CONVERSIETECHNOLOGIEËN VOOR DE PRODUCTIE VAN ELEKTRICITEIT EN WARMTE UIT BIOMASSA EN AFVAL. DEEL 3 VAN 4 Rapport 2EWAB00.22

Transcriptie

1 CONVERSIETECHNOLOGIEËN VOOR DE PRODUCTIE VAN ELEKTRICITEIT EN WARMTE UIT BIOMASSA EN AFVAL DEEL 3 VAN 4 Rapport 2EWAB00.22

2

3 CONVERSIETECHNOLOGIEËN VOOR DE PRODUCTIE VAN ELEKTRICITEIT EN WARMTE UIT BIOMASSA EN AFVAL DEEL 3 VAN 4 Rapport 2EWAB00.22 Utrecht, december 2000

4

5 COLOFON Projectnummer : /0100 Rapportnummer : 2EWAB00.22 Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van het programma Energiewinning uit Afval en Biomassa (EWAB). Beheer en coördinatie van het EWAB-programma berusten bij: Novem Nederlandse onderneming voor energie en milieu BV Catharijnesingel 59 Postbus RE UTRECHT Telefoon: (030) Contactpersoon: Ir. K.W. Kwant k.kwant@novem.nl EWAB geeft geen garantie voor de juistheid en/of volledigheid van gegevens, ontwerpen, constructies, producten of productiemethoden voorkomende of beschreven in dit rapport, noch voor de geschiktheid daarvan voor enige bijzondere toepassing. Aan deze publicatie kunnen geen rechten worden ontleend. Overname en publicatie van informatie uit dit rapport is toegestaan, mits met bronvermelding. Het onderzoek is uitgevoerd door: TNO-MEP ECN Business Park E.T.V. Westerduinweg 3 Laan van Westenenk 501 Postbus 1 Postbus 342, 7300 AH APELDOORN 1755 ZG PETTEN Telefoon: (055) Telefoon: (0224) Fax : (055) Fax: Auteurs: Dr.ir. J.A. Zeevalking, TNO Drs.ing. R. van Ree, ECN Datum rapportage : december 2000 Meer exemplaren van dit rapport zijn tegen betaling van ƒ 50,00 (inclusief BTW en verzendkosten) verkrijgbaar bij Novem Publicatiecentrum, telefoon (046) , fax (046) , publicatiecentrum@novem.nl Dit rapport beschrijft deel 3 van het gezamenlijke project van PWC, ECN en TNO. De serie van vier rapporten is te bestellen o.v.v. de volgende rapportnummers: 2EWAB00.20, 2EWAB00.21, 2EWAB00.22 en 2EWAB De prijs van de complete set van vier rapporten is ƒ 150,00 (inclusief BTW en verzendkosten). Het EWAB-programma wordt uitgevoerd door Novem in opdracht van het ministerie van Economische Zaken.

6

7 Samenvatting Dit document beschrijft de resultaten van Taak 2 van het project EWAB Marsroutes. Deze deeltaak heeft tot doel een overzicht te geven van conversietechnologieën die in de jaren 2000, 2005, 2010, 2015 en 2020 beschikbaar zijn of komen voor de productie van elektriciteit en/of warmte uit biomassa en afval. Het bevat informatie over de huidige stand van zaken maar geeft ook informatie over ontwikkelingstrends die zich op dit gebied voordoen. Belangrijke elementen die per conversietechnologie aan de orde komen, zijn: procesbeschrijving en kritische factoren schaalgrootte kostenaspecten energetisch rendement overzicht van de geschikte grondstoffen, biomassa of afval, met noodzakelijke voorbehandelingstechnieken ontwikkelingsstadium van de technologie milieuaspecten. Mogelijke ontwikkelingstrends ten aanzien van deze aspecten worden in kaart gebracht, waarbij kansen op kritische doorbraken en breekpunten geïdentificeerd worden. Het draagvlak voor toepassing van de technologie is ingeschat.

8

9 Summary This document describes the results of Task 2 of the EWAB Marching Routes project. This subsidiary task has the objective of making a survey of conversion technologies which have/will become available in the years 2000, 2005, 2010, 2015 and 2020 for the production of electricity and/or heat from biomass and waste. It contains information both on the current state of the art and on development trends which occur in this field. Important elements which occur per conversion technology are: process description and critical factors scale size costs aspect energetic yield overview of appropriate raw materials, biomass from waste, with necessary pretreatment techniques development stage of the technology environmental aspects. Possible development trends in respect of these aspects can be surveyed with the opportunities for critical breakthroughs and breaking points being identified. The support level for the application of the technology is estimated.

10

11 Inhoudsopgave Samenvatting Summary Hoofdstuk 1 Inleiding...1 Hoofdstuk 2 Doelstelling en werkwijze Doelstelling Werkwijze...3 Hoofdstuk 3 Hoofdstuk 4 Geselecteerde technologieën en conversiesystemen...5 Informatiebehoefte...9 Hoofdstuk 5 Overzicht van de resultaten Inleiding De stand van de techniek Overzicht van kosten en energierendementen van de conversietechnologieën Biomassa/afval-technologiecombinaties Voorbewerkingen Productie van brandstof uit afval...20 Hoofdstuk 6 Hoofdstuk 7 Conclusies...1 Begrippenlijst...3 Hoofdstuk 8 Referenties...5

12 Bijlagen Bijlage 1 Bijlage 2 Bijlage 3 Bijlage 4 Bijlage 5 Bijlage 6 Bijlage 7 Bijlage 8 Bijlage 9 Bijlage 10 Bijlage 11 Bijlage 12 Bijlage 13 Informatieformulier conversiesystemen Hydrothermale omzetting: het HTU -proces Vergisting Flash pyrolyse Langzame pyrolyse: het Gibros-PEC proces Het PYROCYCLING TM pyrolyseproces Verbranding Vastbedvergassing Bubbling wervelbedvergassing CFB-vergassing Bij- en meestookopties in elektriciteitscentrales Biomassa/afval-technologiecombinaties Noodzakelijke voorbewerkingen per biomassa/afval-technologiecombinatie

13 1 van 26 Hoofdstuk 1 Inleiding Dit rapport is een deelrapport van de zogenaamde EWAB Marsroute studie. De hoofddoelstelling van de Marsroute studie is het formuleren van onderbouwde marsroutes voor de toekomst, waarin wordt uitgewerkt hoe de in Nederland beschikbare hoeveelheden afval en biomassa, optimaal kunnen worden omgezet in elektriciteit en warmte binnen bestaande en nieuwe (onderling verknoopte) conversieroutes. Het doel van dit deelrapport van de studie EWAB Marsroutes is om een overzicht op te stellen van conversietechnologieën die beschikbaar zijn of komen in de periode 2000 tot 2020 voor de productie van warmte en elektriciteit uit biomassa en afval. Wanneer deze informatie wordt gekoppeld in een rekenmodel, samen met karakteristieke, tijdafhankelijke data over de beschikbaarheid van biomassa en afval in deze periode, kan een uitspraak worden gedaan over de haalbaarheid en de efficiency van deze technologieën voor de verschillende biomassa- en afvalstromen. Dit is geïllustreerd in onderstaande figuur: beschikbare hoeveelheden samenstelling en eigenschappen prijzen Biomassa- en afvalstromen Voorbewerking Conversietechnieken kosten voedingen rendement ontwikkeling milieuaspecten Figuur 1 Relatie tussen taak 1 en taak 2. Voordat een biomassa- of afvalstroom in een conversieproces kan worden omgezet, kan een voorbewerking noodzakelijk zijn als: opslag, verkleinen, vergroten of drogen. De studie geeft een overzicht van de mogelijke biomassa-technologiecombinaties en, per combinatie, van de noodzakelijke voorbewerking(en). Per voorbewerking worden, indicatief, de kosten en het energieverbruik aangegeven om de invloed daarvan op met name kosten en energiebalans van complete energieconversieroutes te kunnen verwerken.

14 2 van 4

15 3 van 26 Hoofdstuk 2 Doelstelling en werkwijze 2.1 Doelstelling De doelstelling van dit onderdeel van de studie EWAB Marsroutes is om informatie te verzamelen en weer te geven over conversietechnologieën die in de periode 2000 tot 2020 een rol kunnen spelen bij de omzetting naar warmte en elektriciteit van biomassa en afval. De informatie is gericht op het verdere gebruik ten behoeve van het formuleren en evalueren van mogelijke marsroutes voor de realisatie van de duurzame energie doelstelling ten aanzien van de inzet van biomassa en afval. 2.1 Werkwijze De centrale technologieën die voor deze studie als relevant zijn geïdentificeerd, zijn: vergassing, pyrolyse, verbranding, vergisting, hydrothermale conversie en het mee- of bijstoken in kolen- en gasgestookte elektriciteitscentrales. Van een aantal technologieën zijn diverse varianten beschouwd. Het beoogde gebruik van de informatie over de conversietechnologieën voor het formuleren en evalueren van marsroutes naar de gewenste benutting van biomassa en afval in 2020 noopt tot een beperking in de hoeveelheid varianten en tot een zekere schematisering van informatie, teneinde uiteindelijk tot een overzichtelijk aantal biomassa-technologiecombinaties te komen. Daarom is ingezoomd op een beperkt aantal conversiesystemen, waarin de conversietechnologie, het bijbehorende warmteoverdrachtsysteem, apparaten voor elektriciteitsproductie (als gasmotor, gasturbine of STEG) en schaalgrootte vastgelegd zijn. De benodigde informatie is per conversieroute verzameld door inschakeling van experts van TNO, ECN en BTG die informatie over hun vertrouwde conversieroutes toe hebben geleverd. Zij hebben zich hierbij gebaseerd op bestaande informatie: afkomstig uit bestaande literatuur, rapporten etc. verzameld op grond van hun ervaringen met vergelijkbare projecten. Op basis van bij TNO, ECN en BTG aanwezig expertise is de in de in de literatuur aangetroffen informatie aangepast aan de huidige inzichten. Deze gegevens zijn vervolgens geïntegreerd in een overzicht waarin afval/biomassastromen, de daarvoor in aanmerking komende conversiesystemen en eventueel noodzakelijke voorbehandeling zijn samengevat. De overzichten zijn getoetst in de klankbordgroep.

16 4 van 4

17 5 van 26 Hoofdstuk 3 Geselecteerde technologieën en conversiesystemen Op grond van bekende lopende ontwikkelingen in Nederland en daarbuiten is een lijst opgesteld van conversietechnologieën die voor de komende twintig jaar voor praktische toepassing beschikbaar zijn of kunnen komen voor de productie van elektriciteit of warmte. Het gebruikte begrip lopende ontwikkelingen kan betrekking hebben op bestaande investeringsprojecten met bewezen technologie, maar ook op (voorgenomen of in uitvoering zijnde) demonstratieprojecten of pilot-onderzoek. Behalve bewezen technieken zijn derhalve ook veelbelovende, gelet op conversierendement of kostenreductie, processen opgenomen in de lijst van technologieën. De lijst omvat de volgende technologieën: grootschalige vergassing met behulp van een circulerend wervelbed kleinschalige vergassing met behulp van een circulerend wervelbed- of een vastbedvergasser grootschalige verbranding in een wervelbed of een roosterinstallatie kleinschalige verbranding mee- of bijstoken in bestaande kolen- en gasgestookte elektriciteitscentrales pyrolyse met behulp van het flash pyrolyse proces, het Pyrovac-procédé of het Gybros-proces hydrothermale omzetting volgens het HTU -proces. Daarnaast is er aandacht besteed aan de mogelijkheid brandstof uit afval te produceren, waardoor deze niet in de conventionele afvalverbrandingsinstallaties hoeft te worden verbrand. Deze lijst van conversietechnologieën is uitgewerkt tot een lijst van conversiesystemen waarbij aan de technologie ook één of meerdere schaalgroottes gekoppeld is op een wijze die representatief wordt geacht voor de potentiële toepassing(en) van het betreffende proces. Deze lijst van conversiesystemen is mede gebaseerd op informatie die de experts in het kader van de studie over de technologie hebben toegeleverd en is getoetst in de klankbordgroep. Onderstaand kader geeft de uiteindelijke lijst van conversiesystemen weer. Zij bevat zowel grootschalige als zeer kleinschalige systemen. CFB-vergassing voor het grootschalig verwerken van huishoudelijk afval ontbreekt in dit overzicht. Volgens een Novem EWAB studie [5] is hiervan niet te verwachten dat deze techniek tegen een lagere kostprijs of met een hoger energetisch rendement dan een conventionele roosteroveninstallatie afval kan verwerken. Tevens is het vooralsnog onduidelijk of met deze techniek afval kan worden geconverteerd zonder dat technische problemen ( slagging en fouling ) in de bedrijfsvoering van de installatie zullen optreden. Potentiële verwerking van specifiek afval middels pyrolyse gasmotor of STEG-eenheden wordt wel beschouwd.

18 6 van 4 Conversiesystemen Vergassing 1. Atmosferische CFB-vergassing/gasmotor, capaciteit: 3 MW e 2. Atmosferische CFB-vergassing/STEG, capaciteit: 30 MW e 3. Druk-bedreven CFB-vergassing/STEG, capaciteit: 150 MW e 4. BFB-vergassing, meestoken in E-centrale 5. BFB-vergassing, gastoepassing motor/turbine-elektriciteitsproductie, capaciteit 10 MW e 6. Vastbedvergassing, kleinschalig, gasmotor, capaciteit 1 MW e Verbranding 7. Kleinschalige verbranding, capaciteit 0,5-1 MW th 8. Verbranding in roosteroven, met elektriciteitsproductie, capaciteit 40 MW e 9. Verbranding in wervelbed, met elektriciteitsproductie, capaciteit 25 MW e (Cuijk) Pyrolyse 10. Langzame pyrolyse (Gibros-Pec)/gasmotor/stoomturbine, capaciteit: 8 MW e 11. Langzame pyrolyse (Gibros-Pec)/STEG, capaciteit 30 MW e 12. Flash pyrolyse, capaciteit 20 MW th HydroThermal-Upgrading (HTU ) 13. HTU, gevolgd door meestoken van biocrude in E-centrale, 130 kton/a input (ds), (79 MW th input) Vergisting 14. Vergisting, nat (mest) gastoepassing in gasmotor, elektriciteit voor eigen gebruik + levering net, capaciteit 30 kwe 15. Vergisting, droog, (GFT, ONF)), gastoepassing in gasmotor, elektriciteit voor eigen gebruik + levering net, capaciteit ton/jaar 16. Thermofiele vergisting (ONF), capaciteit ton/jaar Mee-/bijstook in elektriciteitscentrales 17. Mee-/bijstook in steenkoolgestookte E-centrales (verbranding) 18. Mee-/bijstook in een KV-STEG 19. Bijstook in een aardgas-steg

19 7 van 26 Behalve aan de in Taak 1 gedefinieerde afval- en biomassastromen is er aandacht besteed aan de productie van brandstof uit afval, met name huishoudelijk afval en kwd (kantoor-, winkel- en dienstenafval). Als voordeel hiervan wordt geclaimd dat op deze manier een deelstroom van het afval niet in conventionele afvalverbrandingsinstallaties behoeft te worden verbrand, maar, tegen lagere kosten of met een hoger elektrisch rendement in andere installaties kan worden ingezet.

20 8 van 4

21 9 van 26 Hoofdstuk 4 Informatiebehoefte De informatie over de conversiesystemen is verzameld met het oog op de verdere verwerking, die moet leiden tot het opstellen van Marsroutes tot het jaar Dit betekent dat de factor tijd ruime aandacht krijgt. Ook dat het aangeven van perspectieven van de besproken technologische systemen (en breekpunten in de ontwikkeling) belangrijk is evenals het aangeven van bandbreedtes om de onzekerheden te kunnen aangeven die noodzakelijkerwijs kleven aan de inschatting van toekomstige ontwikkelingen. Samenvattend derhalve: (a) Er is ingegaan op de prestaties van de technologie in combinatie met de verschillende biomassasoorten. (b) De factor tijd heeft ruim aandacht gekregen. (i) Er is een inschatting gemaakt van de toekomstige ontwikkeling van kosten en baten. (ii) Er is aandacht besteed (in combinatie met de biomassasoorten) aan de kansen en bedreigingen voor de toepassing van de verschillende technologieën van biomassa in Nederland. Om de bruikbaarheid van de gegevens van de technologische systemen te vergroten, is een formulier uitgewerkt voor de informatieverwerving en -verwerking per technologie. Hierin komen de volgende gegevensgebieden aan de orde: (a) Technische systeem: (i) techniekbeschrijving, omvattende de hoofdcomponenten van het conversiesysteem (ii) de huidige fase in het systeemontwikkelingsproces, inclusief de huidige schaalgrootte van de techniek, alsmede de commercieel inzetbare schaalgrootte. Bijzondere knelpunten (kosten en technische risico's) die zich bij opschaling kunnen voordoen (iii) aansluiting op de bestaande infrastructuur, alsmede de vereiste aanpassingen (iv) flexibiliteit naar afval en biomassastromen, alsmede de technische prestaties bij de verschillende afval/biomassastromen: jaarcapaciteit flexibiliteit in af te leveren vermogen (basislast versus pieklast, opstartkarakteristiek) robuustheid van de installatie energetisch rendement geleverd vermogen (b) Milieueffecten (c) Huidig globaal overzicht van kosten en prestaties, alsmede de te verwachten trend van kosten en baten in de toekomst.

22 10 van 4 (d) Marktpositie en aanvullende potentie: (i) stand van de ontwikkeling in internationale context: op papier, laboratoriumschaal, pilot-schaal, full size plant; aanvullende gegevens; strategische industriële waarde (ii) maatschappelijk draagvlak: overheden, milieubeweging, bedrijfsleven. Het gebruikte formulier hiervoor is weergegeven in bijlage 1. Bovengenoemde informatie is niet van alle beschouwde conversiesystemen zo uitgebreid en gedetailleerd bekend als hierboven gesuggereerd wordt. In een aantal gevallen brengt het inschattingsvermogen op basis van expertise een oplossing. Verder wordt bij de informatieverzameling en de verwerking daarvan de nadruk gelegd op de aspecten die als essentieel voor het uitvoeren van de vervolgtaken zijn gekwalificeerd, te weten: een opgave van mogelijke (eventueel de belangrijkste) voedingen, met benodigde voorbewerking een opgave van het energierendement van het proces een kostenopgave, gesplitst in investeringen en operationele kosten factoren te kennen die een sterke, negatieve of positieve, invloed kunnen hebben op de kansen voor toepassing van de technologie het aangeven van onzekerheden in resultaten en ontwikkelingen. Een algemeen rapport dat veel van bovengenoemde aandachtspunten eveneens behandelt is een BTG-rapport voor Novem [1].

23 11 van 26 Hoofdstuk 5 Overzicht van de resultaten 5.1 Inleiding De beschikbaar gekomen informatie is, na bewerking, opgenomen in de bijlagen. In dit hoofdstuk worden de belangrijkste resultaten samengevat zoals ze de input vormen voor taak 3: het uitwerken van de marsroutes. Een overzicht wordt gegeven van de volgende elementen: - de stand van de techniek van de conversietechnologieën - kosten en energierendement per technologie - de mogelijke biomassa/afval-technologiecombinaties - de noodzakelijke voorbewerkingen per biomassa/afval-technologiecombinatie. Een overzicht van de gehanteerde informatie over de voorbewerkingen (kosten, energiegebruik) is vastgelegd in De stand van de techniek Onderstaande tabel 5.1 geeft een overzicht van de stand der techniek voor de beschreven technologieën. Hierin zijn een aantal verwerkingsprocessen als 'concept' aangeduid, die uit deels bewezen deelprocessen bestaan, maar waarvan de combinatie zich nog moet waarmaken. Dit geldt vooral de geïntegreerde opties als mee- en bijstoken. De aanduiding praktijk is gebruikt indien de technologie zich gedurende meerdere jaren bewezen heeft op grote schaal. Geconcludeerd kan worden dat er een groot scala aan potentiële technologieën is die een bijdrage kunnen leveren aan de inzet van hernieuwbare grondstoffen en afval. Enkele technologieën kunnen als bewezen en in de praktijk toegepast worden aangemerkt. Dit zijn vergisting, verbranding en pyrolyse/gasmotor. De verwachting is dat veel van de andere technologieën over 10 jaar als bewezen kunnen worden toegepast. Veel conversietechnologieën zullen zich nog in de praktijk moeten bewijzen. Het welslagen van een aantal gestarte en toekomstige demonstratieprojecten is daarvoor van groot belang.

24 12 van 4 Tabel 5.1 Ontwikkelingsstadium van de conversietechnologieën Conversietechnologie Huidig In praktijk toepasbaar vanaf ontwikkelingsstadium CFB-vergasser-gasmotor, 3 MWe Demonstratie 2005 (Varnemó, 6 MWe) CFB-vergasser-STEG, 30 MWe ontwerp 2005 CFB-vergasser-STEG, 150 MWe ontwerp 2010 BFB-turbine demonstratie 2005 FB-gasmotor demonstratie 2005 Verbranding, wervelbed, biomassa praktijk Verbranding, roosteroven, afval praktijk Flash pyrolyse (tbv meestoken) pilot 2010 Pyrovac, meestoken demonstratie 2010 Pyrolyse gasmotor praktijk Pyrolyse STEG demonstratie 2005 HTU pilot 2010/2015 voor hout; 2005 voor overige biomassa Natte vergisting praktijk Droge vergisting praktijk Thermofiele vergisting Directe meestook in kolencentrale praktijk Indirecte meestook in kolencentrale praktijk Bijstook in kolencentrale via demonstratie (Amer, - vergasser Lathi) Bijstook in kolencentrale via pilot 2005 pyrolyse Bijstook in aardgas-steg concept (Eems) 2005 Mee-/bijstook in KV/STEG concept (Buggenum) 2005 Stoomzijdige integratie praktijk Kleinschalige verbranding praktijk 5.3 Overzicht van kosten en energierendementen van de conversietechnologieën Tabel 5.2 vat de kosten en energierendementen samen zoals die zijn verzameld voor de verschillende conversietechnologieën. Tevens is aangegeven welke ontwikkeling er nog mogelijk wordt geacht ten aanzien van kosten en energierendement in de periode Na de tabel volgt een toelichting betreffende de benadering die is gekozen voor de operationele kosten en het te hanteren aantal uren dat de installatie jaarlijks beschikbaar is.

25 13 van 26 Tabel 5.2 Overzicht van de gehanteerde kosten en rendementen van de conversietechnologieën E = elektriciteitslevering; - rendement is gebaseerd op energie-inhoud van aangegeven output t.o.v. stookwaarde voeding, tenzij anders aangegeven Gebruikte informatiebronnen 1 Output Investeringskosten Bediening en onderhoudskosten per jaar (zie toelichting einde tabel) Kostendaling Rendementontwikkeling indicatie schaalgrootte CFB-vergassing - gasmotor, 3 MW e literatuur E 7500 kf/mw e 6.5 % van investering -25 % 27 % (+34%) 30 % (+31%) CFB-vergassing-STEG 30 MW e literatuur E 6000 kf/mw e 6 % van investering -10 % 38 % 42 % CFB-vergassing- STEG, 150 MW e literatuur E 4300 kf/mw e 5 % van investering - 10 % 43 % 46 % BFB-vergassing-turbine met/zonder warmtelevering 10 MW e literatuur E 6500 kf/mw e personeel 9 pers. bij 10 MW e; 3 % onderhoud - 20 % 27 %/ 22% (+34%) 30 % 26 % (+31%) FB-gasmotor 1 MW e initiatief E 4500 kf/mw e personeel 1,8 pers; 3 % onderhoud % 20 % (+ 30 %) 23 % (+30%) literatuur 5 Verbranding, wervelbed, 25 MW e initiatief E 1050 kf/mw th 4 % van investering incl. personeel - 10% 30 % 30 % biomassa Verbranding, roosteroven, afval 40 MW e literatuur E 5000 kf/mw th 4 % van investering incl. personeel + 20 % 22 % 30 % Flash pyrolyse (tbv meestoken) 20 MW th literatuur/ pyrolyse-olie 750 kƒ/mw th personeel 8 pers.; 3 % onderhoud % 75 % 75 % initiatief Pyrolyse-bijstook kolen schoon/vuil 100 MW th initiatief E 2800 kf/mw e/ 4500 kf/mw e 6 % investering, personeel 25 pers % 35 %/ 31 % 35 % 31 % Pyrolyse gasmotor/ stoomturbine 8 MW e literatuur, initiatief E kƒ/mw e 7.5 % van investering incl. personeel - 20 % 31 % 27 %(+28 %) 34 % 30 % (+26%) Pyrolyse STEG 30 MW e literatuur, initiatief E 8000 kƒ/mw e 7,5 % van investering incl. personeel - 15 % 36 % 39 % 1 De aanduiding literatuur betekent dat de informatie op literatuurgegevens gebaseerd is. Voor nadere informatie zie de (nog onvolledige) bijlagen bij het rapport. De aanduiding initiatief betekent dat er contact is geweest met initiatiefnemers betreffende de technologie en de informatie veelal op offertes van leveranciers is gebaseerd. 2 Bij wk-toepassing worden tussen haakjes rendementen voor warmtelevering gegeven met daarvoor het bijbehorende elektrisch rendement 3 Of op het tijdstip dat de technologie operationeel is. 4 Of op het tijdstip dat de technologie operationeel is. 5 excl. bouwkundige kosten. Waar investeringen voor gebouwen etc niet in de investeringscijfers begrepen zijn, wordt hiervoor 35 % opslag op de investeringen gehanteerd.

26 14 van 4 HTU 130 kton ds/jaar literatuur initiatief Natte vergisting (mest) 30 kw e boerderij initiatief, literatuur Droge vergisting (GFT, ONF) ton/jaar literatuur, Thermofiele vergisting (ONF) initiatief ton/jaar literatuur, initiatief Directe meestook in kolencentrale 120 MW e (= 20 % meestook) Indirecte meestook in 120 MW e (= 20 kolencentrale % meestook) Bijstook in kolencentrale via vergasser: schoon vuil 120 MW e (= 20 % bijstook) biocrude 500 ƒ/ton ds/a 1 6 % van investering - 30 % % % E / kw e 6 % personeel en onderhoud. - 10% 22 kwh e/ton 22 kwh e/ton E GFT: 600 ƒ/ton/a ONF 550 ƒ/ton/a excl. E-gedeelte GFT: 4,5 man bediening, 2 % onderhoud; ONF 145 ƒ/ton totaal - 10 % 100 kwh e/ton 100 kwh e/ton literatuur E 65 kƒ/mw e 6 % van investering - 39,5 % 39,5 % literatuur E 855 kƒ/mw e 10 % van investering - 38 % 38,0 % literatuur literatuur E E 810 kƒ/mw e 2000 kf/mwe 6 % van investering 6 % van investering - 10 % - 10 % 38 % 35 % 38 % 35 % CFB bijstook in aardgas-steg 30 MW e(= 10 % literatuur E 2250 kƒ/mw e 6 % van investering - 10 % 42,5% % 45 % bijstook) Bijstook in KV/STEG 25 MW e(= 10 % literatuur E 1300 kƒ/mw e 6 % van investering - 20 % 41 % 41 % bijstook) Directe meestook in KV/STEG 10% meestook literatuur E 105 kf/mwe 6% van investering - 42,5% 42,5% Stoomzijdige integratie kolen/gas 20 MWe (= 3,5 literatuur E 2050 kƒ/mw e 3 % van investering - 38,5 % 38,5 % %) Kleinschalige verbranding 0,5-1 MW th literatuur initiatief warmte 6 % van investering -10 % 80 % 80 % 1000 kƒ /MW th (+20 % bij hogere emissie-eisen) 1 Productiekosten biocrude. Dit getal is gebaseerd op een eerste project met 15 % additioneel onvoorzien boven op gebruikelijke percentages. Op latere installaties kan deze vervallen. 2 Het eerstgenoemde rendement geldt voor stand-alone toepassing van het HTU-proces; het tweede voor geïntegreerde toepassing met de elektriciteitsopwekking. In het laatste geval neemt het aantal draaiuren waarschijnlijk af zodat het eerstgenoemde rendement is gebruikt.

27 15 van 26 Voor de mee-/bijstookopties is het overall rendement berekend uitgaande van een thermisch rendement van de biomassatechnologie (vergassen, pyrolyse, verbranding met stoomzijdige integratie) zoals berekend op grond van een thermodynamische systeem-studie. Dit resulteert in voor de praktijk hoge waardes. Voor de kleinschalige CFB-vergasser/gasmotorcombinatie geldt dat de 3 MWe capaciteit de niet-optimale capaciteits(onder)grens weergeeft. Indien de thans op de markt geïntroduceerde kleine gasturbines ook voor biomassastookgas kunnen worden benut, zal dit een systeemkostenreductie en een efficiëntieverbetering met zich meebrengen. Voor bijstook in kolencentrales middels vergassing worden een tweetal technieken onderscheiden: 1) Foster Wheeler technologie (Lathi-plant, Finland): hoog rendement, lage kosten (deze is alleen geschikt voor schone brandstoffen, omdat anders niet aan de luchtemissie-eisen wordt voldaan en mogelijk ook de vaste reststromen (assen, rookgasontzwavelingsgips) niet meer commercieel toepasbaar zijn.) en 2) Lurgi/TPS technologie (Amer-centrale): lager rendement, hogere kosten, geschikt voor een grotere variëteit aan brandstoffen. Overeenkomstig vergassing is ook voor bijstook middels langzame pyrolyse onderscheid gemaakt tussen een variant voor relatief schone materialen (deze bevat geen additionele pyrolysegasreiniging) en een variant voor niet-schone brandstoffen (deze bevat een additionele pyrolysegasreiniging, alvorens het gas aan de kolenketel wordt gevoed). Voor bijstook in een KV/STEG is om het aantal varianten te beperken één dataset opgenomen die een indicatie vormt voor bijstook middels separate vergassing dan wel pyrolyse. Betreffende de operationele kosten is de volgende benadering gekozen: Waar gedetailleerde informatie beschikbaar was, is deze informatie gebruikt. Voor onderhoudskosten die niet bekend zijn, wordt uitgaan van een percentage gerelateerd aan de investering. Hiervoor wordt in de praktijk veelal 2 tot 4% gebruikt. 2% voor eenvoudiger installaties met gas- en vloeistof handling tot 4% voor complexere installaties met vaste stof handling. De hier besproken installaties zijn in het algemeen een mengvorm van deze twee typen installaties. Voor onderhoud en bijkomende kosten is daarom 3% gehanteerd. Waar alleen personele kosten beschikbaar waren, is deze opgave gebruikt met een toeslag van 3%/a voor onderhoudskosten. Indien geen personele kosten zijn aangegeven wordt hiervoor een percentage van 3% van de investering voorgesteld. Waar deze forfaitaire percentages gebruikt zijn, worden ze cursief aangegeven in de tabel.

28 16 van 4 Om op basis van de kosten van de investering, de operationele kosten en de kosten van de voeding de kosten per eenheid geleverde energie te berekenen is het van belang dat het aantal uren te kennen dat de installatie in bedrijf is en met name het aantal vollast-uren. Het type installaties dat hier beschreven wordt vereist in het algemeen een volcontinue operatie. Het percentage vollasturen is daarbij 1) in hoge mate afhankelijk van de ervaring die met het proces is opgedaan en de maatregelen die bij de bouw geïmplementeerd worden om verlies van bedrijfsuren te beperken en 2) afhankelijk van de inzet voor een optimale elektriciteitsproductie. Het laatste speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol bij kolencentrales die 6000 vollasturen per jaar werken en decentrale installaties die ca uur per jaar draaien. Van een volwassen technologie mag verwacht worden dat de beschikbaarheid tot ca. 90 % of ca uur per jaar kan oplopen, bijvoorbeeld zoals het geval is bij een AVI. [De hiervoor genoemde vollasturen hebben overigens betrekking op de afvalverbranding. Kijkt men naar de feitelijke energielevering dan komt de netto energieproductie overeen met 6500 vollasturen per jaar.] Voor kleinschaliger installaties met minder professionele bediening (mestvergisting, FB, kleinschalige verbranding) zal dit aantal uren geringer zijn. Voor deze studie wordt aangenomen: Plants die brandstof produceren voor meestoken (pyrolyse, HTU) hebben een beschikbaarheid van 90% (ca uur per jaar). Grootschalige plants (150 MW e vergasser), gascentrales en plants die gekoppeld zijn aan een kolencentrale (mee-, bijstoken, stoomzijdige integratie) draaien 6000 uur. Kleinere installaties (1-30 MW e ) hebben 5000 vollasturen. Voor kleinschalige verbrandingsinstallaties is het aantal nuttige vollasturen Aanvullende rookgasreinigingseisen ten opzichte van de NER worden door de overheid overwogen voor installaties die biomassa verwerken. Op grond van [6] is aangenomen dat dit geen significante kostenstijging tot gevolg zal hebben, met uitzondering van de investeringskosten in kleinschalige verbrandingsinstallaties.

29 17 van Biomassa/afval-technologiecombinaties Uitgaande van de eigenschappen van de biomassa en afvalstromen die als voeding voor energieopwekking beschikbaar, en de eisen die per technologie aan de input moeten worden gesteld, is een tabel opgesteld van mogelijke biomassa-technologiecombinaties (beter biomassa/afval-technologiecombinaties). De eigenschappen van de mogelijke voedingen worden beschreven in Taak 1 van deze studie. Tabel 5.2 geeft een overzicht per technologie van de eisen met betrekking tot vochtgehalte en deeltjesgrootte die voor de voedingen aangehouden zijn op basis van de technologiebeschrijvingen in de bijlagen. De volledige tabel met meegenomen biomassa-technologiecombinaties is opgenomen als bijlagen. Bijlage 13 bevat per biomasa-technologiecombinatie een opgave van de voorbewerkingen die noodzakelijk worden geacht om de voeding geschikt te maken. Het hoofdargument om biomassa-technologiecombinaties uit te sluiten ligt in de technologische onmogelijkheid. Enkele honderden combinaties zijn meegenomen in deze studie waaronder ook een aantal varianten die op voorhand minder waarschijnlijk kunnen worden geacht. Uit de verdere berekeningen blijkt of hier toch enkele kansrijke combinaties tussen zitten.

30 18 van 4 Tabel 5.3 Gewenste voedingseigenschappen per technologie Conversietechnologie Gewenste voedingseigenschappen CFB-vergasser-gasmotor vocht max. 15 gew.%, deeltjesgrootte tot 5 cm CFB-vergasser-STEG, 30 MWe weinig vervuild, afmeting tot enkele cm, max. 15 gew.% vocht, geen afvalstromen CFB-vergasser-STEG, 150 MWe weinig vervuild, afmeting tot enkele cm, max. 15 gew.% vocht, geen afvalstromen BFB-turbine weinig vervuild, afmeting ca. 2 cm, max. 40 gew.% vocht, 25 gew.% as FB-gasmotor blokvormig, max. 10 gew.% vocht, as < 5 gew.%, geen vervuiling Verbranding, wervelbed, biomassa verbrandingswaarde > 7 MJ/kg, diameter tot 2 cm bij bubbling bed, mogelijk kleiner bij circulerend wervelbed Verbranding, roosteroven, afval verbrandingswaarde > 7 MJ/kg, niet enkel kleine deeltjes van enkele mm Flash pyrolyse (tbv meestoken) organische stromen met een vochtgehalte kleiner dan 10 gew.% en een diameter <enkele cm s Pyrovac, meestoken voedingen met max. 15 gew.% vocht, diameter 3-20 mm Pyrolyse gasmotor voedingen met max. 5 gew.% vocht, diameter < 3 mm Pyrolyse STEG voedingen met max. 5 gew.% vocht, diameter < 3 mm HTU gehakseld of gechipte voedingen bij voorkeur zonder zand e.d.; geen eisen aan vochtgehalte Natte vergisting natte stromen waarvan de energiehoudende component biologisch afbreekbaar is Droge vergisting Thermofiele vergisting stromen waarvan de energiehoudende component biologisch afbreekbaar is met een vochtgehalte tot ca. 40% Directe meestook in kolencentrale grofkorrelig materiaal, invoer met kolen Indirecte meestook in kolencentrale grofkorrelig materiaal, voorbewerking met separate maalstap tot poeder noodzakelijk Bijstook in kolencentrale via vergasser zie CFB vergasser, Foster Wheeler: relatief schoon, natter toegestaan; Lurgi/TPS: ook niet-schone biomassa Bijstook in kolencentrale via zie pyrolyse pyrolyse Bijstook in aardgas-steg zie CFB vergasser, 30 MWe Bijstook in KV/STEG zie CFB vergasser, pyrolyse Directe meestook KV/STEG grofkorrelig materiaal, invoer met kolen Stoomzijdige integratie zie verbranding, wervelbed biomassa Kleinschalige verbranding houtachtig materiaal, verkleind

31 19 van Voorbewerkingen Veel biomassa- en afvalstromen moeten een voorbewerking ondergaan voordat zij geschikt zijn om in één van de beschreven conversietechnologieën verwerkt te worden. Voor de kosten en energiebehoefte van deze voorbewerkingsprocessen zijn richtgetallen gebruikt. Omdat de werkelijke data natuurlijk afhankelijk zijn van de feitelijke uitvoering (techniek, schaal) van een dergelijke voorbewerking zijn deze getallen slechts indicatief. De volgende data worden aangehouden: Kosten (incl. energie) Energieverbruik Bron hakselen, chippen, shredderen ƒ 20,-/ton input 15 kwh/ ton [2] malen ƒ 40,-/ton input 25 kwh/ton [5] verpoederen ƒ 100,-/ton input 40 kwh/ton [2] scheiden door windziften, zeven ƒ 30,-/ton input 10 kwh/ton [5] pelleteren, briketteren ƒ 80,-/ton input 15 kwh/ton [2,5] fysisch ontwateren (tot 25% ds) ƒ 10,-/ton input 5 MJ e /ton input [4] drogen (hout van 50 naar 15% ds) ƒ 22,-/ton input [1] thermisch drogen ƒ 100,-/ton waterverdamping 3 GJ th /ton waterverdamping (25 % naar 85% ds: mest, slib) [4] productie RDF (10 % vocht) ƒ 60,-/ton input 15 kwh/ton input [3] uit huishoudelijk afval, +150 MJ th /ton input opbrengst 50% van HHA tbv CFB-vergassing voorbehandeling RDF 1 uit HHA ƒ 110,-/ton input 100 kwh/ton private voor meestoken (pelleteren, drogen, +700 MJ th /ton communication malen) productie 2 brandstof pellets uit kwd ƒ 120,-/ton brandstof 65 kwh/ton input private voor wervelbedverbranding +500 MJ th /ton communication Bijlage 13 geeft een volledig overzicht van de per biomassa-technologiecombinatie noodzakelijk geachte voorbewerkingprocessen. 1 Het betreft hier de productie van brandstof voor een kolencentrale uit de papier- en plasticfractie die kan worden afgescheiden uit huishoudelijk afval (zogenaamd grijs huisvuil). Zie Zie 5.6

32 20 van Productie van brandstof uit afval De productie van een brandstof uit een afvalstroom is een specifiek geval van (een combinatie van) voorbewerking(en). In deze studie zijn twee voorbeelden van brandstofproductie uit afval meegenomen omdat deze op grote schaal toepasbaar zijn: 1) brandstofproductie uit huishoudelijk afval en 2) brandstofproductie uit kantoor-, winkel- en dienstenafval. Een in het buitenland wel toegepaste variant betreft de brandstofproductie uit een gescheiden ingezamelde zogenaamde droge fractie. Daarnaast zijn er meer specifieke afvallen, bijvoorbeeld afkomstig van bedrijven, die hiervoor benut kunnen worden. De kosten van brandstofproductie en het energieverbruik staan onder de voorbehandeling vermeld. Deze gegevens zijn gebaseerd op informatie betreffende: - Het Subcoal onderzoeksproject van, onder andere, de VAM. Hierbij wordt een papier- en plasticfractie, die na zeven en ziften afgescheiden is uit grijs huishoudelijk afval, verder bewerkt. Uit deze fractie wordt door drogen, pelleteren en malen een brandstof verkregen die in een kolencentrale kan worden meegestookt. De brandstofproductie bedraagt ca. 75% van de input. - De productie van brandstofpellets uit geselecteerde kwd-afvalstromen en bedrijfsafval (door ICOVA). De stromen worden onder andere gedroogd en gepelleteerd. Een organische fractie wordt afgescheiden. Op een schaal van ton/jaar bedragen de kosten circa 120 gulden per ton brandstof exclusief de stortkosten voor de restfractie (ca. 40% van de input). De installatie draait ca uur/jaar. De restfractie wordt momenteel gestort. Vanwege de overeenkomst met ONF wordt vergisting hiervan overwogen. In deze studie is ervan uitgegaan dat deze brandstoffen in een wervelbedinstallatie kunnen worden verbrand zonder dat deze over de zware rookgasreinigingsinstallatie beschikt zoals die voor AVI's vereist is. Dit resulteert in een kostenvoordeel ten opzichte van AVI's. Het is echter afhankelijk van de kwaliteit van de geproduceerde brandstof of dat voordeel gerealiseerd kan worden, hetgeen voor bijvoorbeeld brandstoffen uit huishoudelijk afval niet vanzelfsprekend is.

33 Bijlagen 1 van 4 Hoofdstuk 6 Conclusies Geconcludeerd kan worden dat er een groot scala aan potentiële technologieën is die een bijdrage kunnen leveren aan de inzet van hernieuwbare grondstoffen en afval. Enkele technologieën kunnen als bewezen en in de praktijk toegepast worden aangemerkt. Dit zijn vergisting en verbranding en in mindere mate mee- en bijstook van biomassa in kolengestookte E-centrales en pyrolyse-gasmotor. De verwachting is dat veel van de andere technologieën over 5 tot 10 jaar als bewezen kunnen worden toegepast. Veel conversietechnologieën zullen zich nog in de praktijk moeten bewijzen. Het welslagen van een aantal gestarte en toekomstige demonstratieprojecten, veelal op kleine schaal opererend, is daarvoor van groot belang. Grootschalige toepassingen van biomassa betreffen juist die conversiesystemen waarbij hoge rendementen voor elektriciteitsproductie behaald kunnen worden. Voor de aanvoer van biomassa voor deze grootschalige toepassingen zullen praktische oplossingen nog ontwikkeld moeten worden. De conversiesystemen vertonen een wijde range aan kosten en aan rendementen. Evaluatie hiervan zal op basis van de complete keten: grondstof-technologie-energieproductie moeten plaatsvinden waarbij dure processen in het algemeen grondstoffen met een lage c.q. negatieve prijs moeten verwerken om economisch aantrekkelijk te worden dan wel een hoog rendement moeten kunnen leveren. Het maatschappelijk draagvlak wordt voor biomassa verwerking in het algemeen positief ingeschat. Dit is niet het geval voor afvalverbranding, en in veel mindere mate voor mestvergisting. In het laatste geval heeft men te kampen met de herinnering aan veel afgebroken projecten in het verleden.

34 2 van 6 Bijlagen

35 Bijlagen 3 van 4 Hoofdstuk 7 Begrippenlijst Enkele afkortingen worden hieronder nader toegelicht: BB CFB FB GFT HHA HTU KV STEG ONF WKK rendement Bubbling bed wervelbed Circulerend wervelbed Vastbedvergassing Groente-, fruit- en tuinafval Huishoudelijk afval Hydrothermale liquefactie Kolenvergasser Gekoppelde stoom- en elektriciteitsproductie Organische natte fractie uit huisvuil Warmte-krachtkoppeling De in de bijlagen vermelde energetische rendementen hebben tenzij anders vermeld betrekking op de conversie van de grondstof naar de vorm zoals die beschreven wordt (elektriciteit, pyrolyseproducten of anderszins) en zijn betrokken op stookwaarde (LHV). Hierbij wordt rekening gehouden met het eigen verbruik van de installatie als netto rendementen genoemd worden.

36 4 van 6 Bijlagen

37 Bijlagen 5 van 4 Hoofdstuk 8 Referenties [1] Vooronderzoek naar de Europese stand der techniek op het gebied van CO 2 -neutrale gasvormige en vloeibare energiedragers gemaakt van biomassa. Geschreven in opdracht van Novem door BTG, [2] Cursus Energie uit Biomassa (1998) BTG. [3] Long-term perspectives of biomass integrated gasification with combined cycle technology (1998) EWAB-rapport Faaij et al. [4] Energie-efficiënt drogen en verwerken van slib en mest. Novem-rapport. (1998) KEA Consult, TNO-MEP [5] Vergelijkende studie voor de thermische verwerking van huishoudelijk afval (1995) KEMA, EWAB-rapport [6] Beperking van emissies naar de lucht bij conversie van biomassa naar elektriciteit en warmte (1999) CE.

38

39 Bijlage 1 Informatieformulier conversiesystemen

40

41 Bijlagen 7 van 4 Bijlage 1 Informatieformulier conversiesystemen Dit format geeft de vragen weer die beantwoord moeten worden voor de verdere evaluatie van de mogelijke EWAB Marsroutes. Beantwoording kan het best via een separaat (Word-)document plaatsvinden. Voor het gebruik van de data in het 'Marsroutes 2020'-project is essentieel: - een opgave van mogelijke (eventueel de belangrijkste) voedingen, met eventueel benodigde voorbewerking (zie ad 4) - een opgave van het energierendement van het proces(zie ad 5) - een duidelijke kostenopgave, tenminste gesplitst in investeringen en operationele kosten (zie ad 9) - factoren te kennen die een sterke, negatieve of positieve, invloed kunnen hebben op de kansen voor toepassing van de technologie (zie ad 8) - het aangeven van bronnen en van onzekerheden in resultaten en ontwikkelingen. Het begrip conversietechnologie dekt de processen die noodzakelijk zijn om de eindproducten, E en/of W, te produceren uitgaande van aan de poort geleverde biomassa. 1. Naam 2. Korte beschrijving 3. Beschrijving complete conversieketen 4. Input: geschikte biomassa en afval 5. Output 5a. fysisch 5b. energetisch 5c. hoeveelheden van bijproducten 6. Milieuaspecten 6a. infrastructuur 6b. CO 2 -emissie 6c. andere emissies/reststoffen 6d. risico's/veiligheid 7. Ontwikkelingsstadium 8a. Ontwikkelingskansen en breekpunten 8b. Energierendement conversieketen Antwoord Toelichting 12. Bron 11. Waarde (onzekerheid)

42 8 van 6 Bijlagen 9. Kosten 9a. typische schaal 9b. investeringen installatie 9c. investering aansluiting infrastructuur 9d. utilities 9e. afval/emissies 9f. personeel 10. Draagvlak Toelichting: ad 2 en 3: Beknopte omschrijving van de technologie op hoofdlijnen, ca. ½ A 4. Wat zijn de sterke punten en zwakke punten specifiek voor deze technologie? Welke combinaties met gasreiniging, gasmotor, turbine en/of andere zijn aantrekkelijke ketens waarin de technologie ingepast kan worden. Met betrekking tot gasreiniging zie punt 9: svp rekening houden met zowel Europese als Nederlandse regelgeving voor emissienormen. Wat is de jaarcapaciteit, flexibiliteit in af te leveren vermogen (basislast, pieklast, opstartkarakteristiek), robuustheid van de installatie, etc. ad 4: Voor welke input is het proces het meest geschikt: vorm, ds, as, vervuiling etc. Zie bijgevoegde lijst van biomassastromen die in taak 1 nader worden omschreven. Geschikte input (afval of biomassa) kan op deze lijst worden aangegeven. Graag aangeven in welke vorm de biomassa aangeleverd moet worden om geschikt te zijn voor dit conversiesysteem, als deze afwijkt van de aangegeven vorm. Hiermee kunnen de eventuele voorbewerkingen (voor een specifieke biomassastroom) vastgesteld worden. ad 5: Welke vorm hebben de producten (ook bijproducten noemen) van het proces; wat is de energie-inhoud; wat het conversierendement (omzetting van de biomassa) c.q. het energierendement, onder aftrek van het eigen verbruik etc.? `Hierbij ook rekening houden met warmtebenutting bij WKK-toepassingen bijvoorbeeld. Eventueel mogelijke sprongen in het energierendement door belangrijke doorbraken of verbeteringen in de in de technologie svp ook bij 8b noemen. ad 6: Voor welke toepassingsmogelijkheden is de technologie het meest geschikt: inpassing in welke infrastructuur is het meest aantrekkelijk? Hoe zit de keten grondstof-product er uit? Welke emissies/afval komen vrij en in welke hoeveelheden? ad 7: In wel ontwikkelingsstadium verkeert de technologie; op welke schaal is ze bewezen? Hoe gaat ze zich ontwikkelen? ad 8: Welke positieve (succesfactoren) en negatieve (breekpunten) mogelijkheden kunnen zich openbaren die een beslissende invloed kunnen hebben of de doorbraak van de technologie? Is het mogelijk deze factoren grofweg te plaatsen in de tijd. Grofweg dat wil zeggen 2000, 2005, 2010 of Invloed op energierendement svp aangeven bij 8b (zie ook 5).

43 Bijlagen 9 van 4 ad 9: Betreffende de kostengegevens is het van belang deze zo gespecificeerd op te geven dat een omrekening naar een standaardsituatie mogelijk is. Welke verwachting is er tav het verloop van de kosten in de tijd: zijn er ontwikkelingen te voorzien (welke?) die een kostenreductie doen verwachten?. Betreffende de kosten van emissiebeperkende maatregelen uitgaan van twee niveaus: Nederlandse of Europese regelgeving. Kosten zijn opgebouwd uit: - investeringen in de installatie: investeringen zijn inclusief gebouwen, infrastructuur en terrein - investeringskosten voor de aansluiting op de infrastructuur - kosten van utilities als water, energie, informaticasystemen - kosten van afval- en afvalwaterverwijdering en andere milieurechten - kosten van (bedienings)personeel (bij voorkeur opgeven in mensjaren en met inbegrip van operating en maintenance). Eventueel inschatten welke ontwikkeling van de kosten in de tijd te verwachten is. ad 9: Tevens svp aangeven welke schaalgrootte(s) van het conversiesysteem het meest voor de hand liggen (inschatting op basis van de technologie, niet wat commercieel haalbaar lijkt). ad 9: Zo goed mogelijk aangeven met welke onzekerheidsmarge de data opgegeven zijn. ad 11: Zo duidelijk mogelijk aangeven wat de bronnen (of veronderstellingen) zijn van de data zodat één en ander traceerbaar kan worden gerapporteerd. Dit is met name van belang voor de vragen over kosten, energierendementen en andere getallen.

44

45 Bijlage 2 Hydrothermale omzetting: het HTU -proces

46

47 Bijlagen 1 van 6 Bijlage 2 Hydrothermale omzetting: Het HTU -proces 1. HTU 2. Korte technologiebeschrijving: In het HTU-proces wordt biomassa in (vloeibaar) water bij een druk van ca bar en een temperatuur van C omgezet in biocrude een hoogcalorische, met zware ruwe olie vergeleken brandstof. Zie figuur 1 en De conversieketen bestaat uit: - omzetting van biomassa in HTU-proces in biocrude - transport en opslag van biocrude ten behoeve van meestoken - het (mee)stoken van vloeibare (bij 80 C) biocrude. 4. Geschikte biomassa: HTU is specifiek geschikt voor natte reststoffen, omdat water fysisch wordt afgescheiden van het product, maar kan ook veel droge materialen goed verwerken. Voeding zal in het algemeen verkleind moeten zijn, bijvoorbeeld gehakseld of gechipt. Houtachtige: na ontwikkeling aangepast proces. In gechipte vorm. Energieteelt: vooral olifantsgras en bermgras, gehakseld. Stro: bij voorkeur ongedroogd: informatie hierover is niet bekend Mest: perspectief voor mest onbekend, waarschijnlijk voor ingedikte fracties of pluimveemest. RWZI-slib: in het buitenland onderzocht; ingedikt slib nodig, mogelijk probleem is hoog zandgehalte VGI slib: hiervoor benodigd is ontwaterd, voornamelijk organische (en liefst niet te veel anorganische) stof bevattend zuiveringsslib. Reststoffen VGI: bij voorkeur nat maar geconcentreerd. GFT: na voorbehandeling en bij voorkeur reiniging van zand e.d. (bloembollen-, landbouwresiduen, plantsoenafval. 5. Output 5a. Het product komt vrij als biocrude, een met zware minerale olie vergelijkbaar product. De verbrandingswaarde ervan is MJ/kg. 5b. Het netto energierendement van de HTU -conversie bedraagt %, voor hout of andere biomassa met een vochtgehalte van 35% bij stand-alone toepassing van het HTUproces. Bij geïntegreerde toepassing met een kolencentrale is een rendement tot 87% mogelijk. 5c. Het rendement van de aansluitende biocrude-conversie in kolencentrales en wervelbedinstallaties, al dan niet met WKK, zal vergelijkbaar zijn met dat van kolenstook. 5d. Er ontstaan geen bijproducten. (Dit is wel mogelijk als door verdere productontwikkeling hoogwaardiger componenten uit biocrude geproduceerd kunnen worden zoals diesel en kerosine.)

48 2 van 6 Bijlagen 6. Milieuaspecten 6a. De geproduceerde biocrude is (binnen het kader van de onderhavige studie) het meest geschikt voor het (mee)stoken in kolencentrales en wervelbedinstallaties al dan niet met WKK. 6b. Bij de HTU-reactie ontstaat CO 2 (figuur 1). 6c. Geen 6d. Voornamelijk thermische NO x uit (co)verbrandingsinstallatie. 6 e. 1) een afgasstroom van CO 2 met daarin vluchtige organische componenten en waterdamp die wordt verwerkt in een naverbrander 2) een afvalwaterstroom, ongeveer met het volume van de waterstroom die met de voeding meekomt. Deze kan na zuivering op het riool geloosd worden. 7. Ontwikkelingsstadium Het proces is thans bewezen op pilot plantschaal voor plantaardige dwz niet-houtachtige biomassa. Verdere te verwachten ontwikkelingen: 2005: bewezen op demonstratieschaal voor niet-houtachtige biomassa met een capaciteit kt/jaar. 2010: bewezen voor praktijktoepassing op niet-houtachtige biomassa 25 tot 100 kt/a, voor houtachtige biomassa op demonstratieschaal in Nederland, 20 kt/jaar. 2010: in een optimistisch scenario kan de rentabiliteit van HTU toenemen door de op gang komende productie van meer hoogwaardige producten uit de biocrude, bijvoorbeeld t.b.v. transportbrandstoffen. 2010/2015: toepassing op hout in Nederland bijvoorbeeld op middelgrote schaal: 100 kt/a of groter. 2015: toepassing op zeer grote schaal in het buitenland, evt. in combinatie met energy farming (>600 kton/jaar). (Alles op droge basis). 8. Ontwikkelingskansen en breekpunten Het proces wordt momenteel op pilot-schaal onderzocht, waarbij geen doorslaggevende knelpunten worden geconstateerd. Breekpunten die gedurende de komende decennia kunnen optreden zijn dat door technische tegenvallers, die nog niet zijn geconstateerd, het kostenniveau aanmerkelijk hoger zou komen te liggen dan thans in te schatten valt. Door integratie-effecten kunnen belangrijke voordelen ontstaan, bijvoorbeeld als elektriciteitsopwekking en HTU in een geïntegreerde installatie worden toegepast of als HTU geïntegreerd kan worden met industriële energiesystemen.