Ketenanalyse Energieopwekking door slibverwerking

Transcriptie

1 Ketenanalyse Energieopwekking door slibverwerking Opdrachtgever Contactpersoon Document Femke Valk & Safae Badi Christine Wortmann 1 augustus 2013 Iv-Groep +31 (0) Referentie CW/ /24

2 Inhoudsopgave 1. Inleiding Vaststellen onderwerpen ketenanalyses Leeswijzer 4 2. Doelstelling van het opstellen van de ketenanalyse 5 3. Vaststellen van de Scope van de ketenanalyse Onderwerp van de analyse 6 4. Vaststellen systeemgrenzen en identificeren van ketenpartners Ketenstappen Uitsluitingen Allocatie Datacollectie en datakwaliteit Kwantificeren van emissies Verbranding Vergisting Vergelijking Onzekerheden Algemeen Verbranding Vergisting Reductiemogelijkheden Reductiemogelijkheden Reductiedoelstellingen Bronvermelding 24 2/24

3 1. Inleiding Een cluster bedrijven binnen de Iv-Groep, bestaande uit Iv-Infra, Iv-Water en Iv-Bouw (hierna: Iv- Groep ), heeft de ambitie om dit jaar op niveau 5 van de CO 2 -Prestatieladder gecertificeerd te worden. Door naar niveau 5 te klimmen werkt Iv-Groep actief mee aan het reduceren van CO 2 -uitstoot in de keten en de sector. Een belangrijk onderdeel van het behalen van niveau 4 van de CO 2 -prestatieladder, op weg naar certificering op niveau 5, is het verkrijgen van inzicht in de Scope 3 emissies van de organisatie. In het document Meest materiële emissies zijn de meest materiële Scope 3 emissiecategorieën reeds in kaart gebracht volgens de stappen zoals beschreven in de Corporate Value Chain (Scope 3) standaard van het GHG-protocol. Bij het inventariseren van de Scope 3 emissies is daarnaast de Branchegerichte toelichting voor ingenieursbureaus toegepast. Op basis van de inventarisatie zijn twee onderwerpen bepaald om een ketenanalyse op uit te voeren. 1.1 Vaststellen onderwerpen ketenanalyses In een workshop ketenanalyses is de rangorde van de emissiecategorieën vastgesteld met een brede vertegenwoordiging vanuit het bedrijf. Uitgangspunt voor de rangorde zijn de sectoren waarin Iv- Groep werkzaam is: water, bouw en infra. Door de aard van haar werk kan Iv-Groep invloed uitoefenen op de volgende Scope 3 categorieën: winning van grondstoffen, winning van energie en gebruik van energie tijdens de levensduur. Binnen de drie sectoren zijn vuil water en bruggen twee van de belangrijkste typen projecten in de orderportefeuille van Iv-Groep. Het belang van CO 2 -uitstoot bij deze twee typen projecten is groot voor wat betreft de aanleg van het object, en voor vuil water ook groot tijdens het gebruik. Om deze redenen is ervoor gekozen om de analyse te richten op winning van grondstoffen (bruggen) en winning van energie en gebruik van energie (vuil water). Er is gekozen voor het uitvoeren van de volgende twee ketenanalyses: Energieopwekking door slibverwerking Composietbrug Dit document beschrijft de ketenanalyse energieopwekking door slibverwerking. Voor de tweede ketenanalyse zie het document Ketenanalyse composietbrug. 3/24

4 1.2 Leeswijzer Dit document maakt samen met de Ketenanalyse composietbrug en de Memo Meest Materiële Emissies deel uit van de implementatie van de CO 2 -Prestatieladder. Hoofdstuk Inhoud 2 Doelstellingen Beschrijving van het doel van de ketenanalyse 3 Scope Onderwerp van de ketenanalyse 4 Systeemgrenzen Reikwijdte van de ketenanalyse 5 Allocatie Toekennen van emissies aan delen van de keten 6 Datacollectie Methode van dataverzameling en bronnen van informatie 7 Kwantificeren van CO 2-emissies en resultaten Berekening en analyse van de CO 2-uitstoot in de keten 8 Onzekerheden 9 Reductiemogelijkheden Onzekerheden en verbetermogelijkheden voor de analyse Kansen om CO 2 te reduceren die voortkomen uit de ketenanalyse en reductiedoelstellingen die vastgesteld zijn 10 Bronvermelding Gebruikte bronnen Tabel 1: Leeswijzer 4/24

5 2. Doelstelling van het opstellen van de ketenanalyse De belangrijkste doelstelling voor het uitvoeren van deze ketenanalyse is het identificeren van CO 2 - reductiekansen, het definiëren van reductiedoelstellingen en het monitoren van de voortgang. Daarnaast biedt de analyse handvaten voor Iv-Groep om haar opdrachtgevers te adviseren over CO 2 - besparing in de te realiseren ontwerpen. Op basis van het inzicht in de Scope 3 emissies en de twee ketenanalyses wordt een reductiedoelstelling geformuleerd. Binnen het energiemanagementsysteem dat is ingevoerd wordt actief gestuurd op het reduceren van de Scope 3 emissies. Het verstrekken van informatie aan partners binnen de eigen keten en sectorgenoten die onderdeel zijn van een vergelijkbare keten van activiteiten is hier nadrukkelijk onderdeel van. Iv-Groep zal op basis van deze ketenanalyse stappen ondernemen om betrokken partijen binnen de eigen keten te betrekken bij het behalen van de reductiedoelstellingen. 5/24

6 3. Vaststellen van de Scope van de ketenanalyse Zoals beschreven in de inventarisatie van de meest materiele Scope 3 emissies heeft Iv-Groep door haar werk relatief veel invloed op de categorieën winning van energie en gebruik van energie. Om reductiemogelijkheden binnen deze categorieën nader te onderzoeken, wordt gekozen voor de sector vuil water, omdat Iv-Groep veel werkzaam is binnen deze sector. Ook geldt dat het belang van CO 2 - uitstoot bij de objecten die Iv-Groep ontwerpt binnen deze sector groot is zowel tijdens de aanleg als tijdens het gebruik. Daarnaast is er een logische koppeling met mogelijkheden om energie te winnen uit afvalmaterialen in het waterzuiveringsprocesproces. Iv-Groep ontwerpt en adviseert zowel over waterzuiveringsinstallaties als over energieopwekking en terugwinning. Bij het reinigen van water komt afval in de vorm van slib vrij. In plaats van het storten van dit slib kan het ook als grondstof gebruikt worden om energie te winnen. Deze energie kan vervolgens zowel binnen als buiten de slibverwerkingsinstallatie gebruikt worden. Deze ketenanalyse zal mogelijkheden identificeren om CO 2 -uitstoot in dit proces te verminderen die Iv- Groep in haar advies richting de opdrachtgever mee kan nemen. Dit kan zowel door het terugdringen van de energiebehoefte en energieaanvoer in de slibverwerkingsinstallatie als door het opwekken van duurzame energie op basis van slib. 3.1 Onderwerp van de analyse In deze ketenanalyse worden de volgende twee methoden van energieopwekking uit slib onderzocht: 1. Het verbranden van het slib 2. Het vergisten van het slib Beide methoden hebben als output elektriciteit en (rest)warmte. Verbranding Verbranding is een veelgebruikte methode van energieopwekking. Slib is een vorm van natte biomassa. Voordat slib verbrand kan worden, moet het eerst gedroogd worden. Het gedroogde slib wordt vervolgens verbrand in een verbrandingscentrale, waarbij elektriciteit en warmte vrijkomt (zie figuur 1). De elektriciteit wordt in de installatie gebruikt (niet extern geleverd). De warmte kan in het droogproces en in het verwarmen van de verbrandingslucht gebruikt worden, of extern geleverd worden. Voor de restwarmte geldt dat er bij transport veel energie verloren gaat. Figuur 1: Energieopwekking uit slib door verbranding 6/24

7 Vergisting In een vergistingsproces wordt slib omgezet in gas. Het methaangas dat hierbij vrijkomt kan op verschillende manieren ingezet worden. In deze analyse gaan we uit van de verbranding van het gas in een warmte-krachtkoppelingsinstallatie ( WKK ). Bij deze verbranding wordt elektriciteit en warmte geproduceerd (zie figuur 2). De elektriciteit wordt in de installatie gebruikt of wordt teruggeleverd aan het net als er overcapaciteit is. De warmte wordt zoveel mogelijk in de installatie zelf gebruikt. Figuur 2: Energieopwekking uit slib door vergisting Overige methoden Naast deze twee methoden zijn er nog andere opties voor het verwerken van het slib, zoals het na vergisten opwaarderen van het geproduceerde gas zodat het aan het aardgasnetwerk geleverd kan worden, of gebruikt kan worden als brandstof voor voertuigen. Ook kan het slib vergast worden in plaats van vergist, om vervolgens op een vergelijkbare wijze opgewaardeerd te worden. Dergelijke toepassingen zijn echter nog niet op grote schaal in gebruik. Vanwege deze beperkte toepassing zijn deze verwerkingsmethoden niet meegenomen in de analyse. 7/24

8 4. Vaststellen systeemgrenzen en identificeren van ketenpartners Om de beide productiemethoden met elkaar te vergelijken worden een aantal ketenstappen in deze analyse verder uitgewerkt. In de weergegeven keten staat de slibverwerkingsinstallatie centraal, omdat het ontwerpen van een dergelijke installatie het kernproces van Iv-Groep is. De levenscyclus van het slib zelf is alleen meegenomen voor zover dit direct relevant is voor het opereren van de slibverwerkingsinstallatie, namelijk op het moment dat het slib als afval vrijkomt bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie ( rwzi ). In de analyse wordt uitgegaan van slib dat elders uit een rwzi is vrijgekomen en dat vervoerd wordt naar de slibverwerkingsinstallatie. 4.1 Ketenstappen Globaal gezien ziet de levenscyclus van een slibverwerkingsinstallatie (ongeacht de verwerkingsmethode) er als volgt uit: Figuur 3: Keten verwerkingsinstallatie De installatie wordt door Iv-Groep ontworpen. Vervolgens wordt de installatie gebouwd, waarvoor eerst de materialen gewonnen en geproduceerd moeten worden. Als de bouw is afgerond, kan de installatie in gebruik worden genomen. Tijdens het gebruik van de installatie zal er energie geproduceerd worden uit slib. Op een gegeven moment zal de installatie niet meer nodig of bruikbaar zijn. Op dat moment zal de installatie afgebroken worden. In deze analyse wordt ingezoomd op de gebruiksfase van de installatie. Eerder is al vastgesteld dat het belang van CO 2 -uitstoot tijdens het gebruik bij een installatie groot is, en dat Iv-Groep hier veel invloed op heeft. Daarnaast wordt in de gebruiksfase ook energie geproduceerd uit afval, wat eveneens een significante invloed heeft op CO 2 -uitstoot. De manier waarop de energie wordt geproduceerd en ingezet wordt in grote made beïnvloed door het ontwerp en advies van Iv-Groep. In de gebruiksfase gebeuren een tweetal dingen: de installatie verbruikt energie om het slib te verwerken (input), en de installatie produceert energie door het verwerken van het slib (output). Het verwerkingsproces zelf heeft verschillende stappen, met elk hun eigen input en output. Hieronder wordt voor beide productiemethoden toegelicht hoe het verwerkingsproces er uitziet. 8/24

9 4.1.1 Ketenstappen verbranden Het aangevoerde slib heeft een droge stof gehalte van 20%. Vrijkomende energie wordt zoveel mogelijk in de installatie hergebruikt. Daarnaast wordt er elektriciteit en aardgas van het net afgenomen. Transport Het slib dat op de rwzi is vrijgekomen wordt per vrachtwagen vervoerd van de rwzi naar de slibverwerkingsinstallatie. Drogen Het slib bevat nog zeer veel water en wordt eerst gedroogd, zodat het makkelijker brandt. Hiervoor is warmte nodig, die voor een deel wordt aangevoerd vanuit het verbrandingsproces. In het droogproces komt afvalwater vrij. Dit is sterk vervuild en moet naar een rwzi afgevoerd worden voor zuivering. Verbranden Het gedroogde slib wordt verbrand. Hierbij komt elektriciteit en warmte vrij. Levering energie De energie die geproduceerd is wordt volledig in de installatie gebruikt. Een deel van de warmte wordt extern geleverd. Verwerking afvalstroom Voordat het afvalwater afgevoerd kan worden naar de rwzi, wordt het eerst voorbehandeld. Figuur 4: Proces slibverbranding Ketenstappen vergisten Voor het vergistingsproces geldt dat het aangevoerde slib een droge stof gehalte van maximaal 8% heeft. Vrijkomende energie tijdens de verwerking van het slib wordt ook hier in de installatie hergebruikt waar mogelijk. Er wordt geen extra energie van het net afgenomen. Transport Het slib wat op de rwzi is vrijgekomen wordt per vrachtwagen vervoerd van de rwzi naar de slibverwerkingsinstallatie. 9/24

10 Vergisten Het slib wordt bij lage temperatuur vergist met behulp van bacteriën. Hierbij wordt het slib omgezet in methaangas (biogas) en een afvalstroom. De warmte nodig voor het gistingsproces wordt geheel geleverd door het verbrandingsproces. Verbranden Het vrijgekomen biogas wordt in een WKK verbrand, waarbij elektriciteit en warmte wordt opgewekt. Levering energie De energie die geproduceerd is en die niet in de installatie wordt gebruikt, wordt aan het net geleverd. Verwerking afvalstroom De afvalstroom moet eerst ontwaterd worden. Hiervoor wordt warmte geproduceerd in de WKK gebruikt. De hierbij vrijkomende vaste stof kan verbrand worden (zie 4.1.1) en zo omgezet worden in energie. De vrijkomende vloeistof bevat veel fosfaat. Dit wordt teruggewonnen met struvietproductie. Struviet kan gebruikt worden als kunstmestvervanger. 4.2 Uitsluitingen Zoals hierboven beschreven richt de analyse zich op de gebruiksfase van de installatie. Het bouwen en slopen van de installatie maakt geen onderdeel uit van de analyse. Uit eerder uitgevoerde ketenanalyses blijkt dat bij gebouwen verreweg de meeste uitstoot wordt veroorzaakt in de gebruiksfase. Aangezien deze analyses uitgaan van een huis en niet een productielocatie, zal de gebruiksfase bij Figuur 5: Proces slibvergisting een verwerkingslocatie waarschijnlijk nog veel groter zijn vanwege het hogere energiegebruik. Daarnaast is de invloed van Iv-Groep op de gebruiksfase en het productieproces groot. Dit betekent dat de meeste reductiepotentie en de meeste mogelijkheden voor Iv-Groep om invloed uit te oefenen op de CO 2 -uitstoot zich in de gebruiksfase bevinden. 10/24

11 5. Allocatie Als allocatie noodzakelijk is dan wordt de methode gebruikt uit hoofdstuk 9 van de Product Accounting & Reporting standard. Productie van slib Het slib dat in deze analyse voorkomt is een afvalproduct dat vrijkomt tijdens rioolwaterzuivering. Omdat het doel van dit proces het produceren van schoon water is, en slib een afvalproduct is in het proces, wordt er binnen deze analyse geen uitstoot toegekend aan het produceren van het slib. Energieproductie verbrandingsproces In het verbrandingsproces wordt elektriciteit en warmte opgewekt. Om te bepalen hoeveel energie er van beide typen wordt geproduceerd, wordt uitgegaan van de energie-inhoud van het slib. Hiervan wordt 30% toegekend aan geproduceerde elektriciteit, 40% aan geproduceerde warmte en 30% aan restwarmte. Energieproductie WKK In de WKK wordt ook elektriciteit en warmte opgewekt. Voor de WKK wordt een verhouding aangehouden van 40% elektrische energie en 50% warmte-energie. 11/24

12 6. Datacollectie en datakwaliteit De sterke voorkeur bij de datacollectie ligt bij het gebruik van primaire data. Secundaire (proxy) data wordt alleen gebruikt als er geen andere gegevens aanwezig zijn. De volgorde waarin de datacollectie is uitgevoerd staat in de volgende lijst weergegeven: 1. Primaire data op basis van gemeten CO 2 -uitstoot gegevens. 2. Primaire data op basis van gebruikte brandstoffen/energieverbruik. CO 2 -uitstoot wordt berekend met een CO 2 -conversiefactor. 3. Secundaire data op basis van gemeten CO 2 -uitstoot gegevens. 4. Secundaire data op basis van brandstof/energieverbruik. CO 2 -uitstoot wordt berekend met een CO 2 -conversiefactor. 5. Secundaire data over CO 2 -uitstoot uit algemene (sector)databases. Een uitgangspunt bij elke ketenanalyse is dat de CO 2 -uitstoot, binnen de ketenstappen die uitgevoerd zijn door het bedrijf dat de ketenanalyse maakt, gebaseerd moet zijn op primaire data. Aangezien alle ketenstappen niet uitgevoerd worden door Iv-Groep zelf was het binnen deze analyse lastig om primaire data te verzamelen. Om deze reden is vaak gebruik gemaakt van secundaire data in de vorm van brandstof/energieverbruik van vergelijkbare installaties en/of (sector)databases. Binnen deze ketenanalyse is gebruik gemaakt van de EcoInvent 2.0 database. Deze database bevat veel CO 2 -uitstoot gegevens, voornamelijk over de winning van grondstoffen, productie en transport naar de gebruikslocatie van vele materiaalsoorten. Om een beeld te krijgen van de onzekerheid door het gebruik van deze database is deze getoetst op de criteria zoals genoemd in het GHG-protocol Product Accounting and Reporting Standard: 1. Technologisch representatief; De EcoInvent database bevat gegevens over veel verschillende productiemethodes, waardoor meestal gegevens te vinden zijn die technologisch representatief zijn. 2. Temporaal representatief; De EcoInvent database maakt gebruik van gegevens van meestal minder dan 10 jaar oud. 3. Geografisch representatief; Waar mogelijk is gekozen voor productiemethodes representatief voor west-europa. 4. Compleetheid; De CO 2 -uitstoot gegevens in de database zijn zeer compleet in het aantal processen dat is meegenomen. 5. Precisie; De CO 2 -uitstoot gegevens in de database zijn gebaseerd op literatuur met veelal een onzekerheid van <5%. Daarnaast wordt gebruik gemaakt van de Nationale Milieudatabase. De gegevens worden uit het programma DuboCalc 2.2 gehaald. De Nationale Milieudatabase wordt beheerd door de Stichting Bouwkwaliteit. 1. Technologisch representatief; De Nationale Milieudatabase is opgebouwd uit gegevens die afkomstig zijn uit LCA s. Deze LCA s worden opgesteld in opdracht van de bedrijven en/of brancheverenigingen die de betreffende producten produceren. 2. Temporaal representatief; De Nationale Milieudatabase is in oktober 2012 getest door de SBK op toepassing voor het bouwbesluit in Geografisch representatief; De LCA s die ten grondslag liggen aan de Nationale Milieudatabase zijn uitgevoerd voor de bedrijven en/of branches die in Nederland producten verkopen. 12/24

13 4. Compleetheid; Naast de CO 2 -uitstoot van de producten worden ook andere milieu-indicatoren beschikbaar gesteld. 5. Precisie; De LCA s zijn opgesteld door professionele bureaus, wat een zekere precisie garandeert. Een afwijkingspercentage is niet beschikbaar. Een derde database waar gebruik van gemaakt wordt is de BAM Project Carbon Calculator. Ook deze wordt hier getoetst op de criteria van datakwaliteit uit het GHG-protocol Product Accounting and Reporting Standard: 1. Technologisch representatief; De BAM PCC-tool bevat gegevens specifiek voor de bouwsector. Vaak zit hier vergelijkbaar materieel tussen als waar gegevens over nodig zijn. 2. Temporaal representatief; De gegevens in de BAM PCC-tool zijn gebaseerd op 28 projecten die minder dan 3 jaar geleden zijn uitgevoerd. 3. Geografisch representatief; De gegevens zijn afkomstig van materieel dat in Nederland is gebruikt en is daarmee geografisch representatief. 4. Compleetheid; De berekeningsmethodes achter de gegevens zijn niet overal beschikbaar, waardoor een goede uitspraak over de compleetheid lastig te geven is. 5. Precisie; De gegevens zijn gebaseerd op gemeten brandstofverbruiken en bezitten daardoor een goede precisie. Naast deze databases is er ook gebruik gemaakt van de volgende eerder uitgevoerde ketenanalyses en van eerder uitgevoerde studies naar slibverwerking: - GMB, Ketenanalyse RWZI s, 18 januari Agentschap NL, CO 2 -tool elektriciteit, gas en warmte van biomassa, versie 1, mei Agentschap NL, Handleiding CO 2 -tool elektriciteit, gas en warmte van biomassa, versie 1, mei Afval Overleg Orgaan, Milieueffectenrapport Landelijk Afvalbeheerplan, Achtergronddocument A27 Uitwerking Zuiveringsslib, CE Delft, Statusdocument bio-energie, /24

14 7. Kwantificeren van emissies Aan de hand van de hierboven beschreven processen zijn de CO 2 -emissies tijdens het verwerken van het slib bepaald voor het verbrandings- en het vergistingsproces. Ook is bepaald hoeveel energie er geproduceerd is tijdens de verwerking. De vergelijking is gemaakt met als uitgangspunt 1 ton slib droge stof. 7.1 Verbranding Input materialen en energie Voor de verbranding is ervan uitgegaan dat er 5 ton aangevoerd slib nodig is om 1 ton slib droge stof te produceren. Dit slib wordt per vrachtwagen aangevoerd. Aangezien het slib een afvalstroom is dat als afval vrijkomt bij het produceren van schoon water uit rioolwater, is er geen CO 2 -uitstoot toegekend aan de productie van het slib. Daarnaast is er een kleine hoeveelheid aardgas en elektriciteit nodig voor het opereren van de installatie. Onderdeel Hoeveelheid CO 2 -uitstoot in kg per ton droge stof Transport slib 5 ton 28 Aardgas van het net 6 m 3 11 Elektriciteit van het net 263 kwh 199 Totaal input materiaal en energie 158 Tabel 2: CO 2 -uitstoot benodigde materialen en energie Verwerkingsproces Om het slib te drogen is ongeveer 2,9 MJ per kg droge stof nodig. Deze energie komt uit de warmte die vrijkomt bij de verbranding. Tijdens de verbranding van het droge slib komt energie vrij. Aangezien het hier gaat om verbranding van biomassa en niet van fossiele brandstoffen wordt er geen CO 2 -uitstoot toegekend aan het verbrandingsproces. 1 Output energie Uit het verbrandingsproces komt de volgende energie vrij: 1 Dit is conform de EU berekeningsmethodiek van CO 2 -uitstoot van verbranding van biomassa. Deze methodiek wordt ook aangehouden in de CO 2 -tool voor bio-energie van Agentschap NL. Zie Handboek CO 2 - tool, pagina 4. 14/24

15 Onderdeel Hoeveelheid in MJ per ton droge stof Geproduceerde elektriciteit Geproduceerde warmte Waarvan hergebruikte warmte Waarvan restwarmte Totaal geproduceerde energie Tabel 3: Productie van energie in het verbrandingsproces Van de geproduceerde warmte wordt een deel gebruikt voor het drogen van het slib. De restwarmte wordt voor een deel gebruikt voor het verwarmen van de verbrandingslucht. De overgebleven warmte wordt extern geleverd. Het hergebruik van de warmte gaat gepaard met een rendementsverlies. Verwerking afvalstroom Het afvalwater wordt biologisch voorbehandeld en afgevoerd naar de rwzi. Bij de rwzi wordt het afvalwater gezuiverd. Per kg slib wordt ongeveer 1 liter afvalwater afgevoerd. Onderdeel Biologische behandeling afvalwater Hoeveelheid CO 2 -uitstoot in kg per ton droge stof Transport afvalwater 1 m 3 afvalwater 5,5 Verwerking in rwzi 0,4 Totaal verwerking afvalstroom 5,9 Tabel 4: CO 2 -uitstoot verwerking afvalstroom Totaal In totaal is er 1 ton droge stof verwerkt en MJ energie geproduceerd. Daarvan is een deel aan het net geleverd. Daarnaast is er ook CO 2 -uitstoot vermeden omdat er voor het verwerkingsproces minder energie (gas, elektriciteit) van het net is afgenomen door het gebruik van de vrijkomende energie. Ook is een deel van de vrijkomende warmte extern geleverd als vervanging van aardgas. Deze CO 2 -uitstoot wordt in onderstaande tabel negatief weergegeven. - Onderdeel Hoeveelheid CO 2 -uitstoot in gram Verwerking slib 1 ton droge stof 164 Hergebruik geproduceerde energie in de installatie Hergebruik geproduceerde energie extern MJ elektriciteit MJ bruikbare warmte MJ bruikbare warmte Totaal -145 Tabel 5: Overzicht veroorzaakte en vermeden CO 2 -uitstoot /24

16 De vermeden uitstoot door het produceren van energie uit biomassa is groter dan de CO 2 -uitstoot in het verwerkingsproces. Verbranden: uitstoot per ketenstap 200 Levering energie Verbranden Afval Transport Totaal Uitstoot veroorzaakt Uitstoot vermeden Netto resultaat Figuur 6: Veroorzaakte en vermeden uitstoot per ketenstap De CO 2 -uitstoot in het verbrandingsproces wordt vooral veroorzaakt door de aanvoer van energie van het net. Daarnaast dragen transport en in zeer beperkte mate de afvalverwerking bij aan de CO 2 - uitstoot. De vermeden CO 2 -uitstoot is het grootst in het verbrandingsproces. Dit komt door het hergebruiken van de vrijkomende energie, in plaats van het aanleveren van extra energie van het net. De hergebruikte warmte heeft hier verreweg het grootste aandeel in. Het voordeel van de extern geleverde warmte ten opzichte van het afnemen van aardgas van het net draagt ook bij aan de vermeden emissies. Per saldo wordt er significant meer CO 2 -uitstoot vermeden dan dat er CO 2 -uitstoot wordt veroorzaakt. 7.2 Vergisting Input materialen en energie Ook voor vergisting is uitgegaan van 5 ton aangevoerd slib voor 1 ton droge stof. De vergistingsinstallatie gebruikt geen energie van het net. Onderdeel Hoeveelheid CO 2 -uitstoot in kg per ton droge stof Transport slib 5 ton 27,5 Totaal input materiaal en energie 27,5 Tabel 6: CO 2 -uitstoot benodigde materialen en energie 16/24

17 Verwerkingsproces De gistingstank wordt geheel verwarmd met behulp van de warmte uit het verbrandingsproces. Er wordt verder geen energie aangevoerd van het net. Bij de verbranding van het biogas in de WKK komt elektriciteit en warmte vrij. Wederom wordt er voor de verbranding geen CO 2 -uitstoot toegekend (zie noot 1). Tijdens de vergisting en de verbranding kan een kleine hoeveelheid methaan weglekken. De bijbehorende CO 2 -uitstoot wordt meegenomen binnen deze analyse. 2 Onderdeel CO 2 -uitstoot in kg per ton droge stof Weglekken methaan tijdens vergisting 9 Weglekken methaan tijdens verbranding 10 Totaal 19 Tabel 7: CO 2 -uitstoot als gevolg van methaanlekken in het proces Output energie Na verbranding in de WKK komt de volgende energie vrij: Onderdeel Hoeveelheid in MJ per ton droge stof Geproduceerde elektriciteit Waarvan extern geleverd 148 Geproduceerde warmte Totaal Tabel 8: Productie van energie in het vergistingsproces De geproduceerde warmte en elektriciteit wordt gebruikt in de installatie. Van de geproduceerde elektriciteit wordt een klein deel aan het net geleverd op het moment dat er overcapaciteit is, bijvoorbeeld s nachts. Verwerking afvalstroom De afvalstroom die overblijft na vergisting wordt op de installatie ontwaterd. Hierdoor ontstaat een slibkoek en een waterstroom. Deze stromen worden allebei afgevoerd. De slibkoek wordt elders verbrand (zoals beschreven in hoofdstuk 7.1) en de waterstroom wordt gebruikt bij struvietproductie. Aangezien in beide gevallen deze stromen een nieuwe toepassing krijgen, wordt de CO 2 -uitstoot als gevolg van deze processen niet meegenomen binnen deze analyse. 2 Dit is conform de rekenmethode van Agentschap NL voor energie uit biomassa. 17/24

18 Onderdeel Hoeveelheid CO 2 -uitstoot in kg per ton droge stof Transport slibkoek en waterstroom 4,8 ton 26 Totaal verwerking afvalstroom 26 Tabel 9: Transport afvalstroom Totaal In totaal is er 1 ton droge stof verwerkt en MJ energie geproduceerd. Ook hier is CO 2 -uitstoot vermeden door hergebruik van energie en door productie van energie uit biomassa. Onderdeel Hoeveelheid CO 2 -uitstoot in kg Verwerking slib 1 ton droge stof 73 Hergebruik geproduceerde energie in de installatie MJ elektriciteit MJ bruikbare warmte Hergebruik geproduceerde energie extern 148 MJ elektriciteit -19 Totaal -408 Tabel 10: Overzicht veroorzaakte en vermeden CO 2 -uitstoot Ook hier zien we dat de vermeden CO 2 -uitstoot veel groter is dan de veroorzaakte CO 2 -uitstoot in het proces Vergisten: uitstoot per ketenstap 200 Levering energie Vergisten en verbranden Afval Transport Totaal Uitstoot veroorzaakt Uitstoot vermeden Netto resultaat Figuur 7: Veroorzaakte en vermeden uitstoot per ketenstap 18/24

19 De meeste CO 2 -uitstoot wordt veroorzaakt door het transport van het slib en de afvalstromen. Daarnaast draagt lekkend methaan ook voor een klein deel bij. De veroorzaakte CO 2 -uitstoot is duidelijk veel kleiner dan de vermeden uitstoot. Wederom wordt de meeste uitstoot vermeden door het hergebruik van energie in het proces, zodat er geen energie van het net aangevoerd hoeft te worden. 7.3 Vergelijking Het is duidelijk dat beide methodes een positief resultaat opleveren in termen van CO 2 -uitstoot. In beide gevallen wordt er meer CO 2 -uitstoot vermeden dan dat er uitgestoten wordt. Vergelijking methodes Verbranden Vergisten Uitstoot veroorzaakt Uitstoot vermeden Netto resultaat Figuur 8: Vergelijking verbrandingsproces en vergistingsproces Het verbrandingsproces veroorzaakt relatief meer CO 2, meer dan twee keer zoveel als het vergistingsproces (220%). In het vergistingsproces wordt daarnaast ook meer CO 2 -uitstoot vermeden (55% meer). Dit betekent dat per saldo het vergistingsproces met -408 kg CO 2 vermeden uitstoot het beste scoort, in vergelijking met -145 kg CO 2 vermeden uitstoot in het verbrandingsproces. Het hergebruik van door de installatie zelf geproduceerde energie heeft het meeste effect: dit bespaart respectievelijk 248 kg (verbranding) en 462 kg CO 2 (vergisting). Het verschil kan verklaard worden door het feit dat het vergistingsproces zelfvoorzienend is en alle benodigde energie door de installatie zelf wordt opgewekt. De verbrandingsinstallatie heeft nog aanvullende energie van het net nodig, met bijhorende extra CO 2 -uitstoot. Ook bij de verbrandingsinstallatie zien we echter dat er meer CO 2 -uitstoot vermeden wordt door hergebruik van energie dan dat er CO 2 -uitstoot veroorzaakt wordt door het afnemen van extra energie van het net. 19/24

20 8. Onzekerheden Hieronder wordt per ketenstap de onzekerheden in de analyse beschreven. Deze onzekerheden komen onder andere voort uit: 1. Het ontbreken van primaire data 2. Het gebruik van incomplete gegevens 3. Schattingen 4. Onzekerheden in de toepassing van het gekozen object 8.1 Algemeen Volgens de berekeningsmethodiek van de Europese Commissie, die ook aangehouden wordt door Agentschap NL, wordt er geen CO 2 -uitstoot toegekend aan de verbranding van vaste of vloeibare biomassa. 3 Dit betekent dat er bij de verbranding van gedroogd slib en bij de verbranding van methaangas verkregen door vergisting geen uitstoot vrijkomt. In het vergistingsproces wordt wel uitstoot toegekend als gevolg van het lekken van kleine hoeveelheden methaangas, conform de rekenmethode van Agentschap NL. Voor het bepalen van het (vermeden) energiegebruik is uitgegaan van 3,6 MJ/kWh elektriciteit en 31,7 MJ/m 3 aardgas. Bij het bepalen van het vermeden gasverbruik door hergebruik van vrijkomende warmte is aangenomen dat deze warmte een gemiddeld rendement van 50% heeft. Voor al het transport is uitgegaan van transport per as met een transportafstand van 50 km. De werkelijke transportafstand kan verschillen afhankelijk van de herkomst van het aangevoerde slib en de locatie van de afvalverwerker. Het slib dat in beide processen verwerkt wordt heeft een droge stof gehalte van 20% en bestaat uit 70% organische en 30% anorganische stof. De samenstelling van het daadwerkelijk aangevoerde slib kan verschillen. Voor al deze aannames geldt dat ze voor beide processen gelijk zijn, en dat eventuele onzekerheden in deze aannames dus geen invloed hebben op de vergelijking tussen beide processen. Voor beide processen is uitgegaan van een gescheiden installatie. In gevallen waar de slibverwerkingsinstallatie geïntegreerd wordt met de rioolwaterzuiveringsinstallatie zal de uitkomst van de analyse anders zijn, omdat het productieproces anders is. 8.2 Verbranding Voor de verbranding is ervan uitgegaan dat er 6 m 3 aardgas en 300 kwh per ton droge stof nodig is in het proces. Ongeveer 10-15% van de benodigde elektriciteit wordt door de installatie zelf opgewekt. Daarnaast wordt een deel van de opgewekte warmte in het proces hergebruikt. De energie die vrijkomt uit de verbrandingsinstallatie bestaat voor 40% uit warmte, voor 30% uit elektriciteit en voor 3 Zie Handboek CO 2 -tool, pagina 4. 20/24

21 30% restwarmte. De verhouding en het rendement van de geproduceerde energie heeft een grote invloed op de uitkomst van de analyse en kan per installatie verschillen. De mate waarin een installatie zelf kan voorzien in de energiebehoefte heeft een grote invloed op de uitkomst van de analyse. De capaciteit van de installatie en de precieze inrichting van het hele productieproces bepalen voor een belangrijk deel de energiebehoefte. In deze analyse is uitgegaan van een gemiddelde installatie zoals deze voorkomt in de projecten van Iv-Groep. Andere typen installaties kunnen een andere uitkomst van de analyse geven. Voor de verwerking van de afvalstroom was geen primaire data beschikbaar en is uitgegaan van een gemiddelde rioolwaterzuiveringsinstallatie. De daadwerkelijke CO 2 -uitstoot bij een rwzi is afhankelijk van de specifieke installatie. De bijdrage van de afvalverwerking aan de totale CO 2 -uitstoot is minder dan 1%. Onzekerheden in deze stap hebben dus geen invloed op de uitkomst van de analyse. De geproduceerde warmte kan voor een deel extern geleverd worden. Het daadwerkelijke rendement van deze geleverde warmte hangt sterk af van de transportafstand en de wijze van transport. Voor de analyse is uitgegaan van een rendement van 50%. Het gerealiseerde rendement heeft invloed op de grootte van de vermeden CO 2 -uitstoot. 8.3 Vergisting De hoeveelheid methaan die weglekt is vastgesteld aan de hand van de rekentool van Agentschap NL. Deze tool bevat gemiddelde hoeveelheden. De uitstoot als gevolg van methaanlekken is een significant deel van de totale uitstoot in het vergistingsproces. Verschillen in de grootte van de lekken hebben dus invloed op de uitkomst van de analyse. Voor het vergistingsproces is de aanname gedaan dat alle benodigde energie voor het proces door de installatie zelf opgewekt wordt. Daarbij is uitgegaan van een energie-inhoud van 23,5 MJ per m 3 biogas, een elektrisch rendement van 40% en een thermisch rendement van 50%. De geproduceerde warmte wordt zoveel mogelijk op de installatie gebruikt. De geproduceerde elektriciteit wordt alleen geleverd aan het net op het moment dat er meer geproduceerd wordt dan de installatie nodig heeft. Deze levering is berekend op basis van een schatting van 5% levering van de totale hoeveelheid geproduceerde elektriciteit. De daadwerkelijke grootte van de overschotten hangt af van de energiebehoefte van de installatie en het piek- en dalverbruik. De levering van geproduceerde elektriciteit is slechts een klein deel van de vermeden CO 2 -uitstoot en heeft dus geen significante invloed op de uitkomst van de analyse. Ook hier geldt dat de mate waarin een installatie zelf kan voorzien in de energiebehoefte grote invloed heeft op de analyse en dat andere typen installaties tot een andere uitkomst kunnen leiden. 21/24

22 De afvalstroom die vrijkomt in het proces bestaat voor een deel uit droge stof. Er is uitgegaan van een droge stofgehalte van ongeveer 15%. Deze afvalstroom wordt ontwaterd, waarna de vrijkomende slibkoek alsnog verbrand kan worden zoals beschreven in deze analyse. Het positieve effect op de CO 2 - uitstoot die deze bewerking heeft op de totale uitstoot van het vergistingsproces is niet meegenomen in de analyse. Dit werkt in de vergelijking in het voordeel van het verbrandingsproces. De vloeistof die vrijkomt bij ontwatering kan ingezet worden bij de productie van struviet, een vervanger van kunstmest, en bij de terugwinning van stikstof. Ook deze bewerking is niet meegenomen, omdat dit in feite een tweede levenscyclus betreft en niet een afvalverwerkingsproces. 22/24

23 9. Reductiemogelijkheden 9.1 Reductiemogelijkheden Uit de vergelijking van de twee processen komen de volgende reductiemogelijkheden naar voren: - Keuze voor vergisting en verbranding in plaats van enkel verbranding van slib - Hergebruik in het verbrandingsproces verder optimaliseren waar mogelijk, zodat minder energie van het net nodig is - Transportafstanden terugdringen door gecombineerde installaties (rwzi en slibverwerking op één locatie) - Transport per schip waar mogelijk Daarnaast liggen kansen in het onderzoeken van opties voor verbetering op het gebied van: - Zoveel mogelijk hergebruik van geproduceerde energie in de installatie - 100% zelfvoorzienende installaties Tot slot zou de analyse aangevuld kunnen worden door andere opties van slibverwerking verder te onderzoeken. 9.2 Reductiedoelstellingen De invloed die Iv Groep uit kan oefenen op de CO 2 -uitstoot in slibverwerkingsinstallaties is het grootst op het moment dat: - Er nog geen definitieve keuze is gemaakt voor een specifiek verwerkingsproces - De opdrachtgever openstaat voor verschillende opties voor slibverwerking - Er geen definitief (technisch) ontwerp vaststaat Als aan geen van deze voorwaarden wordt voldaan, is het voor Iv-Groep nauwelijks mogelijk om invloed uit te oefenen op de uitstoot, aangezien de methode en het ontwerp al vaststaan. Met inachtneming van bovenstaande voorwaarden is de volgende reductiedoelstelling vastgesteld: Iv-Groep beoogt 5% CO2 te reduceren in alle ontworpen slibverwerkingsinstallaties door middel van het toepassen van slibvergisting en slibverbranding ten opzichte van een basisvariant met enkel slibverbranding. Deze reductie zal worden behaald door: - De opdrachtgever te adviseren om te kiezen voor slibvergisting + slibverbranding in plaats van enkel slibverbranding. - In situaties waar geen ruimte is om bovenstaande keuze te adviseren, omdat de opdrachtgever geen vergistingsinstallatie wenst, te adviseren over de optimalisering van het verbrandingsproces door: o Optimaal hergebruik van geproduceerde energie o Minimale afname van energie - In situaties waar voor slibvergisting gekozen wordt onverminderd aandacht te geven aan optimaal hergebruik en minimale afname van energie 23/24

24 10. Bronvermelding Bron / Document Handboek CO 2 -prestatieladder 2.1, 18 juli 2012 Kenmerk Stichting Klimaatvriendelijk Aanbesteden & Ondernemen Corporate Accounting & Reporting standard GHG-protocol, 2004 Corporate Value Chain (Scope 3) Accounting and Reporting Standard Product Accounting & Reporting Standard Nederlandse norm Environmental management Life Cycle assessment Requirements and guidelines Agentschap NL, CO 2 -tool elektriciteit, gas en warmte van biomassa, versie 1, mei 2011 GHG-protocol, 2010a GHG-protocol, 2010b NEN-EN-ISO Ecoinvent v2 BAM PPC-tool Agentschap NL CO 2 -tool De opbouw van dit document is gebaseerd op de Corporate Value Chain (Scope 3) Standaard. Daarnaast is, waar nodig, de methodiek van de Product Accounting & Reporting Standard aangehouden (zie de onderstaande koppelingstabel). Corporate Value Chain (Scope 3) Standard Product Accounting & Reporting Standard Ketenanalyse: H3. Business goals & Inventory design H3. Business Goals Hoofdstuk 2 H4. Overview of Scope 3 emissions - Zie Memo meest materiële emissies H5. Setting the Boundary H7. Boundary Setting Hoofdstuk 3 & Hoofdstuk 4 H6. Collecting Data H9. Collecting Data & Assessing Data Quality Hoofdstuk 6 H7. Allocating Emissions H8. Allocation Hoofdstuk 5 H8. Accounting for Supplier Emissions - Onderdeel van implementatie van CO 2- Prestatieladder niveau 5 H9. Setting a reduction target - Hoofdstuk 9 24/24