Thema B: Flexibilisering Biogasproductie

…….in den beginne van de Flexigas keten……

Jan-Peter Nap

EKC, ALIFE, Hanzehogeschool Groningen,

University of Applied Sciences

Partners:

- Hans Banning, PROCES-Groningen

- Stefan Blankenborg, ENKI Energy, Nijmegen

- Andere Flexigas thema’s RenQi 22-06-11

Thema B: Biogasproductie

Proces fermentatie (naast vergassing)

- hergebruik organisch afval/restmateriaal

- omzetting van organisch materiaal door mengsels van bacteriën

- leidt tot (60%) methaan, kooldioxide en sporenelementen

- uitontwikkelde technologie? (Duitsland…)

- ‘black box’ benadering van omzettingen

- ‘hands-on’ experience en ‘rules-of-thumb’, dus intrinsiek conservatief

- verschil laboratoriumsituatie – praktijktoepassing

Biogasproductie: inflexibel

- langzaam & lange verblijfsduur (2-4 weken of meer)

- sterk afhankelijk van type en inputstroom (voeding)

- zwakke relatie met vraag en aanbod

- voeding van installatie, gasproductie, gasvraag

- vereiste omvang en ‘economy of scale’

- complex investerings- en subsidielandschap

- kosten ‘failure’ (mogelijk) hoog

0100200300400500600700800900

0

500

1000

1500

2000

2500

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

Gas/

uur (

m3)

Elek

tra/

uur (

kWh)

Uren in een dag

dag-nacht variatieMaand juli elektriciteitsverbruikMaand Juli gasverbruik

Flexibilisering biogas productie: wensen

(1) Omvang installatie: grootschalig – kleinschalig (People in Power)

- Wat is groot/ wat is klein? Wat is haalbaar/rendabel? Hoe?

(2) Proces parameters: less is more?

- Geringere afhankelijkheid inputstroomtype

- Hogere opbrengst per eenheid organisch materiaal (OM)

- Te sturen kwaliteit/samenstelling (CH4/CO2) biogas per eenheid OM

- Betere afstemming tussen gasvraag en gasaanbod

Model: Biogasvoorziening in een dorpje

(1) Literatuurstudie + kennis + aannames

(2) Variatie:

(1) Productie variatie: seizoen (zomer/winter)

(2) Vraag variatie: dag/nacht

(3) Resultaat:

- Opvangen seizoensvariatie met vergistingsvolume

- Opvangen vraagvariatie met gasopslag buffer

Dorpje (44 km2) van 6000 inwoners vraagt 2 x 5.000 m3 vergisters

plus 1-3 x 2.5 m3 vergisters, totaal 10-17.5 kuub en 8.000 m3

opslagtank.

Biogasproductie uit witlofwortels

(1) Potentiële bron van biomassa afval

(2) Biogas en wat nog meer?

(3) Ecologische teelt

(4) Hergebruik digestaat in teelt

Metagenomics van biogasproductie

Welke bacteriën doen wat: mixed communities!

Welke bacteriën zijn er eigenlijk?

Metagenomics van biogasproductie- Grootschalige DNA isolatie en analyse

- Twee verschillende biogasproductie sites

- Duitsland (mais, rogge, kippenmest) – DNA data

- Groningen (graan, biet) – partner PROCES-Groningen

- Identificatie bacteriën door vergelijking van DNA sequenties

- Conclusies:

- Analyse haalbaar (maar interpretatie complex)

- ~60% afkomstig van ‘nieuwe’ (onbekende) bacteriën

- verrassend grote verschillen in bacteriële samenstelling

- Vervolg: meerdere sites; afhankelijkheid van voeding & proces;

relatie met opbrengst/kwaliteit

- amenstelling

Metagenomics van biogasproductie

Uitdaging: integratie van schaal en eenheid

(1) Volume bacterie: 1 femtoliter

(2) Volume vergistingsinstallatie: ~20-20.000 m3

(3) Gasverbruik Nederland: ~50 miljard m3 jaar

Dus te omspannen:

10-15 liter –> 107 liter –> 1013 liter (range 1028….)

(Bekijk: The Powers of Ten…)

Output

(1) wetenschappelijke output/kennis/kunde (alle)

(2) werkgelegenheid in Noord-Nederland

(3) spin-off: Biogas Centrum Groningen (PROCES-Groningen)

(4) spin-off: research voucher(s) (ENKI)

(5) onderzoeksinfrastructuur (Hanze)

(6) betrokkenheid studenten

(7) publieke presentaties (Nacht van Kunst en Wetenschap)

http://www.youtube.com/watch?v=RWAb9oRWJbw

Dit project is mede mogelijk gemaakt door Samenwerkingsverband Noord Nederland, het ministerie van Economische Zaken, Provincie Groningen en Gemeente Groningen en wordt ondersteund door Energy Valley