Wanneer zijn houtgestookte warmteinstallaties goed toepasbaar? Aan Van
Datum Betreft
Martijn Goossens (Wing) Dorien Brunt (Wing) Martijn Boosten (Probos) Johan Willemsen (Provincie Gelderland) Jaap Koppejan (Provincie Gelderland) 14 oktober 2010 “Op eigen hout”
Om te bepalen of het stoken op hout in een bepaalde situatie rendabel en interessant kan zijn, kunnen onderstaande vuistregels worden gebruikt. Voordat de vuistregels worden toegepast zijn er twee punten die de aandacht vragen: 1. Is er al voldoende aandacht besteed aan het beperken van de energievraag? In een slecht geïsoleerd huis/gebouw, dient betere wand- en raamisolatie voorrang te krijgen op de opwekking van duurzame energie. 2.
Houtgestookte installaties zijn op dit moment moeilijk toepasbaar in nieuwbouw. doordat deze aan strenge energie-prestatie-eisen (EPC-eisen) dienen te voldoen. De EPC-eis (NEN7120) noemt verschillende maatregelen die kunnen bijdragen aan verbeterde EPC, maar houtgestookte ketels worden hierin nog niet genoemd (uitzondering hierop is houtgestookte wijkverwarming, zoals bijvoorbeeld in Zevenaar het geval is). Houtgestookte installaties worden nu toegepast in bestaande, goed geïsoleerde bouw omdat ze economisch rendabel en ecologisch duurzaam zijn.
De stappen om te bepalen of houtgestookte warmte installaties toepasbaar is zijn: 1. Hoe ziet de warmtevraag eruit? 2. Hoeveel kg houtsnippers/pellets zijn er nodig? 3. Welk vermogen moet de ketel hebben? 4. Wat zijn de stookkosten nu en wat worden ze met hout? 5. Is er genoeg resthout beschikbaar in onze gemeente/regio? 6. Wat betekent het voor opslag en transport? 7. Voldoet de installatie aan de emissie-eisen? 8. Welke vergunningen zijn er nodig? 1. Wat is de vraag naar warmte? Het bepalen van de huidige warmtevraag doet men meestal aan de hand van het aardgasverbruik, bijvoorbeeld aan de hand van facturen van het energiebedrijf. De optimale grootte van een biomassaketel kan het beste worden afgeleid uit de zgn. ‘jaarbelastingsduurkromme’. Grofstoffelijk kan het ook worden afgeleid uit het jaarlijkse gasverbruik en het aantal vollasturen dat kan worden gehanteerd voor de toepassing: Groottte (kW) = 8,8 x gasverbruik (m3/jaar) / aantal vollasturen Utiliteitsbouw: ca 3000 vollasturen/jaar
Datum Wing
1
Overdekte zwembaden: ca 5000 vollasturen/jaar Openluchtzwembaden: ca 2500 vollasturen/jaar In vergelijking tot warmte uit aardgas bestaan de kosten van warmtelevering bij een biomassaketel vooral uit kapitaalslasten, en slechts voor een deel uit brandstofkosten. Daarom zijn biomassagestookte ketels vooral rendabel bij toepassingen waar sprake is van relatief veel vollasturen, zoals overdekte zwembaden.
2. Hoeveel kg. houtsnippers/pellets zijn er nodig? Hout snippers (20%-30% vocht) hebben een energie-inhoud van 3,1 kWh/kg Houtpellets (10% vocht) hebben een energie-inhoud van 4,6 kWh/kg
Warmtevraag in kWh / energie-inhoud hout = hout verbruik in kg/jaar Per 1000 m3 aardgas is ± 2200 tot 2300 kg houtsnippers nodig bij een watergehalte van 20%30% * ** Per 1000 m3 aardgas is ± 1700 tot 1800 kg houtpellets nodig bij een watergehalte van ≤10% *** 3
Let op: aardgas is aangegeven in m en hout in kg. In deze eenheden worden de prijzen bepaald
* Afhankelijk van het watergehalte is er meer of minder brandstof nodig * * Bij hoge vochtgehalten (>30%) dient men rekening te houden met
een hoge ketelinvestering
(schuifbedroosters type) en onderhoudskosten, hogere emissies en natuurlijk een hoger houtverbruik *** Volgens Duitse DINplus norm
Het is in principe mogelijk om de warmte van de houtgestookte installatie in de zomer te gebruiken om te koelen met behulp van een absorptiekoeler . Deze koelers zijn zeer efficiënt en worden ondergebracht als onderdeel van een luchtbehandelingskast. Nadeel is dat deze installaties relatief duur zijn, dus het is vooral interessant indien er relatief veel gebruik van wordt gemaakt. 3.
Welk vermogen moet de ketel hebben? De verdeling van de warmtevraag is belangrijk voor het ketelvermogen. Een kleinere ketel die het hele jaar continu brandt, bespaart de meeste energie. De meest geschikte situatie voor houtgestookte installaties is dan ook wanneer er sprake is van een redelijk continue warmtevraag over het gehele jaar. De piekvermogens in de warmtevraag, zijn maatgevend voor het bepalen van het vermogen van de ketel. Zo is bijvoorbeeld een gasketel van een zwembad overgedimensioneerd omdat men slechts voor korte tijd een piek nodig heeft van bijvoorbeeld 300 kW. Nadat het badwater eenmaal op temperatuur is, is een vermogen van 130 tot 180 kW ruim voldoende om het water op temperatuur te houden. In zo een geval dient een langere opwarmtijd gebruikt te worden waardoor een lager piekvermogen nodig is. Daarnaast is ook aan te raden de installatie te delen met een andere warmtevrager, zoals bijvoorbeeld een sauna, zorgcomplex, etc. De warmtelevering van een houtgestookte installatie op middelgrote schaal kan worden ondersteund door een extra gasgestookte ketel. In een situatie waar hout als wijkverwarming wordt gebruikt, zullen in strenge vorstperioden de pieken worden opgevangen door met gas bij te verwarmen. Hierdoor is er een kleinere en goedkopere houtketel nodig die zeer efficiënt is doordat deze veel draaiuren op maximale capaciteit werkt (ketels behalen hun hoogste rendement als deze op hun maximale capaciteit draaien).
Datum Wing
2
Het ketelvermogen wordt dus bepaald aan de hand van de warmtevraag en de warmtevraag verdeling. Als een houtgestookte installatie wordt toegepast in bestaande bouw kan over het algemeen het huidige vermogen over genomen worden. Bij nieuwbouw dient men hiervoor de energieprestatie van het gebouw te berekenen. Prijsindicatie • •
Voor normale vlakbed (under- side- en upper-feed) toegepast voor houtpellets en droge houtsnippers is een investering nodig van ± € 150 tot € 250 per kW * Voor ketels met een bewegend rooster is een investering nodig van € 200 tot € 400 per kW, welke gebruikt wordt voor ‘natte’ brandstoffen *
Het keteltype is geheel afhankelijk van de brandstof. Er zijn grofweg 5 verschillende soorten ketels die ieder geschikt zijn voor hun specifieke brandstof. Dit bepaalt voor het grootste deel de investering. * exclusief kosten voor het installeren van de installatie 4.
Wat zijn de stookkosten nu en wat worden ze met hout? De huidige stookkosten zijn afhankelijk van het gas gebruikstarief; normaaltarief of grootverbruiktarief. Volgens de gewijzigde energiewet wordt per 1 januari 2009 deze grens bepaald op basis van de technische capaciteit van de aansluiting. Dit betekent dat wanneer de gasaansluiting een capaciteit heeft groter dan 40 m3(n)/uur, deze wordt beschouwd als grootverbruiker. Gasverbruikers met aansluitingen met een capaciteit van groter dan 40 m3(n)/uur (≥ G40) zijn geïnformeerd door hun netbeheerder. Dus zeker redelijk grote gasverbruikers die nog geen G40 aansluiting hebben, is gas relatief duur (nog geen grootverbruiktarief) en is de aanschaf van een biomassa van dit formaat relatief klein (een kleine verbruiker heeft juist weer een relatief dure houtgestookte ketel nodig), waardoor een houtgestookte ketel snel terugverdiend is. Er zijn veel meer situaties waarbij een houtgestookte installaties redelijk snel is terug te verdienen, maar het is dan altijd belangrijk dat er veel vollasturen zijn en dat er momenteel nog geen gasmotor staat om warmte op te wekken. Gasmotoren zijn namelijk relatief goedkoop in hun warmteopwekking doordat WKK gas is vrijgesteld van REB. Per 1000 kg houtsnippers liggen de kosten tussen de 40-60 euro watergehalte van 20%-30% * Per 1000 kg houtpellets liggen de kosten tussen de 250 – 320 euro watergehalte van ≤10% * * Bron: AgentschapNL
5.
Is er genoeg resthout beschikbaar in onze gemeente/regio?
Voor gemeenten zijn er diverse bronnen voor houtige biomassa. De belangrijkste deelstromen die schoon genoeg zijn om in te zetten voor energieopwekking zijn: • • • •
Snoeihout dat vrijkomt uit beheer/onderhoud van hun eigen plantsoenen, parken, wegbeplantingen en bossen Resthout (afkortstukken, zaagsel, schaafsel, ...) dat vrijkomt bij lokale/regionale houtverwerkende bedrijven (zagerijen, timmerfabrikanten etc) Tak- en tophout, laag sortiment rondhout etc dat vrijkomt in bossen van terreinbeherende instanties Hout dat vrijkomt bij het onderhoud van natuurgebieden, landschappelijke beplantingen etc.
Datum Wing
3
Er bestaan in specifieke situaties extra bronnen van houtige biomassa die hier niet vermeld zijn, zoals van particulieren ingezameld hout. Omdat de kwaliteit hiervan niet constant is, wordt afgeraden dit in te zetten voor energieopwekking. Van het hout dat binnenkomt op de gemeentewerf of dat als afval wordt ingezameld, is de hoeveelheid vaak redelijk bekend. De overige houtstromen zijn vaak niet bekend en moeten worden geïnventariseerd. Voor een deel kan dit door bij terreinbeheerders hun jaarlijkse oogst na te vragen. Voor een deel gaat het om houtige biomassa die momenteel niet of nauwelijks wordt geoogst (zoals bij veel landschappelijke beplantingen). Bij het bepalen van de beschikbaarheid van brandstof gaat het niet alleen om wat in theorie aan biomassa voorhanden is in een regio, maar ook om wat daadwerkelijk contracteerbaar is. Veel houtverwerkende bedrijven hebben vaak al een vast contract met een handelaar voor de afname van hun resthout of ze gebruiken het resthout zelf voor het stoken van een houtdrooginstallatie. Ook terreinbeheerders / boseigenaren hebben vaak vaste afnemers voor hun houtige biomassa. Men doet er goed aan zich niet rijk rekenen door deze hoeveelheden ook als potentieel te zien. Daarnaast dient er gekeken te worden wat er daadwerkelijk aan biomassa oogstbaar is. In een gebied kan in potentie wel veel biomassa aanwezig zijn, maar lang niet al deze biomassa is makkelijk of rendabel oogstbaar, omdat bijvoorbeeld een landschapselement te ver van een weg ligt of te klein is om rendabel een oogstmachine in te zetten. Onderstaande link refereert naar een rapport waarin de aandachtspunten m.b.t. houtige biomassalogistiek en bronnen staan vermeld. http://www.probos.nl/home/pdf/090303%20Eindrapport%20%20Biomassa%20praktisch%20bekeken.pdf
6.
Wat betekent het voor opslag en transport? Houtsnippers en houtpellets zijn interessant in lokale kringlopen. Het afval uit het landschapsbeheer wordt bijvoorbeeld gebruikt voor het verwarmen van een kas, woningen of een stal. Het groenafval van de gemeente wordt verwerkt tot houtsnippers voor de verwarming van het gemeentelijke zwembad. Houtsnippers hebben een relatief groot volume (ca 300 kg/m3). Door dit grotere volume, zijn de kosten voor opslagruimte en het aantal vervoersbewegingen enigszins hoger t.o.v. houtpellets. Verser houtsnippers kunnen door broei geuroverlast geven, waardoor ze eerst moeten worden gedroogd alvorens ze worden ingezet in dicht bebouwde omgevingen. In het landelijk gebied zijn frequente vrachtbewegingen, geuroverlast etc. vaak een minder groot probleem. Houtpellets hebben een veel kleiner volume voor hetzelfde gewicht, maar zijn aanzienlijk duurder (ca 13 Euro per GJ ten opzichte van ca 4 Euro/GJ voor houtsnippers). Houtpellet zijn met name geschikt voor toepassing in bebouwde omgeving, omdat het een 'schonere' en makkelijker te hanteren brandstof is dan houtsnippers die minder vervoersbewegingen vereist. In de bebouwde omgeving kunnen houtpellets in ondergrondse bunkers/silo's worden opgeslagen, het is niet vereist een inpandige opslag te voorzien. De grootte van de opslag is niet alleen afhankelijk van het vermogen van de installatie, maar dient ook bepaald te worden aan de hand van het aantal vervoersbewegingen per maand gewenst zijn (individuele woningen kunnen uitkomen met 1 tot 2 x per jaar, gemiddeld 1 x per maand voor grotere installaties).
Datum Wing
4
De kosten voor logistiek hebben grote invloed om de totale investering zo laag mogelijk te houden. De meeste boeren, loonbedrijven en gemeenten hebben eigen voorladers, shovels, kippers, hoogkippers of kunnen lossen met een op de vrachtauto gebouwde kraan met knijpbak, of bulktransportwagen.
7.
Voldoet de installatie aan de emissie-eisen? De wettelijke norm voor de maximale stofuitstoot voor houtgestookte ketels tot 500 kW bedraagt 100 mg/m3, tot 1 MW geldt 50 mg/m3, boven de 1 MW is dit verlaagd naar 13 mg*. Zoals de ontwikkelingen zijn, zullen voor de lichtere ketels ook de eisen Europees aangescherpt worden. De samenstelling van verschillende soorten hout bepalen hun rookgasemissie, verbrandingstemperatuur en asrest. Opvallend is dat er zeer weinig spreiding in samenstelling per houtsoort voorkomt. In vergelijking met steenkool heeft hout minder zuurstof nodig voor de verbranding omdat het immers meer chemisch gebonden zuurstof bevat. Ook is er verschil tussen hout en schors. Schors heeft een hoger asgehalte. In de ‘Stimulering Duurzame Energieproductie’ (SDE) worden de emissie-eisen genoemd waaraan de installaties (biogas en vaste biomassa) dienen te voldoen. De actuele emissieeisen staan vermeld op de website van Infomil.
8.
Welke vergunningen zijn er nodig?
• • • • •
Wabo Wet milieubeheer Bouwvergunning (woningwet en Wet ruimtelijke ordening) Natuurbeschermingswet Wvo
Het grootste aandachtspunt bij de inzet van af valhout als brandstof is de emissie naar de lucht. De volgende emissiewetgevingen zijn van toepassing bij de inzet van hout voor energiewinning: • • •
•
Het Besluit verbranden afvalstoffen, dit heeft tot doel het optimaal benutten van afvalstoffen, met een zo groot mogelijk emissiebeperking naar de omgeving. Het Besluit Emissie-eisen Middelgrote Stookinstallaties (BEMS) stelt emissie eisen voor o.a. NOx, SO2 en stof van verbrandingsinstallaties. De Nederlandse Emissierichtlijn (NER) geeft algemene eisen aan emissieconcentraties die overeenkomen met de stand van techniek en emissiebeperking. Deel F7 gaat specifiek over het stoken van schoon resthout en is het meest relevant in dit kader. De Witte en Gele lijst bevatten classificaties van afvalstoffen, en bepaalt of de BVA van toepassing wordt verklaard, of alleen de of deze wel of niet in een verbrandingsinstallatie mogen worden gebruikt.
Uit ervaringen is gebleken dat wanneer emissiewetgevingen van “Het besluit verbranden afvalstoffen” van toepassing is, de realisatie van een houtgestookte installatie moeilijk wordt. Juist bij realisatie van zulke houtgestookte installaties dient men te focussen op schone brandstoffen.
Datum Wing
5
* Gerefereerd wordt aan de NER-F7 en de BEMS. Alle percentages bij 11% O2 in de rookgassen De vegunningsverlening is afhankelijk van de brandstof en de ketelgrootte. Sinds 1 mei 2010 zijn de regels aangescherpt voor de emissie van de fijnstof en NOx voor ketels vanaf 1000 kW (middelgroot). In deze gevallen zijn filtertechnieken onontkoombaar. Kosten hiervoor liggen tussen de 15.000 en 140.000 euro, afhankelijk van de grootte van de ketel. Kleinere ketels vallen binnen de emissienorm en hoeven over niet voorzien te worden van filters. In het geval van kleinschalige houtgestookte installaties (< 5 MWth) zal in de emissievergunning aangesloten kunnen worden bij de NeR F7 die op thermische verwerking gericht is. Als er sprake is van het verwerken van een afvalstroom van buiten de inrichting, zal de provincie het bevoegd zijn. Is de brandstof vermeld op de witte lijst dan kan de vergunningverlening in de meeste gevallen via de gemeente verlopen. Verder dient men rekening te houden met de aspecten bodem, externe veiligheid, landelijk afvalbeheerplan en inspectie en onderhoud van stookinstallaties.
Datum Wing
6
