Serieproductie groen aardgas bij Waternet en gebruik ervan

Resultaten en bevindingen van project

Serieproductie groen aardgas bij Waternet en gebruik ervan Dit rapport is onderdeel van de projectencatalogus energie-innovatie. Tussen 2005 en 2011 kregen ruim 1000 innovatieve onderzoeks- en praktijkprojecten subsidie. Ze delen hun resultaten en bevindingen, ter inspiratie voor nieuwe onderzoeks- en productideeën. De subsidies werden verleend door de energie-innovatieprogramma's Energie Onderzoek Subsidie (EOS) en Innovatie Agenda Energie (IAE).

Datum Status

2010 Definitief

Stichting Waternet, e.a. in opdracht van Agentschap NL

Colofon

Projectnaam Programma Regeling Projectnummer Contactpersoon

Serieproductie groen aardgas bij Waternet en gebruik ervan Energie Onderzoek Subsidie Demonstratie DEMO09067 Stichting Waternet

Hoewel dit rapport met de grootst mogelijke zorg is samengesteld kan Agentschap NL geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele fouten.

Factsheet

Groen Gas bij De Ronde Venen

Waterschap Amstel, Gooi en Vecht

Bijzonderheden De Ronde Venen Afgezien van de voordelen van Groen Gas in het algemeen zijn er een aantal ­bijzonderheden aan de installatie bij De Ronde Venen.

Rioolwater als energiedrager? Ons verteerde voedsel spoelen we dagelijks weg in het toilet. Daarmee verspillen we een hoop energie. Zou het niet mooi zijn als die energie nuttig gebruikt wordt? Bijvoorbeeld door deze opnieuw beschikbaar te maken voor het b ­ ereiden van ons eten? Op rioolwaterzuiveringsinstallatie De Ronde Venen in M ­ ijdrecht is een concrete stap gezet om deze ambitie te verwezenlijken. In het voorjaar van 2009 is Waternet gestart met de p ­ roductie van Groen Gas op de rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) De Ronde Venen in Mijdrecht. Groen Gas is een ‘groene’ aardgasvervanger. Het bestaande aardgasnet kan dit ­distribueren en leveren bij huishoudens voor gebruik. Verder kunnen ook auto’s dit gas gebruiken als brandstof. Deze factsheet geeft uitleg over de productie van Groen Gas op De Ronde Venen. De winning van biogas bij het zuiveren van afvalwater is niet nieuw. Ook bij De Ronde Venen en andere RWZI’s van Waternet gebeurt dit al jaren. In ­totaal produceert Waternet op de g ­ ezamenlijke locaties 13 miljoen m3 biogas per jaar. Het gewonnen biogas wordt veelal gebruikt voor het gecombineerd opwekken van elektriciteit en warmte. Dit gebeurt met behulp van een zogenaamde WKK-installatie (warmte kracht koppeling). Deze vorm van benutting van biogas kent echter bezwaren. De elektriciteit kan worden benut, maar dat geldt veelal niet voor de warmte, vooral in de zomer. Daarnaast is de bedrijfs­ zekerheid lager dan gewenst. Een alternatief is het opwerken van biogas naar Groen Gas. Tot voor kort was deze optie alleen mogelijk op grote schaal en niet rendabel voor de kleine hoeveelheden biogas die op verspreide locaties gewonnen wordt. Door dit ­project is hierin nu ­verandering gekomen. Daarmee is kleinschalige productie van Groen Gas een i­nteressante optie geworden voor Waternet, maar ook voor andere kleinschalige producenten van biogas, ­bijvoorbeeld boerenbedrijven. Bij RWZI De Ronde Venen is zo’n Groen Gas installatie geplaatst en in gebruik g ­ enomen.

2

Groen gas bij Ronde Venen

1. Kosten neutraal De innovatie en duurzaamheid wordt kostenneutraal ­gerealiseerd ten opzichte van het oorspronkelijke ­ontwerp (renovatie WKK). Door een beter rendement ­(o.a. geen warmte verlies in de zomer) ontstaat een ­lagere exploitatie. Hierdoor wordt de extra investering gecompenseerd bij een levensduur van 12 jaar. 2. Groen Gas voor eigen gebruik Ongeveer 20% van het Groene Gas wordt gebruikt voor de verwarming van ­eigen kantoren en voor het vergistingsproces. 3. Tankpunt De Ronde Venen beschikt over een tankpunt waar auto’s Groen Gas kunnen ­tanken. De verwachte ­jaarproductie is voldoende voor het verbruik van 120 ­personenauto’s. 4. Invoeden in gasnet Een deel van het Groene Gas van De Ronde Venen wordt ingevoed in het bestaande 100 mbar aardgasnet van ­STEDIN. De verwachte jaarproductie dekt de ­gasvraag van zo’n 90 huishoudens. 5. Unieke technologie Door het toepassen van het in Nederland unieke LPCOOAB-opwerkingsproces (van Cirmac ­International) worden betere resultaten bereikt wat betreft gaskwaliteit en productierendement. Groen Gas Tankpunt DRV

RWZI De Ronde Venen

6. Groot herhalingspotentieel De manier waarop het LPCOOAB proces wordt t­ oe­gepast door BioGast Sustainable Energy maakt het bij uitstek geschikt voor een maatschappelijk brede inzet, vanwege de modulaire opzet en seriematige productie van ­kleinschalige eenheden. Dit biedt een groot her­halingspotentieel binnen waterzuiveringen, maar ook voor de agrarische sector.

7. Extra innovatie Met het benutten van de restwarmte uit het opwerkings­proces (35kW), is op­­locatie De Ronde Venen een extra stap gezet binnen een toch al innovatief ­concept. De restwarmte wordt gebruikt ten behoeve van het gistingsproces door een warmte­wisselaar.

Groen gas bij Ronde Venen

3

Milieuvoordeel bij rijden op Groen Gas

Het Groene Gas van De Ronde Venen wordt ­ingezet voor het wagenpark van Waternet. Groen Gas is een beschikbaar én inzetbaar alternatief voor fossiele brandstoffen. De milieuvoordelen van rijden op Groen Gas ten opzichte van een fossiele brandstof als benzine zijn: 1. Ca. 80% CO2 reductie. 2. L agere uitstoot van fijnstof (36%). 3. L agere uitstoot van o ­ verige emissies (63%). Waternet start een pilot voor rijden op groen gas: •6  voertuigen zijn besteld ­(VW caddy, VW Transporter) Gasinbouw is affabriek. ­Meerkosten hiervoor zijn zo’n 650 euro per auto. •O  p de vestigingen L­ eiduin, Weesperkarspel en ­Spaklerweg 45 wordt een klein tankstation ­geplaatst. Met het tank­station in M ­ ijdrecht beschikt Waternet dan over 4 eigen tankpunten.

Potentie Groen Gas biedt grote mogelijkheden als duurzaam alternatief voor ­aardgas. Voor Waternet is het mogelijk om naast het eigen verbruik voor de ­vergisting (20%) ca. ­7,3 miljoen Nm3 Groen Gas te produceren. Dit is voldoende voor zo’n 4650 ­huishoudens of 6000 personenauto’s. Om het ­wagenpark van Waternet op het Groene Gas te ­laten rijden, is 12% ­voldoende.

xxxxxxxxx Groen Gas bij Waternet

Waternet & afvalwater

RWZI’s Groen Gas heeft voor de Nederlandse overheid potentie. Zo is het mogelijk om in 2050 circa 50% van het aardgas te vervangen door Groen Gas. Klein­ schalige productie zoals bij Waternet levert hieraan een bijdrage. Op korte termijn (rond 2015) kan met de nu al beschikbare technologie zo’n 1 tot 3% van het totale aardgasverbruik van Nederland worden ­vervangen door Groen Gas, door de inzet van orga­ nische reststoffen en door afvalstromen te vergisten en zonder dat biomassa wordt geïmporteerd.

Waternet verwerkt afvalwater • 125 miljoen m3 afvalwater in 2008. Vergelijkbaar met zo’n 2 miljoen personen. (in werkelijkheid: inwoners & industrie samen) RWZI’s • 12 RWZI’s. • Totale zuiveringscapaciteit: 61.000 m3/uur afvalwater of 2,3 miljoen i.e. • De Ronde Venen: 1370 m3/uur afvalwater of 70.000 i.e. is 3% van totale capaciteit. Slibvergisting • Gezamenlijke biogasproductie: 35.500 Nm3/dag. • RWZI De Ronde Venen: 700 Nm3/dag.

slibvergisting

Biogas > Groen Gas

Biogas naar Groen Gas • Biogas: 60..65% CH4, 35..40% CO2. • Verhogen CH4 gehalte van 65% naar 88%. • Verwijderen van zwavel en vocht. • 70 Nm3 Groen Gas uit 100 Nm3 biogas. • 20% Groen Gas voor vergisting. • 80% Groen Gas voor invoeding gasnet of tankpunt. Inzet van Groen Gas Waternet: • Kan ca. 7,3 miljoen Nm3 Groen Gas produceren: 4650 huishoudens of 6000 ­personenauto’s.

inzet van groen gas

De Ronde Venen: • 140.000 Nm3 Groen Gas per jaar vrij beschikbaar ­(invoeden): ­Jaarverbruik van ca. 90 huishoudens of ca. 120 personenauto’s.

Toekomstbeeld lange termijn visie Waterketen

Groen Gas installatie TIPO-1 4

Groen gas bij Ronde Venen

Groen gas bij Ronde Venen

5

Installatie Mijdrecht (Warmte, Biogas, Aardgas)

Groen gas installatie TIPO-1: BioGast

In onderstaand schema is het proces aangegeven van biogas tot en met het gebruik van Groen Gas in de auto of ­ingevoed in het aardgasnetwerk.

In onderstaand schema is aangegeven hoe het biogas wordt opgewerkt tot Groen Gas, en ingevoed wordt in het aardgasnetwerk. Dit proces van reinigen, drogen en opwaarderen vindt plaats in de groene BioGast container (TIPO-1) op het terrein van de RWZI De Ronde Venen.

Afvalwater

Gasnet Zuivering Biogas

Groen Gas installatie Tipo-1

Groen Gas tankstation

Kijkende naar energiestromen is er in De Ronde Venen veel veranderd ten opzichte van het tijdperk w ­ armte-kracht koppeling (WKK): al het biogas wordt benut en alle warmte wordt benut.

Warmte voorheen

Warmte nu

• WKK en 2 CV’s op biogas voor slib- en gebouwverwarming. • Bijstoken met aardgas. •W  armtedistributie via heet w ­ aterleidingen naar gebouwen. • Lager rendement en meer onderhoud. • Warmte en elektriciteit productie is seizoen afhankelijk. • Noodkoel circuit.

• CV’s op aardgas. • HR-ketels in cascade opstelling. • Vraag = aanbod. • Separate gebouw verwarming. • Benutten rest-warmte BioGast. • Hoog rendement. • Goedkoper in aanschaf.

Biogas voorheen

Biogas nu

• Biogas in WKK en CV. • Alles gebruiken of afblazen.

• Alle biogas wordt opgewerkt en afgezet. • Verrekening met inkoop aardgas.

Aardgas voorheen • Als aanvulling (en backup).

6

Groen gas bij Ronde Venen

Groen gas nu • Aardgasnet is buffer. • Groen Gas voor: - Slibverwarming. - Gebouwverwarming. - Groen Gas tankpunt. -V  erwarming toekomstige l­oods/ regiokantoor.

Biogas bestaat voor 60-65% uit methaan, en de rest is vooral CO2. Daarnaast is ­biogas verzadigd met water, en bevat het zwavel (in de vorm van H2S). Aardgas bestaat voor 88% uit methaan, en bevat vrijwel geen water en zwavel. Om gas van aardgaskwaliteit te krijgen haalt de opwerkingsinstallatie daarom het vocht, de zwavel en het meeste CO2 uit het biogas. Het CO2 wordt uit het biogas gewassen met een ­wasvloeistof, die alle CO2 uit het gas opneemt. Zo blijft dus zuiver methaan over, waar vervolgens weer een beetje biogas bijgemengd wordt om ­precies op de 88% methaan te komen die nodig is voor aardgas­ kwaliteit. De CO2 wordt weer uit de wasvloeistof gehaald door deze te verwarmen, waarna de wasvloeistof opnieuw gebruikt kan worden. Deze zuivere CO2 (restgas) kan ­zonder problemen naar de buitenlucht geblazen worden, maar kan ook nuttig ­gebruikt ­worden, bijvoorbeeld in de glastuinbouw. Het Groen Gas wordt vervolgens ‘gekeurd’ door de Bio2Net, een soort poortwachter die de toegang tot het openbare aardgasnet bewaakt. De Bio2Net meet de samenstelling van het gas, en laat dit alleen door naar het gasnet als de kwaliteit goed is. Zoniet, dan wordt het gas opnieuw door de opwerkingsinstallatie gestuurd, net zolang tot de kwaliteit wel goed is. Door invoeding van Groen Gas in het aardgasnet kunnen klanten van energie­leverlanciers kiezen voor Groen Gas, net zoals ze kunnen kiezen voor groene stroom. Daarnaast staat er hier op de zuivering ook een tank­ station voor Groen Gas, waarmee de auto’s van de ­zuivering op Groen Gas kunnen rijden.

PROCESGEGEVENS: • Gasreiniging met COOAB­­wasvloeistof. • Volcontinu proces: 8322 uur per jaar in bedrijf. (95% ­beschikbaarheid) • Variabele capaciteit: 25-60m3/uur biogas. • Maximale verwerkingscapaciteit: 1440 m3/dag ­biogas. • Capaciteitsverdubbeling is ­mogelijk door ­bijplaatsing van een 20-voets container. • Energetisch rendement: 95%. • Het restgas is zuiver CO2. • Doorzet wordt automatisch aangepast aan het niveau in de gashouder.

GROEN GAS vs. WKK: Met biogas kun je behalve Groen Gas ook groene stroom maken, door  het te verwerken in een WKK. Echter, een WKK verbrandt het biogas, waarbij naast veel CO2 ook SO, NOx en fijnstof ­uitgestoten worden. Een BioGast scheidt het gas, waardoor geen SOx, NOx en fijnstof uitgestoten worden, en minder CO2. Daarnaast is het energe­ tisch rendement van een WKK lager: slechts zo’n 30-40% van de energie in het ­biogas wordt ­omgezet in stroom, en de rest in warmte. Zelfs als al deze warmte nuttig gebruikt wordt komt het totale energetisch rendement niet hoger dan 85%, ­terwijl de BioGast 95% rendement realiseert.

Groen gas bij Ronde Venen

7

Invoeden in aardgasnetwerk: Stedin Niet al het bij RWZI De Ronde Venen ­ eproduceerde Groene Gas kan ter plaatse g nuttig worden gebruikt. Het grootste deel van het Groen Gas wordt in het lokale ­gasnet ingevoed. De regionale netbeheerder voor elektriciteit en gas in ­Mijdrecht is ­Stedin. Die zorgt ervoor dat inwoners van Mijdrecht het Groen Gas kunnen ­gebruiken om te koken en om er hun woningen mee te verwarmen.

Waterschap Amstel, Gooi en Vecht

Den Haag

Utrecht

Rotterdam

Als derde regionale netbeheerder van Nederland, is Stedin zich bewust van de ­belangrijke rol die ze kan vervullen bij de transitie naar een duurzame energievoorziening. Onderdeel daarvan is invoeding van Groen Gas faciliteren omdat naar ­verwachting Groen Gas de potentie heeft om een substantieel deel van ons aardgas te vervangen. Aardgasnet DRV: • Lagedruk aardgasnet (100mbar). • Levert aardgas direct aan huishoudens en bedrijven. • Er zijn zo’n 750 van dit soort locale aardgasnetten in Nederland. • De vraag naar gas op dit net varieert sterk (’s zomers weinig, ’s w ­ inters veel), maar is altijd voldoende om het geproduceerde Groen Gas op te nemen. •D  e invoeding van Groen Gas krijgt voorrang op het net boven de i­nvoeding van aardgas. In Mijdrecht wordt voor het eerst in Nederland de koppeling tussen de opwerkinstallatie en het gasnet van Stedin verzorgd middels een s­ tandaardinstallatie, de zgn. Bio2Net. Inzet daarvan moet uiteindelijk resulteren in een situatie waarbij invoeding van Groen Gas in Nederland de normaalste zaak van de wereld wordt. Bio2Net: • Bewaakt de kwaliteit van het gas, en stuurt het gas alleen naar het aardgasnet als de kwaliteit 100% goed is. • Stuurt gas dat niet goed is terug naar de opwerkingsinstallatie. • Regelt de druk van het gas, zodat die gelijk is aan de druk in het a ­ ardgasnet (100mbar). • Beveiligt het gasnet tegen overdruk en terugstromen van gas. • Capaciteit: max. 100Nm3/uur Groen Gas.

Bio2Net

8

Groen gas bij Ronde Venen

Betrokken partijen

1. WATERSCHAP AMSTEL, GOOI EN VECHT EN WATERNET Rol: Initiator project (André Hoogeland) Waternet, het ­eerste water­ cyclusbedrijf van Nederland, is een gemeenschappelijke organisatie van het hoog­ heemraadschap Amstel, Gooi en Vecht, www.agv.nl en de gemeente Amsterdam, ­www.amsterdam.nl.

2. Stedin Rol: Netbeheerder waarop wordt ingevoed Stedin zorgt voor het trans­ port van gas en elektriciteit in de driehoek Rotterdam, Utrecht, Den Haag waar ze eigenaar zijn van de gas- en elektriciteitsnetten. Stedin is een 100 % dochteronder­ neming van Eneco Holding NV. Bij Stedin werken ruim 500 deskundige medewerkers.

3. BioGast Rol: Leverancier Groen Gas installatie TIPO-1 BioGast is een innoverende aanbieder van duurzame ­energie, primair gericht op het opwerken van biogas naar Groen Gas, groene warmte en elektriciteit. ­BioGast richt zich op de exploitatie van Groen Gas installaties, en biedt ook ­services en hardware aan.

4. SenterNovem Rol: Verstrekker EOS-demo subsidie.