 527 1,368 1760 15839 0 0 38 49 439 7,000 9.000 83,300
Er is onderscheid te maken tussen productief bos (er is oogst mogelijk) en natuurbos (waar oogst ongewenst is vanwege de natuurwaarde). In Nederland is ongeveer 77% van het bos productief (Alterra, 2007). De jaarlijkse bijgroei is ongeveer 7,5 m3/ha/jaar. Volgens (Probos, 2007) kan hiervan ongeveer 5 m3 per ha/jaar uit het bos verwijderd worden, zonder de natuurwaarde van het bos aan te tasten. Het hout kan worden gebruikt als constructiemateriaal, voor de papier- en pulp industrie en voor energie-opwekking. Rekening houdend met het gedeelte van het hout dat beschikbaar komt voor energieopwekking en het gemiddelde aandeel productief bos komt er naar schatting 9000 ton/jaar aan hout residuen vrij bij het beheer en onderhoud van het bos in het MRAgebied (Kuiper, 2008). Er zijn verschillende organisaties betrokken bij landschapsonderhoud in de MRA-regio, zoals bijvoorbeeld Stichting Gelderslandschap, Staatsbosbeheer en Natuurmonumenten. Eventueel klein groenafval wordt afgevoerd door de aannemers en gaat rechtstreeks naar de composteerders. Staatsbosbeheer (SBB) levert al vele jaren hout uit haar bossen aan de biomassa-centrales in Cuijck en Lelystad. Jaarlijks wordt ongeveer 50.000 ton aan energiehout geleverd door Staatsbosbeheer, afkomstig van landschapsbeheer (dunningen, opslagverwijdering). Het was niet mogelijk te achterhalen of SBB ook hout uit de MRAregio inzet in de bio-energiecentrales. Andere beheerders zetten wel het stamhout in als industriehout of vezelhout, maar leveren niet of nauwelijks hout aan bio-energiecentrales. De houtresiduen die niet geschikt zijn voor de houtverwerkende industrie of de papier- en pulp industrie worden momenteel vaak achtergelaten in de bosarealen. Daarnaast worden door vrijwel alle landschapsbeheerders grotere stukken hout verkocht aan handelaren en particulieren als openhaard hout. Genoemde bedragen die de landschapsbeheerders hiervoor ontvangen variëren van circa 20 - 30 €/m3 voor verse houtdelen tot 40 – 60 €/m3 voor gedroogd en in blokken gezaagd hout. Om het hout in te kunnen zetten voor energiedoeleinden moet het hout uit het bos gehaald worden. Het verzamelen van het hout, chippen en vervoeren naar de centrale zal veel extra kosten met zich meebrengen. Dit is arbeidsintensief omdat het hout verspreid in kleine hoeveelheden vrij komt. De extra kosten worden niet gedekt door de extra
8
opbrengsten bij verkoop van de biomassa aan de centrales. Verwijderen van de houtresiduen uit het bos is visueel aantrekkelijker. Ook zorgt de afvoer van houtresiduen er voor dat er minder wildgroei optreedt van brandnetels en bramen. Ondanks deze voordelen, is het merendeel van de boseigenaren niet bereid de extra kosten voor de afvoer te betalen. Parenco Hout uit Renkum, een grote partij op het gebied van houtlevering aan de papierindustrie en aan bioenergiecentrale, is desalniettemin onlangs begonnen met een proef in Sauerland (Duisland) waarbij ze een zogenaamde press collector inzetten om de hoeveelheid resthout uit de bossen te kunnen halen (Zie voor meer informatie paragraaf 5.5.1). De houtleveraar hoopt hiermee een methode te kunnen ontwikkelen om kosteneffectief biobrandstof uit de bossen te kunnen halen. Parenco Hout wil de nieuwe inzamelmethode nu ook in Nederland gaan uitproberen. Conclusie is dat er jaarlijks ongeveer 9.000 ton aan houtresiduen vrijkomt in de MRAregio bij beheer en onderhoud van bossen. Slechts een zeer beperkt gedeelte wordt verkocht als openhaard hout, het overgrote deel blijft achter in het bos. Het hout is zeer geschikt voor energie-opwekking. Echter, de kosten om het hout beschikbaar te maken als biobrandstof zijn in het algemeen hoger dan de prijs die door energiecentrales betaald kan worden voor de brandstof. Nieuwe verzamelmethoden en bosbouwapparaten zijn nodig om kosten te verlagen. Het is van belang goed oog te houden op deze ontwikkelingen en waar mogelijk initiatieven op dit gebied te ondersteunen (bijvoorbeeld het subsidiëren van een pilot project). 2.1.4
Houtige groenstromen bij composteerders De MRA-regio heeft een dominerende composteerder in het centrum van zijn regio, de Gelderse Groen Recycling Westervoort B.V (ook wel GGR en/of Hermsen genoemd). Momenteel is de GGR nog in Westervoort gesitueerd, in het tweede kwartaal van 2009 zal het gehele bedrijf verplaatsen naar het bedrijventerrein te Duiven. Op deze nieuwe locatie zal de groen-compostering van Hermsen binnen plaatsvinden. Momenteel is dit nog vrijwel uniek op de Europese markt, echter in de toekomst zal dit steeds meer gebeuren wordt verwacht. De totale composteringscapaciteit van de GGR en de omliggende twee composteerders is 165.000 t/jr (Tabel 2-6). Tabel 2-6 Composteerders dicht bij het MRA-gebied en het potentieel VerwerkingsComposteerders Locatie capaciteit (t/jr) 50.000 Gelderse Groen Recycling Westervoort B.V. Westervoort
Technisch Potentieel (t/jr) 7.500
RRT Betuwse Groenrecycling B.V.
Neerijnen
25.000
3.750
Den Oude
Haps/Schijndel
90.000
13.500
165.000
25.000
Totaal (afgerond )
Enerzijds is voor de composteerders de houtige fractie in het groenafval van belang voor een goed verloop van het composteringsproces. Het houtige materiaal zorgt voor een goede structuur en een goede kwaliteit van de compost. Aan de andere kant composteert
9
de houtachtige fractie relatief langzaam, zodat er aan het eind van het proces een hoeveelheid hout in het gecomposteerde materiaal overblijft. Deze fractie moet worden afgezeefd en kan opnieuw in het composteringsproces worden gebracht, totdat het geheel is gecomposteerd. Het opnieuw inbrengen van het hout in het composteringsproces brengt extra kosten met zich mee en vergt extra capaciteit. Slechts een beperkt deel van het aangevoerde houtige materiaal kan effectief opgewerkt worden tot brandstofkwaliteit, zodat er altijd een zekere hoeveelheid beschikbaar blijft voor het composteringsproces. Er zijn twee mogelijke stromen beschikbaar bij de composteerders. • Een houtachtige fractie voor de compostering afscheiden • Composteringsoverloop inzetten De composteerders schatten dat gemiddeld over het jaar genomen ongeveer 15% van het groenafval beschikbaar kan worden gemaakt voor energietoepassingen. Deels door voor compostering de houtige fractie af te scheiden en deels in de vorm van composteringsoverloop. Dit betekent dat bij de vier composteerders rondom de MRAregio een kleine 25,000 ton/jaar biomassa beschikbaar gemaakt kan worden. Een aantal composteerders is eerder betrokken geweest bij levering van houtachtige biomassa aan de bio-energiecentrale in Cuijk. Wanneer aangevoerde groenstromen een geschikte hoeveelheid houtig materiaal bevatten werd dit van tevoren afgescheiden, opgewerkt (met name chippen) en opgeslagen in containers. Aan de levering werden echter strenge kwaliteitseisen gesteld, onder andere ten aanzien van het asgehalte. De vergoeding woog hier niet tegen op, waardoor de composteerders momenteel niet meer leveren aan de centrale in Cuijk. Een aantal composteerders levert echter wel materiaal dat wordt ingezet in centrales in België en Duitsland. Het betreft daarbij zowel verse houtstromen die nog niet gecomposteerd zijn, als ook composteringsoverloop. Levering vindt meestal plaats via tussenhandelaren. Eén van de bedrijven composteert de houtige fractie maar één keer en zeeft dan alle composteringsoverloop af. Deze composteringsoverloop wordt vervolgens op een andere locatie verder opgewerkt tot brandstofkwaliteit en geleverd aan centrales in België. De karakteristieken van de houtstromen die worden afgescheiden voor compostering komen overeen met die van de stromen zoals die in de eerdere paragrafen zijn beschreven. De composteringsoverloop heeft afwijkende brandstofeigenschappen. Het materiaal heeft een hoger asgehalte (circa 5 – 15% afhankelijk van hoe vaak het door het composteringsproces is gegaan). Ook kan het verontreinigingen bevatten zoals plastics. De brandstofkwaliteit kan worden verbeterd door de composteringsoverloop op te werken. Het materiaal kan geshreddered en gezeefd worden voor verkrijgen van een lager asgehalte en een uniforme deeltjesgrootte. Met een windshifter en een magneetband kunnen respectievelijk plastic en metaal worden verwijderd. Om te kunnen voldoen aan de brandstofeisen die een centrale stelt wordt de composteringsoverloop ook vaak opgemengd met verse houtstromen.
10
Vanuit logistiek oogpunt vormen de composteerders een interessante partij voor levering van biobrandstoffen. De biomassa komt namelijk centraal beschikbaar bij de composteerders en de composteerders beschikken over het benodigde materieel om de biomassa over te slaan en te bewerken (zoals shovels, kranen, chippers, zeefinstallaties, etc.). Bovendien hebben de composteerders de nodige ervaring met planning en logistiek. Tussenopslag is ook mogelijk bij de composteerders, zodat jaarrond levering van knip- en snoeihout mogelijk is. Het standaard innamentarief voor groencompostering ligt momenteel rond de 30 – 35 €/ton, maar het tarief varieert afhankelijk van aangeboden hoeveelheden en kwaliteiten. De prijs van het verse gechipte hout dat voor compostering wordt afgescheiden bedraagt naar schatting 10 – 20 €/ton. Tot voor kort betaalden de composteerders voor afvoer van de composteringsoverloop, maar door de toenemende biomassavraag wordt nu al 5 – 10 €/ton betaald, afhankelijk van de mate van opwerking. Conclusie is dat veel houtige groenstromen vanuit de MRA-regio worden aangeleverd aan omringende composteerders. De drie composteerders rondom de MRA-regio hebben een verwerkingscapaciteit van ongeveer 165.000 ton groen per jaar. Hiervan kan naar schatting ongeveer 25.000 ton per jaar worden opgewerkt tot brandstof kwaliteit. Het betreft zowel verse houtchips als ook composteringsoverloop, welke beide ingezet kunnen worden in een energiecentrale. Momenteel leveren de groencomposteerders al een deel van dit potentieel aan energiecentrales in met name Duitsland en België en aan Parenco Hout. 2.2
GFT afval gemeenten In de MRA-regio wordt het GFT-afval gescheiden ingezameld. In 2006 bedroeg de hoeveelheid ingezameld GFT-afval in de MRA-regio 29,600 ton. In Tabel 2-7 is een onderverdeling gemaakt naar hoeveelheden per gemeente. Naast het aantal tonnen is ook een indicatie gegeven van de hoeveelheid primaire energie bij respectievelijk vergisting en verbranding. Sita is verantwoordelijk voor de inzameling van zo’n 80% van het GFT afval in de MRA-regio. Elke gemeente in de MRA-regio moet zelf voor de logistieke kant van de GFT inzameling zorgen en blijft eigenaar van het GFT tot aan de poort bij de AVR.
11
Tabel 2-7 Hoeveelheden ingezameld GFT-afval per gemeente in de MRA-regio in 2006 Gemeente Hoeveelheid Energie GFT inzamelaar
Arnhem
Per inwoner (kg nat) 56
Totaal Bij vergisting Bij verbranding (ton nat) (GJ (GJ) 7.963 12.542 25.481
Sita
Doesburg
63
727
1.145
2.326
Sita
Duiven
65
1.663
2.618
5.320
Sita
Lingewaard
62
2.711
4.269
8.674
Sita
Overbetuwe
84
3.590
5.654
11.488
Sita
Renkum
81
2.560
4.032
8.191
de Vallei
Rheden
134
5.921
9.326
18.948
Sita
54
598
941
1.912
Ter Horst
Rijnwaarden Rozendaal
212
318
502
1.019
Ter Horst
Westervoort
70
1.101
1.734
3.524
Sita
Zevenaar
77
RDL
Totaal (afgerond)
2.439
3.842
7.806
29.600
46.600
94.700
Bron: hoeveelheden GFT: (CBS 2008), GFT inzamelaar: (SenterNovem 2008), situatie 2008.
Binnen de grenzen van de MRA-regio bevindt zich de GFT Compostering Duiven van AVR. Alle gemeenten binnen de MRA-regio hebben een contract met de AVR tot en met 2014 wat betreft de levering van GFT. Kosten van GFT verwerking zijn 56 €/ton (2007). Deze kosten zijn voor verwerking alleen en exclusief kosten van inzameling en transport. Totale verwerking van GFT bij de AVR is 42,000 ton (2006) materiaal, waarvan 34,000 ton GFT van huishoudens. Dit betekent dat de AVR ook nog van buiten de MRA-regio GFT aangeleverd krijgt. De technische capaciteit van de inrichting is 55 kton/jaar, de vergunde capaciteit is 50 kton/jaar. In 2006 werd zo’n 10,000 ton compost geproduceerd, waarvan groot deel (75%) werd afgezet in tuincentra, een deel 23% naar groenvoorzieningen en een klein deel (3%) werd gebruikt in de akkerbouw (SenterNovem 2007). Mogelijke verwerkingsroutes GFT-afval komt het gehele jaar door vrij. In het voorjaar en najaar zal er relatief meer tuinafval worden aangeboden. Ten opzichte van een aantal andere biomassastromen heeft, GFT-afval het voordeel dat er een inzamelstructuur voor GFT-afval bestaat, waardoor het GFT-afval centraal beschikbaar komt. GFT kan op drie manieren worden verwerkt, door compostering, vergisting en verbranding. • Een groot gedeelte van het GFT-afval in Nederland wordt door middel van compostering verwerkt tot een bruikbaar product. Ook het GFT-afval uit de MRA-regio wordt momenteel op deze wijze verwerkt. • Een andere mogelijkheid is vergisting van het GFT-afval. Hierbij ontstaat biogas dat kan worden gebruikt voor warmte en elektriciteit. Omdat maar een deel van het GFTafval wordt omgezet in biogas, wordt het resterende deel (het zogenaamde digestaat) nagecomposteerd. Bij Orgaworld in Lelystad wordt GFT-afval op deze wijze verwerkt. Er zijn verscheidene plannen om deze installaties neer te zetten bij onder andere de AVR binnen de MRA regio maar ook bij de VAR (bouw is al begonnen) en bij Twence en Rova.
12
•
Een derde mogelijkheid is om het GFT-afval integraal te verbranden met huishoudelijk afval in een AVI. Dit gebeurt met name in een aantal stedelijke gebieden waar geen gescheiden inzameling plaats vindt. De kosten van het verbranden van het GFT-afval in een AVI zijn in het algemeen aanzienlijk hoger dan bij vergisting en compostering.
Tabel 2-8 Gemiddelde samenstelling GFT afval Bestanddeel Percentage Organische stof Vocht As
22% 60% 18%
Het energetisch potentieel is in principe bij verbranding hoger omdat bij vergisting slechts het vergistbare deel wordt omgezet in energie, terwijl bij verbranding al het materiaal wordt omgezet. Echter, het GFT heeft een hoog vochtgehalte en een hoog asgehalte, waardoor de gemiddelde stookwaarde zeer laag is (circa 3,5 GJ/ton). Hierdoor is GFT minder geschikt voor verbranding. In Tabel 2-8 is de samenstelling van GFT gegeven. Conclusie is dat GFT-afval een goede mogelijkheid biedt in deze regio. De gemeenten zijn eigenaar van deze stroom, de huidige contracten lopen tot en met 2014. Gemeenten zouden de inzet van GFT voor energie-opwekking kunnen bevorderen door bij de eerstvolgende aanbesteding de eis te stellen dat de aangeboden GFT maximaal wordt aangewend voor energie-opwekking. 2.3
Residuen van de houtverwerkende industrie Industrieel resthout komt vrij bij houtzagerijen en bij de houtverwerkende industrie zoals timmerfabrikanten en meubelmakers. Bij de houtzagerijen worden bomen gezaagd tot planken waarbij verse houtresiduen vrijkomen bestaande uit schors, chips en zaagsel. Het vochtgehalte is ongeveer 40 – 50%. Omdat het verwerkte hout geen aanhangend zand bevat, is het asgehalte van de residuen laag. Bij de chips en zaagsel circa 1- 2% en bij de schors circa 3 – 5%. In de houtverwerkende industrie wordt in het algemeen gedroogd hout en plaatmateriaal verwerkt. De morfologie van de vrijkomende residuen is sterk verschillend, variërend van zeer kleine houtmot deeltjes tot grotere massieve stukken hout van meer dan 30 cm. Het vochtgehalte van deze residuen is rond de 15% en het asgehalte bedraagt 1-2%. Door lage as- en vochtgehalte is de stookwaarde relatief hoog (circa 15 GJ/ton) en deze residuen zijn daarom in principe zeer geschikt voor energie-opwekking. In de praktijk blijkt dat het meeste materiaal al een bestemming heeft gevonden. Een deel gaat naar Duitsland en België voor de productie van plaatmateriaal. In de MRA-regio bevinden zich echter geen grote houtzagerijen met grote hoeveelheden residuen. Ook het resthout uit de houtverwerkende industrie heeft al een bestemming gevonden, onder andere als strooisel voor dieren. In toenemende mate wordt ook geleverd aan fabrieken die biobrandstoffen zoals pellets en briketten produceren. Een belangrijk deel wordt verstookt in kleine verbrandingsinstallaties bij de bedrijven voor voornamelijk warmte-opwekking. Slechts een klein gedeelte wordt afgevoerd door inzamelaars zoals SITA en van Gansewinkel.
13
Conclusie is dat er in de MRA-regio geen houtzagerijen aanwezig zijn met grote hoeveelheden residuen. Wel is er een aantal houtverwerkende bedrijven, maar de houtresiduen die daar vrijkomen hebben reeds een bestemming gevonden. Daarom wordt er van uitgegaan dat dit hout niet beschikbaar is voor eventuele bio-energie initiatieven. 2.4
Bouw en Sloophout (B/C-hout) In Nederland komt jaarlijks ongeveer 1,5 miljoen ton bouw- en sloophout vrij (SenterNovem, 2006). Op basis van het inwonertal per gemeente kan de hoeveelheid bouw- en sloophout die jaarlijks vrijkomt in de MRA-regio worden geschat. Gemiddeld komt er statistisch gezien ongeveer 38.000 ton/jaar bouw- en sloophout vrij in de MRAregio. Dit is inclusief de 9.000 ton aan houtafval dat vrijkomt bij de huishoudens (CBS, 2008)(Dit grof houtafval is gedefinieerd als houtafval dat vrijkomt als rest- en/of sloophout niet zijnde (grof) tuinafval). Het merendeel van het bouw- en sloophout wordt bijeengebracht door inzamelaars zoals Sita (locatie Duiven). De inzamelaars plaatsen bij de bouw- en sloop projecten containers waar het hout (al dan niet gescheiden) in gestort wordt. Het bouw en sloophout wordt vervolgens naar overslagpunten van de inzamelaas vervoerd waar het gescheiden wordt opgeslagen en opgebulkt. Vervolgens wordt het afgevoerd naar verwerkers. Het B-hout wordt voor een belangrijk deel ingezet voor de productie van spaanplaat in met name Duitsland en België. Daarnaast wordt het ook op grote schaal ingezet voor energie-opwekking, zowel in Nederland als de omringende landen. In Nederland wordt B-hout onder andere toegepast in de vergasser bij de Amer-centrale en in de kleinschalige WKK-installatie in Goor. In 2008/2009 worden er drie grote bio-energiecentrales op Bhout operationeel van elk circa 20 MWe bij respectievelijk Twence (Hengelo), HVC (Alkmaar) en AVR (Rozenburg). Met C-hout wordt geïmpregneerd hout aangeduid. Voorbeelden zijn spoorbielzen en geïmpregneerde tuinschuttingen. Het gebruik van deze stroom voor energie-opwekking vindt nog nauwelijks plaats omdat dit zeer hoge eisen stelt aan de gasreiniging. Het Bhout bevat geen impregneermiddelen, maar kan wel verf, lak of lijmresten bevatten. Het hout heeft in het algemeen een laag vochtgehalte en een hoge stookwaarde van circa 14 GJ/ton. De prijs voor B-hout is sterk fluctuerend, afhankelijk van vraag en aanbod. Met name de afgelopen jaren is de vraag naar B-hout door energiecentrales in Duitsland maar ook de centrales in Nederland gestegen. Deze Nederlandse installaties vallen nog onder de oude MEP-regeling en ontvangen daardoor een hogere vergoeding voor de opgewekte elektriciteit dan nieuwe initiatieven die onder de SDE-regeling vallen (paragraaf 0). In principe kunnen de voornoemde centrales dus een hogere prijs betalen voor de biomassa dan nieuwe centrales. Als indicatie voor de prijs wordt een range van 10 – 30 €/ton gegeven, afhankelijk van de mate van voorbewerking. Conclusie is dat er (statistisch) jaarlijks ongeveer 38.000 ton bouw- en sloophout in de MRA-regio ontstaat, dit komt overeen met 532.000 GJ. Het hout komt centraal beschikbaar bij inzamelaars. Het B-hout heeft vanwege het relatief lage vochtgehalte een
14
hoge stookwaarde en is geschikt om als biobrandstof toe te passen. Er bestaat reeds een markt voor het B-hout voor toepassing in zowel de spaanplaatindustrie als in energiecentrales. In principe is er nog voldoende B-hout beschikbaar voor nieuwe initiatieven. Maar door de sterk toegenomen vraag kan de prijs sterk fluctueren, wat een risico is voor de financiële haalbaarheid van het project. 2.5
Berm en slootmaaisel Bermmaaisel komt vrij bij het onderhoud van de bermen en taluds aan de gemeentelijke, provinciale en rijkswegen. 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. Vanwege ecologisch bermbeheer wordt in grote delen van Gelderland het gemaaide bermgras echter afgevoerd. De precieze hoeveelheid bermgras die vrijkomt in de MRA-regio is niet bekend, mede omdat het bermbeheer meestal wordt uitbesteed aan private partijen. Daarom is op basis van het aantal kilometers berm in de regio een schatting gemaakt. In totaal is er 2.800 km aan wegen in de MRA-regio (CBS, 2007). Als eerste benadering is aangenomen dat bij ongeveer de helft van de wegen een berm aanwezig is die gemaaid wordt. Volgens de Duurzame Energie Scan van NOVEM komt er per kilometer weg ongeveer 3,5 ton bermmaaisel vrij. De totaal geschatte hoeveelheid bermmaaisel in de MRA-regio is dan bijna 2.500 ton/jaar (Tabel 2-9). Tabel 2-9 Hoeveelheid bermgras gebaseerd op het aantal km wegen
Regio's
Totaal wegen (km)
Inzetbaar Bermgras (ton)
Arnhem Doesburg Duiven Lingewaard Overbetuwe Renkum Rheden Rijnwaarden Rozendaal Westervoort Zevenaar Totaal (afgerond)
694 71 195 327 451 237 319 127 41 65 277 2,800
607 62 171 286 395 207 279 111 36 57 242 2,500
Het maaien vindt hoofdzakelijk plaats in de maanden mei-juni en september-oktober en het bermgras komt dus met pieken vrij. Het vochtgehalte van vers gemaaid gras is hoog (tot 70% op natte basis). Bij ecologisch bermbeheer dient het gemaaide gras in principe gelijk worden afgevoerd om zo de berm te verschralen. In de praktijk lukt dit niet altijd. Hierdoor ligt het vochtgehalte bij afvoer gemiddeld tussen de 50 - 70%. Natuurlijke droging in de berm is in de praktijk geen optie. In de eerste plaats omdat er dan niet meer sprake is van ecologisch bermbeheer en voorts ook vanwege wisselende weer omstandigheden en kosten. In het verleden is bermgras covergist met mest, onder andere bij de Scharlebelt in Nijverdal. Bermgras staat echter niet op zogenoemde positieve lijst. Dit is een overzicht
15
van biomassastromen waarbij het digestaat dat resteert na co-vergisting nog als meststof wordt aangemerkt. Om deze reden is co-vergisting met mest momenteel geen aantrekkelijke optie. Het bermgras wordt vaak afgevoerd naar composteerders. Vanwege het hoge vochtgehalte is de stookwaarde slechts 5,5 – 9,0 GJ/ton (Tabel 2-10). Het asgehalte is relatief hoog vanwege het zand dat wordt meegenomen bij het oprapen of balen van het gras. Ten opzichte van hout is het stikstofgehalte van bermgras duidelijk hoger. Dit kan tot hogere NOx-emissies leiden bij thermische conversie, waardoor extra rookgasreiniging vereist is. Ook het chloorgehalte van bermgras is in het algemeen hoger dan voor hout, wat kan leiden tot corrosie en hogere emissies in de rookgassen. Om deze redenen is bermgras minder geschikt voor thermische verwerking dan hout. Tabel 2-10 Elementaire samenstelling bermgras Waarde
Vochtgehalte Stookwaarde As N S Cl
50-70% (ns) 5,5 – 9 GJ/ton (ns) 8,4% (ds) 1.7% (ds) 0.13% (ds) 0.36 (ds)
Bron: (BTG, 2003) (TNO-MEP, 2001)
Het bermgras wordt meestal afgevoerd naar een composteerder, waar ongeveer 20 – 30 €/ton aangeleverd bermgras moet worden betaald. Conclusie is dat er jaarlijks ongeveer 2.500 ton bermgras beschikbaar komt in de MRAregio. Het merendeel van het bermgras wordt nu gecomposteerd waardoor het een negatieve waarde heeft (er moet betaald worden voor afvoer). Dit is een interessant uitgangspunt bij energie-opwekking. Daar staat echter tegenover dat door de eigenschappen van het bermgras thermische omzetting (zoals verbranding) lastig is. Covergisting met mest is technisch mogelijk, maar is momenteel weinig aantrekkelijk omdat bermgras niet op de positieve lijst van LNV is vermeld. 2.6
Reststromen VGI De voeding- en genotmiddelen industrie (VGI) heeft veel biomassa-reststromen. Het gaat daarbij om zeer uiteenlopende stromen van plantaardige of dierlijke oorsprong. Veruit het grootste gedeelte van deze reststromen vindt al een toepassing als veevoeder. De andere stromen kennen diverse toepassingen, waaronder compostering, vergisting en verbranding. Voor de verwerking van reststromen van dierlijke oorsprong gelden strenge eisen ten aanzien van voedselveiligheid en het voorkomen van dierziekten. In het algemeen is het ongewenst om de residuen die nu als veevoeder worden gebruikt in te zetten als biobrandstof. Daarbij komt dat deze stromen daar in het algemeen ook te duur voor zijn. Veel andere stromen hebben een hoog as of vochtgehalte, waardoor ze ook minder geschikt zijn voor energietoepassingen. Vis (2002) geeft een overzicht van een aantal potentieel kansrijke VGI-stromen die voor energie-opwekking zouden kunnen worden ingezet. Belangrijke stromen zijn: • Aardappelresiduen;
16
• •
Residuen uit de suiker-, dranken- en cacaoindustrie (zoals bietenpulp, vinasse, bierbostel, cacaodoppen); Vetten en oliën.
De AVIKO te Steenderen is de meest voor de hand liggende partij wanneer er gesproken wordt over VGI in de MRA regio. AVIKO is de grootste aardappelverwerker van Europa. In Steenderen staan zowel de hoofdvestiging als het hoofdkantoor. De productie in Steenderen is 24/7 actief. Per uur worden er vier aardappeltrailers aangevoerd en verwerkt tot verse frites, diepvriesfrites of diepvriesspecialiteiten. AVIKO verstookt al haar rest/afvalolie in een eigen stoomketel waarbij de stoom wordt ingezet voor eigen gebruik. Deze stoom is aanvullend op de warmte van het conventionele aardgasgestookte WKK systeem dat de AVIKO bezit. Daarnaast is er sprake van een restproduct ruim 200.000 ton aardappelschillen. Deze aardappelschillen hebben ook al een afzetkanaal gevonden en worden door het eigen veevoederbedrijf Duynie afgezet in de veehouderij. Veel plantaardige stromen uit de VGI worden ook ingezet voor co-vergisting. Er zijn veel landelijke handelaren actief waarbij eigenaren van co-vergistingsinstallaties geschikte reststromen kunnen bestellen. In de MRA-regio bevinden zich slechts enkele kleinere bedrijven waar vetten en oliën als restproduct ontstaan. Deze residuen worden in toenemende mate ingezet in energietoepassingen zoals bijvoorbeeld in WKK-motoren. Ook wordt een toenemend deel opgewerkt tot biodiesel. Inmiddels is de markt zo ver ontwikkeld dat alle stromen reeds worden ingezet (veelal via tussenhandelaren) net zoals bij de AVIKO. Conclusie is dat er in de MRA-regio geen reststromen uit de voeding- en genotmiddelen industrie zijn aangetroffen die op dit moment nog ongebruikt zijn en een significante bijdrage zouden kunnen leveren als biobrandstof. 2.7
Mest In de MRA-regio wordt een behoorlijke hoeveelheid dierlijke mest geproduceerd. Het betreft ongeveer 673.000 ton/jaar dunne mest en 38.000 ton/jaar vaste mest (zie Tabel 2-11). De mest wordt geproduceerd door runder-, varkens- en pluimveehouders. Bij runder en varkenshouders gaat het voornamelijk om drijfmest, die slechts 7 – 10% vaste stof bevat. Hierdoor komt deze mest alleen voor vergisting in aanmerking. Bij pluimveemest is het vochtgehalte met circa 70% veel lager, waardoor thermische verwerking mogelijk is. De karakteristieken zijn vermeld in Tabel 2-12. Het bijbehorende energiepotentieel is bij vergisting van de dunne mest 290.000 GJ/jaar, en bij verbranding of vergassing van kippenmest (vaste mest) 72.000 GJ/jaar.
17
Tabel 2-11 Mest potentiëlen in de MRA-regio
Regio's
Dunne mest
Vaste mest
47,679 18,976 44,960 80,770 192,995 13,890 69,945 48,419 2,696 152,971 673,300
1,391 471 3,747 5,679 15,595 571 3,196 3,498 211 3,655 38,000
Arnhem Doesburg Duiven Lingewaard Overbetuwe Renkum Rheden Rijnwaarden Rozendaal Westervoort Zevenaar Totaal (afgerond)
Gemeenten Overbetuwe en Zevenaar hebben de meeste veehouderijen, de gemeente Overbetuwe geeft echter aan dat dit voornamelijk kleinere boerderijen zijn en dat er geen boerderijen met meer dan 200 stuks rundvee of 2500 varkens zijn. In Zevenaar zijn er 5 van dergelijke rundveebedrijven en 2 grote varkensbedrijven. Ook de gemeenten Westervoort, Doesburg, Rozendaal en Rijnwaarden hebben geen grote veehouderijen geïdentificeerd, in de gemeente Rheden en Arnhem zit er beide een. Vergisting van mest vindt op grote schaal plaats in Nederland en andere Europese landen. Vanuit financieel oogpunt vindt in de praktijk bijna altijd vergisting plaats van mest met een co-substraat (zoals bijvoorbeeld mais), om de gasproductie te verhogen. Om het digestaat nog als meststof te mogen afzetten mag het aandeel co-substraat niet boven de 50 gew% komen en moet het een co-substraat zijn die op de zogenoemde positieve lijst staat. Omdat er veel vraag is naar deze co-substraten liggen de prijzen veelal rond de 20 €/ton, uiteraard afhankelijk van de gasproductie en hoeveelheid digestaat die resteert. Tabel 2-12 Karakteristieken mest Type
Omschrijving
Vocht
As
Energie (GJ/t nb)
Varkensmest
Gemiddelden
93%
1-2%
0,45*
Koeienmest
Gemiddelden
90%
3-4%
0,40*
Kippenmest
Gemiddelden
70%
5-10%
8**
* bij vergisting ** bij verbranding of vergassing
Conclusie is dat er een grote hoeveelheid dunne en vaste mest beschikbaar is in de MRAregio van respectievelijk 673.000 en 38.000 ton. Opgemerkt wordt dat bij de dunne mest het vochtgehalte zeer hoog is (meer dan 90%), waardoor de hoeveelheid vaste mest een hoger energiepotentieel bevat. Met de huidige stand der techniek is het zeer goed mogelijk om deze stromen in te zetten voor energie-opwekking door respectievelijk (co-) vergisting en verbranding of vergassing. Met name de gemeenten Zevenaar en Overbetuwe lijken interessant voor de toepassingen met mest. 2.8
Energieteelt Energieteelt houdt in dat de gewassen speciaal worden geteeld voor de winning van energie. De gewassen kunnen worden gebruikt voor zowel de productie van vaste
18
brandstoffen (voor elektriciteit en warmte-opwekking) als voor vloeibare brandstoffen (voor transport). Vanwege de Europese doelstelling om in 2010 in Europa het aandeel biobrandstoffen 5,75% van de transportbrandstoffen te laten zijn, is er de afgelopen jaren veel aandacht besteed aan energiegewassen voor vloeibare transportbrandstoffen. Het betreft voornamelijk koolzaad (voor biodieselproductie) en suikerbieten (voor bioethanol). Deze gewassen worden echter verbouwd door akkerbouwers; ze zijn niet geschikt om in de openbare ruimte aan te planten. Meerjarige energiegewassen voor vaste brandstoffen zijn potentieel wel geschikt voor aanplant in de openbare ruimte. Te denken valt aan houtige gewassen zoals snelgroeiend wilg of populier dat circa elke vier jaar geoogst kan worden. Of aan grasachtige gewassen zoals Miscanthus en Switchgrass die jaarlijks geoogst worden. De grootschalige teelt van deze meerjarige energiegewassen voor alleen energie is financieel niet rendabel. Zelfs als de kosten van grond buiten beschouwing worden gelaten, wegen de kosten van aanplant, onderhoud en oogst nauwelijks op tegen de opbrengsten. Om energiegewassen financieel haalbaar te maken moet daarom gezocht worden naar meervoudige functies, zoals bijvoorbeeld de combinatie met recreatie of gebruik van een deel van het gewas als grondstof. Mogelijkheden voor energieteelt zijn bijvoorbeeld nieuwe woonwijken als de Schuytgraaf in Arnhem, hier is recentelijk een bos aangelegd van ongeveer 3 hectare. Ook zal er, tussen de verschillende wijken, ruimte zijn voor groen, parkjes en groepen bomen2. Ook Park Lingezegen is een mogelijkheid. Dit is een groot nieuw parkgebied in ontwikkeling, tussen Arnhem-Zuid en Nijmegen-Noord. Ter indicatie, stel dat de gemeente op 20 hectare in de nieuwe woonwijk houtige energiegewassen zal verbouwen, bedraagt de gemiddelde oogst per jaar ongeveer 15 – 20 ton/ha hout, wat neer komt op een jaarlijks potentieel van 300 – 400 ton vers hout. Hieruit blijkt dat het dus om relatief kleine hoeveelheden gaat. Naast de aanplant van energiegewassen in de MRA-regio is het natuurlijk ook mogelijk om energiegewassen van buiten de regio, of zelfs vanuit het buitenland te importeren. Met name bij import vanuit het buitenland is het belangrijk dat de duurzaamheid aangetoond kan worden. Een van de gewassen waarvoor momenteel veel belangstelling bestaat is Jatropha. Dit gewas wordt met name in tropische gebieden verbouwd en levert vruchten waaruit olie kan worden geperst. Het gewas is ongeschikt als voedsel en veevoeder. Er wordt geclaimd dat Jatropha op marginale gronden kan worden geteeld en weinig water nodig heeft. Hierdoor zou concurrentie met voedselgewassen voorkomen worden. Op dit moment zijn er initiatieven waarbij grote Jatropha-plantages worden aangelegd in Afrika met als doel de vruchten (en in een later stadium) de olie naar Nederland en andere Europese landen te halen voor energie-opwekking. Een voorbeeld is het Nederlandse bedrijf Bioshape dat momenteel in Tanzania Jatropha plantages aanplant. In de komende jaren zal meer duidelijkheid ontstaan over de haalbaarheid van deze route.
2
www.schuytgraaf.nl
19
Conclusie is dat in principe houtachtige en grasachtige energiegewassen aangeplant zouden kunnen worden in de MRA-regio. Maar om de energiegewassen financieel haalbaar te maken dient gezocht worden naar meervoudige functies, zoals bijvoorbeeld de combinatie met recreatie of gebruik van een deel van het gewas als grondstof. Veelal gaat het om kleinere hoeveelheden. 2.9
RWZI-Slib RWZI-slib is een restproduct dat vrijkomt bij de zuivering van afvalwater in biologische zuiveringsinstallaties. In de MRA-regio vallen de RWZI’s gedeeltelijk onder het Waterschap Rivierenland (Overbetuwe, Arnhem en Lingewaard) en gedeeltelijk onder Waterschap Rijn en Ijsel. Het overgrote deel van de stoffen die na het schoonmaken van het water in de zuiveringsinstallatie achterblijft is zuiveringsslib. De totale hoeveelheid slib die vrijkomt bij het Waterschap Rivierenlanden is ongeveer 3000 ton droge stof equivalent (zie onderstaande tabel). Het betreft gegevens van 2005. Tabel 2-13 Hoeveelheden RWZI slib per installatie van Regio Rivierenland in de MRA-regio Installatie
3
m (nat)
d.s. %
ton slib (droog)
RWZI Arnhem-Zuid
106.068
2,1
2.227
RWZI Gendt
18.875
2,7
510
RWZI Valburg
4.177
2,5
104
RWZI Zetten
3.856
2,5
96
Totaal RWZI’s
132.976
2.937
Slibontwateringsinstallatie Arnhem Zuid
116.537
2.15
Slibontwateringsinstallatie Gendt
18.535
2.7
Totaal Slibontwateringsinstallaties Bron: (Waterschap Rivierenland, 2006)
135.072
2.503 500 3.003
Het is onbekend wat de capaciteit is van de drie RWZI’s in het Waterschap Rijn en IJssel gebied. Binnen de MRA-regio vallen hier nog de RWZI Nieuwgraaf, Wehl en Etten. Het is onbekend of dit ook slibontwateringsinstallaties zijn. Ook is het voor BTG onbekend gebleven wat er met de slib uit deze regio gebeurt. Het slib bestaat voor een deel uit inert materiaal (zand, kalk, fosfaat e.d.) en voor een gedeelte uit organisch (biologisch afbreekbaar) materiaal. De verhouding tussen deze twee hoofdbestanddelen hangt af van de aard van het afvalwater en van het toegepaste zuiveringsproces. In het algemeen bedraagt het gehalte aan organisch materiaal 60-70% (op droge basis). Daarnaast kan het slib een groot aantal verontreinigingen bevatten, met name van bacteriële aard, in de vorm van zware metalen en soms ook olieachtige bestanddelen. Het RWZI-slib komt bij het zuiveringsproces vrij als een dunne, waterige stroom. Deze stroom wordt centraal verwerkt, in het rivierenland gebied gebeurt dit op twee ontwateringsinstallaties binnen het MRA gebied, te Gendt en Arnhem Zuid. Hier wordt het slib ingedikt en mechanisch ontwatert tot een drogestofgehalte van 20-30%. Het onttrokken water wordt teruggevoerd naar de zuivering. De hoeveelheid slib die vrijkomt
20
bij de slibontwateringsinstallaties is in dit geval ongeveer gelijk aan hetgeen vrijkomt bij de RWZI’s (ongeveer 3000 ton droge stof). Na ontwatering wordt het zuiveringsslib uit de zuiveringsinstallaties van Waterschap Rivierenland afgevoerd naar GMB Slibverwerking BV. Daar wordt het gemengd met houtsnippers en gecomposteerd. Door de biologische droging die hierbij optreedt daalt het vochtgehalte sterk. Het grootste gedeelte van het resulterende product wordt gebruikt als brandstof voor een energiecentrale op de Maasvlakte bij Rotterdam. Incidenteel gaat compost ook naar een centrale in het Ruhrgebied. Deze RWZI’s in Rivierenland hebben geen vergister in hun systeem. Deze RWZI’s zijn te klein om direct (stand alone) interessant te zijn voor biogas installaties. Het slib dat vrijkomst na ontwatering heeft een te hoog vocht- en asgehalte om interessant te zijn als brandstof. Ook voor het product dat bij GMB Slibverwerking BV ontstaat na compostering moet een inname tarief betaald worden aan de elektriciteitscentrale voor verwerking. Conclusie is dat er zich in de MRA-regio zeven rioolwaterzuiveringsinstallaties bevinden. Deze vallen onder twee waterschappen. Van de vier RWZI’s die onder waterschap Rivierenland vallen, is bekend dat zij gezamenlijk ongeveer 3.000 ton droge stof equivalent aan RWZI-slib produceren. Deze ontwateringsinstallaties zijn te kleinschalig voor biogas toepassingen. Het RWZI-slib wordt bij ontwateringsinstallaties ingedikt en afgevoerd naar GMB-slibverwerking BV die het opwerkt tot brandstof voor elektriciteitscentrales. Het RWZI-slib wordt dus reeds ingezet voor energie-opwekking. 2.10
Overzicht geïnventariseerde biomassastromen Uit het grote aantal biomassastromen is een eerste selectie gemaakt van de stromen in de MRA-regio die relevant zijn voor energie-opwekking. In Tabel 2-14 is een overzicht gegeven van de hoeveelheden die jaarlijks in de MRA-regio vrijkomen (theoretisch potentieel). Bij een aantal stromen kan echter niet de totale hoeveelheid worden ingezet voor energieopwekking omdat bijvoorbeeld de eigenschappen ongeschikt zijn voor energieopwekking (bijvoorbeeld loof en boomwortels bij composteerders). Sommige stromen komen zeer verspreid vrij (hout bij boomkwekers en fruittelers). En sommige stromen hebben een hoogwaardiger toepassing (bijvoorbeeld toepassing als veevoeder van VGI restromen). Als hiermee rekening wordt gehouden resulteert het beschikbare potentieel dat in principe kan worden gebruikt voor energie-opwekking. Het is overigens niet gezegd dat het voor alle stromen ook financieel haalbaar is om ze in te zetten voor energie. De MRA-gemeenten zijn zelf eigenaar van een aantal biomassastromen. Het betreft gemeentelijk en particulier knip- en snoeihout, een deel van het B-hout dat op de gemeentelijke inzamelpunten wordt ingezameld en een deel van het bermgras. Dit betekent dat de gemeenten in principe de mogelijkheid hebben om deze stromen in te zetten voor energie-opwekking. Daarnaast kunnen de MRA-gemeenten ook sturing geven aan de verwerking van bepaalde stromen.
21
Een aantal stromen wordt al ingezameld en komt centraal beschikbaar. Het betreft onder andere gemeentelijk en particulier knip- en snoeihout en bouw- en sloophout. Dergelijke stromen kunnen in het algemeen gemakkelijker beschikbaar worden gemaakt voor energie-opwekking dan stromen die verspreid ontstaan. Om bijvoorbeeld het rooi- en snoeihout van fruittelers en boomkwekers beschikbaar te maken voor energie-opwekking zal met een groot aantal bedrijven afspraken moeten worden gemaakt hetgeen een flinke organisatorische en logistieke inspanning vereist.
22
Tabel 2-14 Totale hoeveelheid biomassa beschikbaar in de MRA regio Biomassastroom
Potentieel Theoretisch
Bestaande
Eigendom
Beschikbaar
Beschikbaar
Inzamel
MRA of
(1)
(2)
structuur
gemeenten
ja
ja
Opmerkingen
(ton/a)
(ton/a)
(GJ/a)
28.384
11.300
100.000
Snoei- en rooihout van fruittelers
3.800
1.300
11.700
Snoei- en rooihout van boomkwekers
1.800
200
1.800
Houtresiduen bos- en landschapsbeheerders
9.000
9.000
81.000
<165.000
25.000
225.000
29.590
29.590
46.605
nvt
nvt
nvt
38.000
38.000
532.000
5.000
2.500
13.750
nvt
nvt
nvt
Dierlijke mest (dun)
673.000
673.000
290.000
Dierlijke mest (vast)
38.000
38.000
72.000
komt verspreid vrij bij groot aantal pluimveehouders
>400
>400
>3.600
bij aanplant van 20 hectare in nieuwe groengebieden
n.a.
n.a.
n.a.
Verse houtstromen Gem. & particulier knip- rooi- en snoeihout
Houtige groenstromen bij composteerders
GFT-afval Industrieel resthout Bouw en sloophout (B/Chout) Berm en slootmaaisel Reststrromen VGI
Energieteelt openbare ruimte RWZI-slib (droge stof equivalenten)
wordt nu grotendeels afgevoerd naar composteerders bij ontheffing stookverbod nu op eigen terrein verbrand, snoeihout kan niet ingezet worden bij ontheffing stookverbod nu op eigen terrein verbrand, snoeihout kan niet ingezet worden komt zeer verspreid vrij, blijft nu achter in bos composteerders in en rondom MRA; deels dubbeltelling; deel al ingezet voor
ja
energie Ja
Contracten lopen tot en met 2014 met de AVR Reeds afzetkanalen beschikbaar (plaatmateriaal, pellets, energie, etc.) statistisch; wordt al afgezet voor spaanplaat- en energieproductie
ja ja, deels
ja, deels bij ecologisch bermbeheer nu gecomposteerd ja, deels reststromen hebben reeds toepassing gevonden komt verspreid vrij bij groot aantal veehouders
Kleine hoeveelheden op verschillende locaties
(1) bij "beschikbaar potentieel" is rekening gehouden met eigenschappen, logistiek en alternatieve toepassingen (maar niet met financiële haalbaarheid) (2) de beschikbare hoeveelheid energie betreft primaire energie bij vergisting van GFT en dunne mest en bij verbranding van de overige biomassastromen
23
3
OMZETTING VAN DE BIOMASSASTROMEN IN ENERGIE Uit de inventarisatie in Hoofdstuk 2 is bekend welke biomassastromen in de MRA-regio beschikbaar kunnen worden gemaakt voor energie-opwekking. In dit hoofdstuk wordt onderzocht op welke wijze deze stromen kunnen worden omgezet in energie. Omdat de eigenschappen van de verschillende biomassastromen onderling sterk verschillen, zijn er ook zeer uiteenlopende technologieën nodig om elk type biomassa zo efficiënt en kosteneffectief mogelijk om te zetten in biobrandstoffen of bruikbare energie (zoals warmte, koude of elektriciteit). Als eerste stap is daarom in paragraaf 3.1 een kort overzicht gegeven van de verschillende technologieën die er zijn. In paragraaf 3.2 is voor elk van de biomassastromen in de MRA-regio aangegeven wat de mogelijke technologieën zijn voor omzetting in energie. Dit resulteert in een groot aantal mogelijke biomassa-technologie-combinaties (BTC’s). Niet alle BTC’s zullen even kansrijk zijn of evenveel potentieel hebben in de MRA-regio. Om te vermijden dat de opdracht op een te algemeen niveau blijft steken, zijn daarom in paragraaf 3.3 uit het grote aantal mogelijke BTC’s de meest kansrijke opties geselecteerd. In paragraaf 3.4 zijn de geselecteerde BTC’s uitgebreid beschreven. De beschrijving geeft een goede indruk van de mogelijkheden van de technologie. De beschikbaarheid van de biomassa in de regio vormt het uitgangspunt en energetische rendementen en de omvang van de energieproductie zijn berekend. Ook logistieke aspecten, ruimtebeslag van de installatie en optredende milieu-effecten zijn beschreven. In paragraaf A wordt een indruk gegeven van de hoeveelheid CO2 die gereduceerd kan worden bij toepassing van de BTC’s in de MRA-regio. Tot slot wordt in paragraaf A ook aandacht besteed aan vergunningen en emissie-eisen voor de installaties. De financiële haalbaarheid en geschikte locaties voor de bio-energie installaties worden respectievelijk in hoofdstuk 4 en 5 beschreven. 3.1
Overzicht van beschikbare technologieën Omdat de eigenschappen van de verschillende biomassastromen onderling sterk verschillen, zijn er ook zeer uiteenlopende technologieën nodig om elk type biomassa zo efficiënt en kosteneffectief mogelijk om te zetten. Daarbij is het mogelijk biobrandstoffen te produceren (zoals pellets, briketten, pyrolyse olie, verkoolde biomassa, oliën, transportbrandstoffen) of de biomassa om te zetten in direct bruikbare energie (zoals warmte, koude of elektriciteit). In onderstaande Figuur 3-1 is een vereenvoudigd schema van de belangrijkste conversieroutes weergegeven.
24
Verbranding
Heet water
Vergassing
Stoom
Stoomturbine
Warmte
Pyrolyse
Stookgas
Olie
Gasturbine
Vast koolstof
Gasmotor
Elektriciteit
Vergisting
Fermentatie
Extractie
Destillatie
Verestering
Biogas
Bioethanol
Groen Gas
PPO
Biodiesel
Transportbrandstoffen
Figuur 3-1 Vereenvoudigd schema van conversie routes voor biomassa
Bio-energie staat op dit moment sterk in de belangstelling. Mede hierdoor zijn er momenteel ook veel nieuwe technologieën in ontwikkeling. Het is belangrijk om expliciet aan te geven welke technologieën reeds commercieel zijn bewezen, welke zich in het demonstratie-stadium bevinden en welke zich nog in de onderzoeksfase bevinden (zie Figuur 3-2). Dit onderzoek naar kansen voor bio-energie in de MRA-regio richt zich met name op die technologieën die in de komende jaren geïmplementeerd kunnen worden.
Verdichting (Briketten/Pelletiseren) Pyrolyse - verkolen Verbranding Anaëroob vergisten Bio-diesel Technologie Bio-ethanol Technologie Vergassing Teer & teer verwijdering Pyrolyse Torrefactie Bio-olie Applicaties Superkritische Vergassing Bio-chemicaliën
R&D
Demonstratie
Commercieel
Figuur 3-2 Ontwikkelingsstatus van verschillende biomassa technologieën
In Nederland is al een flink aantal bio-energie installaties operationeel, zoals in Figuur 3-3 is te zien. Afvalverbrandingsinstallaties, stortgaswinning en slibvergisters zijn niet opgenomen in het overzicht.
25
Het merendeel betreft vergistingsinstallaties waarin mest wordt co-vergist met andere biomassastromen. Hoewel het om een groot aantal installaties gaat, betreft het voornamelijk kleinschalige installaties met een capaciteit van circa 0,1 – 2 MWe. Veruit de grootste hoeveelheid bio-energie wordt opgewekt door het bij- en meestoken van biomassa in elektriciteitscentrales.
Figuur 3-3 Draaiende bio-energie installaties in NL (bron: SN)
In het noorden van het land bevinden zich twee installaties waar de organisch natte fractie (ONF) uit huisvuil wordt vergist. Daarnaast is er ook een aantal GFT-vergisters operationeel. In 2007 waren er een vijftal decentrale houtgestookte verbrandingsinstallaties in bedrijf. De grootste is de centrale van Essent in Cuijk (24 MWe). De overige installaties hebben veel lagere capaciteit van rond de 1 – 2 MWe, maar zijn daardoor wel in staat om hun warmte af te zetten. Ook is er een vergasser in bedrijf op kippenmest. In 2008/2009 zullen drie grote bio-energiecentrales op B-hout operationeel worden van elk circa 20 MWe bij respectievelijk Twence (Hengelo), HVC (Alkmaar) en AVR (Rozenburg). Door DEP Moerdijk zal een verbrandingsinstallatie voor kippenmest met een vergelijkbare capaciteit worden gerealiseerd. 3.2
Mogelijke biomassa technologie combinaties Voor elk type biomassa zal afhankelijk van de omstandigheden onderzocht moeten worden wat de meest efficiënte manier van omzetting is. Desalniettemin is het mogelijk om voor verschillende typen biomassa aan te geven welke technologie in het algemeen in aanmerking komt voor energetische omzetting. Vaste biomassastromen met een vochtgehalte tot maximaal 50 – 60% kunnen worden omgezet door middel van thermische conversie (verbranding, vergassing, pyrolyse, torrefactie). Daarbij kan het nodig zijn de brandstof eerst nog verder te drogen.
26
Biomassastromen met een zeer hoog vochtgehalte (meer dan 60 – 70%) komen in aanmerking voor vergisting. Ook zijn er diverse nieuwe technologieën in ontwikkeling zoals hydrothermal upgrading (HTU) en superkritiekvergassen (SCW) die in de toekomst dergelijke stromen wellicht om kunnen zetten in respectievelijk wasachtige producten of waterstofgas en methaangas. Oliën en vetten kunnen (eventueel na opwerking) worden verbrand, vergast of worden covergist. Ook is het mogelijk ze verder op te werken tot biobrandstoffen door bijvoorbeeld verestering tot biodiesel. Ook oliehoudende gewassen (zoals koolzaad) kunnen d.m.v. extractie en verestering worden omgezet in biodiesel. Suiker- en zetmeelhoudende gewassen kunnen middels fermentatie worden omgezet in bioethanol. Op basis van de biomassastromen uit Hoofdstuk 2 en de boven beschreven technologieën kan een overzicht worden gemaakt van zinvolle biomassa-technologie-combinaties in de MRA-regio (Tabel 3-1). Tabel 3-1 Mogelijke Biomassa-Technologie-Combinaties voor de MRA-regio Stroom Knip- en snoeihout gem/part Rooi- en snoeihout boom/fruit Hout uit landschapsbeheer Bouw- en sloophout Bermgras
Verbranding Decentraal
Mee/bijstoken
X X X X X
GFT Reststromen VGI droog Reststromen VGI nat
X
Reststromen VGI olie/vet
X
Vergassing decentraal
E-gewas oliehoudend E-gewas suiker/zetmeel
3.3
Transport brandstof
X X X X X X
X X
Pyrolyse
Torre factie
X X
X X
X X X
X
X X X X
Mest Runden&varken Mest pluimvee stapelbaar E-gewas hout/gras
(co)vergisting
X X X
X X
X X
X X X
Selectie kansrijke biomassa-technologie-combinaties voor de MRA Het resultaat van de voorgaande activiteit is overzicht van een groot aantal mogelijke biomassa-technologie-combinaties (BTC’s). Niet alle BTC’s zullen even kansrijk zijn of evenveel potentieel hebben in de MRA-regio. Om te vermijden dat de opdracht op een te algemeen niveau blijft steken, is uit het grote aantal mogelijke BTC’s de meest kansrijk opties geselecteerd. Uitgangspunten voor onderstaande selectie waren: bewezen technologie, geschiktheid voor de beschikbare biomassastromen en een passende schaalgrootte: 1. Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen (Bio-WKK). Zowel de basisvarianten als een bijzondere variant bij Parenco in Renkum. 2. Kleinschalige verbranding van schoonhout voor alleen warmte opwekking 3. Decentrale verbranding B-hout 4. Co-vergisting van mest met co-substraten voor WKK toepassing. 5. Energie-opwekking uit GFT door middel van vergisting
27
De geselecteerde biomassa technologie combinaties (BTC’s) zijn hieronder nader omschreven.
3.4
Beschrijving van geselecteerde BTC’s
3.4.1
Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen Deze optie kent drie varianten: • een systeem voor elektriciteitsproductie • een systeem voor elektriciteitsproductie, in combinatie met laagwaardige warmte • een systeem voor elektriciteitsproductie, in combinatie met hoogwaardige warmte Bio-wkk systeem - capaciteit van de installatie en bijbehorende hoeveelheid biomassa; Het samenvoegen van de verschillende houtachtige groenstromen (gemeentelijk en particulier groen, landschapsbeheer en rooi- en snoeihout) levert in totaal maximaal 22.000 tonnat per jaar op. Dit komt overeen met een installatie met een vermogen van iet meer dan 1 MWe. Met het oog op financiële haalbaarheid is dit te klein. Het is echter goed mogelijk om additionele stromen van buiten de regio beschikbaar te maken, bijvoorbeeld stromen van de omringende composteerders. De huidige centrales in Lelystad en Cuijk betrekken ook biomassa van buiten de eigen regio. Installatie van 2 MWe zullen worden beschouwd, gezien dit ongeveer de ondergrens van economisch aantrekkelijke (decentrale) initiatieven. Deze installatie heeft ongeveer 36.000 – 38.000 ton/a verse biomassa nodig, uitgaand van een vochtgehalte van 45% (natte basis) en een asgehalte van 3%. De stookwaarde bedraagt dan ongeveer 9,1 GJ/ton. Er kan maximaal 22.000 tonnat uit de regio worden verkregen, zodat minimaal 15.000 tonnat schoon knip- en snoeihout van buiten de regio moet worden aangevoerd. Bio-wkk - benodigde voorbewerking van de biomassa; De voorbewerking bestaat met name uit het verkleinen van de houtstromen tot chips. Ook kan het nodig zijn eventueel verontreinigingen te verwijderen, zoals bijvoorbeeld zeven om zand kwijt te raken. De voorbewerking van de biomassa vindt gewoonlijk niet bij de biomassacentrale plaats. De transportkosten naar de centrale en geluidshinder en andere overlast bij de centrale blijven hierdoor beperkt. Bij ingang van de centrale wordt gecontroleerd of de biomassa aan de ingangseisen voldoet, waarna de levering gefactureerd kan worden. Bio wkk proces Decentrale warmte en elektriciteitopwekking vindt meestal plaats via een conventionele stoomcyclus (Figuur 3-4). In de ketel wordt stoom onder hoge druk opgewekt.
28
Figuur 3-4 Schematische weergave stoomcircuit
De energie van hete, onder druk staande stoom wordt in de turbine met generator voor een deel omgezet in mechanische arbeid. De stoom wordt tegen een rij rotorschoepen geleid, maximaal van richting veranderd, vervolgens door een rij statorschoepen weer omgedraaid van richting en naar de volgende rij rotorschoepen geleid. Dit proces blijft zich herhalen tot de stoom maximaal is geëxpandeerd en zich waterdruppeltjes beginnen te vormen. Via een warmtewisselaar kan vervolgens warmte onttrokken worden aan de stoomcyclus. Gezien de natte biomassa input, zal de centrale worden uitgelijnd voor natte houtchips. Een (bewegend) roosterbed installatie is geschikt en redelijk flexibel. Gezien de gevraagde brandstofflexibiliteit (vochtgehalte tot 50%, asgehalte tot 10%) is een roosterbedoven met hydraulisch bewegend rooster een geschikte optie. In een dergelijk systeem wordt de biomassa boven aan een schuin aflopend rooster in de verbrandingsoven gebracht. Door bewegingen van het rooster rolt de biomassa geleidelijk naar beneden, waarbij het in eerste instantie droogt, en vervolgens door de hoge temperatuur in de oven zal verbranden. De benodigde verbrandingslucht wordt op verschillende plaatsten aan het verbrandingsproces toegevoegd, waardoor volledige verbranding kan worden gegarandeerd. De verbrandingsassen belanden onder aan het rooster, en worden vandaar automatisch afgevoerd. De verbrandingstemperatuur in de verbrandingsoven is circa 900 ºC, ruim beneden de voor houtachtige biomassa gebruikelijke assmelttemperaturen (>1100 ºC). Hiermee worden problemen met het verslakken van as voorkomen. Bovendien wordt door de relatief lage temperatuur de vorming van thermische stikstofoxiden goeddeels vermeden. Energetische rendementen bio-wkk en de omvang van energie-productie; De installatie produceert stoom, waarmee zowel warmte als elektriciteit kan worden geproduceerd. Indien veel warmte gevraagd wordt, zal het elektrisch rendement lager zijn, dan wanneer weinig en laagwaardige warmte wordt gevraagd. Onderstaande tabel geeft voorbeelden van elektrische capaciteiten en rendementen bij de productie van verschillende hoeveelheden warmte.
29
Tabel 3-2 Samenhang thermische en elektrische vermogens Capaciteit / Rendement Elektriciteit
WKK (1)
WKK (2)
Brandstofinput
MW
12,6
12,1
20,8
Productiecapaciteit – elektriciteit bruto
MWe
2,0
2 – 1,4
2
a)
Productiecapaciteit – warmte
MWth
0
0 – 7,6
15,3
Elektrisch rendement – bruto
%
15,9%
14,5%
9,6%
14,3%
38,0%
82,0%
Totaal netto rendement
a) De warmte heeft een temperatuur van 70-90°C, geschikt voor gebruik in een warmtenet. (1) een systeem voor elektriciteitsproductie, in combinatie met laagwaardige warmte (2) een systeem voor elektriciteitsproductie, in combinatie met hoogwaardige warmte
Door benutting van de warmte kan met relatief kleine installaties hoge totale rendementen gehaald worden. Uit het locatieonderzoek moet blijken of hoge warmteafzet inderdaad mogelijk is. De netto elektriciteitsproductie bij 2 MWe en 7.500 draaiuren per jaar bedraagt 13.500 MWh, voldoende voor zo’n 4.000 huishoudens. Als ook veel warmte wordt afgezet, zal 11.550 MWh elektriciteit worden opgewekt, voldoende voor zo’n 3.400 huishoudens. Bij een optimale warmteproductie van zo’n 88.920 GJ per jaar kan na aftrek van verliezen warmtetransport (35%) zo’n 58.000 GJ warmte worden afgeleverd. Hiermee kunnen zo’n 1.200 huishoudens worden voorzien van warmte. Aanvoer, logistiek en ruimtebeslag bio-wkk Er is jaarlijks 36.000 – 38.000 tonnat biomassa nodig. De opslag bij de centrale kan worden gereduceerd tot ongeveer 5-7 dagen. Dit komt overeen met 500-700 ton opslag capaciteit bij centrale. De beschikbaarheid van biomassa zal variëren met het seizoen. De continue aanvoer van biomassa naar de centrale dient te worden geborgd. Mogelijk kunnen composteerders hier een rol in hebben door tussenopslag van een deel van de biomassa op hun terrein. Ook is het mogelijk een aparte entiteit op te richting t.b.v. de biomassa levering of langlopende contracten aan te gaan met bestaande handelaren zoals bijvoorbeeld biomassastroomlijn. Voor de verbrandingsinstallatie zijn de volgende gebouwen noodzakelijk: • Ketelhuis. Hierin staan behalve de biomassa-verbrandingsinstallatie ook de stoomturbine en de installaties benodigd voor warmtelevering en ruimte voor een kantoor. De afmetingen zijn circa 15 bij 20 meter (300 m2), met een dakhoogte van circa 10-12 meter. • Biomassa-opslag. De omvang hiervan is beperkt, en wordt (mede) bepaald door de maximale hoogte; de leverancier geeft hiervoor 7 meter op. Het benodigde vloeroppervlak komt hiermee op circa 400 m2. In verband met het toevoersystemen zal de hoogte van het dak ongeveer 8 meter zijn. (3.000 m3, 700 ton) Daarnaast is buiten de gebouwen nog enige ruimte benodigd voor de biomassa aanvoer (toevoerwegen, stortkoker en weegbrug) en plaatsing van de schoorsteen en het asafvoersysteem. De totale benodigde terreinomvang is circa 40 bij 60 meter (2.400 m2). Afgezien van de bebouwde 500 m2 zal naar schatting nog eens 1.000 m2 moeten worden verhard.
30
Milieu-effecten bio-wkk3 Om aan de stof- en NOx-eisen van de BEES-A (Appendix A) te voldoen is grondige reiniging van de rookgassen noodzakelijk: • Om aan de stofeis te voldoen is een combinatie van een multicycloon en een elektrostatisch filter noodzakelijk. De multicycloon scheidt eerst de as af tot ongeveer 100-150 mg/Nm3. Het elektrostatisch filter reduceert het resterende stofgehalte met meer dan 95%. • De NOx in de rookgassen ontstaat door oxidatie van elementair stikstof uit de brandstof. Door de relatief lage vuurhaardtemperatuur is de productie van thermische NOx, die ontstaat bij ontleding van de stikstof uit de lucht, verwaarloosbaar. Rookgassen van verbranding van vers hout bevatten gewoonlijk zo’n 250-300 mg NOx per Nm3, zodat aanvullende rookgasreiniging is benodigd. Hiervoor kan een katalytische de-NOx installatie ingezet. Een biomassa-verbrandingsinstallatie produceert bodemas en vliegas. Vliegas is de fijne fractie die de ketelinstallatie met de rookgasstroom verlaat en door de rookgasreiniging wordt afgevangen. De bodemas is het asresidu dat na verbranding onder aan het rooster overblijft. Door de relatief grote hoeveelheid aanhangend zand zal de meeste as als bodemas vrijkomen. Voor de afzet van de verbrandingsassen bestaan, afhankelijk van de eigenschappen, verschillende mogelijkheden. Inzet als bouwstof, bijvoorbeeld in de wegenbouw, heeft de voorkeur. Hiertoe dient de as te voldoen aan de eisen die het bouwstoffenbesluit stelt ten aanzien van de samenstelling en de eigenschappen. Bodemas kan over het algemeen zonder problemen als bouwstof worden afgezet, voor vliegas moet wellicht een andere afzet worden gevonden. Storten op een vuilstortplaats blijft over als laatste (en duurste) alternatief. Bediening en onderhoud bio-wkk De installatie is geautomatiseerd en bediening kan ook op afstand plaatsvinden. Groot onderhoud zal worden uitbesteed. Voor het bedrijven van de centrale wordt uitgegaan van een tweetal personeelsleden die gedurende 8 uur per dag aanwezig zijn (2 fte). Zij zijn verantwoordelijk voor de procesbewaking, klein onderhoud, brandstoflevering en de administratieve afhandeling. Buiten de bemande tijden (’s nachts en in weekends) kan de installatie op afstand worden bewaakt. De totale personele bezetting is geschat op 3 fte. Variant op een stand-alone bio-wkk in de regio Een mogelijke variant op een eigenstandige schoon hout gestookte bio-wkk installatie in de regio is het bijstoken van schoon hout in de bestaande biocentrale van Parenco in Renkum. Parenco heeft onlangs een vergunning ingediend voor het stoken van restromen en biomassa in hun centrale van buiten de eigen fabriek. Tot op heden werden alleen eigen reststromen verstookt. Het zou gaan om een totale hoeveelheid van 100.000 ton restromen en biomassa per jaar, waarvan een substantieel deel wordt gevormd door schoon hout (meer informatie over deze casus in paragraaf 5.5.1).
3
Meer informatie over vergunningen en emissieregimes, met de bijbehorende eisen is te vinden in Appendix A
31
3.4.2
Kleinschalige verbranding van schoonhout voor warmte-opwekking Warmte-opwekking uit hoogwaardige schone biobrandstof zoals droge houtsnippers of houtpellets kan bij verder stijgende aardgasprijzen een aantrekkelijke optie worden voor de verwarming van zwembaden, verzorgingshuizen of huizenblokken. Deze mogelijkheid zal nader worden uitgewerkt naar aanleiding van het Essent Warmte project in Zevenaar. Type en capaciteit van de installatie Kenmerkend voor de warmtevraag in een warmtenet voor ruimteverwarming en tapwaterbereiding is een piekvraag die relatief kort is, bijvoorbeeld enkele honderden uren per jaar. De rest van de tijd is de vraag veel lager, of zelfs praktisch nul (zomermaanden). Dit betekent dat de gemiddelde vraag zeer beperkt is in vergelijking met de piekvraag. Het gevolg is dat de geinstalleerde verwarmingscapaciteit relatief groot is in vergelijking met de totale warmte die moet worden geleverd, ofwel dat het geinstalleerde vermogen gemiddeld gezien maar beperkt wordt gebruikt. In vergelijking met fossiele brandstofsystemen hebben biomassa-systemen hogere kapitaalskosten en lagere operationele kosten. Dat betekent dat biomassa-installaties zich het snelst terugverdienen als ze intensief worden gebruikt. In de praktijk wordt biomassa daarom meestal gebruikt om de basislast te voorzien. In het geval van de installatie in Zevenaar worden 1500 woningen verwarmd; de te verwachten pieklast kan worden geschat op ca. 8-12 MW th. In dit gaval kan een biomassa-installatie van 1 MWth worden ingezet die gedurende een groot deel van het jaar op vol (of half) vermogen draait – dit kunnen enkele duizenden uren per jaar zijn. Tijdens de piekuren kunnen dan fossiele energiebronnen worden gebruikt om de resterende vermogen op te wekken. In dit voorbeeld wordt voorts uitgegaan van schone houtchips als brandstof. Het gebruik van andere schone biomassa, zoals houtpellets, is technisch gezien ook goed mogelijk. Uit logistiek oogpunt zijn pellets een aantrekkelijker brandstof dan houtchips. Echter, de kosten van houtpellets zijn significant hoger dan die van hout chips (3-4 maal op energiebasis). Op grotere schaal (vanaf enkele honderden kWth) wordt daarom meestal gekozen voor houtchips. Qua type verbrandingssysteem is voor natte houtchips van wisselende kwaliteit een roosterbed-oven het meest geschikt; ook hier geeft een bewegend-roosterbed qua brandstof-eisen en belastingswisselingen de grootste flexibiliteit. Normale energetische rendementen voor roosterbed-installaties zijn ca 85%. Aanvoer, logistiek en ruimtebeslag bio-wkk Voor een installatie van 1 MWth, die in basislast draait (3,750 vollasturen per jaar) is de brandstofconsumptie ca. 1,750 ton/jaar, uitgaande van natte houtchips (vochtgehalte van 45%). De consumptie van chips zal in de winter hoger zijn dan in de zomer: de maximale brandstofconsumptie is 11 ton/dag, als op vol vermogen wordt geproduceerd. Net als bij Bio-WKK-systemen zal de benodigde brandstof met de vereiste specificaties (grootte, vochtgehalte, verontreinigingen etc) worden bij de centrale worden afgeleverd. De leverancier zal daarnaast een zekere voorraad moeten aanhouden om seizoensschom-
32
melingen in het aanbod te kunnen opvangen, en om zonodig direct aan de centrale te kunnen leveren. Voor de installatie zijn de volgende gebouwen noodzakelijk: • Ketelhuis, met daarin de biomassa-verbrandingsinstallatie en de (gasgestookte) pieklast-ketel. De afmetingen zijn circa 8 bij 10 meter (80 m2), met een dakhoogte van circa 5-6 meter. • Biomassa-opslag. Om de brandstof voor 4 dagen vollast te kunnen opslaan is een opslagcapaciteit van ca 44 ton benodigd; bij een bulkdichtheid van 250 kg/m3 komt dit neer op ca 175 m3. Daarnaast is buiten de gebouwen nog enige ruimte benodigd voor de biomassa aanvoer, schoorsteen en as-afvoer. De totale benodigde terreinomvang is circa 20 bij 20 meter (400 m2). Emissies Voor gasvormige emissies van verbrandingsinstallaties op schoon hout met een brandstofconsumptie minder dan 1500 kg/h wordt in Nederland de NeR-F7 toegepast. Deze geeft voor vermogens tussen 0,5 – 1,5 MWth een maximale stof-emissiewaarde van 50 mg/Nm3 (bij een zuurstofgehalte van 11%). Andere emissiewaarden (NOx, koolwaterstoffen) gelden alleen voor grotere installaties (>1,5 MWth). Om aan de stofeis te voldoen is een combinatie van een multicycloon en een elektrostatisch filter of doekenfilter noodzakelijk. Bediening en onderhoud installatie Net als bij WKK-installaties zijn warmte-ketels geautomatiseerd en kan de bediening op afstand plaatsvinden. Voor het bedrijven van de installatie zal een personeelslid parttime aanwezig zijn (0.5 fte). Belangrijkste taken zijn klein onderhoud, en checken van de brandstofvoorraad. 3.4.3
Decentrale verbranding B-hout In het (nationale) LAP is gedefinieerd dat onder A-hout alleen onbehandeld hout wordt verstaan en onder B-hout geverfd, gelakt of verlijmd hout wordt verstaan. C-hout wordt onderverdeeld in gecreosoteerd en gewolmaniseerd hout. Een installatie die B-hout verwerkt, kan en mag vaak ook schone biomassastromen verwerken zoals compostoverloop, snoeihout, bermgras, cacaodoppen, noten, doppen, pitten. Vanwege het innametarief is het echter het aantrekkelijkst om vooral B-hout te verwerken. Capaciteit van de installatie en bijbehorende hoeveelheid biomassa; Volgens hoofstuk 1 komt statistisch ongeveer 38.000 ton nat B-hout beschikbaar in de MRA-regio. Dit komt overeen met een capaciteit van circa 4,3 MW e voor de centrale. Omdat B-hout in het gehele land centraal wordt ingezameld, is de aanvoer van grotere hoeveelheden van buiten de regio, bijvoorbeeld van SITA of Van Gansewinkel mogelijk.
33
In Nederland zijn zowel grotere als kleinere installaties operationeel. In Goor staat een kleine installatie van 1.75 MWe4 terwijl bij Twence in Hengelo een grote installatie met een thermisch vermogen van 27 MWe staat opgesteld5. Ter illustratie de centrale van BioEnergieTwente in Goor verstookt jaarlijks maximaal 17.500 ton B-hout voor de productie van elektriciteit en warmte om verse houtchips te drogen. Omdat de verwerking van biomassa uit de regio als uitgangspunt is genomen, wordt uitgegaan van een kleinere installatie van tegen de 2 MWe. B-hout heeft als zijnde gebruikt hout een lager vochtpercentage (zo’n 20%) en derhalve een hogere netto calorische waarde van 14.3 GJ/tonnat. Een installatie van 2 MWe heeft jaarlijks ongeveer 25.000 ton B-hout nodig. Benodigde voorbewerking van de biomassa Het B-hout zal moeten worden gechipt voordat verbranding in de energiecentrale mogelijk is. Omdat B-hout gebruikt hout is, heeft het over het algemeen minder aanhangend zand dan vers hout en is het bovendien droger. Wel zal rekening moeten worden gehouden met verwijdering van eventuele metalen voorwerpen (spijkers, schroeven etc.) en andere mogelijke stoorstoffen. Proces Het proces is vergelijkbaar met die van decentrale energieopwekking uit schone biomassa en bestaat over het algemeen uit een (bewegend) roosterbed met boiler en turbine. Gezien de emissie-eisen (zie verderop) zal een uitgebreidere rookgasreiniging moeten worden toegepast. Door middel van de toepassing van een multicycloon, doekenfilter (“bag house filter”), nageschakeld elektrofilter en een selectieve, niet katalytische reductie van stikstofoxiden (SNCR), zoals toegepast in de centrale te Goor, of vergelijkbare maatregelen kunnen de Bva emissie-eisen worden gehaald. Bovendien dient rekening te worden gehouden met strenge emissie eisen zoals gesteld in de SDE regeling: 40 g NOx/GJ verbrandingswarmte, 5 mg/Nm3 stof bij 6% O2. Energetische rendementen en de omvang van energie-productie; Bij productie van laagwaardige warmte kan het elektrisch rendement zo’n 15-16% bedragen. De energetische rendementen en omvang van de energieproductie is vergelijkbaar met die van verbranding van schoon hout. Ter illustratie: de centrale in Goor heeft een thermisch vermogen van 9 MWth, een maximale elektrische output van 1.75 MWe en zal naar verwachting zo’n 14 GWh per jaar kunnen produceren (bij 8000 draaiuren). Dit is voldoende voor 4.300 huishoudens. In een ideaal geval kan zo’n 6 MWth elders worden afgezet.
4
Input van max 17,520 ton input/jaar in de vergunning. De ketelinstallatie heeft een capaciteit van 9 MWth. De jaarlijkse elektriciteitsproductie wordt geschat op 14 GWh, wat overeen komt met het energiegebruik van 4.300 huishoudens. 5 80 MWth een input van 140000 ton/jaar en 163 GWh elektriciteit per jaar
34
Tabel 3-3 Samenhang thermische en elektrische vermogens Capaciteit / Rendement Elektriciteit
WKK
Brandstofinput
MW
12,6
20,8
Productiecapaciteit – elektriciteit bruto
MWe
2,0
2,0 15,3
a)
Productiecapaciteit – warmte
MWth
0
Elektrisch rendement – bruto
%
15,9%
9,6
14,3%
82,1%
Totaal netto rendement
Aanvoer, logistiek en ruimtebeslag B-hout wordt reeds centraal ingezameld. Er is een internationale markt voor B-hout waardoor het via handelaren kan worden betrokken. De benodigde opslagcapaciteit bij de centrale kan desgewenst beperkt blijven tot een weekvoorraad. De verdere logistiek en ruimtebeslag is vergelijkbaar met de bioWKK-installatie op schone biomassa. De totale benodigde terreinomvang is circa 40 bij 60 meter (2.400 m2). Afgezien van de bebouwde 500 m2 zal naar schatting nog eens 1.000 m2 moeten worden verhard. Milieu-effecten Het Besluit verbranden afvalstoffen (Bva) bepaalt de emissie-eisen waaraan onderhavige biomassacentrale moet voldoen. De (strenge) emissie-eisen die van toepassing zijn op een (huis)afvalverbrandings-installatie gelden eveneens voor biomassa verbrandingsinstallaties, waar in dit geval alleen (licht-verontreinigd) afvalhout in wordt verbrand. Om voor subsidie in aanmerking te komen stelt de SDE-regeling net als bij verbranding van schoon hout, eisen aan de NOx-uitstoot die nog strenger zijn dan de Bva. Bediening en onderhoud Bediening en onderhoud bij verbranding van B-hout zijn vergelijkbaar met die van decentrale verbranding van schone biomassa. Er is in totaal 3 fte personeel nodig. 3.4.4
Co-vergisting van mest met co-substraten Capaciteit van de installatie en bijbehorende hoeveelheid biomassa; Uit hoofdstuk 2 blijkt dat een aanzienlijke hoeveelheid van meer dan 600.000 ton dunne mest wordt geproduceerd in de MRA-regio. De meeste covergistingscentrales die de laatste jaren in Nederland zijn gerealiseerd, hebben een capaciteit tussen 0.5 – 2 MWe, en een typische schaalgrootte gedurende de laatste jaren is 1 MWe6 (SenterNovem, 2007d). Op deze schaal is in totaal zo’n 20.000 ton varkens- of rundermest nodig alsook 19.000 ton co-substraat. Dergelijke hoeveelheden mest zijn niet vaak op één veehouderij beschikbaar. De mestvergistingsinstallatie zal veelal afhankelijk zijn van meerdere toeleveranciers en afnemers. Het co-substraat kan enig product zijn die vermeld staat op de positieve lijst, opgesteld door LNV (LNV, 2007), bijvoorbeeld snijmaïs of weidegras. Bermgras wordt niet genoemd op de positieve lijst en wordt derhalve momenteel niet toegepast voor mestcovergisting, omdat het digestaat anders niet als meststof kan worden afgezet.
6
Berekend op basis van mestcovergistingsinstallaties gerealiseerd in 2006.
35
Benodigde voorbewerking van de biomassa De mest hoeft niet te worden voorbewerkt. Het co-substraat, bijvoorbeeld snijmaïs dient te worden verkleind zodat goede menging met de mest mogelijk is. Bijmenging van cosubstraten mag tot 50%. Bij een hogere fractie co-substraat verliest het digestaat de status mest hetgeen de afzet ernstig bemoeilijkt. Proces Vergisting is een biologisch proces waar bij relatief lage temperaturen organische bestanddelen anaëroob (zonder zuurstof) door bacteriën worden omgezet in biogas, celmateriaal (voor de betrokken micro-organismen) en bouwstoffen. Biogas bestaat voor het grootste gedeelte uit methaan (CH4) (55-60%) en kooldioxide (35-40%) (CO2). Verder is het verzadigd met waterdamp en bevat het sporen van waterstof (H2), zwavelwaterstof (H2S) en ammoniak (NH3). Het is een hoogwaardige brandstof die geschikt is voor verbranding in vrijwel alle verbrandingsinstallaties waarin ook aardgas kan worden verbrand. Biogas heeft wel enkele praktische nadelen. Het heeft een lage energiedichtheid en opslag van biogas moet daarom beperkt blijven (hoeveelheid energie per kubieke meter biogas is laag, daardoor is een grote volume capaciteit vereist). Daarnaast is biogas corrosief en moeten het zwavelwaterstof en, in mindere mate, de ammoniak worden verwijderd voordat het biogas wordt benut omdat anders de levensduur van de toegepaste apparatuur zeer sterk wordt verkort. Voor de productiesnelheid van biogas zijn diverse factoren van belang, waaronder de reactortemperatuur, de zuurgraad, de bouwstofverhouding (koolstof/stikstofverhouding of C/N verhouding), het drogestofgehalte en de verblijftijd. Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen psychrofiele (0-20°C), mesofiele (20-45°C) en thermofiele (45-75°C) vergisting. Bij hogere temperaturen verloopt het vergistingsproces sneller waardoor er meer biogas in een kortere tijd vrijkomt. Tevens moet er meer warmte worden toegevoerd. Psychrofiele vergisting treedt spontaan op bij gewone mestopslag. In Nederland werken mestvergistingsinstallaties meestal in de mesofiele zone en soms in de thermofiele zone. Mestvergistingsinstallaties kunnen in vele vormen worden uitgevoerd, van eenvoudige geroerde tanks tot geavanceerde reactoren. De keuze tussen de verschillende mogelijkheden wordt gemaakt op basis van robuustheid, kosten en opbrengsten en de gestelde eisen aan biogaskwaliteit, gashoeveelheid of mate van afbraak van organische stof. Bij mestvergisting op boerderijschaal wordt vrijwel altijd een volledig geroerde reactor toegepast. Energetische rendementen en de omvang van energieproductie Voor het omzetten van biogas in elektriciteit en warmte wordt een warmtekrachtinstallatie (ofwel WKK-installatie) gebruikt, bestaande uit een gasmotor om het biogas te verbranden en een generator voor opwekking van elektriciteit. De gasmotor is van hetzelfde type als voor aardgas wordt gebruikt. Omdat het biogas direct in een gasmotor kan worden toegepast kan een hoog elektrisch rendement van 36-38% worden gehaald.
36
De opgewekte elektriciteit kan worden ingezet voor eigen gebruik op het bedrijf; het surplus aan elektriciteit kan worden teruggeleverd aan het net. De warmte wordt gebruikt voor het opwarmen van ingaande mest en het op temperatuur houden van de vergister. De resterende warmte kan vaak worden gebruikt voor het verwarmen van de stallen (vooral zeugen en vleeskuikens) en gebouwen. Bij het ontwerp en berekening van warmteafzet moet rekening worden gehouden met seizoensinvloeden; in de winter is meer warmte nodig om de vergister op temperatuur te houden dan in de zomer. Een mogelijkheid die sterk in opkomst is, is het transporteren door een pijplijn van biogas naar een lokatie waar een goede combinatie van warmte- en elektriciteitsvraag is. De electriciteitsvraag is niet lokatiegebonden, de warmtevraag echter wel. Op dit moment staan enkele projecten op het punt om gerealiseerd te worden waarbij de mestvergisting plaats vindt op het platteland, maar waarbij op enkele kiliometers afstand in een woonwijk of in een glastuinbouwgebied het biogas wordt omgezet in warmte en kracht (electriciteit). Ook zou het biogas kunnen worden opgewerkt tot aardgaskwaliteit. Daarbij vind scheiding plaats van CO2. Deze CO2 zou kunnen worden ingezet als meststof in de glastuinbouw. Aanvoer, logistiek en ruimtebeslag Transport van mest dient zo veel mogelijk te worden vermeden, daarom heeft vergisting op het terrein of in de buurt van veehouderijen de voorkeur. Energiemaïs kan veelal worden geteeld op nabijgelegen velden. Co-substraten zijn ook commercieel verkrijgbaar via handelaren. Er is ruimte nodig voor vooropslag van mest en co-substraat, de mest vergister, gasopslag en opslag van de vergiste mest. Omdat het biogas brandbaar is en omdat de installatie gewoonlijk een fakkel bevat om biogas te verbranden in geval de bio-wkk niet werkt, zijn er eisen t.a.v. de inrichting van de directe omgeving van de installatie. Milieu-effecten De milieu-effecten zijn over het algemeen beperkt. Er worden strenge eisen gesteld aan emissies van stikstofoxides (zie Appendix A) en verder gaat het om de verbranding van een relatief schoon gas waarbij het over het algemeen niet nodig is aanvullende emissieeisen te stellen. Bij moderne mestvergisters wordt het zwavelwaterstof bijna uitsluitend via biologische ontzwaveling verwijderd. Door middel van bacteriën in de biogashouder wordt het zwavelwaterstof omgezet in elementair zwavel en water. Met een geringe luchtinjectie in de biogashouder (4-6% van de biogasproductie) is het mogelijk om tot 95% van het zwavelwaterstof te verwijderen. In de praktijk blijkt dat de resulterende zwavelwaterstof concentratie bij mestvergisters na biologische ontzwaveling tussen de 50 en 300 ppm is, hetgeen ruim binnen de eisen van de motorfabrikanten ligt. De gemiddelde concentratie zwavelwaterstof in het gereinigde biogas ligt onder de 250 ppm.
37
Bij een vaste afdichting met fakkel en afblaasinstallatie zal er normaal gezien geen biogas uit de vergister afgeblazen worden want het biogas wordt in die gevallen normaliter afgefakkeld. Dit betekent dat slechts in uitzonderlijke gevallen brandbaar gas zal ontsnappen, bijvoorbeeld bij overproductie van biogas op het moment dat de fakkel defect is of in onderhoud is. Bediening en onderhoud Bediening van de vergistingsinstallatie is over het algemeen geen dagtaak en kan op boerderijschaal uitstekend worden gecombineerd met overige bezigheden. De installatie werkt automatisch. Toevoer van co-substraat kan worden geautomatiseerd. De installatie vraagt dagelijks enkele uren tijd aan bediening, met name aanvoer mest en co-substraat, afvoer van digestaat en dagelijks onderhoud. Alle met biogas in aanraking komende onderdelen moeten, voordat deze in gebruik worden genomen door een deskundige worden gekeurd. De leverancier van de vergistingstank en de gasopvang moet aangeven welke onderdelen periodiek moeten worden gecontroleerd voor een veilige en bedrijfszekere installatie. Volgens het Besluit voorzieningen en installaties milieubeheer dient een WKK eenmaal per kalenderjaar vakkundig te worden onderhouden en afgesteld en ten minste eenmaal per kalenderjaar worden gereinigd. Voorts is aangegeven dat de warmtekrachtinstallatie voor de ingebruikneming en vervolgens eenmaal per twee kalenderjaren op goed functioneren moet worden gecontroleerd aan de hand van de Veiligheidsvoorschriften voor aardgasmoteren van de Commissie Veiligheid Installaties voor het stoken van Aardgas (VISA, deel C), uitgave 1994. De uitstoot van stikstofoxides moet volgens BeesB kort na installatie en vervolgens eens per drie jaar moeten worden gemeten. 3.4.5
Vergisting van GFT Capaciteit van de installatie en bijbehorende hoeveelheid biomassa In Nederland draait momenteel één vergistingsinstallatie voor gescheiden ingezameld GFT-afval, namelijk de installatie van Orgaworld in Lelystad, die werkt volgens het Biocel-proces. De huidige Orgaworld-installatie te Lelystad bestaat uit 14 modulaire reactoren met elk een inhoud van 720 m3. Door de modulaire opbouw kan relatief eenvoudig en zonder noemenswaardige risico's de verwerkingscapaciteit worden aangepast. De huidige ontwerpcapaciteit is 55.000 ton per jaar, terwijl de vergunde capaciteit 85.000 ton per jaar is (SenterNovem, 2007e)7. De VAR is gestart met de bouw van een Kompogas GFT-vergistingsinstallatie (Var website, 2008). In de installatie zal jaarlijks zestigduizend ton GFT-afval worden verwerkt tot groene stroom. Met de bouw is een investering van 11,5 miljoen euro gemoeid. Als alles volgens plan verloopt, is de vergistingscentrale eind 2008 in werking. GFT-afval uit de provincies Gelderland, Overijssel en Utrecht wordt bij VAR verwerkt. In 2010 is capaciteitsuitbreiding met nog eens 60.000 ton gepland.
7
Vergunde capaciteit per 31 december 2006.
38
De ontwerpcapaciteiten van beide installaties zijn vergelijkbaar. Bij beide installaties wordt het resterende digestaat nagecomposteerd. In de MRA-regio wordt circa 30,000 ton GFT per jaar ingezameld. Dankzij de modulaire opbouw van zowel het Biocel als Kompogas proces kan een installatie met bovengenoemde capaciteit zondermeer worden gerealiseerd. Uiteraard kan ook een grotere centrale worden overwogen als GFT van buiten de regio wordt aangetrokken. Benodigde voorbewerking van de biomassa Biocel: Bij het Biocel proces is geen voorscheidingsinstallatie voorzien. Wel vindt een scheiding plaats van grove componenten door middel van de shovel waarmee het GFTafval vanuit de loshal in de opslag wordt gebracht. Het betreft hier de verwijdering van grove delen als boomstronken en de omvang van deze stroom is verwaarloosbaar. Verdere voorbewerking vindt normaliter niet plaats. Kompogas: Materialen met een droge stof gehalte tot 40%, een maximale deeltjesgrootte van zo’n 50 mm, met minder dan 3% stoorstoffen (inerte materialen zoals glas) kunnen worden gebruikt in de Kompogas installatie zonder verdere voorbewerking. In de praktijk zal het binnenkomende GFT derhalve moeten wordt verkleind en daarna gesorteerd of gezeefd (0-50 mm). Proces In Nederland is het batch proces van Biocel momenteel de enige gebruikte technologie waarmee GFT wordt vergist (en waarbij bovendien versnipperde biologisch afbreekbare fractie van luiers kan worden toegevoegd). Het Kompogas proces is een continu proces hetgeen financieel economische voordelen lijkt te hebben. Biocel: Vergisten van GFT-afval is de conversie van GFT-afval in biogas en een vergistingsresidu dat kan worden gecomposteerd. Organische stoffen worden daarbij anaëroob (zonder verbruik van zuurstof) door micro-organismen afgebroken. Na circa 3 weken, wanneer de biogasproductie sterk terugloopt, wordt het vergistingsproces beëindigd. Het vergistingsresidu wordt vervolgens nagecomposteerd. De vergistingsinstallatie bestaat uit een aantal reactoren. Elke reactor heeft een effectief volume van ongeveer 500 m3. Vulling van de reactoren vindt plaats met de shovel. Een afgevulde reactor wordt gesloten en op lichte onderdruk gehouden. Een deel van het uitgegiste materiaal wordt toegevoerd als entmateriaal (de verhouding GFT-afval : entmateriaal is 2 : 1). De verblijftijd bedraagt ongeveer 21 dagen bij een temperatuur van 35°C. Ongeveer 60% van de organische stoffen worden in biogas omgezet. De nabewerking bestaat uit een eerste zeving (50 mm) waarbij de doorval wordt afgezet als ruwe compost en het resterende digestaat wordt nagecomposteerd gedurende 2 tot 7 maanden op het terrein van de vergistingsinstallatie. De compost wordt vervolgens nagescheiden (op 15 mm) tot een schone compost en restafval (plastics e.d.). Kompogas: De nieuwe vergistingsinstallatie in aanbouw bij de VAR bestaat uit totaal vier vergistingstanks. Hierin wordt de zeeffractie <50 mm vergist tot biogas. In de gesloten reactor vindt anaërobe vergisting plaats waarbij micro-organismen organisch materiaal
39
omzetten in biogas. De thermofiele vergisting vindt plaats bij een temperatuur van 55-60 °C en duurt 15-20 dagen. Afhankelijk van de samenstelling kan per ton GFT tussen 105 en 130 m3 biogas worden geproduceerd. Het digestaat wordt d.m.v. ontwatering gescheiden in een vaste fractie en waterige fractie. De vaste fractie kan direct worden toegepast als verse compost (grondverbeteraar) of worden nagecomposteerd tot rijpe compost. Middels een WKK wordt het biogas omgezet in warmte en elektriciteit. De stroom wordt voor een groot deel afgezet aan het openbare stroomnet. De warmte wordt toegepast om het vergistingsproces in stand te houden. Energetische rendementen en de omvang van energie-productie Biocel: De biogasproductie bedraagt gemiddeld circa 75 m3/ton GFT-afval (AOO, 2002). De fractie keukenafval van GFT kan voor een potentieel hogere biogasproductie zorgen. Bij een capaciteit van 36,000 ton GFT per jaar, is de biogasproductie 2.7 mln. m3; bij 20 MJ/m3 biogas gaat het om 54 TJ, voldoende voor de productie van 5250 MWh elektriciteit, waarvoor een gasmotor met een capaciteit van circa 0.8-1 MWe benodigd is. Kompogas: Afhankelijk van de samenstelling kan volgens de website van leverancier Kompogas per ton GFT tussen 105 en 130 m3 biogas met een methaan gehalte van 5060% worden geproduceerd. Het verschil met Biocel kan mogelijk worden verklaard omdat de GFT verder wordt verkleind en het vergistingsproces bij een hogere temperatuur plaatsvindt. Echter, de Biocel gegevens betreffen praktijkwaarden terwijl de Kompogas gegevens van de leverancier afkomstig zijn. Logistiek en ruimtebeslag Bestaande aanvoerroutes voor gescheiden ingezameld GFT voor compostering, kunnen ook worden gebruikt voor GFT dat voor vergisting wordt aangeboden. Het GFT-afval wordt eens per twee weken gescheiden ingezameld en vervolgens vervoerd naar de afvalverwerkingsinrichting. Het transport naar de inrichting vindt in bulk plaats (28 ton/vracht). De oppervlakte voor een vergistingsinstallatie bedraagt ongeveer 14 ha voor een schaalgrootte van 150 kton per jaar (KEMA, 2000). Bij een schaalgrootte van 30.000 ton/jaar en een schaalfactor van 0.8 vertaalt dit zich naar zo’n 4500 m2. Biocel: Het aangevoerde GFT-afval wordt in de ontvangsthal op de stortvloer gestort. Het gestorte GFT-afval wordt verplaatst naar de GFT-opslag in dezelfde hal met behulp van een shovel. Kompogas: Na registratie en weging wordt het materiaal naar een ontvangstgebied gebracht, vanwaar het met een shovel wordt getransporteerd naar een opslagplaats. Het materiaal wordt vervolgens met een shovel naar een shredder gebracht en vervolgens via een lopende band naar een zeef met een maasgrootte van ongeveer 50 mm gebracht, waarmee twee fracties worden gescheiden. Indien nodig kan verdere voorbewerking als verwijderen van metalen, glas, stenen en plastics plaatsvinden. De gezeefde fractie (<50 mm) komt in een interim tank waarna het materiaal in de installatie wordt gebracht.
40
Milieu-effecten De vergistingsstap met opvang van biogas vindt plaats in een luchtdichte omgeving, waarbij het biogas wordt gereinigd en verbrand in een gasmotor. De geuroverlast is hierdoor beperkt. Een biofilter zorgt voor afbraak van SO2 en andere componenten. Er treden emissies naar lucht op als gevolg van verbranding van biogas in de WKKinstallatie welke moeten voldoen aan de eisen gesteld in BEES-B. De inrichting is voorzien van adequate bodembeschermende voorzieningen, zodat er normaliter geen emissies naar de bodem optreden. Bediening en onderhoud Volgens afvalverwerking in cijfers 2006 heeft de Biocel vergister van Orgaworld 4.5 fte aan arbeidsplaatsen nodig. 3.5
Conclusie energetische omzetting Uit de inventarisatie in Hoofdstuk 3 is bekend welke biomassastromen in de MRA-regio beschikbaar kunnen worden gemaakt voor energie-opwekking. Omdat de eigenschappen van de verschillende biomassastromen onderling sterk verschillen, zijn er ook zeer uiteenlopende technologieën nodig om elk type biomassa zo efficiënt en kosteneffectief mogelijk om te zetten in biobrandstoffen of bruikbare energie (zoals warmte, koude of elektriciteit). Uit het grote aantal mogelijke biomassa-technologie-combinaties (BTC’s) zijn de BTC’s geselecteerd die het meest kansrijk worden geacht in de MRA-regio: 1. Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen 2. Kleinschalige verbranding van schoonhout voor alleen warmte opwekking 3. Decentrale verbranding B-hout 4. Co-vergisting van mest met co-substraten voor WKK toepassing. 5. Energie-opwekking uit GFT door middel van vergisting De geselecteerde BTC’s zijn uitgebreid beschreven in dit rapport zodat een goede indruk ontstaat van de mogelijkheden van de technologie. De beschikbaarheid van de biomassa in de regio vormt het uitgangspunt voor de keuze van de capaciteit van de installatie. De energetische rendementen en de omvang van de energieproductie zijn berekend. Ook logistieke aspecten en het ruimtebeslag van de installatie zijn beschreven. In Tabel 3-4 zijn de belangrijkste kenmerken samengevat. Het Parenco initiatief is hier niet meegenomen gezien het specifieke karakter van de installatie.
41
Tabel 3-4 Samenvatting BTC's Verbranding schoon hout Elektriciteit
WKK (1)
WKK
knip- en snoeihout
Biomassastroom 37.000
hoeveelheid biomassa (ton/jaar)
36.000
Kleinschalig warmte Warmte
elektriciteit
Chips 41.000
1.750
Covergisting van Vergisting van mest GFT
Verbranding B-hout WKK B-hout 24.000
26.000
mest en cosubstraat
GFT-afval
39.000
30.000
verkleinen van co-substraten
n.v.t .
3
hoeveelheid stortgas/biogas (Nm /uur) Verkleinen en zeven
-
benodigde voorbewerking
verkleinen en verwijderen metalen
3
3,9
3,0
2,0
2 - 1,4
2,0
0
2,0
2,0
1,0
0,75
0
0 - 7,6
15,3
1
0
15,3
0
0
bruto elektrisch rendement
15,9%
14,5%
9,6%
-
15,9%
12,2%
36% (3)
36% (3)
totaal netto rendement
14,3%
38,3%
82,1%
85,0%
14,3%
77,8%
opgewekte elektriciteit (MWh/jaar)
13.500
11.500
9.000
0
13.500
11.500
7.500
5.200
4.000
3.400
2.650
0
4.000
3.400
2.200
1.550
netto geleverde warmte (GJ/jaar)
0
83.500
275.400
13.500
0
58.000
0
0
aantal huishoudens
0
1.200
n.v.t.
200
0
n.v.t.
0
0
2.000
4.500
biogasproductie (miljoen m /jaar) bruto elektrisch vermogen (MWe) thermisch vermogen (MWth)
aantal huishoudens
3
opgewekt groengas (miljoen m /jaar) aantal huishoudens 2
indicatie ruimtebeslag (m ) Logistiek
2.400 deels centraal beschikbaar; deels leveranciers; deels inzameling nog opzetten
2.400
mest van meerdere wordt al komt reeds centraal bedrijven ingezameld en beschikbaar bij inzamelaars en ARN samenvoegen; co- aanleververplich substraat inkopen ting aan ARN
Opmerkingen: (1) WKK voor stadsverwarming (warm water van 90 - 70 C) (2) 20.000 t/jaar mest en 19.000 ton/jaar co-substraat (3) rendement van de gasmotor (4) voor opwerking en op druk brengen van het gas is elektriciteit nodig (5) scheidingsrendement methaan uit het stortgas
42
Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen Decentrale verbranding van houtchips voor de opwekking van elektriciteit en warmte is een commercieel bewezen optie. Op basis van de beschikbare houtige stromen in de MRA-regio zou een centrale van slechts 1-1.5 MWe gerealiseerd kunnen worden. Het is echter goed mogelijk om additionele stromen van buiten de regio beschikbaar te maken, bijvoorbeeld stromen van de omringende composteerders en stromen die ingekocht worden bij biomassahandelaren. Er is daarom een installatie van 2 MWe beschreven waarin jaarlijks circa 37.000 ton houtchips worden verstookt. Een bestaand initiatief is het bijstoken van schoon hout in de bestaande biocentrale van Parenco in Renkum. Parenco heeft onlangs een vergunning ingediend voor het stoken van onder meer schoon hout in hun centrale waarmee zij een groot deel van de thans ingezette aardgas zou kunnen vervangen. Deze installatie zou 30.000 – 100.000 ton per jaar aan schone biomassa kunnen gaan verstoken. Kleinschalige verbranding van schoonhout voor warmte-opwekking Verbranding van houtsnippers of pellets in een houtboiler is eveneens bewezen technologie. Met de geproduceerde warmte zou een warmtenet gevoed kunnen worden in een wijk of zou een recreatiepark of zwembad verwarmd kunnen worden. In de uitgewerkte case, gebaseerd op de situatie in Zevenaar is een installatie van 1 MWth bekenen. Voor deze schaal zal zo’n 1.700 ton houtsnippers per jaar nodig zijn, afhankelijk van het aantal operationele uren per jaar. Hermee kan wel voorzien worden in de basislast van de het nieuwe bedrijventerrein te Zevenaar. Decentrale verbranding B-hout De decentrale verbranding van B-hout is een bewezen technologie. Er is uitgegaan van een installatie met een capaciteit van 2 MWe. Omdat B-hout een lager vochtgehalte heeft dan knip- en snoeihout heeft de centrale in dit geval slechts 24.000 ton B-hout per jaar nodig. Deze hoeveelheid komt statistisch gezien vrij in de MRA-regio. Het voordeel is dat het B-hout reeds centraal beschikbaar komt bij verschillende inzamelaars. Het nadeel is dat het B-hout reeds zijn weg in de markt heeft gevonden voor materiaal- en energietoepassingen, zodat er geconcurreerd moet worden met andere afnemers. Indien het mogelijk is om een groot gedeelte van de opgewekte warmte af te zetten bedraagt het energetisch rendement meer dan 82%. Hiermee kunnen ongeveer 3.400 huishoudens van elektriciteit worden voorzien en er kan warmte naar de industrie afgezet worden. Hiermee kan jaarlijks de uitstoot van ruim 10.000 ton CO2 worden vermeden. Co-vergisting van mest met co-substraten In Nederland zijn meer dan 60 vergisters operationeel waarin meestal mest met cosubstraat wordt vergist. Er is een trend dat de capaciteit van de mestvergisters toeneemt. Een typische schaalgrootte is momenteel 1 MWe. Op deze schaal is in totaal zo’n 20.000 ton varkens- of rundermest nodig alsook 19.000 ton co-substraat. In de MRA-regio wordt jaarlijks meer dan 600.000 ton dunne mest geproduceerd, maar een hoeveelheid van 20.000 ton mest is vaak niet op één veehouderij beschikbaar. De mestvergistingsinstallatie zal dus afhankelijk zijn van meerdere toeleveranciers van mest en afnemers van digestaat.
43
Agrariërs kunnen co-substraten zelf verbouwen of inkopen bij handelaren. Het co-substraat kan een product zijn dat vermeld staat op de positieve lijst, opgesteld door LNV, zoals snijmaïs, glycerine of weidegras. In dat geval kan het digestaat als meststof worden afgezet. Indien co-substraten worden gebruikt die niet op de positieve lijst staan of indien meer dan 50% co-substraat wordt toegevoegd, moet bij afzet van het digestaat (buiten het bedrijf) een ontheffing worden aangevraagd. In de praktijk is dit vaak een moeizaam traject. Bij vergisten van 20.000 ton varkensmest en een overeenkomstige hoeveelheid cosubstraat kan jaarlijks circa 7.500 MWh elektriciteit worden opgewekt, voldoende voor ongeveer 2.200 huishoudens. De totaal vermeden CO2-uistoot is bijna 4.500 ton/jaar. Vergisting van GFT In Nederland draait momenteel één vergistingsinstallatie voor gescheiden ingezameld GFT-afval. Deze installatie van Orgaworld in Lelystad werkt volgens het Biocel-proces en kan ongeveer 55.000 ton/jaar GFT-afval vergisten. Ook gescheiden ingezamelde luiers kunnen in dit proces worden meevergist. Daarnaast is de VAR is gestart met de bouw van een Kompogas GFT-vergistingsinstallatie waarin jaarlijks 60.000 ton GFT-afval kan worden verwerkt. Bij beide processen resteert een grote hoeveelheid niet-vergiste fractie (het digestaat) dat moet worden nagecomposteerd. Na opwerking ontstaat een schone compost die onder andere als bodemverbeteraar kan worden ingezet. Uitgaande van een installatie die 30.000 ton GFT-afval per jaar vergist, wordt 3 miljoen m3 biogas geproduceerd. Hiermee kan een vermogen van ongeveer 750 kWe worden opgewekt. De jaarlijkse elektriciteitsproductie bedraagt in dat geval ongeveer 5.200 kWh, voldoende voor circa 1.500 huishoudens en een CO2-reductie van 3.100 ton/jaar.
44
4
FINANCIËLE HAALBAARHEID VAN DE GESELECTEERDE BTC’S In het voorgaande hoofdstuk is een aantal geselecteerde biomassa-technologie combinaties uitgewerkt welke geschikt worden geacht voor toepassing in de MRA-regio. In dit hoofdstuk wordt onderzocht of deze BTC’s ook financieel haalbaar zijn onder de huidige condities. De volgende scenario’s zijn daarom doorgerekend: • Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen o Scenario 1: alleen elektriciteit o Scenario 2: elektriciteit en laagwaardige warmte o Scenario 3: elektriciteit en hoogwaardige warmte • Kleinschalige verbranding van schoonhout voor warmteopwekking • Decentrale verbranding B-hout (2 MWe) o Scenario 1: alleen elektriciteit o Scenario 2: elektriciteit en hoogwaardige warmte • Co-vergisting van mest met co-substraten (39.000 ton/jaar) • Vergisting van GFT (30.000 ton/jaar) Het is belangrijk om te realiseren dat de financiële haalbaarheid geen statisch gegeven is, zoals onderstaande voorbeelden aantonen: 1. Meestal kan bio-energie nog niet concurreren met fossiele alternatieven en daarom zijn voorlopig nog subsidies nodig. Deze kunnen snel wisselen. Een voorbeeld is de MEP-subsidie die in augustus 2006 plotseling werd afgeschaft. Per 1 april 2008 is de Stimuleringsregeling Duurzame Energieproductie – SDE regeling van kracht. 2. De prijzen van biomassa variëren voortdurend. Door de toenemende vraag van de afgelopen jaren zijn de prijzen voor diverse houtachtige stromen sterk gestegen. Ook de prijzen van diverse co-substraten voor vergisting (zoals energiemaïs) zijn sterk gestegen. 3. De investeringskosten voor bepaalde onderdelen van de bio-energiecentrale kunnen sterk wisselen. Zo is er op dit moment een grote vraag vanuit China naar turbines, waardoor de prijzen sterk zijn gestegen. 4. Ook de prijzen van warmte en elektriciteit variëren sterk. Een biomassa-installatie vergt veelal een forse investering die over een aantal jaren moet worden terugverdiend. Naast de berekening van de financiële haalbaarheid is het daarom zeker zo belangrijk om ook de risico’s in kaart te brengen. Dit geldt in het bijzonder voor zekerheid en prijsniveau van de biomassa-aanvoer en energie-afzet. Naast de financiële berekeningen in de volgende paragrafen zijn daarom ook gevoeligheidsanalyses gemaakt voor de verschillende variabelen. Voorafgaand aan de financiële berekeningen is eerst een overzicht gegeven van de huidige vergoedingen voor duurzame elektriciteit en groen gas op basis van de SDEregeling. En vervolgens is de keuze voor de vergoeding van de opgewekte warmte gemotiveerd.
45
4.1
Status SDE-regeling per oktober 2008 Per 1 april 2008 is de stimuleringsregeling duurzame energieproductie (SDE-regeling) van kracht. In Tabel 4-1 is een overzicht gegeven van de vergoedingen voor elektriciteit en groen gas voor biomassa gerelateerde categorieën. Tabel 4-1 Vergoedingen SDE-regeling Categorie Basisbedrag
Verwacht correctie-bedrag [1] (2008)
Verwacht subsidie-bedrag [2] (2008)
€ 0,058 per kWh
€0,067 per kWh
€0 per kWh
Verbranding van vaste biomassa, verbranding van biogas uit vergisting van GFT en mestcovergisting
€ 0,12 per kWh
€0,058 per kWh
€0,062 per kWh
Afvalverbrandingsinstallaties met een energetisch rendement hoger dan 22%
Basisbedrag loopt per procentpunt op naar rato energetisch rendement €0,115 - €0,137 per kWh
€0,121 per kWh
€0,004 per kWh
Hernieuwbare Elektriciteit Elektriciteitsopwekkingen met behulp van RWZI/AWZI/Stortgas
Hernieuwbaar Gas Biogasproductie met behulp van RWZI/AWZI/Stortgas Biogasproductie met behulp van mestvergisting/covergisting of GFT
3
€ 0,277 per Nm gas
€0,198 gas
per
3
Nm
€0,079 gas
per
3
Nm
3
€ 0,44 per Nm gas
Bron: www.senternovem.nl/sde [1] Het correctiebedrag wordt jaarlijks vastgesteld op basis van de in dat jaar gerealiseerde elektriciteit- of gasprijs. De correctiebedragen in de tabel zijn gebaseerd op de lange termijn prijsverwachtingen van gas en elektriciteit. [2] Het subsidiebedrag wordt berekend door het basisbedrag te verminderen met het correctiebedrag.
In de tweede week van Oktober 2008 hebben ECN en KEMA hun conceptadvies uitgebracht voor de SDE regeling 2009-2010. Zij doen op verzoek van het Ministerie van Economische Zaken onderzoek naar de kostprijs van duurzame elektriciteitsopwekking in Nederland voor 2009-2010. In onderstaande tabel zijn deze adviezen opgenomen, ter vergelijking zijn de adviezen voor 2008 ook weergegeven. Tot begin november kan met reageren op deze bevindingen, waarna er een definitief advies zal worden uitgebracht. 2008 – 2009 [1]
Biomassavergistingsinstallaties Stortgas RWZI/AWZI Covergisting van dierlijke mest Vergisting overige biomassa Biomassaverbrandingsinstallaties Vaste biomassa <10 MWe Vaste biomassa 10 – 50 MWe Vloeibare biomassa <10 MWe Vloeibare biomassa 10 - 50 MWe Afvalverbrandingsinstallaties Standaard rendement Upgraded
2009 – 2010 [2]
Subsidieduur (jaren)
Basisbedrag (€/kWh)
Subsidieduur (jaren)
Basisbedrag (€/kWh)
12 12 12 12
0,078 0,058 0,179 0,124
12 12 12 12
0,080 0,059 0,187 0,127
12 12 12 12
0,188 0,115 0,184 0,146
12 12 12 12
0,191 0,117 0,174 0,137
15 15
0,051 0,055
15 15
0,052 0,056
46
Hoog rendement
15
0,061
15
0,062
Groen gas Stortgas RWZI en AWZI Mestcovergisting, klein* Mestcovergisting, groot** Vergisting overige biomassa
[3] 12 12
0,357 0,277
12
0,840
12
0,721
12 12 12 12 12
0,364 0,282 0,878 0,750 0,735
[1] Bron: Tilburg, X. Van, et al. (2008). Technisch-economische parameters van duurzame elektriciteitsopties in 2008-2009. Eindadvies basisbedragen voor SDE-regeling. [2] Bron: Tilburg, X. Van, et al. (2008). Technisch-economische parameters van duurzame elektriciteitsopties in 2009-2010. Conceptadvies basisbedragen voor SDE-regeling. [3] Bron: Tilburg, X. Van, et al. (2008). Technisch-economische parameters van groengasproductie 20082009. Eindadvies basisbedragen voor SDE-regeling. * 270 Nm3/h ruw biogas of 150 Nm3/h groen gas, komt overeen met een bio-WKK van 600 kWe ** 875 Nm3/h ruw biogas of 500 Nm3/h groen gas, komt overeen met een bio-WKK van 2 MWe
De basisbedragen voor de verschillende opties zijn licht gestegen vanwege gangbare prijsstijgingen (inflatie). De prijs van vloeibare biomassa is internationaal zodanig gedaald dat het leidt tot een daling van het basisbedrag voor verbrandingsinstallaties op vloeibare biomassa. Het betreft hier wel de resultaten van berekeningen van ECN en KEMA. De definitieve SDE bedragen worden vastgelegd binnen enkele maanden door het ministerie van Economische Zaken. 4.2
Warmteprijs In tegenstelling tot de vergoeding voor de opgewekte duurzame elektriciteit is er geen eenduidige prijs (of subsidie) voor levering van warmte door middel van bio-energie. Deze prijs zal onder andere afhangen van de kwaliteit van de geleverde warmte (water/stoom, temperatuur, druk). De volgende overwegingen spelen een rol bij de keuze voor de vergoeding voor de warmte opwekking: • In het algemeen wordt bij het bepalen van de prijs voor de consument uitgegaan van het “niet meer dan anders”-principe. Dit houdt in dat een consument niet meer betaalt voor duurzame warmte dan hij voor warmte uit aardgas kwijt zou zijn. Op basis van de rekenmethodiek die wordt geadviseerd door EnergieNed ligt deze prijs op ongeveer 15 €/GJ (ex. BTW en energiebelasting). Rekening houdend met distributieverliezen van 20% komt dit neer op 12,5 €/geproduceerde GJ. • Voor industriële gebruikers is het alternatief toepassen van een aardgasgestookte ketel. Inclusief afschrijvingen en onderhoud van een warmteketel bedragen de kosten voor warmteproductie dan ongeveer 7 tot 8 €/GJ. • Wanneer bij installaties die elektriciteit produceren (d.m.v. een stoomcyclus) ook warmte wordt afgezet, zal de elektriciteitsproductie dalen. Er zal een minimale vergoeding voor warmte moeten bestaan om dit verlies aan inkomsten te kunnen compenseren. Deze prijs is afhankelijk van een groot aantal factoren, maar ligt voor een kleine WKK-centrale van 2 MWe op hout op ongeveer 2 tot 3 €/GJ. In de berekeningen zal gewerkt worden met een prijs van 8 €/GJ. Dit geldt voor alle scenario’s waarbij warmte wordt gezien als een bijproduct.
47
Indien het eindproduct stoom (warmte) is en een installatie enkel voor dit doeleinde wordt ontwikkeld dan zal de verkoop prijs hoger liggen, dichter bij het “niet meer dan anders principe”. Daarom is er voor deze optie gekozen voor een warmteprijs van 10 €/GJ. 4.3
Andere parameters Voor het berekenen van de haalbaarheid van verschillende cases is een aantal standaardparameters gedefinieerd (zie Tabel 4-2). Tabel 4-2 Uitgangspunten voor de financiële berekeningen Parameters Projectduur 8 Discontovoet Belasting Investeringskapitaal + subsidies Leningen Rente lening Looptijd lening
12 8% 25.5% 35% 65% 6% 12
jaar
jaar
Voor projectduur is standaard een periode van 12 jaar gekozen omdat dit overeenkomt met de looptijd van de SDE-bijdrage voor de meeste categorieën. Voor het bepalen van de netto contante waarde van een project is een discontovoet van 8% gekozen. Het winstbelastingpercentage is 25,5%. Wat betreft financiering wordt gekozen voor een mix van privaat kapitaal, bankleningen en (indien mogelijk) subsidies. Hierbij is het aandeel van bankleningen vastgesteld op 65% van het benodigde kapitaal, een gebruikelijk percentage bij projectfinanciering. Bankleningen lopen over de gehele levensduur van het project, tegen een percentage van 6%. 4.4
Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen Voor de verbranding van vaste biomassa in een WKK-installatie kunnen verschillende cases worden beschouwd: • Alleen elektriciteitsproductie. Hierbij wordt de centrale geoptimaliseerd op elektriciteitsopbrengst. Er wordt gebruik gemaakt van een condenserende stoomturbine en de laagwaardige restwarmte wordt vernietigd. Het elektrisch rendement is relatief hoog • Elektriciteit en levering van laagwaardige warmte voor bijvoorbeeld een stadsverwarmingsnet. Hierbij wordt, afhankelijk van de warmtevraag, een hoeveelheid stoom uit de turbine afgetapt om warm water te produceren (90°C). Op momenten dat er veel warmte wordt geleverd zal er minder elektriciteit worden geproduceerd. • Elektriciteit en levering van hoogwaardige warmte, bijvoorbeeld in de vorm van processtoom voor industriële toepassing. Er wordt uitgegaan van levering van verzadigde stoom bij een druk van 2 bar. Hierdoor neemt de elektriciteitsproductie nog verder af.
8
De discontovoet is het percentage waarmee de waarde van toekomstige kasstromen wordt berekend.
48
4.4.1
Scenario 1: alleen elektriciteit In dit scenario wordt uitgegaan van een situatie waarin géén warmte kan worden afgezet. Dit resulteert in de volgende parameters: • De centrale heeft een (bruto) vermogen van 2 MWe en een (bruto) elektrisch rendement van 15,9%. De elektrische installaties in de centrale zelf verbruiken 10% van de opgewekte elektriciteit, wat resulteert in een netto elektriciteitsproductie van 13.500 MWh per jaar. • De centrale verstookt schone houtchips met een vochtpercentage van 45% en een stookwaarde van 9,1 GJ/t. In eerste instantie is uitgegaan van een biomassaprijs van 20 €/ton geleverd bij de centrale. In Tabel 4-3 zijn de overige parameters weergegeven. Tabel 4-3 Parameters schoon hout verbranding voor alleen elektriciteit Schone houtchips
Brandstof Stookwaarde (gemiddeld) Brandstofconsumptie Brandstofprijs (gemiddeld) Capaciteit centrale (elektrisch) Draaiuren totaal Elektrisch rendement (gemiddeld) Eigenverbruik (elektrisch) Productie elektriciteit (netto) Productie warmte (netto)
9,1 37.527 20 2.0 7500 15,9% 10,0% 13.500 0
GJ/t t/jaar €/t MWe uur/jaar
MWhe/jaar GJ/jaar
Van direct belang voor de financiële analyse zijn de investeringskosten, de operationele kosten en de opbrengsten. • Investeringskosten bestaan uit installaties (boiler en toebehoren, brandstofsysteem, turbine en generator, rookgasreiniging; inclusief installatiekosten), land, gebouwen en infrastructuur. Werkkapitaal is nodig voor onder andere voorraden en debiteuren en betalen van bouwrente. • Operationele kosten bestaan voornamelijk uit inkoop van biomassa. Daarnaast zijn er kosten voor personeel, onderhoud, en andere kosten (asafzet, administratie). • Opbrengsten bestaan uit inkomsten uit de verkoop van elektriciteit. In Tabel 4-4 zijn de kosten gekwantificeerd. Tabel 4-4 Kosten en opbrengsten schoon hout verbranding voor alleen elektriciteit Kosten Investeringskosten Installaties Land, gebouwen en infrastructuur Werkkapitaal en rente constructie Operationele kosten Biomassa Operatie en onderhoud Opbrengsten Elektriciteit Warmte
6.300.000 4.400.000 1.600.000 300.000 1.156.547 750.547 406.000 1.620.000 1.620.000 0
€ € € € €/jaar €/jaar €/jaar €/jaar €/jaar €/jaar
49
Aan de hand van bovenstaande kosten en opbrengsten zijn twee kasstromen berekend: • project kasstroom: de kosten en opbrengsten van het project worden beschouwd, zonder rekening te houden met de manier van financiering; • kasstroom voor de investeerder: uitgangspunt is het rendement op het privaat ingebrachte kapitaal (zonder subsidies en leningen), rekening houdend met kosten van rente en aflossingen. Uit deze kasstromen volgen de financiële kentallen in de volgende tabel: Tabel 4-5 Resultaat schoon hout verbranding voor alleen elektriciteit Resultaten 9
Terugverdientijd 10 Interne rentabiliteit (IR) Netto contante waarde (NCW) Terugverdientijd 12 IR op kapitaal 11 NCW op kapitaal
>12 1% -2.251.859 >12 -1.827.805
jaar € jaar €
Uit de resultaten blijkt dat dit scenario niet haalbaar is. De rentabiliteit is lager dan de discontovoet (respectievelijk 1% en 8%). Een investeerder zal hierin niet geïnteresseerd zijn. Om in dit scenario toch tot een haalbaar project te komen zullen ofwel de investeringen omlaag moeten (bijvoorbeeld met een subsidie), ofwel de operationele kosten omlaag moeten (bijvoorbeeld door lagere brandstofkosten), ofwel de inkomsten omhoog moeten (bijvoorbeeld met een hogere SDE). De ondergrens van 8% rentabiliteit zou worden gehaald door: • De totale investeringen te verlagen met 37%; of • De operationele kosten te verlagen met 34% (bijvoorbeeld door biomassa in te zetten met een prijs beneden 9,5 €/t); of • De inkomsten te verhogen met 25% (bijvoorbeeld met een SDE-vergoeding van 0,15 €/kWh). 4.4.2
Scenario 2: elektriciteit en laagwaardige warmte In het tweede scenario wordt uitgegaan van de mogelijkheid om een bepaalde hoeveelheid warmte af te zetten, in de vorm van warm water. Uitgangspunt is een stadsverwarmingsnet waarin de biomassacentrale kan voorzien in de basisvraag (en een aardgasinstallatie in de piekvraag). Uitgangspunt is warmtelevering aan een wijk van 5.000 woonhuizen. Omdat de centrale de basislast voorziet, zal hij naar schatting 2.000 uur per jaar maximale warmte kunnen leveren, en gedurende 2.200 uur per jaar (gemiddeld) halflast. Jaarlijks wordt dan 11.500 MWh elektriciteit en 87.500 GJ warmte geleverd.
9
De terugverdientijd van een investering is de tijd waarin de investering zich terugverdiend. De interne rentabiliteit van een investering geeft de mate aan waarin een investering rendeert. De IR waarde geeft de waardestijging aan van een investering over de looptijd van het project. Vaak wordt zowel de IR weergegeven over de totale investering als over het zelf ingebrachtte kapitaal. 11 NCW is de netto contante waarde van de totale investering dan wel van het zelf ingebrachte kapitaal. Deze wordt berekend aan de hand van de kasstroom die een investering genereert. 10
50
De overige parameters en de kosten en opbrengsten zijn beschreven in Annex C. Uit de kasstroom-berekeningen in dit scenario volgen de volgende financiële kentallen: Tabel 4-6 Resultaat schoon hout verbranding WKK Resultaten Terugverdientijd Interne rentabiliteit (IR) Netto contante waarde (NCW) Terugverdientijd IR op kapitaal NCW op kapitaal
8,4 9% 402.259 7,6 14% 826.314
Jaar € Jaar €
Uit deze kasstroom-berekeningen blijkt dat in dit scenario, de minimale voorwaarden voor haalbaarheid wel worden gehaald. Hierbij dient te worden opgemerkt dat de rentabiliteit op geïnvesteerd kapitaal nog betrekkelijk laag is. Het is dus de vraag of interessant is voor een investeerder. Een (kwantitatieve) analyse van de gevoeligheden voor variaties in verschillende variabelen toont het volgende beeld: Tabel 4-7 Gevoeligheidsanalyse schoon hout verbranding WKK Gevoeligheid Warmte-prijs Warmte-afzet Biomassa-prijs Bezettingsgraad
Project-IR (+)
Project-IR (-)
11% 10% 12% 10%
8% 8% 6% 8%
+/- 1 €/GJ +/- 1.000 woningen +/- 5 €/t +/- 500 uur/jaar
Uit deze getallen blijkt dat variaties in de biomassaprijs een groot effect kunnen hebben op de haalbaarheid. Bij stijgingen van meer dan 2 €/t zakt de rentabiliteit beneden de 8%. Omdat het in de praktijk bijna onmogelijk is om lange termijn contracten te sluiten voor levering van biomassa is dit een groot risico. 4.4.3
Scenario 3: elektriciteit en hoogwaardige warmte Behalve laagwaardige warmte kan ook hoogwaardige warmte worden geleverd, bijvoorbeeld in de vorm van processtoom aan de industrie. In dit geval zal de mogelijk op te wekken hoeveelheid elektriciteit nog verder afnemen. Dit zal daarom pas interessant zijn als de mate van warmte-afzet hoog is, bijvoorbeeld als er een constante vraag naar processtoom is gedurende een groot deel van het jaar. In dit scenario wordt uitgegaan van de levering van processtoom van 2 bar, gedurende 5000 uur per jaar. De parameters en kosten en opbrengsten zijn wederom te vinden in Annex C. De kasstroom analyse levert de financiële kentallen uit Tabel 4-8 op. Tabel 4-8 Resultaten schoon hout verbranding WKK met stoom Resultaten Terugverdientijd Interne rentabiliteit (IR) Netto contante waarde (NCW) Terugverdientijd IR op kapitaal NCW op kapitaal
6,2 17% 4.184.900 3,4 43% 5.592.045
Jaar € jaar €
51
Uit bovenstaande kentallen volgt dat onder de gemaakte aanname van warmte-afzet (stoomdruk, vraag, uren per jaar) een centrale op schoon hout haalbaar is. Ook voor dit scenario zijn de gevoeligheden voor variaties bepaald. Tabel 4-9 Gevoeligheidsanalyse schoon hout verbranding WKK met stoom Gevoeligheid Warmte-prijs Biomassa-prijs Bezettingsgraad
+/- 1 €/GJ +/- 5 €/t +/- 1000 uur/jaar
IR (+)
IR (-)
19% 14% 21%
14% 19% 11%
Binnen de gekozen marges hebben variaties in warmteprijs en biomassaprijs beperkte invloed. De bezettingsgraad van de centrale heeft een veel grotere invloed: bij minder dan 3.400 bedrijfsuren zakt de rentabiliteit beneden 8%. Bij Parenco is sprake van een situatie waar electriciteit wordt opgewekt in combinatie met hoogwaardige warmte. Het betreft hier echter een speciaal geval omdat gebruik wordt gemaakt van een bestaande installatie. De financiele haalbaarheid is hierbij zeer specifiek en is derhalve hier ook niet doorgerekend. 4.5
Kleinschalige verbranding van schoonhout voor warmteopwekking In dit scenario wordt uitgegaan van een situatie waarin een houtgestookte verwarmingsketel warmte levert aan een warmtenet (1500 woningen). De ketel levert de basislast, de pieklast wordt gedekt met aardgas. Dit resulteert in de volgende parameters: • De installatie heeft een vermogen van 1 MWth en een rendement van 85%. Gemiddeld draait de installatie voor 2500 h/a op vollast, en 2500 h/a op deellast. De warmteproductie is dan 13.500 GJ per jaar. De gasgestookte installatie wordt verder buiten beschouwing gelaten. • De centrale verstookt schone houtchips met een vochtpercentage van 45% en een stookwaarde van 9,1 GJ/t. In eerste instantie is uitgegaan van een biomassaprijs van 20 €/ton geleverd bij de centrale. In Tabel 4-10zijn de overige parameters weergegeven. Tabel 4-10 Parameters schoon hout verbranding voor alleen warmte Capaciteit centrale Brandstof Stookwaarde (gemiddeld) Brandstofconsumptie Brandstofprijs (gemiddeld) Draaiuren vollast Draaiuren deellast Draaiuren totaal Rendement Productie warmte
1 Schone 9,1 1.755 20 2.500 2.500 5.000 85% 13.500
MWth houtchips GJ/t t/jaar €/t uur/jaar uur/jaar uur/jaar GJ/jaar
Van direct belang voor de financiële analyse zijn de investeringskosten, de operationele kosten en de opbrengsten. • Investeringskosten bestaan uit installaties (boiler en toebehoren, brandstofsysteem, rookgasreiniging; inclusief installatiekosten), land en gebouwen. Investeringen in die
52
• •
laatsten worden gedeeld met de investering in the gasgestookte installatie. Werkkapitaal is nodig voor onder andere voorraden en debiteuren en betalen van bouwrente. Operationele kosten bestaan voornamelijk uit inkoop van biomassa. Daarnaast zijn er kosten voor personeel, onderhoud, en andere kosten (asafzet, administratie). Opbrengsten bestaan uit inkomsten uit de verkoop van warmte. Er wordt uitgegaan van een opbrengst van 10 EUR/GJ.
In Tabel 4-11 zijn de kosten gekwantificeerd. Tabel 4-11 Kosten en opbrengsten schoon hout verbranding voor alleen warmte Kosten Investeringskosten Installaties Land, gebouwen en infrastructuur Werkkapitaal en rente constructie Operationele kosten Biomassa Operatie en onderhoud Opbrengsten Warmte
460.000 375.000 60.000 25.000
€ € € €
82,099
€/jaar
35,099
€/jaar
47,000 135.000 135.000
€/jaar €/jaar €/jaar
Aan de hand van bovenstaande kosten en opbrengsten zijn twee kasstromen berekend: • project kasstroom: de kosten en opbrengsten van het project worden beschouwd, zonder rekening te houden met de manier van financiering; • kasstroom voor de investeerder: uitgangspunt is het rendement op het privaat ingebrachte kapitaal (zonder subsidies en leningen), rekening houdend met kosten van rente en aflossingen. De investering in de ketelinstallatie en toebehoren komt in principe in aanmerking voor Energie Investerinsaftrek (EIA). Dit deel van de investering kan voor 44% in mindering worden gebracht van de bruto winst, waardoor een belastingvoordeel volgt. Het nettoeffect is een subsidie van ca 10% op dat deel van de investering. Uit de kasstrooms volgen de financiële kentallen in de volgende tabel: Tabel 4-12 Resultaat schoon hout verbranding voor alleen elektriciteit Resultaten Terugverdientijd Interne rentabiliteit (IR) Netto contante waarde (NCW) Terugverdientijd IR op kapitaal NCW op kapitaal
10 5% -87.181 9 10% 16.375
jaar € jaar €
Uit de resultaten blijkt dat in dit scenario de rentabiliteit is lager dan de discontovoet (respectievelijk 5% en 8%) maar dat met subsidies en leningen toch een positief rendement op kapitaal gehaald kan worden.
53
Een gevoeligheidsanalyse wijst verder uit dat de gevoeligheid voor vooral de warmteprijs, warmte-afzet, biomassa-prijs en investeringen aanzienlijk is: • Bij een toename van de warmteprijs stijgt de IR van 5% naar bijna 9% • Bij een 10% grotere warmte-afzet stijgt de IR naar bijna 8% • Variaties in de biomassa-prijs van + of -5 EUR/t resulteren in IR-waarden van 3% en 8% • Variaties in de investeringskosten van + of –10% resulteren in IR-waarden van 4% en 7% Deze resultaten geven aan dat er wel degelijk perspectief is voor opwekking van warmte met houtchips, zij het onder iets gunstiger omstandigheden dan de aangenomen parameters (bijvoorbeeld iets hogere warmte-prijs of warmte-afzet, of een kleine bijdrage in de investeringskosten). 4.6
Decentrale verbranding B-hout In plaats van schone houtchips kan ook B-hout worden gekozen als brandstof. Voordeel is dat de brandstofkosten (uitgedrukt in €/GJ) lager zijn, met name omdat het B-hout een hogere stookwaarde heeft. Nadeel is dat vanwege de verontreinigingen in het B-hout een uitgebreidere gasreiniging nodig is en voor sommige onderdelen van de installatie andere materialen nodig zijn. Voor de rest zal de B-hout gestookte installatie technisch gezien grotendeels overeenkomen met de schoon hout gestookte installatie die in de vorige paragraaf is beschreven. In principe zouden dezelfde drie cases kunnen worden beschouwd als voor schoon hout: • Alleen elektriciteitsproductie; • Elektriciteit en levering van laagwaardige warmte aan een stadsverwarmingsnet; • Elektriciteit en levering van processtoom voor industriële toepassing. De tweede optie (stadsverwarmingsnet) is technisch zeer goed mogelijk, maar naar verwachting zal het plaatsen van een B-hout gestookte installatie in de buurt van een woonwijk tot veel maatschappelijke weerstand leiden. Om die reden is deze optie niet doorgerekend.
4.6.1
Scenario 1: alleen elektriciteit Dit scenario komt grotendeels overeen met het overeenkomstige scenario voor schone houtresiduen. Voor ingaande brandstof wordt nu uitgegaan van gechipt B-hout met een stookwaarde van 14,3 GJ/t (gemiddeld 20% vocht), dat aan de poort wordt geleverd voor een gemiddelde prijs van 15 €/ton. Een overzicht van de parameters wordt gegeven in Tabel 4-13 Tabel 4-13 Parameters B-hout verbranding voor alleen elektriciteit Brandstof Stookwaarde (gemiddeld) Brandstofconsumptie Brandstofprijs (gemiddeld) Capaciteit centrale (elektrisch) Draaiuren totaal Elektrisch rendement (gemiddeld) Parasitair verbruik
B-hout chips 14,3 23.750 15 2,0 7.500 15.,% 10,0%
GJ/t t/jaar €/t MWe Uur/jaar
54
Productie elektriciteit (netto) Productie warmte (netto)
13.500 0
MWhe/jaar GJ/jaar
Investeringskosten, operationele kosten en opbrengsten zijn weergegeven in Tabel 4-14. Ten opzichte van de centrale voor schone biomassa verschillen de kosten en opbrengsten enigszins: • De hogere investeringskosten voor de installaties betreft additionele rookgasreiniging (doekenfilter), andere boilermaterialen en faciliteiten voor continue monitoring van rookgassamenstelling. • De operationele kosten worden in mindere mate bepaald door de biomassa. De andere kosten zijn echter aanzienlijk hoger, met name door extra onderhoud en meer jaarlijks kosten voor monitoring en rapportage van emissies. Tabel 4-14 Kosten en opbrengsten B-hout verbranding voor alleen elektriciteit Kosten Investeringskosten Installaties Land, gebouwen en infrastructuur Werkkapitaal en rente constructie Operationele kosten Biomassa Operatie en onderhoud Opbrengsten Elektriciteit Warmte
7.300.000 5.400.000 1.600.000 300.000 1.016.248 356.248 660.000 1.620.000 1.620.000 0
€ € € € €/jaar €/jaar €/jaar €/jaar €/jaar €/jaar
Uit de kasstroomberekeningen volgen voor dit scenario de volgende financiële kentallen: Tabel 4-15 Resultaten B-hout verbranding voor alleen elektriciteit Resultaten Terugverdientijd Interne rentabiliteit (IR) Netto contante waarde (NCW) Terugverdientijd IR op kapitaal NCW op kapitaal
>12 2% -2.214.291 >12 -1.722.926
jaar € jaar €
Evenals het scenario “alleen elektriciteit” bij de schone biomassa blijkt dat dit scenario niet haalbaar is. De lagere kosten voor de biomassa wegen onvoldoende op tegen de hogere operationele kosten en de hogere investeringskosten. Om in dit scenario de ondergrens van 8% rentabiliteit te kunnen halen zijn de volgende (rekenkundige) opties mogelijk: • De totale investeringen te verlagen met 29%; of • De operationele kosten te verlagen met 41%, bijvoorbeeld door biomassa in te zetten met een negatieve waarde (-2 €/t); of • De inkomsten te verhogen met 23%, bijv. met een SDE-vergoeding van 0,15 €/kWh.
55
4.6.2
Scenario 2: elektriciteit en hoogwaardige warmte Dit scenario komt grotendeels overeen met het overeenkomstige scenario voor schone houtresiduen. Voor een beschrijving van dit scenario wordt verwezen naar Annex C. De resultaten van de financiële berekening zijn weergegeven in onderstaande tabel. Tabel 4-16 Resultaten B-hout verbranding voor WKK met stoom Resultaten Terugverdientijd Interne rentabiliteit (IR) Netto contante waarde (NCW) Terugverdientijd IR op kapitaal NCW op kapitaal
6,5 15% 3.903.606 4,7 27% 4.583.439
jaar € jaar €
Evenals bij schoon hout, is ook bij gebruik van B-hout een centrale haalbaar die gedurende een groot deel van het jaar hoogwaardige warmte kan afzetten. In Tabel 4-17 is de gevoeligheidsanalyse voor dit scenario gemaakt. Ook hier heeft de bezettingsgraad van de centrale een grotere invloed. Bij minder dan 3.700 bedrijfsuren zakt de rentabiliteit beneden 8%. Tabel 4-17 Gevoeligheidsanalyse B-hout verbranding voor WKK met stoom Gevoeligheid Warmte-prijs Biomassa-prijs Bezettingsgraad
4.7
+/- 1 €/GJ +/- 5 €/t +/- 1000 uur/jaar
IR (+)
IR (-)
18% 14% 20%
13% 16% 10%
Co-vergisting van mest met co-substraten Bij de mestvergisters die momenteel worden geïmplementeerd in Nederland is de tendens schaalvergroting. Dit is noodzakelijk in verband met de financiële haalbaarheid. Daarom is in deze case gekozen voor een schaalgrootte van 1 MWe. Hiervoor is 20.000 ton/jaar mest nodig en 19.000 ton/jaar co-substraat. Er wordt jaarlijks ruim 3,9 miljoen m3 biogas geproduceerd, voldoende voor een WKK-eenheid van 1 MWe en 1,3 MWth. In Annex C zijn de parameters en kosten en opbrengsten van deze case verder gedetailleerd. Uit deze getallen volgen de financiële kentallen in de onderstaande tabel. Tabel 4-18 Resultaten co-vergisting Resultaten Terugverdientijd Interne rentabiliteit (IR) Netto contante waarde (NCW) Terugverdientijd IR op kapitaal NCW op kapitaal
>12 3% -535.443 >12 1% -383.995
jaar € jaar €
Uit de resultaten blijkt dat covergisting onder deze omstandigheden niet haalbaar is. Om op een haalbaar project te komen zou minimaal het volgende moeten worden bereikt: • De totale investeringen verlagen met 33%; of
56
•
•
De operationele kosten verlagen met 15%, bijvoorbeeld door biomassa in te zetten met een negatieve waarde (14,5 €/t), of de afzetkosten van de digestaat te verlagen naar 14 €/t; of De inkomsten verhogen met 12%, bijvoorbeeld met een SDE-vergoeding van 0,15 €/kWh of door een aanzienlijk deel van de warmte (ten minste 45%) af te zetten.
In de huidige markt is het echter niet te verwachten dat prijzen van co-substraten, of kosten van digestaat-afzet, significant zullen dalen. Alleen indien een groot gedeelte van de warmte kan worden afgezet is dit project onder de huidige SDE-regeling haalbaar. Andere opties zijn een installatie met een nog grotere capaciteit neer te zetten of om cosubstraten te gebruiken met een veel lagere, of zelfs negatieve waarde. De eerste optie biedt mogelijk schaalvoordelen wat tot lagere kosten kan leiden. Daar staat echter tegenover dat er grote hoeveelheden mest en co-substraat nodig zijn waardoor logistiek en organisatie ingewikkelder worden. Bij de tweede optie zullen co-substraten die niet op de positieve lijst staan moeten worden ingezet. Om het digestaat in te kunnen zetten als meststof is ontheffing nodig, hetgeen in de praktijk niet eenvoudig is. Bovendien moet bij inzet van dierlijke producten worden voldaan aan de EU-verordening dierlijke bijproducten, waarbij het materiaal moet worden gepasteuriseerd (eventueel door middel van thermofiele vergisting).
4.8
Vergisting van GFT Voor het vergisten van GFT-afval wordt uitgegaan van een Kompogasvergister met een capaciteit van 30.000 ton per jaar. Als innamentarief voor het GFT-afval is 40 €/ton aangenomen. Na vergisting wordt het digestaat gecomposteerd. De gasproductie is ongeveer 3 miljoen m3 biogas per jaar. De verdere parameters en de kosten en opbrengsten staan vermeld in Annex C. De cashfow-analyses resulteren in de volgende financiële kentallen: Tabel 4-19 Resultaten GFT-vergisting Resultaten Terugverdientijd Interne rentabiliteit (IR) Netto contante waarde (NCW) Terugverdientijd IR op kapitaal NCW op kapitaal
9,9 7% -583.694 11,0 8% -68.770
jaar € jaar €
Op basis van het hier geschetste scenario wordt blijft de rentabiliteit dus steken op 7%. Dit is een relatief laag rendement. Maar daar staat tegenover dat bij deze optie het risico van biomassabeschikbaarheid en prijs in sterke mate kan worden gereduceerd. Er kunnen langetermijn afspraken worden gemaakt over de levering van het GFT-afval en het verwerkingstarief.
57
Het is echter belangrijk te vermelden dat de hier genoemde cijfers betrekking hebben op de situatie waar reeds een bestaande infrastructuur aanwezig is voor composteren van GFT. Met andere woorden, het betreft hier de meerkosten va vergisting van GFT ten opzichte van compostering. Voor nieuwe locaties zullen de kosten naar schatting 10 €/ton GFT hoger liggen (Elsinga). Om een IR van 8% te bereiken is het nodig om: • De totale investeringen te verlagen met 9%; of • De operationele kosten te verlagen met 13%; of • De inkomsten te verhogen met 6%, bijvoorbeeld met een SDE-vergoeding van 0,14 €/kWh, het innametarief voor GFT te verhogen (naar 44 €/t) of door een aanzienlijk deel van de warmte (ten minste 87%) af te zetten.
4.9
Conclusie financiële haalbaarheid In het voorgaande hoofdstuk is een aantal geselecteerde biomassa-technologie combinaties uitgewerkt welke geschikt worden geacht voor toepassing in de MRA-regio. Er is onderzocht of deze BTC’s ook financieel haalbaar zijn onder de huidige condities. In de onderstaande tabel is een overzicht gegeven enerzijds de benodigde investeringen en anderzijds de interne rentabiliteit en terugverdientijd. Bij elektriciteitsopwekking en groengasproductie is uitgegaan van de vergoedingen in het kader van de stimuleringsregeling duurzame energieproductie (SDE) zoals die gelden per 1 april 2008. Uitgangspunt voor de vergoeding voor de opgewekte warmte is het “niet meer dan anders principe”. Voor de geselecteerde biomassa-technologie combinaties zijn scenario’s ontwikkeld, waarbij de beschikbare biomassa in de MRA-regio als uitgangspunt is genomen. Met de aannames die bij de verschillende scenario’s zijn gedaan ontstaat het volgende overzicht ten aanzien van de financiële haalbaarheid: Tabel 4-20: Samenvatting financiële haalbaarheid geselecteerde BTC’s investering CASE
IR (1)
(miljoen Euro)
TVT (2) (jaar)
Verbranding van schoonhout (2 MW e) Alleen elektriciteitsproductie
6,3
WKK warmte stadsverwarming WKK levering processtoom Verbranding van schoonhout (voor alleen warmte)
1%
>12
6,3
9%
8,4
8,8
17%
6,2
0.5
5%
10
Verbranding B-hout (2 MW e) Alleen elektriciteitsproductie
7,3
2%
>12
WKK levering processtoom
10,1
15%
6,5
Co-vergisting (39.000 ton/jaar)
2,3
3%
>12
GFT-vergisting (30.000 ton/jaar)
7,7
7%
9,9
(1) interne rentabiliteit op projectniveau (2) simpele terugverdientijd (3) bij de berekening is geen waarde aan het stortgas toegekend
58
De verbranding van schoonhout en B-hout is financieel alleen haalbaar onder de huidige SDE-regeling, indien er voldoende warmte kan worden afgezet. Levering aan de procesindustrie heeft daarbij de voorkeur, omdat in dat geval gedurende een groot gedeelte van het jaar warmte kan worden geleverd. Het grootste risico bij deze optie zijn stijgende biomassakosten. Om te zorgen dat ook op langere termijn voldoende biomassa geleverd kan worden tegen een redelijke prijs, verdient het aanbeveling om ook de leverancier van de biomassa in een eventueel project te betrekken. Onder de aannames die in dit onderzoek zijn gedaan is co-vergisting van mest met een (op de positieve lijst vermeld) co-substraat niet haalbaar. De huidige SDE-vergoeding is namelijk slechts 0,12 €/kWh, terwijl minimaal 0,15 €/kWh nodig is. Een alternatief is om co-substraten met een lage of zelfs negatieve waarde mee te vergisten. Dergelijke cosubstraten staan echter niet op de positieve lijst, waardoor afzet van het digestaat als meststof sterk bemoeilijkt wordt. In Bergerden wordt op dit moment de mogelijkheid onderzocht om biogas op te werken tot aardgaskwaliteit met daarnaast verkoop van CO2 dat bij de opwerking vrijkomt. Ook hier zou 0,15 €/kWh minimaal nodig zijn (of 55 eurocent per m3 gas). De berekende rentabiliteit bij vergisting van GFT-afval is 7% (bij een inname tarief van 40 €/ton GFT). Dit is een relatief lage rentabiliteit. Daar staat echter tegenover dat voor start van het project de aanlevering van het GFT-afval tegen een vaste prijs kan worden vastgelegd, waardoor een belangrijk risico wordt weggenomen.
59
5
LOCATIEONDERZOEK In het voorgaande hoofdstuk is een aantal kansrijke bio-energie concepten beschreven dat mogelijk in de MRA-regio toegepast kan worden. Op een aantal gebieden zijn al veelbelovende initiatieven gaande. Deze zijn zo veel mogelijk in deze studie betrokken. De regio zou kunnen bezien hoe deze initiatieven ondersteund zouden kunnen worden en indien succesvol, hoe ze gerepliceerd zouden kunnen worden. Daarnaast zijn er ook gebieden waarop nog geen initiatieven bestaan. Op deze gebieden zou bezien kunnen worden hoe initiatieven van de grond getild zouden kunnen worden.
Biomassa technologie combinaties
Bestaande initiatieven
Andere opties waarop nog geen initiatieven zijn Tabel 5-1 MRA BTC situatie
Bij de co-vergistingsoptie moet transport van mest zo veel mogelijk worden vermeden, daarom heeft vergisting op het terrein of in de buurt van een of meerdere grote veehouderijen de voorkeur. Co-substraten zijn commercieel verkrijgbaar via handelaren en eventueel kan ook energiemaïs worden geteeld op nabijgelegen velden. Uiteraard moet de vergister passen in het bestemmingsplan en moet onderzocht worden of de vereiste vergunningen voor de betreffende locatie verkregen kunnen worden. De eisen ten aanzien van bestemmingsplan en vergunningen gelden uiteraard ook voor de houtgestookte verbrandingsinstallaties. Daarnaast moet een geschikte locatie ook voldoende ruimte bieden aan de centrale, de biomassa-opslag en andere infrastructuur. Zoals uit de berekeningen in het vorige hoofdstuk blijkt, is de afzet van warmte van grote invloed op de haalbaarheid van kleinschalige verbrandingsinstallaties. In dit hoofdstuk wordt daarom specifiek onderzocht op welke locaties in de MRA-regio een grote warmtevraag ontstaat. De warmtevraag op een bepaalde locatie wordt gekarakteriseerd door verschillende aspecten: • De omvang van de energievraag (GJ/jaar); • De piekvraag en de gemiddelde vraag (MWth); • De aard van de vraag (benodigde temperatuur, continue vraag of seizoensgebonden, variatie in de dag of week, etc).
60
In dit hoofdstuk zijn de volgende locaties in de MRA-regio nader onderzocht om te kijken of ze mogelijk in aanmerking komen voor een bio-energietoepassing: • Nieuwe bedrijventerreinen; • Nieuwe woonwijken (nieuwbouw); • Glastuinbouw; • Zwembaden; en Een juiste timing is belangrijk bij het vinden van geschikte locaties. Speciaal wanneer de aanleg van een warmtenet nodig is, zal hiermee in een vroeg stadium rekening moeten worden gehouden. Ook wanneer bij bijvoorbeeld zwembaden of in de industrie oude ketels vervangen moeten worden, kan dit een geschikt moment zijn om een bio-energie optie te overwegen. 5.1
Bedrijventerreinen In de MRA-regio is een groot aantal nieuwe bedrijventerreinen gepland. Deze vormen een mogelijk interessante locatie voor een bio-energiecentrale. Enerzijds omdat er een warmtevraag optreedt en anderzijds omdat een bio-energiecentrale in het algemeen goed inpasbaar is bij een bedrijven terrein. Uit de financiële berekeningen in het vorige hoofdstuk komt duidelijk naar voren dat het leveren van hoogwaardige warmte (stoom) gedurende een groot aantal uren per jaar financieel het aantrekkelijkst is. Er moet daarom bij voorkeur worden gezocht naar dit type bedrijven. Omdat het op dit moment voor de meeste bedrijventerreinen in ontwikkeling nog niet duidelijk is welke bedrijven zich gaan vestigen is het in het kader van dit onderzoek niet mogelijk deze bedrijven te identificeren. Een alternatief is levering van laagwaardige warmte voor tapwater en ruimteverwarming. Gewoonlijk heeft het opgewarmde water een temperatuurniveau van 90 ºC en het retourwater 70 ºC. Nadeel is dat op deze manier maar een zeer beperkt deel van het jaar de warmte geleverd kan worden. In het algemeen wordt naast een biomassacentrale ook een gasgestookte ketel geïnstalleerd om de piekvraag te kunnen dekken en om als backup te dienen. Door bouw van een bio-energiecentrale met een capaciteit die ruim onder de piekvraag ligt, kan relatief een groter gedeelte van de opgewekte warmte nuttig worden afgezet. Tabel 5-2 geeft een aantal kentallen van de warmtevraag die gemiddeld verwacht kan worden. Tabel 5-2 Algemene kentallen warmtevraag bedrijventerreinen Kental Grootte Warmtevraag per ha Verliezen in netwerk Vollasturen
2500 GJ/jaar 20% 1000 uur
Bron: (BTG, 2005)
Omdat de vraag naar hoogwaardige warmte voor industriële toepassingen op dit moment niet bekend is, wordt hier ingegaan op de optie van afzet van laagwaardige warmte middels een netwerk.
61
In Tabel 5-3 is een overzicht gepresenteerd van de geplande bedrijventerreinen in de MRA-regio. Naast oppervlak is ook de toegestane hindercategorie vermeld. Voor een houtgestookte bio-energiecentrale is veelal een terrein met hindercategorie 3 vereist. Naar verwachting zal bij bedrijventerreinen met een hogere hindercategorie de kans groter zijn dat er meer industriële processen plaatsvinden waar ook hoogwaardige warmte nodig is. Tabel 5-3 Nieuwe bedrijventerreinen MRA-regio
Gemeente
Terrein
Totaal uitgeefbaar
Waarvan terstond
Overwegende kavelgrootte
Maximaal toegestane hindercategorie
16,0 15,4 0,0
Niet van toepassing >=10.000 <1.000 <1.000
5 4 3
11,2
5,0
2.500-5.000
4
Kleefse Waard Seingraaf Westervoortsedijk Spijksedijk
11,1 9,0 8,9 5,3
6,7 0,0 4,9 0,0
2.500-5.000 2.500-5.000 1.000-2.500 5.000-10.000
5 3 4 4
Overbetuwe Duiven Overbetuwe Duiven Rheden Zevenaar
De Aam Graafstaete Merm De Nieuweling Beemd De Koppeling
5,1 4,8 4,6 4,2 3,8 3,8
0,5 4,8 0,0 4,2 0,0 3,8
<1.000 1.000-2.500 1.000-2.500 <1.000 2.500-5.000 5.000-10.000
5 3 3 3 3 3
Zevenaar
7Poort
63,0
0,0
Duiven Arnhem Overbetuwe
Roelofshoeve 2 IJsseloord II Aamse Plas
16,0 15,4 12,0
Overbetuwe
Poort van MiddenGelderland Zuid
Arnhem Duiven Arnhem Rijnwaarden
4
Zevenaar
Technopark Mercurion
3,1
1,0
2.500-5.000
3
Overbetuwe Rheden Rheden Arnhem Arnhem Doesburg
Aamse Poort Kanaal I/II Dieren Oost Merwedestraat De Bakenhof Beinum1978
3,0 1,7 1,6 1,5 0,9 0,2
0,0 1,7 1,4 0,0 0,0 0,2
>=10.000 <1.000 <1.000 <1.000 Niet bekend
3 3 3 3 3 3
Westervoort
Het Ambacht 1/2/3/4
0,2
0,0
<1.000
3
De drie grootste bedrijventerreinen zijn geselecteerd als interessante mogelijke locaties. 5.1.1
7Poort Ten Oosten van Zevenaar wordt binnenkort gestart met de bouw van de eerste fase van plangebied Groot Holthuizen. In plaats van individuele cv-ketels wordt de nieuwbouwwijk straks verwarmd door een op houtpellets gestookte biomassa-installatie. De installatie wordt medio 2009 in gebruik genomen en voorziet ongeveer 1500 woningen van verwarming en warm tapwater. De installatie wordt tijdens piekuren en onderhoud bijgestookt met gas. Mocht een eventueel defect optreden, wordt ook
62
overgeschakeld op gas. Ook geeft de nieuwe installatie de mogelijkheid om Spoorallee 12 (50.000 ha) van warmte te voorzien en in de toekomst het bedrijventerrein 7Poort. De totale warmtevraag voor deze omgeving is 11 MWth (inclusief Spoorallee), waarvan de centrale van Essent Warmte 2,5 MWth voor zijn rekening neemt. De centrale zal gevoed worden met 2,000 - 3,000 ton biomassa per jaar. In eerste instantie zullen dit houtpellets zijn, maar er zal ook de mogelijkheid zijn om houtsnippers te verstoken om kosten te besparen. Essent Warmte is momenteel bezig met oriënterende gesprekken in de omgeving om te identificeren of er snippers en/of pellets uit de regio gehaald kunnen worden. Door de woonwijk met een biomassa-installatie te laten verwarmen, in plaats van iedere woning uit te laten rusten met een cv-ketel, vermindert de gemeente haar CO2-uitstoot met tenminste 25 procent. Dit is een belangrijke doelstelling van de gemeente voor de wijk. Zij heeft daartoe samen met betrokken partijen in de wijk een plan ontwikkeld en de bouw en exploitatie via een openbare aanbesteding gegund aan Essent Warmte. Deze partij neemt nu de realisatie van de biomassa centrale en het stadsverwarmingsnet voor zijn rekening. 5.1.2
Roelofshoeve 2 Roelofshoeve II sluit aan op het bestaande bedrijventerrein Roelofshoeve I, waar bijvoorbeeld de AVR, SITA en de nieuwe GGR gealloceerd zijn. Het plangebied is gelegen ten noorden van de A12 aan de zuidzijde van de Nieuwgraafsestraat, waar netto circa 20 hectare bedrijventerrein kan worden gerealiseerd voor bedrijven uit de zwaardere milieucategorieën (categorie 4 en 5). Momenteel wordt de restwarmte van de AVR gebruikt voor de stadsverwarming te Duiven. Momenteel wordt er al gekeken naar het gebruik van overige restwarmte voor het gebied Roelofshoeve II. Het gebruik van restwarmte is mogelijk, en de bedrijven zullen in de uitgifte fase van de kavels gescreend worden op de plannen om dit toe te passen (zelfde geld voor restwaterstromen). In het stedenbouwkundige plan is de infrastructuur voor deze toepassing al meegenomen. Een aanvullende bio-energiecentrale is daarom niet interessant op dit bedrijventerrein.
5.1.3
IJsseloord II IJsseloord II gelegen te Arnhem zal met name ruimte bieden voor dienstverlenende bedrijven, facilitaire bedrijven, hoogwaardige productiebedrijven en laboratoria. Op dit bedrijventerrein wordt duurzame energie al meegenomen in de plannen. Er zal gebruik gemaakt worden van warmte en koude opslag (WKO). Warme danwel koude buitenlucht wordt opgeslagen in de grond en in het tegenovergestelde seizoen gewonnen voor verwarming en/of koeling van het gebouw.
12
Spoorallee: ongeveer 9 hectare met treinstation Zevenaar-Oost, gelegen bij het nieuwe bedrijfsterrein 7Poort (93 hectare) en de wijk Groot Holthuizen (1.500 huizen). De Spoorallee krijgt een transferium, kantoren, Hotel/congres/leisure, detailhandel, winkels en een scholencomplex.
63
5.2
Woonwijken Woningen die zijn aangesloten op een warmtenet verbruiken gemiddeld 1100 m3 aardgasequivalent aan warmte (Novem). Hiervan is 75% voor ruimteverwarming, de overige 25% is voor tapwater. Een vuistregel voor het warmteverlies van eengezinswoningen in het netwerk is 5 tot 10 GJ per jaar per aansluiting. Voor meergezinswoningen zijn de leidingverliezen per aansluiting lager (Novem). Overigens zullen nieuwe woonwijken een steeds lagere warmtevraag hebben door energiezuiniger bouwvormen. Het gemiddelde elektriciteitsverbruik per woning is ongeveer 3400 kWh/jaar (EnergieNed, 2007). De contactpersonen van de verschillende gemeenten zijn benaderd om informatie te verschaffen over de nieuwe woonwijken in de MRA-regio. Uit dit onderzoek bleek dat vrijwel alle woonwijken een kleine omvang hebben. Alleen de nieuwe wijk Schuytgraaf is van interessante omvang voor een stadsverwarmingsnet met een bioenergie-installatie, en hier is dan ook al vorm aan gegeven. Vanaf het begin van 2008 wordt voor de eerste kleine 2000 huizen gebruik gemaakt van de restwarmte uit de Nuon Warmtekrachtcentrale Kleefse Waard (WKC). De centrale leverde tot nu toe, naast stoom voor bedrijven op de Kleefse Waard, slechts een bescheiden hoeveelheid warmte. In het totaal zullen hier zo’n 4.000 huizen bijkomen. Als achtervang voor de levering uit de centrale Kleefse Waard ontwikkelt Nuon een biodiesel gestookte hulpwarmtecentrale. De biodiesel wordt gemaakt uit plantaardige olie en Nuon is momenteel in gesprek met verschillende leveranciers. De benodigde vergunningen zijn verkregen en de bouw is in een ver gevorderd stadium (zie onderstaande foto’s). De capaciteit van de ketels is 2x30 MWth, naast het ketelhuis zullen ook vier opslagsilo’s beschikbaar zijn om in het totaal 600 m3 biodiesel op te kunnen slaan. In januari 2009 zal het geheel in gebruik genomen worden. De biodieselcentrale zal alleen bedreven worden als geen of onvoldoende warmte wordt geleverd door de WKC. Het is in dit stadium niet aan te geven hoeveel uren dit per jaar zal zijn in de toekomst. Gebaseerd op de berekeningen is de totale warmtevraag 210 TJ/jaar (uitgaande van 6.000 huizen met 35 MJ per huishouden). Dit komt neer op een piekvraag van een kleine 80 MW (bij een vollast van 900 uur en verliezen van de ketels van 20%). Hiervan kunnen de geplande ketels ongeveer 75% afvangen bij storingen.
64
Foto 1, Met een hijskraan wordt een van de twee ketels van de nieuwe hulpwarmtecentrale op zijn plek gezet. Behalve de ketels worden ook de schoorstenen van de centrale geplaatst. (De Gelderlander, 05 September 2008)
Een andere mogelijkheid is de nieuwe woonwijk Saksen Weimar, dit zal echter een project worden waarbij ook het sportcomplex en zwembad Valkenhuizen betrokken is. Dit project is beschreven in paragraaf 5.4. 5.3
Glastuinbouw In 2005 bedroeg het areaal glastuinbouw in Gelderland 723 ha (LEI, 2006), wat ongeveer 7% van het totale Nederlandse oppervlak aan glastuinbouw is. Veruit het grootste gedeelte van de Gelderse glastuinbouw, nl. 450 ha, is gecentreerd in het LOG-Bergerden en de Bommelerwaard. De overige 273 ha glastuinbouw ligt individueel of in kleine clusters verspreid. De glastuinbouw in Gelderland bestaat uit snijbloemen (366 ha), pot/perkplanten (158 ha) en glasgroenten (115 ha). De gemiddelde warmtevraag in de glastuinbouw per gemeente is weergegeven in de onderstaande tabel, evenals de piekvraag. De totale warmtevraag zal, gebaseerd op KEMA (2003) en LTO (2002), tussen de 3300 en 2793 TJ/jaar liggen. Met 1.900 vollast uren per jaar is de geschatte piekvraag 480 tot 410 MWth. Tabel 5-4 Warmtevraag glastuinbouw per gemeente Gemeente Arnhem Doesburg
Ha onder glas
GJ/jaar*
0.95
GJ/jaar**
14,250
Piekvraag (MW)
12,027
2
-
-
-
-
13.47
202,016
170,501
25 -30
Lingewaard
179.49
2,692,413
2,272,397
330 - 400
Overbetuwe
21.59
323,783
273,272
40 - 47
Renkum
0.05
684
577
0
Rheden
Duiven
0.38
5,766
4,867
1
Rijnwaarden
-
-
-
-
Rozendaal
-
-
-
-
Westervoort Zevenaar Totaal
-
-
-
-
4.66
69,945
59,034
9 - 10
220.59
3,308,856
2,792,674
484
408
* Warmtevraag 15.000 GJ/ha/jaar Bron (Kema, 2003) 3 2 ** Warmtevraag 40 m aardgas per m glas (LTO, 2002)
65
De uitbreiding van het glastuinbouwgebied Bergerden is in volle gang. Glastuinbouwgebied Bergerden ligt tussen de steden Arnhem en Nijmegen in, naast de dorpen Huissen en Bemmel in de gemeente Lingewaard, net binnen het MRA gebied. Energie Combinatie Bergerden (ECB) was het energiebedrijf van Bergerden en was verantwoordelijk voor de inkoop van het benodigde gas, de bio-olie en de elektriciteit voor de samenwerkende tuinders. De energie wordt opgewekt met WKK-eenheden13. Inmiddels is de rol van ECB overgenomen door de Energiecooperatie Greenhouse Energy (ECGE) en het Netwerkbedrijf Energy Connection (NEC). Een drietal agrarische ondernemingen in de directe buurt heeft zich samen met een tweetal andere partijen verenigd in Bio Energie Bergerden (BEB). In overleg met de Coöperatieve Tuindervereniging Bergerden is een potentiële locatie gekozen centraal in het nog te realiseren deel van het glastuinbouwgebied. Een bestemmingsplanwijziging was hiervoor noodzakelijk en is doorlopen met medewerking van de gemeente Lingewaard en de provincie Gelderland. De milieuvergunning is door de provincie Gelderland verleend en de bouwvergunning is door de gemeente Lingewaard afgegeven op 28 maart 2008. Deze vergunningen zijn voor een 36.000 t/jaar covergistingsinstallatie. Ook is een aanvraag ingediend voor Figuur 5-5 (Bron: http://maps.google.nl) SDE subsidie van het rijk. Destijds is gekozen voor een concept om 36.000 ton plantaardige biomassa te vergisten. Inmiddels is deze visie herzien mede gezien de noodzakelijke co vergisting en de hoogte van de SDE. Men wil om het project rendabeler te maken de capaciteit van de installatie verdubbelen, of zelfs nog meer dan verdubbelen. De reeds verleende vergunningen moeten dienovereenkomstig worden aangepast en de eerste stappen daartoe zijn gezet. Ook wordt gekeken naar andere grondstoffen voor de (co-) vergisting. Met wil het vrijkomende biogas op gaan werken naar aardgaskwaliteit en als groen gas gaan injecteren in het al bestaande locale aardgasnet in het glastuinbouwgebied Bergerden. De daarbij beschikbaar komende CO2 zal van een uitstekende kwaliteit zijn en kan ook worden toegepast in het glastuinbouwgebied. De proceswarmte zal uit het glastuinbouwgebied worden onttrokken en hoeft hierdoor niet te worden opgewekt. Het digestaat (vergiste biomassa) kan worden gebruikt als meststof maar kan ook worden ingedroogd en als brandstof worden benut.
13
www.bergerden.nl
66
De BEB is momenteel bezig met het aantrekken van een externe expert die hen bij kan staan in de volgende stappen van het project. Deze expert zal BEB ondersteunen bij de financiële en technische haalbaarheidsberekeningen van de opgeschaalde vergister alsmede met het ontwikkelen van een bankable businessplan om geld uit de markt te verkrijgen. 5.4
Zwembaden / Sportcomplexen Zwembaden zijn grote warmtevragers, waarbij bovendien ook in de zomerperiode warmte wordt gevraagd om het badwater op temperatuur te houden. De zwembaden in de MRAregio zijn schriftelijk en telefonisch benaderd voor informatie. Er zijn echter slechts twee zwembaden die de benodigde informatie heeft verstrekt, waarvan slechts zwembad Valkenhuizen beter is bestudeerd.
5.4.1
Saksen Weimar en Sportcomplex Valkenhuizen In het noordelijkste deel van Arnhem wordt op het voormalige kazerneterrein Saksen Weimar een nieuwe woonwijk voorbereid. Het gebied, zo’n 19,5 ha groot, ligt aan de rand van het heuvelrijke en bosachtige Veluwemassief, op de stuwwal van Arnhem tussen het landgoed Klarenbeek en het dal van Valkenhuizen. De eerste fase is het kazerne terrein, de bouw van de woningen zal in 2009 aanvangen, daarnaast zullen er nieuwe woningen gebouwd worden. Tezamen zal dit 140 woningen zijn die in 2009 gebouwd worden, de andere woningen staan gepland voor de termijn 2010-2013 (totaal 425 woningen). Zo’n 300 woningen zullen vrijstaand zijn, waardoor er een gematigde dichtheid zal zijn en de warmtevraag per oppervlakteeenheid gering zal zijn. Slechte een derde van het totaal aantal woningen zal met hogere dichtheid gebouwd worden (m.a.w. appartementen en flatgebouwen). Vlakbij deze woonwijk is ook het Sportcomplex Valkenhuizen gesitueerd, een combinatie van diverse binnen- en buitensportaccommodaties en overdekt zwembad. Dit complex heeft een grote warmtevraag. De huidige vier WKK ketels stammen uit 1987 en zullen binnen enkele jaren aan vervanging toe zijn. Samen zijn deze ketels goed voor 2,5 MWth, ook is er een WKK aanwezig (135 kWe en 233 kWth). Het huidige aardgasverbruik van het zwembad is 518.000 m3 per jaar. De locatie van de woonwijk (rood) en het sportcomplex (blauw) is weergegeven in onderstaand figuur.
67
Grontmij (2007) heeft twee cases gedefinieerd en doorgerekend waar de onderstaande kentallen uit komen (Tabel 5-5). Case 1 betekent een warmtenet voor enkel de woonwijk, case 2 zet ook warmte af naar het sportcomplex. Tabel 5-5 Mogelijkheden Saksen Weimar en Sportcomplex Valkenhuizen
Scenario 1 Warmtevraag Vermogen bio-ketel Biomassa Back-up Investering Haalbaarheid
18.000 GJ/jaar 1,25 MWth (96%) 2000 ton/jaar Gas gestookte getel Circa 2,5 miljoen Beperkt
Scenario 2 Warmtevraag Vermogen bio-ketel Biomassa Back-up Investering Haalbaarheid
30.000 GJ/jaar 1,44 MWth (98%) 3.400 ton/jaar Gas gestookte ketel Circa 3 miljoen ja
Deze projectplannen hebben ruim 1,5 jaar stilgelegen en zijn recentelijk weer opgepakt en momenteel wordt er opnieuw gerekend aan de haalbaarheid van dit project. Projectontwikkeling is in handen van Westerbeek Vastgoed, zij werken samen met de Grontmij dit project verder uit. Zwembad Valkenhuizen heeft aangegeven niet geïnteresseerd te zijn in dit project, met de huidige projectplannen. De projectontwikkelaar is hierdoor opnieuw met de Grontmij aan het bestuderen wat de mogelijke alternatieven zijn. Een optie die bekeken wordt is een mini biomassa centrale. Deze mini-centrale zou de 150 woningen met een grotere warmtevraag per oppervlakte eenheid kunnen voorzien van warmte. De bio-energietoepassing wordt gezien als een mogelijkheid voor duurzame energie in deze wijk, echter het is geen verplichting. Daarnaast is er weinig kennis beschikbaar bij
68
de projectontwikkelaars over de mogelijkheden met betrekking tot bio-energie. Hiervoor zouden zij graag ondersteuning willen vanuit provincie en/of gemeenten. 5.5
Overige initiatieven
5.5.1
Norske Skog Parenco BV Parenco heeft het initiatief ontwikkeld om 100.000 t/jaar biomassa van buiten de fabriek te gaan verstoken in haar bedrijfsenergieinstallatie. Parenco produceert krantenpapier op twee moderne papiermachines met een capaciteit van circa 500.000 ton per jaar, waarvan een deel zogenaamd verbeterd krantenpapier en tijdschriftenpapier. Deze producten worden geleverd aan uitgeverijen en commerciële drukkers in binnen- en buitenland. Parenco heeft een bio-centrale in Renkum die maar voor een beperkt deel wordt benut. Op dit moment wordt slechts 120.000 ton per jaar verstookt, terwijl de installatie ontworpen is voor een totale biomassa-stroom van 240.000 ton/jaar. De installatie verstookt alleen afvalstromen uit de eigen fabriek, bestaande uit met name aan flotatie ontinktings- en papierresidue. Om de installatie goed te laten draaien moet aardgas bijgestookt worden. In 2005 bedroeg deze hoeveelheid 10 miljoen m3 aardgas. Daarnaast heeft Parenco hulpketels nodig om voldoende stoom geleverd te krijgen. In deze hulpketels wordt 9 miljoen m3 aardgas per jaar verstookt. Parenco heeft nu het voornemen om schone biomassa en reststromen uit de papierindustrie van buiten de fabriek te halen en deze te verstoken in haar bedrijfsenergieinstallatie. Het gaat hierbij om 100.000 ton per jaar (notitie Norske Skog Parenco, oktober 2008). Het zal hierbij gaan om een mix van verschillende stromen met een verwachte gemiddelde verbrandingswaarde van 5-6 MJ/kg, waarbij naar verwachting schoon hout een substantieel deel zal gaan uitmaken. De invoering zal stapsgewijs gebeuren waarbij het effect op het gedrag van de stookinstallatie nauwlettend in het oog zal worden gehouden. Aanvankelijk zal het gaan om 30.000 ton per jaar, groeiend naar een totaal van de genoemde 100.000 ton extern aangevoerde reststromen en biomassa per jaar. In dit rapport wordt vooralsnog uitgegaan van een voorzichtige ruime bandbreedte van 30.000 – 100.000 ton per jaar schone biomassa. Bij een input van 100.000 ton reststromen en biomassa per jaar gaat het om een uitbreiding van de productiecapaciteit van de bedrijfsinstallatie van ongeveer 22 MWth (afhankelijk van deverbrandingswaarde van de biomassa). De electriciteitscapaciteit die met de extra biomassa zou kunnen worden opgewekt zou daarmee komen op 4-6 MWel. De netto jaarlijkse aardgasbesparing wordt geschat op circa 20 miljoen m3. De CO 2 reductie komt op circa 30,000 ton CO 2 per jaar. Press Collector – Parenco Hout BV Norske Skog Parenco betrekt haar hout van Parenco Hout. Deze firma betrekt hout van boseigenaren en van andere houtleveranciers. De firma is zelf ook actief in het vergroten van het aandeel hout dat uit bossen beschikbaar kan worden gemaakt. Sinds 2008 beschikt zij over een speciale machine, de Dutch Dragon Press Collector, waar tests
69
worden uitgevoerd in Sauerland. De press collector kan grote hoeveelheden takhout uit bossen verzamelen die anders blijven liggen. Door tussentijds meerdere malen de lading samen te persen wordt de laadcapaciteit van de Press Collector verhoogd. Uitgelopen boomkronen worden samengeperst en breken hierdoor voor, waardoor het makkelijker is om het materiaal in te voeren in de versnipperaar. De capaciteit van de collector van Parenco is 15 ton per vracht.
Figuur 5-1 Press Collector "Dutch Dragon" Bron: www.dutchdragon.nl
Door de inzet van deze machine kan de hoeveelheid resthout uit de bosrijke gebieden vergroot worden, met name bij grote bosrenovatieprojecten. 5.5.2
GFT In April 2008 is er een start gemaakt met het project idee “gescheiden inzameling organische stromen (GFT-afval, blad, grof tuinafval)” door Syncera in opdracht van de gemeente Arnhem. Dit project idee geeft een overzicht van de bestaande GFT en andere groenstromen en de huidige verwerkingsroutes. Dit onderzoek mondde uit in een aanpak voor de korte (tot 2015) en lange termijn (na 2015 als de contracten met de AVR afgelopen zijn) wat betreft het gescheiden inzamelen van GFT. Echter dit project idee is sindsdien niet meer verder uitgewerkt, maar de interesse bestaat wel degelijk vanuit de verschillende gemeenten om met deze stroom iets te doen. Lange termijn visie is dat GFT, grof tuinafval en gemeentelijke groenstromen ingezet dienen te worden als secundaire grondstof (in plaats van het te zien als afvalstroom). De AVR is in de verkennende fase wat betreft de vergisting van GFT. Zij willen zich verder verdiepen in de verschillende technologieën die hiervoor beschikbaar zijn, in de gewenste schaalgrootte en applicatie gevolgd door een haalbaarheidsstudie.
5.6
Conclusie locatie-onderzoek In de voorgaande hoofdstukken zijn kansrijke bio-energie concepten voor de MRA-regio gedefinieerd. De concepten zijn uitgebreid beschreven en de financiële haalbaarheid is onderzocht. In dit hoofdstuk is gezocht naar geschikte locaties in de MRA-regio waar deze bio-energie concepten kunnen worden toegepast. Er is met name ook gekeken naar bestaande initiatieven. Vanwege het hoge vochtgehalte van mest moet bij co-vergisting transport van mest zo veel mogelijk worden vermeden. Vergisting op het terrein of in de buurt van één of
70
meerdere grote veehouderijen heeft daarom de voorkeur. Co-substraten zijn commercieel verkrijgbaar via handelaren en eventueel kan ook energiemaïs worden geteeld op nabijgelegen velden. Uiteraard moet de vergister passen in het bestemmingsplan en moet onderzocht worden of de vereiste vergunningen voor de betreffende locatie verkregen kunnen worden. In Bergerden is een collectief reeds een eind gevorderd. Vergunningen zijn reeds verkregen en een SDE subsidieaanvraag is gedaan. De eisen ten aanzien van bestemmingsplan en vergunningen gelden uiteraard ook voor de houtgestookte verbrandingsinstallaties. Daarnaast moet een geschikte locatie ook voldoende ruimte bieden aan de centrale, de biomassa-opslag en andere infrastructuur. Een belangrijke extra voorwaarde is dat er voldoende warmte kan worden afgezet, omdat alleen onder die voorwaarde de WKK-installatie financieel haalbaar is. Het Parenco initiatief lijkt veelbelovend, omdat hier een goede warmteafzet mogelijk lijkt te zijn. Tabel 5-6 Geïdentificeerde mogelijke locaties en bestaande initiatieven Piekvraag / Biomassa Bestaand Case geplande capaciteit (t/jr) initiatief
Parenco
Bedrijventerrein 7poort
22 MW th 4 - 6 MW e
30.000100.000
11 MWth
2000 3000
3
Glastuinbouw Bergerden
5 – 10 mln m groen gas
36.000 72.000
Ja
opmerkingen Wachten op vergunningen; Naast biomassa worden ook andere reststromen ingezet
Ja
2,5 MWth zal biomassa gestookt zijn. Bouw is begonnen
Ja
Initiatief BEB Vergunning verleend
–
In een ver gevorderd stadium, ketels zijn al geplaatst.
Nieuwbouwwijk Schuytgraaf, back-up installatie
2x30 MWth
-
Woonwijk Saksen Weimar
1,25 MWth
2.000
-
Haalbaarheid wordt opnieuw bekeken.
1,44 MWth
3.400
-
Eventueel minicentrale.
GFT vergisting
-
29.590
Nee
Mogelijk AVR
Mestvergisting
-
-
Nee
Lokaal
Woonwijk en Sportcomplex Saksen Weimar/ Valkenhuizen
Ja
71
6
CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 6.1
Conclusie In opdracht van de MRA regio zijn de mogelijkheden voor de inzet van biomassa voor energie-opwekking in de MRA-regio onderzocht. Daarbij zijn de volgende onderzoeksvragen gesteld: • Welke biomassastromen zijn beschikbaar in de MRA-regio? • Hoe kunnen deze stromen het beste worden omgezet in energie? • Is dit financieel haalbaar? • Bestaan hiervoor geschikte locaties in de MRA-regio? Welke initiatieven lopen er? Hoe kunnen we die versterken? De bovenstaande onderzoeksvragen zijn in het onderliggende rapport uitgebreid beantwoord. In de betreffende hoofdstukken is hierover veel informatie te vinden. Hieronder zijn de belangrijkste conclusies kort samengevat: •
In de MRA-regio komt een grote hoeveelheid biomassa beschikbaar. Sommige stromen worden al ingezet voor energie-opwekking, maar een groot gedeelte is nog beschikbaar voor energie-opwekking. De beschikbare hoeveelheden zijn weergegeven in Tabel 2-14.
•
Stromen die nu al centraal ingezameld worden zijn qua organisatie en logistiek het eenvoudigst in te zetten voor bio-energie. Het betreft onder andere GFT-afval, gemeentelijk en particulier knip- en snoeihout, groenstromen bij composteerders, bouw- en sloophout.
•
De MRA-gemeenten zijn eigenaar van een aantal biomassastromen (op enig moment in de keten) en hebben daarmee de mogelijkheid om deze stromen in te zetten voor energie-opwekking. Het betreft GFT-afval, gemeentelijk en particulier knip- en snoeihout, een deel van het B-hout dat op de gemeentelijke inzamelpunten wordt ingezameld en een deel van het bermgras.
•
Er zijn vijf biomassa-technologie combinaties (BTC’s) geselecteerd die het meest kansrijk worden geacht voor de MRA-regio. Het betreft: - Decentrale verbranding schone houtachtige groenstromen (inclusief het stoken van biomassastromen in de bestaande Parenco bedrijfscentrale in Renkum) - Kleinschalige verbranding van schoonhout voor alleen warmte opwekking - Decentrale verbranding B-hout - Co-vergisting van mest met co-substraten voor WKK toepassing. - Energie-opwekking uit GFT door middel van vergisting In Tabel 3-4 zijn de technische gegevens van deze BTC’s samengevat en in Tabel 4-20 de financiële haalbaarheid.
72
•
In de MRA-regio zijn een groot aantal bestaande initiatieven waarbij verschillende technologieën ingezet (gaan) worden.
•
Voor decentrale verbranding van schone houtchips voor de levering van warmte en elektriciteit kan het beste worden aangesloten bij het initiatief van Parenco om biomassa van buiten de fabriek in Renkum te gaan verstoken in de bedrijfsenergiecentrale. Als dit gebeurt zal er in de regio een grote vraag ontstaan naar schoon resthout. Met het Parenco initiatief lijkt het niet zinvol om nog andere projecten op dit gebied te ontwikkelen. Voor de regio ligt een belangrijke uitdaging in het meer beschikbaar maken van goede kwaliteit snoeiafval. Een deel van de benodigde biomassa zou goed kunnen worden geleverd door gemeentelijke en particulier knip- en snoeihout van de MRA-regio.
•
Een tweede mogelijkheid voor de inzet van schoonhout is voor de productie van warmte alleen. De beste mogelijkheid voor de regio ligt bij het ondersteunen van het Essent Warmte initiatief voor een pellet gestookte boiler voor wijkverwarming in Zevenaar. Afhankelijk van het resultaat van het project zou gekeken moeten worden naar mogelijke replicering elders in de regio.
•
In de MRA-regio wordt een grote hoeveelheid drijfmest en kippenmest geproduceerd. In Nederland staan al meer dan 60 installaties die mest co-vergisten met andere biomassastromen. Op dit moment staat de financiële haalbaarheid echter sterk onder druk, door de lage elektriciteitsvergoeding in de nieuwe SDE-regeling. Om de financiële haalbaarheid te verbeteren wordt gezocht naar mogelijkheden om de warmte af te zetten, schaalvergroting en de inzet van co-substraten die niet op de positieve lijst staan. Het Bergerden project zou hierbij tegen het licht gehouden moeten worden. Bij dit project zijn initiatiefnemers bezig zijn met de realisatie van een mestvergistingsinstallatie die biogas produceert, reinigt en opwerkt tot bruikbare CO2 en biogas op aardgas kwaliteit voor het Bergerden glastuinbouwgebied. Vergunning is verleend, maar voortgang is bemoeilijkt door de huidige slechte SDE tarieven.
•
Decentrale verbranding van B-hout is eveneens een bewezen technologie. In de MRA-regio komt statistisch gezien ruim 38.000 ton B-hout beschikbaar. Inzameling en afzet van het B-hout is echter een (inter)nationaal gebeuren. Het B-hout heeft reeds toepassingen gevonden in de markt (plaatmaterialen, energie-opwekking). Voor kleinschalige lokale bio-initiatieven zal het daarom moeilijk zijn om voldoende Bhout tegen een aantrekkelijke prijs beschikbaar te maken.
•
Om het energetisch rendement en de financiële haalbaarheid van bio-energie projecten te verhogen is afzet van warmte vaak een belangrijke voorwaarde. De volgende locaties zijn nader onderzocht om te kijken of ze mogelijk in aanmerking komen voor een bio-energietoepassing: o Nieuwe bedrijventerreinen; o Nieuwe woonwijken (nieuwbouw); o Glastuinbouw; o Zwembaden; en
73
o 6.2
Energie-intensieve industrieën.
Aanbevelingen Gebaseerd op dit onderzoek wil BTG een aantal aanbevelingen doen. Deze zijn gedeeltelijk gebaseerd op literatuurstudie en bestaande kennis. Maar met name ligt hieraan ten grondslag de gesprekken en bezoeken die gevoerd zijn met verschillende partijen binnen de gehele biomassa en bio-energie keten. Verhogen biomassahoeveelheid in regio • Opvoeren beschikbaarheid snoeiafval gemeenten. Met name met het oog op de verwachtte toename van de vraag in de regio door het Parenco initiatief om 30.000 100.000 ton per jaar biomassa te gaan verstoken. De gemeenten zouden ernaar moeten streven om de hoeveelheid biomassa voor bio-energie met ten minste 15% toe te laten nemen. Hierbij valt te denken aan de volgende maatregelen: o Bij bestekken groenonderhoud en bomensnoei opnemen dat snoei/groenafval voor energiedoeleinden wordt gebruikt. Dit levert voor de aannemers amper hogere kosten op, terwijl meer goede bio-brandstof beschikbaar kan worden gemaakt. o Zorgen voor betere scheiding van “schoon” houtafval en overige stromen op afvalbrengstations. In andere gemeenten heeft dit reeds tot goede resultaten geleid zonder extra kosten te maken. Vaak kan zelfs een financieel voordeel worden bereikt. • Opvoeren biomassa-aanvoer uit bosgebieden van particuliere eigenaren. Hierin spelen gemeenten een stimulerende rol. De regio zou kunnen overwegen om een pilot project te ondersteunen waarbij de reeds in Duitsland uitgeprobeerde oogstmethode om takken uit het bos te halen bijvoorbeeld na grote bosrenovatieprojecten: o Pilot met moderne press collector bij grote boseigenaren in regio Warmtetoepassingen stimuleren Voor het bevorderen van warmtetoepassingen met bio-energie zouden de volgende maatregelen overwogen moeten worden: • Het stellen van hoge energieprestatienorm voor nieuwe woonwijken en bedrijventerreinen. Hiervoor zijn met name mogelijkheden zolang de gemeenten de ontwikkeling nog in eigen hand heeft. • Het Saksen Weimar / Valkenhuizen bioenergie initiatief weer onder de aandacht brengen. Het gaat hierbij om een warmteproject op basis van bio-brandstof (zie paragraaf 5.4.1) • Het nauwlettend volgen van het bio-energie stadsverwarmingsproject van Essent Warmte te Zevenaar (zie paragraaf 5.1.1). Dit is een mooi voorbeeld hoe een gemeente een project kan helpen realiseren. Het is van beland dat volop van dit project wordt geleerd met het oog op replicering elders in de regio. Daarom moeten inspanningen en resultaten goed worden vastlegd. • Het organiseren van excursies voor ambtenaren, bestuurders en andere betrokkenen naar toepassingen van bio-energie om bestaande kennis te vergroten. Het gaat hierbij met name om warmtetoepassingen, omdat deze vaak het meest kritisch zijn voor de haalbaarheid van bio-energie-investeringen. Aanbevolen wordt om bij voorbeeld
74
excursies te organiseren naar zwembaden met bioenergie in de nabije omgeving van de regio. Vergisten Aanbevolen wordt om initiatieven op het gebied van biomassa vergisting in de regio te ondersteunen. • Ondersteunen van GFT vergisting bij de AVR. AVR overweegt het installeren van een GFT vergister in Duiven. Gemeenten kunnen dit initiatief ondersteunen door in de komende aanbesteding aandacht te schenken aan de energie-benutting van het GFT afval dat door hun wordt aangeboden voor verwerking. • Ondersteunen van Bergerden, mestvergistingsproject. Dit is een belangrijk initiatief om met mest en organische reststromen biogas op te wekken dat ingezet kan worden als brandstof voor een WKC-bedrijfscentrale bij een kassencomplex en dat tevens benut kan worden voor CO2 bemesting in hetzelfde complex. Verankeren van follow-up Het is van belang dat resultaten van de studie niet verloren gaan en goed benut worden in het streven om bio-energie te bevorderen in de regio. Daarom worden de volgende aanbevelingen gedaan: • Het verspreiden van de resultaten van studie, zowel intern als extern. Voor zowel gemeenten als initiatiefnemers in de regio bevat dit rapport belangrijke informatie. • Het organiseren van een seminar over het onderwerp. Aanbevolen wordt om dit samen met de regio Nijmegen te doen waar een vergelijkbare studie onlangs is afgerond. • Het aanstellen van een bio-energie deskundige voor de regio die speciaal belast wordt met de taak om de aanbevelingen te helpen doorvoeren. Ook deze actie zou goed gedaan kunnen worden in samenwerking met de regio Nijmegen. • Het ondersteunen van initiatiefnemers bij het ontwikkelen en realiseren van hun plannen. Tijdens interviews en gesprekken kwam de behoefte aan technische ondersteuning en training vaak naar voren gekomen. Dit zou een mogelijke belangrijke taak kunnen zijn voor de extern deskundige. 6.3
Vervolgtraject De onderliggende studie geeft een goed beeld van de mogelijkheden voor bio-energie in de MRA-regio. Het is nu zaak om deze mogelijkheden verder te ontwikkelen. In het onderstaande schema is daarom per onderwerp aangegeven welke vervolgstappen gezet zouden kunnen worden door betrokken partijen.
75
Tabel 6-1 Vervolgtraject
Onderwerp
Actie
Verspreiden resultaten
Organisatie mini-symposium
Vergroten bio-energie kennis
Verspreiden rapport onder de juiste stakeholders
Trekker Stadsregio Arnhem MRA en BTG
trekken
Co-vergisting Mest/ opwerking tot groen gas
samenwerking met MARN
Het initiatief van BEB (Bergerden) doorlichten en kijken of dit met aanpassingen haalbaar(der) gemaakt zou kunnen worden
Kleine biocentrale
MRA MRA eventueel in
Aanstelling externe adviseur
• •
Bij opstellen energievisie voor nieuwe woonwijken bio-energie optie meenemen
MRA
•
Nagaan of Saksen Weimar initiatief extra aandacht zal moeten ontvangen, om de slaagkans • Organisatie werkbezoek aan zwembad met biomassa-installatie voor bestuurders en directie •
Eind 2008 Eind 2008
Najaar 2008
Gemeenten en provincie MRA/ gemeente Arnhem
te vergroten
•
Eind 2008
Nijmegen
Onderzoeken noodzaak om additionele ambtelijke ondersteuning betreffende bio-energie aan te
Implementatie van aanbevelingen
Timing
MRA
Eind 2008
zwembaden
•
•
Evaluatie project Zevenaar/ onderzoeken naar mogelijkheden replicatie
MRA/ Essent Warmte
Actieplan voor opvoeren beschikbaarheid snoeiafval, met onder meer herziening Opvoeren beschikbaarheid snoeiafval snoeibestekken, betere scheiding bij afvalbrengstations etc.
Gemeenten/MRA
(aanbevolen doelstelling: meer dan 15% meer snoeihout beschikbaar voor bio-energie) Bio-wkk centrale Informatievoorziening Verhogen biomassa hoeveelheid GFT vergisting
Met het initiatief in Parenco is voor een grotere inzet van lokaal aanwezige biomassa geen ondersteuning benodigd voor andere grote houtgestookte projecten. Monitoren project Zevenaar om als voorbeeld casus te kunnen gebruiken Pilot met press collector bij grote boseigenaren in regio Bij de evaluatie van de aankomende aanbesteding een hogere score toekennen aan GFT vergistingsinitiatieven.
76
Eind 2008 – begin 2009
-
-
MRA/Essent Warmte
2009 en later
MRA/Gemeenten
Voorjaar 2009
MRA
Eind 2014
7
BRONNEN AOO (2002a). Milieueffectrapport Landelijk Afvalbeheerplan 2002-2012, Hoofdrapport. Utrecht, AOO. AOO (2002b). Milieueffectrapport Landelijk Afvalbeheerplan, Achtergronddocument A14, Uitwerking "gft-afval". BTG (2002). Beschikbaarheid van reststromen genotmiddelenindustrie voor energieproductie
uit
de
voedings-
en
BTG (2003). Verkennend onderzoek naar mogelijkheden voor de inzet van bermgras in Overijssel voor duurzame energie-opwekking BTG (2004). Haalbaarheid van een bio-energiecentrale op bedrijventerrein Nudepark 2 BTG (2005). Onderzoek verwerking GFT afval BTG (2005a). Technische en financiële haalbaarheid van een bioenergiecentrale op het bedrijventerrein Nudepark 2 te Wageningen BTG (2006). Haalbaarheid van een bioenergiecentrale in de regio Rivierenland CBS (2008). Statline, Hoeveelheid huishoudelijk afval per inwoner per gemeente, http://statline.cbs.nl. EU (2001). Richtlijn 2001/77/EG van het Europees parlement en de Raad van 27 september 2001 betreffende de bevordering van elektriciteitsopwekking uit hernieuwbare energiebronnen op de interne electriciteitsmarkt. TNO-MEP (2001). De haalbaarheid van energieopwekking uit bermgras. EWAB Rapport.
Vis (2002). “Beschikbaarheid van reststromen uit de voedings- en genotmiddelenindustrie voor energieproductie” NOVEM rapport 2020-01-23-030003/4700001071 SenterNovem (2006). Houtgestookte centrale met rookgascondensor en CO2wininstallatie. EOS DEMO Project SenterNovem (2007). Monitoringrapportage Bouw- en Sloopafval, Resultaten 2004-2005, Uitvoering Afvalbeheer SenterNovem (2007a). Infoblad Afval, hergebruik en recycling (bouw- en sloopafval) SenterNovem (2007b). Afvalverwerking in Nederland, gegevens 2006, Werkgroep Afvalregistratie, SenterNovem Uitvoering Afvalbeheer & Vereniging Afvalbedrijven.
77
SenterNovem (2008). Afvalstoffenheffingen 2008, uitvoering afvalbeheer., SenterNovem Uitvoering Afvalbeheer TNO (2007). Milieu-effecten van de verwerking van luiers in Amsterdam TAUW (2007). Quick scan milieubeoordeling van verwerkingsopties voor luierafval MER (2002). Toetsingsadvies over het milieueffectrapport landelijk Afvalbeheerplan. Utrecht, Commissie MER. Meulman, P. D. M., J. A. Zeevalkink, et al. (2002). De verwerking van GFT in de MER bij het Landelijk Afvalbeheerplan (LAP). Apeldoorn, TNO-MEP: 27. Norske Skog Parenco (2008). Effecten van het verbranden van 100.000 ton per jaar extern aangevoerde resstromen en biomassa in K62.
78
A. VERGUNNINGEN EN EMISSIEREGIMES Verbranden biomassa Het wetgevend kader voor de verbranding van biomassa wordt gevormd door het Besluit verbranden afvalstoffen (Bva), het Besluit emissie eisen stookinstallaties (Bees) en de Nederlandse emissierichtlijn (NeR). Voor de verbranding van biomassastromen die door het bevoegd gezag als afvalstoffen zijn aangemerkt geldt in principe het Bva. Er zijn echter twee uitzonderingen: • Plantaardige afvalstromen. Om te bepalen welke afvalstromen precies zijn uitgezonderd van het Bva heeft InfoMil de witte/gele lijst opgesteld; ‘schone’ witte lijst stromen zijn uitgezonderd, ‘vuile’ gele lijst stromen niet. • Verbranding van vergistingsgassen. Het Bva is alleen van toepassing bij thermische behandeling van afvalstromen (bij verbranding en/of vergassingstechnologieën). Voor verbranding van B-hout geldt het Bva, voor verbranding van A-hout, snoeihout en ander vers afvalhout geldt Bees-A, voor zover de capaciteit van de installatie groter dan 1500 kg biomassa per uur is, dit komt ongeveer overeen met 5 MWth input (en 0.8 MWe output). Voor kleinere installaties is de bijzondere regeling F7 uit de NeR vaak een goed wetgevend kader. Het is aan te raden de website van infomil (www.infomil.nl à duurzame ontwikkeling à biomassa) te bezoeken. Hier is ook een handige wetswegwijzer te vinden. Daarnaast stelt de “Regeling aanwijzing categorieën duurzame energieproductie 2008”, emissie-eisen aan installaties die SDE subsidie voor duurzame elektriciteit willen ontvangen. In onderstaande tabel zijn deze emissieregimes samengevat. De eisen uit Bva zijn gesteld bij een zuurstofgehalte van 11% maar in onderstaande tabel omgezet naar 6% zuurstof om vergelijking met de andere regelingen mogelijk te maken. Uit Tabel A-1 blijkt dat met uitzondering van NOx, de Bva zwaardere emissie-eisen stelt dan de Bees-A en de SDE regeling. De meeste installaties zijn afhankelijk van SDE subsidie, dus zullen aan de strenge SDE eis moeten voldoen. Ook de SDE eis voor fijn stof is vrij streng te noemen. Omdat biomassa over het algemeen weinig zwavel bevat zijn de SOx eisen geen probleem.
79
Tabel A-1 Emissie-eisen verschillende regimes en SDE regeling bij 6% O2 Bva Bees-A (B-hout) (schoon hout) 3 g) 3 mg/Nm bij 6% O2 mg/Nm bij 6% O2 a) Meetperiode Daggemiddelde 97% v.d. halfuurHalfuura) h) gemiddelden gemiddelde b) Nox 300 300 100 Sox Stof CO c) Organische stoffen Zoutzuur Waterstoffluoride Kwik Som cadmium en thallium e) Som metalen Dioxinen en furanen
75 7.5 75 15 15 1.5 d) 0.075 d) 0.075 d)
0.75 3 0.15 ng/Nm
75 7.5 f) 150 15 15 3 d) 0.075 d) 0.075
700 20
SDE regeling 3 mg/Nm bij 6% O2 i) Daggemiddelde 40 g/GJ input 3 ≈ 96-106 mg/Nm 200 5 1200
d)
0.75 3 0.15 ng/Nm
a)
Tenzij anders vermeld 100% van de daggemiddelden c) gasvormige en vluchtige organische stoffen uitgedrukt in totaal organische stof d) bemonsteringsperiode van ten minste 30 minuten en ten hoogste 8 uur. e) de som van antimoon, arseen, chroom kobalt, koper, lood , mangaan, nikkel en vanadium. f) alle halfuurgemiddelden in een willekeurige periode van 24 uur g) Omgerekend van 11% naar 6% om vergelijking mogelijk te maken. h) Een afzonderlijke meting bestaat uit een serie van tenminste drie metingen waaruit telkens een halfuursgemiddelde wordt vastgesteld. Elk van de drie metingen moet aan de eis voldoen. Zoniet, is herkansing mogelijk binnen een week. Hierbij mag slechts een uit de negen metingen niet aan de eis voldoen en het gemiddelde van de negen metingen dient aan de eis te voldoen i) Omgerekend van 6% naar 11% O2, berekednd na aftrek van het volume van het erin aanwezig water, berekend als waterdamp. j) Bij LHV van 8-15 GJ/ton, gebruik makend van Nea rekentool opt-out Nox emissiehandel, 27 feb 2008. b)
Vergisting De meeste co-substraten vallen onder de noemer afval, tenzij speciaal geteeld met als doel vergisting. De provincie is het bevoegd gezag indien meer dan 15000 ton ‘afval’ van buiten de inrichting wordt aangevoerd. Bij vergisting van meer dan 36.000 ton/jaar (100 ton/dag) is de MER beoordelingsplicht van toepassing. Bij verbranding van biogas, stortgas en RWZI-gas in een WKK installatie binnen gemeentelijke inrichtingen is het Bees-B van toepassing. Bij toepassing van een ‘nieuwe’ zuigermotor waarvan het asvermogen niet meer bedraagt dan 50 kW mag de uitworp van stikstofoxiden met het rookgas van de nieuwe zuigermotor van de WKK, teruggerekend op ISO-luchtcondities en betrokken op de warmteinhoud van de toegevoerde brandstof, niet meer bedragen dan 800 g/GJ, vermenigvuldigd met eendertigste van het motorrendement. Indien het een nieuwe zuigermotor betreft waarvan het asvermogen meer bedraagt dan 50 kW, geldt een norm van 140 g/GJ, vermenigvuldigd met eendertigste van het motorrendement. De installatie moet echter aan de veel strengere eis van 40 gram/GJ voldoen om in aanmerking voor SDE subsidie te komen.
80
B. INTERVIEWS EN BEZOEKEN Telefonisch en/of per email gesproken AVIKO Biomassa Stroomlijn CBM Centrale Bond Meubelfabrikanten Dienst Vastgoed Defensie GEM Schuytgraaf Gemeente Arnhem Gemeente Overbetuwe Gemeente Zevenaar Jongeneel, Hoofdverkoop afdeling Arnhem KEMA MVO NBVB Nederlandse Bond voor Boomkwekers NBVT Nederlandse Bond voor Timmerfabriekanten NFO Nederlandse Fruittelers Organisatie Nuon Warmte Provincie Gelderland Staatsbosbeheer Stichting Geldersch Landschap Van Gansewinkel VAR Waterschap Rivierenland Westerbeek Vastgoed
Bezoeken SITA Arnhem en SITA Duiven Den Ouden GGR Westervoort Essent Parenco Hout BV Bio Energie Bergerden AVR
Michel Leermakers Rob Aartssen Theo van de Loo H. Hermsen Bob Roessink R. Chr. Jacobs Ab Emmerzaal Wim Roelofs
81
C. UITWERKING FINANCIELE HAALBAARHEID GESELECTEERDE BTC’S
CASE Schoon hout - Scenario 2: opwekking elektriciteit en laagwaardige warmte In het tweede scenario wordt uitgegaan van de mogelijkheid om een bepaalde hoeveelheid warmte af te zetten, in de vorm van warm water. Uitgangspunt is een stadsverwarmingsnet waarin de biomassacentrale kan voorzien in de basisvraag (en een aardgasinstallatie in de piekvraag). De parameters voor de centrale zijn gedeeltelijk gelijk aan die in Tabel 4-3, met de volgende verschillen: • Er kan een thermisch vermogen worden geleverd van maximaal 7,6 MWth. • Het bruto elektrische vermogen en rendement zijn afhankelijk van de mate waarin warmte wordt geleverd. Als er geen warmte wordt geleverd zijn ze gelijk aan de waarden in Tabel 4-3. Bij maximale warmtelevering zijn ze respectievelijk 1,4 MWe en 12,2%. Bij halflast (3,6 MWth) zijn ze respectievelijk 1,7 MWe en 14,1%. De centrale is qua opzet, omvang, installaties, gebouwen en infrastructuur praktisch dezelfde als in het vorige scenario. De investeringskosten zijn daarom vergelijkbaar. Wel kan de brandstofconsumptie iets afwijken door de andere manier van bedrijven, waardoor de operationele kosten iets anders kunnen zijn. Daarnaast zal de hoeveelheid geleverde elektriciteit afnemen, wat wordt gecompenseerd door de benutte warmte. Om het effect van warmtelevering te kunnen bepalen, wordt de centrale in dit scenario ingezet om een wijk van 5.000 woonhuizen van warmte te voorzien. Omdat de centrale de basislast voorziet, zal hij naar schatting 2.000 uur per jaar maximale warmte kunnen leveren, en gedurende 2.200 uur per jaar (gemiddeld) halflast. Dit betekent dat de centrale de volgende hoeveelheden energie levert: • Elektriciteit: 11.580 MWhe/jaar • Warmte: 87.552 GJ/jaar Een en ander resulteert in de volgende jaarlijkse operationele kosten en opbrengsten: Tabel 7-2 Kosten en opbrengsten schoon hout verbranding WKK Kosten Operationele kosten Biomassa Operatie en onderhoud Opbrengsten Elektriciteit Warmte
1.130.369 724.369 406.000 2.067.984 1.400.400 667.584
€/a €/a €/a €/a €/a €/a
82
CASE Schoon hout - Scenario 3: opwekking elektriciteit en hoogwaardige warmte Behalve laagwaardige warmte kan ook hoogwaardige warmte worden geleverd, bijvoorbeeld in de vorm van processtoom aan de industrie. In dit geval zal de mogelijk op te wekken hoeveelheid elektriciteit nog verder afnemen. Dit zal daarom pas interessant zijn als de mate van warmte-afzet hoog is, bijvoorbeeld als er een constante vraag naar processtoom is gedurende een groot deel van het jaar. In dit scenario wordt uitgegaan van de levering van processtoom van 2 bar, gedurende 5000 uur per jaar. Bij het leveren van hoogwaardige warmte wordt minder elektriciteit geproduceerd. Voor de case van van een (bruto) elektrisch vermogen van 2 MWe is daarom een grotere boiler nodig. Dit resulteert in de volgende parameters: Tabel 7-3 Parameters schoon hout verbranding WKK met stoom WKK Schoon Hout Case Stookwaarde (gemiddeld) Brandstofconsumptie Brandstofprijs (gemiddeld) Capaciteit centrale (elektrisch) Capaciteit centrale (thermisch) Draaiuren totaal Elektrisch rendement (gemiddeld) Parasitair verbruik Productie elektriciteit (netto) Productie warmte (netto)
9,1 41.436 20 2,0 15,3 5.000 9,6% 10,0% 9.000 275.400
GJ/t t/a €/t MW e MWth h/a
MWhe/a GJ/a
Door de grotere thermische capaciteit zal de centrale groter zijn dan in de eerdere scenario’s. De grotere boiler zorgt voor hogere kosten, al zal het turbinesysteem eenvoudiger kunnen zijn (tegendrukturbine, zonder condensor). Gebouwen en infrastructuur zullen iets groter uitgevoerd moeten zijn. De investeringskosten en operationele kosten liggen hoger, net zoals de opbrengsten tegenover: Tabel 7-4 Kosten en opbrengsten schoon hout verbranding WKK met stoom Kosten Investeringskosten Installaties Land, gebouwen en infrastructuur Werkkapitaal en rente constructie Operationele kosten Biomassa Operatie en onderhoud Opbrengsten Elektriciteit Warmte
8.800.000 5.700.000 2.500.000 600.000 1.288.729 828.729 460.000 3.283.200 1.080.000 2.203.200
€ € € € €/a €/a €/a €/a €/a €/a
83
CASE B-hout - Scenario 2: opwekking elektriciteit en hoogwaardige warmte Dit scenario komt grotendeels overeen met het overeenkomstige scenario voor schone houtresiduen. In onderstaande tabel zijn de parameters voor dit scenario gepresenteerd. Tabel 7-5 Parameters B-hout verbranding voor WKK met stoom Case Stookwaarde (gemiddeld) Brandstofconsumptie Brandstofprijs (gemiddeld) Capaciteit centrale (elektrisch) Capaciteit centrale (thermisch) Draaiuren totaal Elektrisch rendement (gemiddeld) Parasitair verbruik Productie elektriciteit (netto) Productie warmte (netto)
WKK B-Hout 14,3 26.224 15 2,0 15,3 5.000 9,6% 10,0% 9.000 275.400
GJ/t t/a €/t MW e MWth h/a
MWhe/a GJ/a
In dit scenario zullen niet alleen de grotere thermische capaciteit van de centrale, maar ook de uitgebreidere rookgasreiniging, boilermaterialen en monitoringfaciliteiten resulteren in hogere investeringskosten. Een overzicht van kosten en opbrengsten wordt gegeven in onderstaande Tabel. Tabel 7-6 Kosten en opbrengsten B-hout verbranding voor WKK met stoom Kosten Investeringskosten Installaties Land, gebouwen en infrastructuur Werkkapitaal en rente constructie Operationele kosten Biomassa Operatie en onderhoud Opbrengsten Elektriciteit Warmte
10.100.000 7.000.000 2.500.000 600.000 1.158.357 393.357 765.000 3.283.200 1.080.000 2.203.200
€ € € € €/a €/a €/a €/a €/a €/a
84
CASE Co-vergisting mest met co-substraat Bij de mestvergisters die momenteel worden geïmplementeerd in Nederland is de tendens schaalvergroting. Dit is noodzakelijk in verband met de financiële haalbaarheid. Daarom is in deze case gekozen voor een schaalgrootte van 1 MWe. Hiervoor is 20.000 ton/jaar mest nodig en 19.000 ton/jaar co-substraat. De inhoud van de vergister is circa 3300 m3. Een overzicht van de belangrijkste paramters is hieronder gegeven Tabel 7-7 Paramters voor co-vergisting Case Inname mest Inname co-substraat Gasproductie Omvang vergister Capaciteit WKK (elektrisch) Capaciteit WKK (thermisch) Draaiuren totaal Eigen verbruik elektrisch Eigen verbruik thermisch Productie elektriciteit (netto) Productie warmte (netto)
Co-vergisting 20.000 19.000 3.919.500 3.300 1,0 1,3 8.000 5,0% 20,0% 7.447 29.475
t/a t/a 3 Nm /a 3 m MWe MWth h/a
MWhe/a GJ/a
Er wordt jaarlijks ruim 3,9 miljoen m3 biogas geproduceerd, voldoende voor een WKKeenheid van 1 MWe en 1.3 MWth. Rekening houdend met het eigen verbruik (5% elektrisch en 20% thermisch) zijn er 7.447 MWh elektrisch en 29.475 GJ thermische energie beschikbaar. In onderstaande Tabel worden kosten en opbrengsten gepresenteerd. Voor co-het cosubstraat is uitgegaan van een prijs van 20 €/ton. De kosten van de afzet van het digestaat zijn verminderd met de vermeden kosten van afzet van de 20 000 ton/jaar mest. Voor afzet van de mest is aangenomen dat 20 €/t betaald moet worden. Aangenomen is dat (vanwege de betere bemestende eigenschappen) voor afzet van digestaat 17 €/t kosten gemaakt worden. De opbrengsten bestaan uit inkomsten uit verkoop van elektriciteit. De mogelijkheden om restwarmte af te zetten zijn vaak zeer beperkt bij vergistingsinstallaties en worden in eerste instantie buiten beschouwing gelaten. Tabel 7-8 kosten en opbrengsten voor co-vergisting Kosten Investeringskosten Vergister WKK-units Werkkapitaal en rente constructie Operationele kosten Cosubstraat Afzet digestaat (ex mest) Operatie en onderhoud Opbrengsten Elektriciteit Warmte
2.250.000 1.200.000 900.000 150.000 695.700 380.000 196.700 119.000 893.646 893.646 0
€ € € € €/a €/a €/a €/a €/a €/a €/a
85
CASE vergisting GFT Voor het vergisten van GFT wordt uitgegaan van een Kompogasvergister met een capaciteit van 30.000 ton per jaar. Als inname tarief voor het GFT is 40 €/ton aangenomen. Na vergisting wordt het digestaat gecomposteerd. De gasproductie is ongeveer 3 miljoen m3 biogas per jaar. Na aftrek van het interne energieverbruik komt er jaarlijks 5.160 MWh aan elektriciteit en 16.200 GJ aan warmte beschikbaar. De basisparameters staan hieronder vermeld. Tabel 7-9 Paramters GFT-vergisting Case Inname GFT Innametarief GFT Gasproductie Capaciteit WKK (elektrisch) Capaciteit WKK (thermisch) Draaiuren totaal Eigen verbruik elektrisch Eigen verbruik thermisch Productie elektriciteit (netto) Productie warmte (netto)
Co-vergisting 30.000 40 3.000.000 0,75 1,15 8000 14% 50% 5.160 16.200
t/a €/t 3 Nm /a MWe MWth h/a
MWhe/a GJ/a
Voor de investering is een bedrag van 7,4 miljoen euro aangenomen (presentatie Willem Elsinga). De operationele kosten bevatten ook de kosten voor nacompostering van het digestaat. De belangrijkste inkomstenbron is het innametarief voor verwerking van het GFT. Daarnaast kan ook de elektriciteit worden verkocht voor 12 €/MWh. Verkoop van warmte wordt niet reëel geacht. Enerzijds vanwege de aanzienlijke warmtevraag van het proces zelf. Anderzijds omdat verwacht wordt dat de installatie niet in de buurt van een warmtevrager zal liggen. Het is echter belangrijk te vermelden dat de hier genoemde cijfers betrekking hebben op de situatie waar reeds een bestaande infrastructuur aanwezig is voor composteren van GFT. Met andere woorden, het betreft hier de meerkosten va vergisting van GFT ten opzichte van compostering. Voor nieuwe locaties zullen de kosten naar schatting 10 €/ton GFT hoger liggen (Elsinga). Tabel 7-10 Kosten en opbrengsten GFT-vergisting Kosten Investeringskosten Vergistingsinstallatie Werkkapitaal en rente constructie Operationele kosten Operatie (incl nacompostering) en onderhoud Opbrengsten Elektriciteit Inname GFT Warmte
7.650.000 7.400.000 250.000 900.000 900.000 1.819.200 619.200 1.200.000 0
€ € € €/a €/a €/a €/a €/a €/a
86
