quickscan biomeiler venlo - bioverbeek · 2019. 5. 15. · 4 5.r22 - quickscan biomeiler venlo - 28...

Quickscan Biomeiler Venlo

1 5.R22 - Quickscan Biomeiler Venlo - 28 maart 2018

Quickscan Biomeiler Venlo

Dit rapport is geschreven door:

Harry Croezen

Marijke Meyer

Isabel Nieuwenhuijse

Hein-Bert Schurink

Delft, CE Delft, 28 maart 2018

Publicatienummer: 18.5.R22.039

Biomeiler / biomassa / geothermie / warmtekansenkaart / CEGOIA

Opdrachtgever: Gemeente Venlo

Uw kenmerk: Mail van Twan van Hagen d.d. 2 maart 2018

Alle openbare publicaties van CE Delft zijn verkrijgbaar via www.ce.nl

Meer informatie over de studie is te verkrijgen bij de projectleider Harry Croezen (CE Delft)

© copyright, CE Delft, Delft

CE Delft

Committed to the Environment

CE Delft draagt met onafhankelijk onderzoek en advies bij aan een duurzame samenleving. Wij zijn toonaangevend op het

gebied van energie, transport en grondstoffen. Met onze kennis van techniek, beleid en economie helpen we overheden,

NGO’s en bedrijven structurele veranderingen te realiseren. Al 40 jaar werken betrokken en kundige medewerkers bij

CE Delft om dit waar te maken.

http://www.ce.nl/niekRechthoek

niekRechthoek

niekRechthoek


Inhoud

1 Inleiding 3

2 Reflectie CE Delft 4

3 Quickscan 5 3.1 Opwekkingskant 5 3.2 Vraagzijde 8

4 Conclusie en Advies 10

5 Bronnen 11

A Toelichting CEGOIA-model 12

B Globale analyse warmteproductie 13 B.1 Het bedrijf en de bestaande warmtevraag 13 B.2 Het voorgenomen initiatief 13 B.3 Eigen inschattingen 14 B.4 Mogelijkheden voor hogere warmteproductie 15 B.5 Financiële aspecten 15 B.6 Bronnen bij deze bijlage 17


1 Inleiding

De gemeente Venlo heeft een aanvraag van een tuinder (BioVerbeek B.V.) gekregen voor het realiseren van een ‘Biomeiler’-installatie. Een grote kweker in Velden wil overgaan van aardgas naar composteringswarmte met behulp van een zogeheten ‘Biomeiler’. De ‘Biomeiler’-installatie composteert aangevoerd materiaal, zoals mest van een nabijgelegen bedrijf, organisch afval van andere tuinders, etc. De ‘Biomeiler’ levert warmte en gecomposteerd materiaal. Met de ‘Biomeiler’ kan de tuinder een besparing realiseren van 3 miljoen kuub aardgas. De gemeente is blij met dit initiatief, maar wil weten of een ‘Biomeiler’ de beste oplossing is voor het bedrijf en het gebied. Centrale vraag: De gemeente Venlo wil in een quickscan onderzocht hebben of de warmtetechniek die de tuinder kiest (de ‘Biomeiler’) de beste oplossing is als de warmtelevering niet beperkt wordt tot het bedrijf van de tuinder, maar een groter gebied in de beoordeling wordt betrokken. Is dan wellicht een andere techniek meer geschikt voor het bedrijf en de regio (omgeving van het bedrijf)? Bij beantwoording van de centrale vraag dient rekening gehouden te worden met de urgente wens van BioVerbeek om te verduurzamen. Duurzaamheid in de ogen van een biologische ondernemer kan hierbij afwijken van duurzaamheid bij reguliere tuinders/ondernemers, hier zal dan ook rekening mee gehouden moeten worden bij de invulling hiervan. Het project moet passen bij de visie van de biologische ondernemer. Eventuele toevoegingen vanuit CE Delft moeten realistisch, uitvoerbaar en rendabel zijn. Tevens zal bij de beantwoording van de vraag een advies gegeven worden en geen dwingende wijziging aan het project. Ook mogen samenwerkingen met meerdere stakeholders niet de beperkende factor worden voor het slagen van een nieuw project. BioVerbeek is immers het bedrijf welke het uiteindelijke risico voor een nieuw project draagt.


2 Reflectie CE Delft

De voorgenomen bouw van een ‘Biomeiler’ op of naast het terrein van BioVerbeek betreft in feite de ontwikkeling van een nieuwe economische activiteit, waarbij onder de mestwetgeving vallende stromen uit de regio als champost en dierlijke mest middels compostering en menging worden opgewaardeerd tot een droger en in het buitenland afzetbaar product. Een vergelijkbare installatie is eerder gerealiseerd bij Champignonkwekerij Gemert (CKG) van de familie Van den Boomen1 en door toenmalig minister Kamp van Economische Zaken in september 2016 in bedrijf gesteld. De uit compostering terugwinbare warmte is één van de bij deze activiteit vrijkomende producten (zie Bijlage B). Het is echter voor de gemeente Venlo met oog op verdere verduurzaming van warmtegebruik in de gemeente interessant om te laten verkennen: ‐ in hoeverre er bij het voorgenomen ontwerp een warmteoverschot is ten opzichte van de

warmtevraag bij glastuinbouwbedrijf BioVerbeek; ‐ in hoeverre additionele warmteproductie kan worden gerealiseerd door aanpassingen of

uitbreidingen aan het ontwerp van de composteerinstallatie; ‐ in hoeverre additionele energieproductie mogelijk is door toevoeging van andere processen

(bijvoorbeeld vergisting van mee te composteren mest) of toepassing van alternatieve processen, voor zover in de praktijk bewezen en economisch rendabel.

________________________________ 1 Zie: www.agro-chemie.nl/artikelen/opwaarderen-champost-levert-bruikbare-warmte/;

www.rvo.nl/actueel/videos/upcycling-gemert-maakt-duurzame-warmte-van-champost.

http://www.agro-chemie.nl/artikelen/opwaarderen-champost-levert-bruikbare-warmte/http://www.rvo.nl/actueel/videos/upcycling-gemert-maakt-duurzame-warmte-van-champost


3 Quickscan

Bovenstaande onderzoeksvraag kan opgedeeld worden in twee delen: een beschouwing vanuit de technische opwekkingskant en een benuttingsvraag (distributie en gebruik van de warmte).

3.1 Opwekkingskant

Om aan de omgeving restwarmte te kunnen leveren, moet de warmteproductie van de voorgestelde ‘Biomeiler’ groter zijn dan de warmtevraag van de initiatiefnemer van de installatie, BioVerbeek. Het doel van dit deel van de quickscan was dan ook om te bepalen wat de verwachte warmte-productie van de installatie is en hoe deze zich verhoudt tot de warmtevraag van het bedrijf zelf. Ook is er gekeken of er mogelijkheden zijn om de warmteproductie te verhogen door middel van het toevoegen van andere warmteproducerende technieken, of het uitbreiden van de ‘Biomeiler’ zelf. Het potentieel van de warmteproductie van het voorgenomen ontwerp, is stapsgewijs onderzocht. Ten eerste zijn een massa- en energiebalans van het proces opgesteld op basis van aangeleverde gegevens van de initiatiefnemer over het ‘Biomeiler’-concept in combinatie met gevonden data. Deze zijn gedeeld en besproken met de initiatiefnemers van ‘Biomeiler’ en het ingenieursbureau dat bij het project betrokken is en het ontwerp van deze ‘Biomeiler’ heeft opgesteld. Aanvullend is op basis van literatuur de mogelijkheid tot additionele warmteproductie door het aanpassen of uitbreiden van het ontwerp onderzocht.

Massabalans-hoeveelheid omgezette biomassa per jaar Uit de door de initiatiefnemer aangeleverde gegevens is een massabalans opgesteld (Tabel 1). In de ‘Biomeiler’ zal 85 kton uit een gebied met een straal van ongeveer 30 kilometer afkomstige biomassa per jaar worden verwerkt. Dit zal voor 60% bestaan uit champost, en voor 40% uit de dikke fractie van varkensdrijfmest. Dit mengsel zal worden verwerkt tot 28 kton compost. Als bijproduct ontstaat ammoniumsulfaat. De 85 kton biomassa bestaat uit 25 kton aan droge stof, waarvan een kleine 18 kton organisch materiaal is. Van de organische fractie wordt ruim 10 kton afgebroken tijdens de compostering.

Tabel 1 - Opgegeven massabalans

In Uit Afgevoerd

Organisch 17.850 7.623 10.227

Mineraal 7.650 7.650 0

Water 59.500 8.224 51.276

Warmteproductie voor eigen vraag De warmtevraag van BioVerbeek is ongeveer 115 TJ/jaar2. Daar wordt op dit moment door 3 WKK-gasmotoren van elk 2 MWe met een thermisch en elektrisch rendement van respectievelijk 50% en 43% en een warmte leverend vermogen van 6,8 MWth aan voldaan. Daarnaast is er een aardgas-ondervuurde pieklast warmwaterketel aanwezig, wat er op duidt dat de warmtevraag op piek-momenten (zoals de wintermaanden) hoger is dan 6,8 MWth. De ‘Biomeiler’ zal dus minstens deze hoeveelheid (af te vangen) warmte moeten produceren om aan de behoefte van BioVerbeek te kunnen voldoen.

________________________________ 2 Bron: www.bioverbeek.nl/files/energie.pdf.

https://www.bioverbeek.nl/files/energie.pdf


Met behulp van de ingeschatte hoeveelheid afgebroken organisch materiaal in het composterings-proces kan worden benaderd hoeveel warmte er in de installatie wordt geproduceerd. Dit bedraagt 200 TJ/jaar3. Welk deel van de geproduceerde warmte kan worden omgezet in bruikbare warmte, is ingeschat door middel van een energiebalans. In een warmtewisselaar verwarmt de afgevoerde luchtstroom uit de ‘Biomeiler’-water uit het verwarmingscircuit van BioVerbeek. Het instromende water heeft een temperatuur van 40˚C en het wordt opgewarmd tot 65˚C. Hieruit valt af te leiden dat de uit de ‘Biomeiler’ afgevoerde luchtstroom een temperatuur van hoger dan 65˚C moet hebben. Hier is aangenomen dat die temperatuur 70˚C is. De temperatuur van de luchtstroom na de warmtewisseling 40˚C zijn. Op basis van deze gegevens is een inschatting gemaakt van het door de ‘Biomeiler’ leverbare vermogen (Tabel 2).

Tabel 2 - Inschatting van hoeveelheid warmte die door composteringsproces zou kunnen worden geleverd.4,5

Lucht uit compostering

ton/jaar

Volume lucht

uit

Compostering,

in 1.000

m3/jaar

Samenstelling

afgassen,

Vol%

Enthalpie van luchtstroom bij

aangegeven temperaturen, GJ/jaar

Voor

condensatie

Na

condensatie

Bij T = 70C Bij T = 40C

O2 41.506 41.506 29.054 18,3% 2.490 1.245

N2 136.670 136.670 109.336 68,8% 8.200 4.100

CO2 16.151 16.151 8.222 5,2% 969 485

H2O g 58.802 9.885 12.302 7,7% 150.533 24.713

H2O l 0 48.916 8.218

253.128 253.128 158.914 162.192 38.761 123.431

Uit Tabel 2 blijkt dat onder de genomen aannames en bij verwerking van 85 kton van de beschreven biomassa aan de jaarlijkse warmtevraag (115 TJ) van BioVerbeek kan worden voldaan. Echter, de ingeschatte warmteproductie van de ‘Biomeiler’ komt overeen met een vermogen van ongeveer 5 MWth - minder dan de 6,8 MWth die de huidige WKK-gasmotoren kunnen leveren. Deze bevinding sluit aan bij de geleverde informatie van BioVerbeek, waarin wordt aangegeven dat er naar ver-wachting in de wintermaanden extra zal moeten worden verwarmd op basis van aardgas om aan de eigen warmtebehoefte te kunnen voldoen.

Warmtelevering aan derden Uit de analyse van de geleverde gegevens is gebleken dat de warmteproductie van de ‘Biomeiler’ voor een groot deel in de warmtevraag van BioVerbeek kan voorzien. Echter, de warmteproductie zal naar verwachting op de koudste momenten van het jaar ook voor eigen gebruik niet hoog genoeg zijn. Daarnaast is door BioVerbeek aangegeven dat de hoeveelheid te verwerken biomassa zal worden aangepast aan de eigen warmtebehoefte, dus ook op warme momenten zal er geen overproductie zijn. Het huidige ontwerp en het voorgenomen gebruik van de ‘Biomeiler’ lenen zich er dan ook niet voor om warmte te leveren aan warmtevragers in de omgeving. Daarnaast is het belangrijk op te merken dat de temperatuur van de gewonnen warmte uit de ‘Biomeiler’ (~65˚C) te laag is om te

________________________________ 3 Aangenomen is dat de in de compostering afgebroken biomassa een gemiddelde calorische bovenwaarde heeft van

18,5-20,5 GJ/ton (www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/1065657X.2016.1233082). Bij afbraak van 10,2 kton/jaar zou dan

18,5 x 10,7 tot 10,7 x 20,5 = 200 tot 220 TJ/jaar vrijkomen. 4 Uitgaande van een bedrijfsvoering waarin de luchtstroom maximaal wordt beladen met verdampt vocht (100% lucht-

vochtigheid) en een bedrijfstijd van 6.480 uur per jaar. 5 Er is aangenomen dat bij warmtewisseling een deel van de uit champost en dikke fractie van varkensdrijfmest afgevoerde

waterdamp weer condenseert en dat de vrijkomende verdampingsenthalpie aan water in het verwarmingscircuit wordt

overgedragen.

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/1065657X.2016.1233082


leveren aan de bebouwde omgeving. Als er een overschot aan warmte zou worden geproduceerd, zou deze alleen aantrekkelijk zijn voor omliggende glastuinders. Over de financiële waarde van de door de ‘Biomeiler’ geproduceerde warmte kan een indicatie worden gemaakt op basis van de huidige aardgasprijs voor de groenteglastuinbouw. De meest recente cijfers die hierover bekend zijn, zijn € 8/GJ in 2014 en € 6/GJ in 2016. Op dit moment zal de prijs het dichtst bij € 6/GJ liggen. Er is gekeken naar mogelijkheden tot uitbreiding van de ‘Biomeiler’ om zo de warmteproductie ervan te kunnen verhogen - eventueel om de warmte aan derden te kunnen leveren. De eerste optie die is overwogen is het toevoegen van een warmtepomp aan het systeem. Een simpele analyse6 geeft aan dat de winst qua warmteproductie beperkt is, terwijl de additionele kosten die ermee gemoeid zijn aan de hoge kant liggen. Ten tweede is gekeken naar de toevoeging van een biovergister als extra verwerkingsstap van de dikke fractie varkensdrijfmest. Deze zou dan eerst worden vergist tot biogas en digestaat. Het digestaat zou vervolgens met de champost als voeding voor de ‘Biomeiler’ dienen. Met de beoogde hoeveelheid te verwerken dikke fractie varkensdrijfmest zou ongeveer 350 m3/ton biogas kunnen worden geproduceerd, met een methaangehalte van 60%7. Dit staat gelijk aan een energieopbrengst van 55-60 TJ/jaar. Tegelijkertijd vermindert de warmteopbrengst van de ‘Biomeiler’ met circa 12 TJ/jaar door een lagere hoeveelheid te composteren organische stof in de voedings-stroom (een deel van de organische fractie van de varkensdrijfmest zal worden verwerkt in de vergister). Vergisting van champost is lastig gebleken.

Conclusie aanbodzijde Uit de analyse van de aanbodzijde kan worden geconcludeerd dat de warmteproductie van het voorgenomen ontwerp van de ‘Biomeiler’ van BioVerbeek tijdens het grootste deel van het jaar voldoende is voor de eigen warmtevoorziening van het bedrijf. De onderzochte uitbreidingen van de composteerinstallatie voor het vergroten van de warmteproductie middels een vergister of een warmtepomp bleken geen significante verhoging van de geproduceerde warmte te kunnen realiseren en brengen hoge extra kosten met zich mee. De geproduceerde warmte zou - als er overproductie van warmte zou zijn - een interessante warmtebron voor omliggende tuinders kunnen zijn, maar gezien de lagetemperatuur ervan niet voor de bebouwde omgeving. Echter, van overproductie is waarschijnlijk geen sprake: BioVerbeek heeft aangegeven de warmteproductie af te gaan stemmen op de eigen warmtevraag. Warmteproductie is in een breder perspectief gezien niet het enige doel en de enige toegevoegde waarde van de ‘Biomeiler’. Het initiatief is ook een manier om niet in Nederland plaatsbare dierlijke bijproducten door compostering en drogen geschikt worden gemaakt voor export. In principe zouden ook andere organische reststromen kunnen worden gecomposteerd - bijvoorbeeld groenafval. Ook zou de composteerinstallatie kunnen voorzien in de CO2-vraag van de glastuinbouwer.

________________________________ 6 Bron: www.tools.industrialheatpumps.nl/warmtepompwijzer. 7 Bron: www.ce.nl/index.php?/publicatie/hoe_duurzaam_is_biogas/1521.

http://tools.industrialheatpumps.nl/warmtepompwijzer/https://www.ce.nl/index.php?/publicatie/hoe_duurzaam_is_biogas/1521


3.2 Vraagzijde

Om een uitspraak te doen over de vraagzijde hebben we een aantal stappen gevolgd die hieronder beschreven worden.

Stap 1: Uitkomsten eerdere warmtekansenstudie CE Delft heeft reeds een warmtekansenstudie met het CEGOIA-model voor de omgeving Venlo uitgevoerd (zie voor een toelichting op het CEGOIA-model, Bijlage A). De resultaten hiervan zijn beschreven in het rapport CEGOIA-Limburg (februari 2018). Vanuit deze studie weten wij welke energievoorziening voor de gebouwde omgeving (woningen en utiliteitsbouw) de laagste kosten (jaarlijkse CAPEX en OPEX) over de gehele keten (productie - transport - consumptie - besparing) heeft. Hieruit blijkt dat geothermie voor diverse buurten in de omgeving van tuinder BioVerbeek (omgeving Velden) een kosten-optimale klimaatneutrale warmtevoorziening is. In Figuur 1 zijn deze buurten met een rode kleur aangegeven. Op de kaart is de locatie van tuinder BioVerbeek aangegeven met een zwarte kleur. Rondom de tuinder is een cirkel met een straal van 10 km getekend. Dit is een afstand waarover warmte (afhankelijk van de condities) getransporteerd kan worden. Opmerking 1: In de genoemde studie CEGOIA-Limburg werd uitgegaan dat er geen restwarmte en/of biomassa warmtebron (zoals een ‘Biomeiler’) beschikbaar was voor het gebied rond Velden. Opmerking 2: Industrie en landbouw is niet inbegrepen in de CEGOIA-berekeningen. In de buurten waar deze categorieën overheersen is de uitkomst weergegeven als ‘onbekend’ (grijze kleur).

Figuur 1 - Uitkomst studie CEGOIA-Limburg voor het gebied Velden


Stap 2: Welke techniek is voor de tuinder BioVerbeek kostenoptimaal? Om de vraag te beantwoorden welke techniek voor de tuinder BioVerbeek het meest kosten-optimaal is, betrekken wij twee technieken t.w. geothermie (omdat deze techniek als voorkeur in de eerdere studie naar voren is gekomen) en een Uitkomst studie CEGOIA-Limburg voor het gebied Velden. Wij kennen de kostenspecificatie van deze Biomeiler niet (precies), maar zoals in de vorige paragraaf en Bijlage B beschreven, is de economische waarde van de te drogen champost en dikke fractie drijfmest duidelijk hoger dan de waarde van de warmte. Daarmee is de beoordeling voor BioVerbeek op meer factoren gebaseerd dan (alleen) warmte.

Stap 3: Hindert een ‘Biomeiler’ toekomstige ontwikkelingen in geothermie? De gemeente wil graag wil weten welke techniek voor het gebied rond tuinder BioVerbeek te prefereren is. Uit Stap 1 bleek dat dit geothermie is. Dit was bepaald onder de aanname dat er in dat gebied geen andere warmtebronnen aanwezig waren. Nu wil BioVerbeek een ‘Biomeiler’ toepassen. Dan rijst de vraag of deze ‘Biomeiler’-installatie een toekomstige investering in geothermie belemmert? In de omgeving liggen meerdere tuinders en buurten waar geothermie een kosten-optimale keuze zou kan zijn. De warmtevraag van deze tuinders kennen wij niet. Figuur 2Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. toont de buurten waarbij geothermie een kansrijke techniek is. Wat opvalt is dat de buurten verspreid liggen. De rode gebieden in de cirkel hebben een gezamenlijke warmtevraag van 18 MWth. Eén geothermiedoublet heeft doorgaans een vermogen van circa 10 MWth. De warmtevraag van de buurten is dus – ook zonder de warmtevraag van BioVerbeek mee te nemen – voldoende groot om een geothermiebron te overwegen. Door de bron van de geothermieput gunstiger te plannen (dan wij nu gedaan hebben door het middelpunt van de cirkel de tuinder BioVerbeek te kiezen), kan de warmtevraag verder vergroot worden en/of meer geclusterd worden (kortere afstand voor warmtedistributie). BioVerbeek wil nu investeren in een ‘Biomeiler’-installatie. Wij hebben niet begrepen dat andere tuinders en/of buurten op dit moment interesse hebben om gezamenlijk te investeren in een geothermie project of andere klimaatneutrale warmtevoorziening. Wij zien dan ook niet dat de investering van BioVerbeek een toekomstig geothermieproject in dat gebied belemmert. Er is immers is dat gebied – additioneel van BioVerbeek – voldoende warmtevraag om later een geothermieproject te starten.

Stap 4: Kan de ‘Biomeiler’ wellicht warmte aan de omgeving leveren? Uit de door de gemeenten en het tuinbouwbedrijf BioVerbeek aangeleverde gegevens verwachten wij dat de (aangevraagde) ‘Biomeiler’-installatie niet genoeg capaciteit heeft om aan de omgeving te leveren. Bovendien heeft BioVerbeek aangegeven geen grotere installatie te willen realiseren en geen warmte te willen leveren aan de omgeving. In principe is het mogelijk een grotere installatie te realiseren, gezien het aanbod in Nederland aan champost en verplicht te verwerken varkensdrijfmest, maar voor ons is niet goed te evalueren in hoeverre een grotere installatie past binnen bestemmingsplan en milieuruimte. Daarnaast is het zo dat de ‘Biomeiler’ lagetemperatuurwarmte levert. Om deze warmte toepasbaar te maken voor de naastgelegen woonwijken, dienen in de woningen aanvullende gebouwaanpassingen toegepast te worden, zoals een lagetemperatuur-afgiftesysteem en een installatie voor het opwerken van de temperatuur van de lagetemperatuurwarmte zodat deze geschikt is voor warmtapwater-bereiding (temperatuur van 65°C vereist). Door deze aanvullende gebouwaanpassingen zullen de totale kosten van warmtelevering uit een ‘Biomeiler’ aan woningen aanmerkelijk duurder worden.


4 Conclusie en Advies

In het gebied rond tuinder BioVerbeek te Velden zijn er buurten waarvoor geothermie een kosten-optimale klimaatneutrale warmtevoorziening is (bij afwezigheid van andere (rest)warmtebronnen). Aannemelijk is dat de keuze van het bedrijf BioVerbeek voor een ‘Biomeiler’-installatie gebaseerd is op meer factoren dan (alleen) warmte en dat de economische waarde van de te drogen champost en dikke fractie drijfmest duidelijk hoger is dan de waarde van de warmte. De investering van BioVerbeek in een ‘Biomeiler’-installatie hindert een toekomstige investering in een geothermie project voor de buurten rond de woonplaats Velden niet. De investering van BioVerbeek in een ‘Biomeiler’-installatie kan daarmee zelfstandig bezien worden. In de directe omgeving van het tuinbedrijf BioVerbeek (< 2km) liggen een aantal kassen van andere tuinders (zie Figuur 2). De warmtevraag van deze kassen is ons niet bekend, maar wellicht liggen hier kansen voor uitwisseling van warmte.

Figuur 2 - Directe omgeving BioVerbeek te Velden


5 Bronnen

‐ Rapport CEGOIA-Limburg, CE Delft, februari 2018.


A Toelichting CEGOIA-model

CE Delft heeft de afgelopen jaren het CEGOIA-model ontwikkeld (Box 1). Dit model geeft ons de mogelijkheid om op buurtniveau in de gemeente te kijken naar de kosten van diverse klimaatneutrale oplossingen voor de warmtevoorziening, waarbij zowel wordt gekeken naar energiebesparing, duurzame opwekking als de benodigde infrastructuur. Het model is daarbij transparant en flexibel. De opdrachtgever ziet welke waarden in het model worden ingevoerd (en kan daar voorkeuren bij aangeven) en het model is eenvoudig aan te passen aan specifieke situaties binnen de gemeente (zoals grondwaterwinninggebied hetgeen WKO onmogelijk maakt, aanwezigheid van restwarmtebronnen of stadsverwarming, geplande stads-vernieuwing, et cetera). Met het model kunnen verschillende analyses worden uitgevoerd, waaronder variaties in kosten, belastingen, energieprijzen, subsidies.

Box 1 - CEGOIA

CEGOIA is een model aan de hand waarvan op basis van diverse parameters kan worden berekend welke energievoorziening

van de gebouwde omgeving (woningen, utiliteitsbouw en eventueel glastuinbouw) de laagste kosten (jaarlijkse CAPEX en

OPEX) over de gehele keten heeft: productie - transport - consumptie - besparing. Hierbij wordt gekeken naar de warmte-

en elektriciteitsvraag en kunnen zon-PV en zonneboilers worden meegenomen.

Het model is door CE Delft ontwikkeld om een uitspraak te doen over het eindbeeld en de mogelijke ontwikkeling van het

energievraagstuk in de gebouwde omgeving en de gevolgen die dat heeft voor de fysieke (infra)structuren. Het model is

onder meer gebruikt in projecten voor diverse bedrijven, gemeentes en provincies.

Op buurtniveau (CBS-indeling) worden alle ketenaspecten berekend. Meerdere besparingsniveaus, diverse technieken en

verschillende energiebronnen worden toegepast. Het model is hierbij transparant en flexibel. In overleg met de opdracht-

gever(s) worden de parameters vastgesteld. Het model is gevuld met een grote set van ‘default’-waarden, maar in overleg

met de opdrachtgever(s) kunnen lokale en specifieke parameters worden aangepast.

Denk hierbij aan lokale milieurestricties of het wel of niet mogelijk zijn van WKO-systemen. Daarnaast kan gekozen worden

uit een grote variatie van technieken voor de warmtevraag, van individuele warmtepompen tot grootschalige geothermie of

industriële restwarmte.

Het model resulteert in een overzicht van de totale jaarlijkse kosten van alle opties voor de onderzochte buurttypen,

gegeven de aangenomen parameters. Hierbij wordt enkel gerekend met kosten en belastingen kunnen aan/uit worden

gezet. Dit geeft de mogelijkheid tot optimalisaties van de verschillende kosten. CEGOIA biedt daardoor een belangrijke

meerwaarde ten opzichte van andere kansenmodellen die alleen kijken naar huidige dichtheden in aardgasgebruik en in

woningaantallen, nog zonder in te gaan op de daadwerkelijke kosten van de verschillende oplossingscombinaties.

Het model rekent met werkelijke energieverbruiken op buurtniveau en neemt de specifieke eigenschappen van alle

12.000 buurten in Nederland mee. Zo kan zowel voor héél Nederland als voor één enkele gemeente - of cluster van

gemeenten - worden berekend wat de kosten zijn van verschillende oplossingen voor een klimaatneutrale warmte-

voorziening.

De berekeningen met CEGOIA worden uitgevoerd voor diverse individuele en collectieve warmte-technieken, waaronder: elektrische warmtepompen (lucht of bodem), hybride warmtepompen, HR-ketels, WKO (open bodemenergiesystemen), restwarmte of geothermie. Daarnaast kunnen mogelijkheden voor gebouwgebonden elektriciteitsproductie worden meegenomen, zoals zonnepanelen of micro-WKK. Met het CEGOIA-model is het mogelijk om zowel de kosten voor de maatschappij als de kosten voor de eindgebruikers inzichtelijk te maken. Beide perspectieven kunnen tot andere uitkomsten en inzichten leiden per buurt. Door echter te kijken naar de overeenkomsten, wordt het mogelijk om een uitspraak te doen over de haalbaarheid van de oplossingsrichting.


B Globale analyse warmteproductie

B.1 Het bedrijf en de bestaande warmtevraag

BioVerbeek is een biologisch tuinbouwbedrijf in Velden (provincie Limburg, Nederland), dat volgens biologische principes komkommers, paprika's en tomaten teelt. De voorgenomen bouw van een ‘Biomeiler’ bij Bioverbeek wordt in het ‘Principe Verzoek Biomeiler’ gepresenteerd als alternatief voor warmteproductie op basis van aardgas. De huidige warmtevraag wordt volgens de op de website van BioVerbeek gepresenteerde informatie in de huidige situatie gedekt middels drie WKK-gasmotoren van elk 2 MWe met een volgens opgaaf thermisch en elektrisch rendement van respectievelijk 50% en 43% en een warmteleverend vermogen van 6,8 MWth (zie www.bioverbeek.nl/files/energie.pdf). Door de gasmotoren geproduceerde warmte wordt in een buffertank opgeslagen. De warmtevraag bedraagt volgens aangegeven website ongeveer 115 TJ/jaar. Het piekvermogen van de warmtevraag in de winter is niet bekend, maar bedraagt zeker meer dan 6,8 MWth, gezien de aanwezigheid van een aardgas ondervuurde pieklast warm water ketel.

B.2 Het voorgenomen initiatief

De beoogde ‘biomeiler’ zal volgens de beschrijving in het ‘Principe Verzoek Biomeiler’ worden uitgevoerd als vier composteertunnels met biofilterinstallaties en een ammoniakwasser. De composteerinstallatie zal volgens opgaaf jaarlijks 85.000 ton aan champost en de dikke fractie uit dierlijke mest verwerken tot naar schatting 28.000 ton compost8, met ammoniumsulfaat als bij-product. Een deel van de beoogde biomassa zou volgens de initiatiefbeschrijving worden aangeleverd door melkveehouderij De Brem Holsteins (300 stuks melkvee, naar schatting 7.500 m3 mest per jaar). Naar verwachting zal het overgrote deel van de beoogde biomassa zal per vrachtwagen worden aangevoerd over een gemiddelde afstand van 30 km. Er wordt uitgegaan van verwerking van een mengsel van 60% champost (51 kton/jaar) en 40% dikke fractie uit varkensdrijfmest. Het te verwerken mengsel bestaat volgens opgave uit ruim 25 kton/jaar aan droge stof, waarvan bijna 18 kton organisch materiaal. Van het organisch materiaal wordt volgens opgegeven inschatting bijna 11 kton/jaar afgebroken in het composteringsproces, zodat iets minder dan 15 kton droge stof overblijft met zo’n 14 kton/jaar aan aanhangend vocht.

Tabel 3 - Opgegeven massabalans

In Uit Afgevoerd

Organisch 17.850 7.623 10.227

Mineraal 7.650 7.650 0

Water 59.500 8.224 51.276

De massabalans is goed te reproduceren op basis van de samenstelling van het te verwerken mengsel en de samenstelling per component qua typen organische verbindingen (lignine, cellulose, hemi-cellulose, etc.).

________________________________ 8 Conform per mail toegestuurde informatie.

https://www.bioverbeek.nl/files/energie.pdf


B.3 Eigen inschattingen

Aan de hand van de opgegeven hoeveelheid organisch materiaal die naar schatting tijdens com-postering zal worden afgebroken is ingeschat dat tijdens de compostering circa 200 TJ/jaar aan warmte zal worden geproduceerd9.

Aangenomen wordt dat de warmte deels wordt afgevoerd in een luchtstroom van ongeveer 70C.

De luchtstroom zal in ieder geval warmer dan 65C moeten zijn om water in het verwarmingscircuit

van het glastuinbouwbedrijf te kunnen opwarmen van 40C naar 65C. De luchtstroom zal na warmtewisseling met water in het verwarmingscircuit van het glastuinbouw-

bedrijf tenminste 40C moeten zijn gezien de temperatuur van het op te warmen water. Uitgaande van een bedrijfsvoering waarin de luchtstroom maximaal wordt beladen met verdampt vocht (100% luchtvochtigheid) en een bedrijfstijd van 6.480 uur per jaar is een eigen inschatting gemaakt van de door het composteringsproces leverbare vermogen, zie Tabel 4. Er is aangenomen dat bij warmtewisseling een deel van de uit champost en dikke fractie van varkensdrijfmest afgevoerde waterdamp weer condenseert en dat de vrijkomende verdampings-enthalpie aan water in het verwarmingscircuit wordt overgedragen.

Tabel 4 - Inschatting van hoeveelheid warmte die door composteringsproces zou kunnen worden geleverd

Lucht uit compostering

ton/jaar

Volume lucht

uit

Compostering,

in 1.000

m3/jaar

Samenstelling

afgassen,

Vol%

Enthalpie van luchtstroom bij

aangegeven temperaturen, GJ/jaar

Voor

condensatie

Na

condensatie

Bij T = 70C Bij T = 40C

O2 41.506 41.506 29.054 18,3% 2.490 1.245

N2 136.670 136.670 109.336 68,8% 8.200 4.100

CO2 16.151 16.151 8.222 5,2% 969 485

H2O g 58.802 9.885 12.302 7,7% 150.533 24.713

H2O l 0 48.916 8.218

253.128 253.128 158.914 162.192 38.761 123.431

De leverbare hoeveelheid warmte wordt geschat als minstens vergelijkbaar met de voor het glastuinbouwbedrijf benodigde 115 TJ/jaar. Er is in het beoogde ontwerp echter weinig tot geen ruimte voor additionele warmtelevering aan belendende warmtevragers. Ook is door BioVerbeek aangegeven de omvang van de composteer-installatie te zullen afstemmen op de warmtevraag van BioVerbeek zelf. Een ander aspect is dat het temperatuurniveau van de leverbare warmte onvoldoende hoog is voor warmtelevering aan bebouwde omgeving. De geschatte hoeveelheid leverbare warmte komt overeen met een vermogen (bij 6.480 productie-uren per jaar) van ongeveer 5 MWth. Het leverbare vermogen wordt geschat als iets kleiner dan het door de WKC leverbaar thermische vermogen. Deze inschatting sluit aan bij informatie van BioVerbeek dat in de winter waarschijnlijk in beperkte mate warmteproductie op basis van aardgas moet worden bijgezet om de warmtevraag van het glastuinbouwbedrijf te kunnen afdekken.

________________________________ 9 Aangenomen is dat de in de compostering afgebroken biomassa een gemiddelde calorische bovenwaarde heeft van

18,5-20,5 GJ/ton (www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/1065657X.2016.1233082). Bij afbraak van 10,2 kton/jaar zou dan

18,5 x 10,7 tot 10,7 x 20,5 = 200 tot 220 TJ/jaar vrijkomen.

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/1065657X.2016.1233082


B.4 Mogelijkheden voor hogere warmteproductie

Extra warmte zou kunnen worden geproduceerd door toepassing van een warmtepomp. Simulaties met de online tool op www.tools.industrialheatpumps.nl/warmtepompwijzer geven aan dat de hoeveelheid extra warmte die kan worden geproduceerd beperkt is en dat de extra investeringen en operationele kosten een lange terugverdientijd hebben.

Figuur 3 - Indicatieve evaluatie van zinvolheid van warmtepompintegratie

Een andere optie voor verhogen van de warmteproductie is vergisten van de dikke fractie varkens-drijfmest en het nacomposteren van het digestaat in combinatie met champost. Champost zelf blijkt lastig te vergisten. De biogasopbrengst voor organische stof in varkensdrijfmest bedraagt circa 350 m3/ton bij een methaangehalte van 60%10. De bij de huidige opzet uit de dikke fractie produceerbare hoeveelheid biogas zou een energie-inhoud vertegenwoordigen van 55-60 TJ/jaar. Daar staat tegenover dat door afbraak van organische stof bij vergisting er minder organische stof in de navolgende compostering wordt afgebroken en daardoor ook de warmteproductie in de navolgende compostering van digestaat met champost lager is, naar schatting 12 TJ/jaar. Toevoegen van vergisting aan het beoogde concept is relatief gezien meer een (energetische) optimalisatiestap van het beoogde concept dan een configuratie waarmee significant meer warmte zou kunnen worden geproduceerd. Samenvattend lijkt de conclusie redelijkerwijs dat er geen aanpassingen aan het concept denkbaar zijn waarmee significant meer warmte kan worden geproduceerd, zodat ook andere lokale partijen kunnen worden beleverd.

B.5 Financiële aspecten

Conform opdracht is geen expliciete kostenschatting gemaakt voor warmteproductie of warmteterug-winning bij compostering. Wel is vanwege de vergelijking met geothermie globaal verkend in hoeverre warmteterugwinning uit compostering kan concurreren met geothermie - of omgekeerd. Een lastig punt bij een dergelijke globale vergelijking is dat warmteproductie niet het enige doel van de composteringsinstallatie is.

________________________________ 10 Zie bijvoorbeeld: www.ce.nl/index.php?/publicatie/hoe_duurzaam_is_biogas/1521.

http://tools.industrialheatpumps.nl/warmtepompwijzer/https://www.ce.nl/index.php?/publicatie/hoe_duurzaam_is_biogas/1521


Een ander doel van het initiatief is verwerking van champost en dikke fractie varkensdrijfmest tot exporteerbare alternatieve meststoffen. Er is een mestoverschot en mest moet worden gehygiëniseerd voor export naar Duitsland, Polen of Frankrijk omdat er in Nederland onvoldoende

plaatsingsruimte is. Compostering bij 70C is één van de manieren om de overtollige mest geschikt te maken voor export. In principe is elk composteringsproces en elke te composteren biomassastroom geschikt als warmte-bron voor het te realiseren concept. In dit initiatief is gekozen voor verwerking van dierlijke mest bevattende champost en dikke fractie varkensdrijfmest.

Waarde van te verwerken fracties en de toegevoegde waarde door compostering De te verwerken champost heeft een negatieve marktwaarde voor de ontdoener van ongeveer € 15 per ton (inclusief haalkosten). Indicatieve waarden voor de marktwaarde van de dikke fractie varkensdrijfmest bedragen € 40/ton - € 45/ton voor de ontdoener inclusief haalkosten11. Door compostering worden champost en dikke fractie gedroogd waardoor transportkosten worden gereduceerd. In de brochure van transportbedrijf Hofmans uit Hordt over het ‘Biomeiler’-concept12 wordt aangegeven: “Het gevolg is een enorme besparing op transportkosten en daarnaast de mogelijkheid om het eindproduct in verder weggelegen markten af te zetten.” Hofmans - een grote speler in de logistieke keten van champost - zou naar verluid ook de bij de ‘Biomeiler’ te composteren champost toeleveren en de afvoer en afzet van de geproduceerde compost gaan verzorgen. De overblijvende compost kan tegen een vergoeding worden afgezet in het buitenland. De financiële waardering bij de eindgebruiker voor de nutriënten in de compost is in de regel 50 tot 80% van de kunstmestwaarde13, eventueel wordt ook de organische stof in de compost financieel gewaardeerd. Wel dienen transportkosten voor afvoer van compost te worden verdisconteerd.

Waarde van de warmte Als indicatie voor de waarde van de geproduceerde warmte kan de aardgasprijs voor groente-glastuinbouw worden gehanteerd. Deze fluctueerde tussen 2014 en 2016 van € 6/GJ in 2016 tot € 8/GJ in 2014 (zie www.agrimatie.nl). Het huidige prijsniveau is niet precies bekend, maar zal eerder bij de €6/GJ liggen. Bij deze prijs zou de geleverde warmte een € 650.000 - € 700.000 per jaar aan financiële waarde vertegenwoordigen. Bij geothermie zal de warmte uit geothermische bron eenzelfde waarde hebben. De onrendabele top voor warmteproductie uit geothermische bron zal door SDE+-subsidie worden gecompenseerd.

Andere kostenaspecten De composteringsinstallatie kan in principe CO2 voor het kassencomplex leveren, terwijl bij geothermie CO2 extern zal moeten worden ingekocht. Bij CE Delft bekende Indicaties van marktprijzen voor CO2-bedragen rond de € 50/ton. Het is echter onduidelijk hoeveel de operationele kosten voor de composteringsinstallatie in de vorm van bijvoorbeeld personeelskosten en energiekosten bedragen.

Samenvatting Samenvattend kan worden gesteld dat opbrengsten uit warmte-afzet weliswaar significant zijn, maar dat dit economisch gezien niet de enige reden is voor een initiatief voor een composteringsinstallatie.

________________________________ 11 Zie: www.boerderij.nl/Varkenshouderij/Achtergrond/2016/1/Mest-scheiden-populairder-2752143W. 12 Zie: www.hofmanshorst.nl/files/80ff11c81eaf76e9feeb703632e219712a33db7a/A5_Hofmans_upcycling%20DEF.pdf. 13 Telefonisch overleg met NMI AGRO.

http://www.agrimatie.nl/http://www.boerderij.nl/Varkenshouderij/Achtergrond/2016/1/Mest-scheiden-populairder-2752143W/http://www.hofmanshorst.nl/files/80ff11c81eaf76e9feeb703632e219712a33db7a/A5_Hofmans_upcycling%20DEF.pdf


B.6 Bronnen bij deze bijlage

‐ www.rvo.nl/actueel/praktijkverhalen/van-biologisch-afval-naar-duurzame-warmte ‐ www.rijksoverheid.nl/documenten/toespraken/2016/09/12/toespraak-van-minister-kamp-bij-de-

opening-van-firma-upcycling-in-gemert ‐ www.agrimatie.nl/binternet.aspx?ID=4&bedrijfstype=12 ‐ www.youtube.com/watch?v=GQ4RoKRJrOs&feature=youtu.be

https://www.rvo.nl/actueel/praktijkverhalen/van-biologisch-afval-naar-duurzame-warmtehttps://www.rijksoverheid.nl/documenten/toespraken/2016/09/12/toespraak-van-minister-kamp-bij-de-opening-van-firma-upcycling-in-gemerthttps://www.rijksoverheid.nl/documenten/toespraken/2016/09/12/toespraak-van-minister-kamp-bij-de-opening-van-firma-upcycling-in-gemerthttp://www.agrimatie.nl/binternet.aspx?ID=4&bedrijfstype=12https://www.youtube.com/watch?v=GQ4RoKRJrOs&feature=youtu.be

quickscan biomeiler venlo - bioverbeek · 2019. 5. 15. · 4 5.r22 - quickscan biomeiler venlo - 28...

Documents