Het LCA-profiel van biomassa in België

Transcriptie

1 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE ACADEMIEJAAR Het LCA-profiel van biomassa in België Masterproef voorgedragen tot het bekomen van de graad van Master in de bedrijfseconomie Jelle Pattyn onder leiding van Prof. J. Albrecht

2

3 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE ACADEMIEJAAR Het LCA-profiel van biomassa in België Masterproef voorgedragen tot het bekomen van de graad van Master in de bedrijfseconomie Jelle Pattyn onder leiding van Prof. J. Albrecht

4 Ondergetekende verklaart dat de inhoud van deze masterproef mag geraadpleegd en/of gereproduceerd worden, mits bronvermelding. Jelle Pattyn I

5 Vooraf mag het niet ontbreken om familie en vrienden te bedanken voor steun, begrip en hulp tijdens het schrijven van deze verhandeling. Verder moeten de instellingen Vito, Laborelec en SGS bedankt worden voor de medewerking en de verleende informatie die noodzakelijk was voor het bekomen van de eindresultaten. Ook speciale dank aan de Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen voor het vrijgeven van de gegevens uit de Ecoinvent databank die deze studie mogelijk maakten. II

6 Inhoudstafel 1. Inleiding Elektriciteitsproductie via bijstook Productie in een steenkoolcentrale Bijstook in de steenkoolcentrales Overzicht Methodes van bijstook Direct bijstoken via co-milling Direct bijstoken via rechtstreekse injectie Indirecte bijstook van biomassa met gescheiden ketels Indirecte bijstook door middel van vergassing Biomassa in de Belgische kolencentrales Olive Cake Houtsnippers en - pellets Samenstelling Productie Grondstoffenbeheer Drogen Malen Conditioneren Pelletiseren Koelen Screening Oorsprong Vergelijking met steenkool Gedroogd slib LCA-analyse van biomassa Methodologie Doel van een LCA-analyse De Ecoinvent v2.0 database De Life cycle Impact Assessment Methodes (LCIA) Eco-indicator 99 (EI 99) Cumulative energy demand (CED) III

7 IPCC 2001 (GWP 20a) LCA analyse van biomassa LCA-analyse van de productie LCA-analyse van het transport Volledige analyse IPCC GWP 20a Eco-indicator 99, HA Cumulative energy demand (CED) Conclusie Vergelijkende studie voor Canadese Pellets GWP-vergelijking Het huidige beleid rond biomassa Het Vlaams energiebeleid De doelstellingen De energiemarkt Groenestroomcertificaten (GSC) De GSC voor bijstook GSC op basis van de onrendabele toppen De minimumwaarde voor GSC in het geval van bijstook Gebreken in het Elektriciteitsdecreet Invloed van de GSC op de elektriciteitsproductie De toekomst voor biomassa in Vlaanderen Het Europese beleid rond hernieuwbare energie Algemene doelstellingen GSC in Europa Overige initiatieven Algemene conclusie IV

8 Lijst van figuren Figuur 1: land- en zeeoppervlaktetemperaturen ( C) van 1861 tot 2000 t.o.v. de periode 1961 tot 1990 (Nationaal Klimaatplan, 2002 )... 2 Figuur 2: werking van een steenkoolcentrale (Electrabel, 2004)... 5 Figuur 3: vergassing van biomassa (Foster Wheeler, 2002) ( Koukouzas, Katsiadakis, 2007) Figuur 4: olive cake, olijfpitresidu met bijhorende assamenstelling Figuur 5: productieproces van houtpellets Figuur 6: drogen van de grondstof Figuur 7: houtpellets eindproduct Figuur 8: normen voor productie van houtpellets Figuur 9: oorsprong pellets Rodenhuize Figuur 10: levenscyclus van een plastic auto-onderdeel (Europese Commissie Joint Research Centre, 2008) Figuur 11: structuur van de ecoinvent database (Frischknecht, Jungbluth, 2007) Figuur 12: overzicht onderverdeling processen binnen ecoinvent v2.0 (Frischknecht et al., 2007) Figuur 13: warmteproductie met pellets (Fantozzi, Barbanera, Buratti, 2006) Figuur 14: energiebehoefte productie pellets (Fantozzi, Barbanera, Buratti, 2006) Figuur 15: resultaat IPCC-GWP 20a voor productie en transport van 1 ton pellets Figuur 16: IPCC-waarden voor elektriciteitsproductie in België Figuur 17: resultaat eco-indicator '99 (H,A) voor productie en transport van 1 ton pellets Figuur 18: EI '99 (H,A): verhouding van de drie categorieën bij productie en transport van 1 ton pellets Figuur 19: EI '99 (H,A); resultaat voor elektriciteitsproductie in België met verhouding van de drie categorieën Figuur 20: CED voor productie van 1 ton pellets Figuur 21: CED voor de elektriciteitsproductie in België per kwh Figuur 22: uitstoot CO 2 met bijstook (ExternE) Figuur 23: uitstoot vervuilende stoffen met bijstook (ExternE) Figuur 24: gemiddelde prijs voor een groenestroomcertificaat per maand (Vreg, 2009) Figuur 25: het aantal uitgereikte GSC per technologie (Vreg, 2008) Figuur 26: aantal uitgereikte groenestroomcertificaten per technologie en per maand (Vreg, 2008) Figuur 27: bijstook met en zonder GSC in vergelijking met aardgas (Communicatie Vito, 2009) Figuur 28: biomassa en steenkool, aanpassingen aan de installatie (Europese Commissie, 2009) Figuur 29: FIT (links) en GSC (rechts) (Menanteau, Finon, Lamy, 2003) V

9 Lijst van tabellen Tabel 1: evolutie broeikasgassen tussen 1750 en 1998 (IPCC, 2001)... 2 Tabel 2: elektriciteitsproductie België... 4 Tabel 3: overzicht belangrijkste centrales met bijstook... 6 Tabel 4: eigenschappen houtpellets/houtsnippers Tabel 5: kostenverdeling bij de productie van pellets (Mani, Sokhansanj, Bi, Turhollow, 2006) Tabel 6: eigenschappen van steenkool (communicatie Laborelec) Tabel 7: slibeverwerking Tabel 8: co-verbranding van RWZI-slib in 1000 ton (OVAM, 2008) Tabel 9: impact categorieën (links) en damage categorieën (rechts) (Frischknecht et al., 2007) Tabel 10: normalisatie- en wegingsfactoren voor de drie versies (Frischknecht et al., 2007) Tabel 11: de basishoudingen per perspectief (Vito, 2001) Tabel 12: acht categorieën binnen de CED-methode volgens ecoinvent Tabel 13: berekening upper heating value (Frischknecht et al., 2007) Tabel 14: impact categorieën IPCC 2001 (Frischknecht et al., 2007) Tabel 15: gemiddeld elektriciteitsverbruik bij productie per land Tabel 16: transport van grondstoffen voor productie bij leveranciers voor België Tabel 17: lokaal transport van de pellets als afgewerkt product Tabel 18: transport per schip van de pellets Tabel 19: toekenning van de gewichten per land Tabel 20: omrekening van het aantal kilometer per vrachtwagen Tabel 21: omrekening van het aantal kilometer per schip Tabel 22: omrekening van het aantal kilometer per trein Tabel 23: berekening van de IPCC-waarde voor bijstook Tabel 24: berekening van de eco-indicator '99-waarde voor bijstook Tabel 25: detail van de impact van elektriciteitsproductie van 1 kwh elektriciteit via verschillende methodes (in 10-3 punten) Tabel 26: berekening van de CED-waarde voor bijstook Tabel 27: uitstootgassen bij productie van pellets: vergelijking Tabel 28: vergelijking van de GWP-waarde en deze voor verzuring en eutrofiëring bij de productie van 1 kwh elektriciteit (Pehnt, 2006) Tabel 29: doelstellingen hernieuwbare energie tot Tabel 30: aantal productie-installaties en het geïnstalleerd vermogen waarvoor groenestroomcertificaten worden toegekend, per technologie (VREG 2008) VI

10 Tabel 31: onrendabele toppen van duurzame elektriciteitsproductie in Vlaanderen Tabel 32: technologieën, opgenomen in de verschillende scenario's voor bio-energie Tabel 33: steunmaatregelen voor hernieuwbare energie tot 2020 (Vlaams Parlement, 2009) Tabel 34: overzicht GWP-waarden voor pelletproductie en transport Tabel 35: overzicht GWP-waarden voor elektriciteitsproductie VII

11 1. Inleiding Groene stroom zorgt in het huidige tijdperk voor de nodige discussie. In welke vorm en met welke hoeveelheid moet deze groene stroom geproduceerd worden en wanneer kan er worden gesproken van groene stroom? Er is het vooruitzicht van het tekort aan fossiele brandstoffen, wat ervoor zorgt dat het Westen steeds afhankelijker zal worden van de leveranciers van deze brandstoffen. Dit gegeven voedt opnieuw het debat rond het gebruik van kernenergie, een debat dat zal blijven bestaan zolang er geen afdoende oplossing is voor het geproduceerde afval. Het Federaal Planbureau voorspelt dat de primaire energievraag, ook wel het bruto binnenlands energieverbruik genoemd, tot 2020 licht zal stijgen om daarna tot 2030 opnieuw af te nemen tot het niveau van 2010 bereikt wordt. (Devogelaer, Gusbin, 2007) Wanneer geen rekening gehouden wordt met de transformatiesector, voornamelijk de elektriciteitssector en de raffinaderijen, blijft enkel nog de eindvraag naar energie van de industrie, de tertiaire sector, de gezinnen en het transport over. De vooruitzichten voor deze eindvraag, die vooral bepaald wordt door demografische, economische en technologische factoren, zijn volgens het Federaal Planbureau gelijklopend aan deze van de primaire vraag. (Devogelaer & Gusbin, 2007) Wat meer opvalt is de structuur van deze eindvraag per brandstof. Tot 2030 kent elektriciteit namelijk de sterkste groei van de traditionele energievormen. De gemiddelde groei in de periode bedraagt 1.2% per jaar wat, mede door een hogere efficiëntie, lager ligt dan in de periode (2.9%). (Devogelaer & Gusbin, 2007) De combinatie van een dalend aanbod aan fossiele brandstoffen en een licht stijgende vraag naar elektriciteit zorgt ervoor dat moet nagedacht worden over een alternatief voor de traditionele steenkoolcentrales. Naast het gebruik van kernenergie moet vooral uitgekeken worden naar de hernieuwbare energiebronnen. Uit cijfers van het International Energy Agency blijkt dat België in 2008 voor 27.9% meer aan alternatieve elektriciteitsproductie (geothermische energie, windenergie, zonne-energie en andere) heeft gepresteerd in vergelijking met (Elektricity Information, Part 3: detailed OECD electricity and heat data, 2008) Het is echter niet alleen zaak om aan de stijgende vraag naar energie te voldoen, maar tevens om op een ander fenomeen in te spelen: de klimaatverandering. Verschillende broeikasgassen zoals koolstofdioxide (CO 2 ), methaan (CH 4 ) en distikstofoxide (N 2 O) houden de warmte, uitgestraald door de zon, binnen de atmosfeer. Uit cijfers van het IPCC, de klimaatcommissie van de VN, blijkt dat de hoeveelheid aan broeikasgassen in de atmosfeer sterk is toegenomen de laatste 250 jaar. 1

12 Tabel 1: evolutie broeikasgassen tussen 1750 en 1998 (IPCC, 2001) Broeikasgas Toename tussen 1750 en 1998 Koolstofdioxide (CO 2 ) + 30 % Methaan (CH 4 ) % Distikstofoxide of lachgas (N 2 O) + 16 % Onderzoek heeft uitgewezen dat de temperatuurstijging van de laatste decennia hier rechtstreeks verband mee houdt. Het IPCC concludeerde in haar vierde rapport over het veranderende klimaat dat de klimaatverandering met grote waarschijnlijkheid toe te schrijven is aan menselijke invloed. (IPCC, 2007) Een eenduidige conclusie is in dit geval niet voor handen en daar het IPCC een politieke denktank is, kunnen ook haar conclusies in vraag gesteld worden. Toch neigt de meerderheid van de wetenschappers zich bij deze mening aan te sluiten. Figuur 1: land- en zeeoppervlaktetemperaturen ( C) van 1861 tot 2000 t.o.v. de periode 1961 tot 1990 (Nationaal Klimaatplan, 2002 ) Deze conclusies zetten de verschillende overheden er toe aan om specifieke doelstellingen voor ogen te houden met betrekking tot het produceren van deze broeikasgassen. Een belangrijke stap hierin zijn de doelstellingen die verband houden met hernieuwbare energie, energievormen die geen schadelijke uitstoot met zich meebrengen. De Europese doelstellingen zeggen dat uiterlijk in 2020 het aandeel van hernieuwbare energie in de energiemix 20% moet bedragen. Hierbij komt de eis dat de energie- 2

13 efficiëntie in de EU met 20% moet verhogen tegen 2020 en dat de CO 2 -uitstoot met 20% moet dalen. (Europese Commissie, 2007) Vlaanderen scherpte onlangs de eigen doelstellingen aan, maar het is duidelijk dat het een zware opgave wordt om de Europese eisen te halen. Concreet betekenen deze eisen onder meer dat België 13 % aan hernieuwbare energie moet bezitten in (Vlaamse Regering, 2009) De voornaamste bronnen van hernieuwbare energie in België zijn windenergie, zonne-energie en energie uit biomassa. De Federale Overheidsdienst Economie, K.M.O., Middenstand en Energie, kortweg de FOD energie, omschrijft hernieuwbare energie als: De technologieën die toelaten om elektriciteit of warmte te produceren uit hernieuwbare bronnen. En verder: Een energiebron is hernieuwbaar als het verbruik van deze bron, het toekomstig verbruik ervan niet beperkt, bijvoorbeeld door uitputting van deze energiebron of door de schade die ze veroorzaakt aan het milieu en de maatschappij. Het verbruiken van steenkool in de elektriciteitscentrales leidt er toe dat het toekomstig verbruik ervan wordt beperkt, waardoor dit niet als een hernieuwbare energiebron wordt aanzien. Het gebruik van wind, zon en biomassa valt wel onder deze definitie. Toch moet nog steeds de nodige voorzichtigheid aan de dag gelegd worden wanneer het de verschillende technologieën betreft die gebruik maken van deze hernieuwbare energiebronnen. Om van groene stroom te kunnen spreken mag de input aan niethernieuwbare energie, nodig om de technologie te ontwikkelen, niet groter zijn dan de geproduceerde stroom met behulp van de technologie in kwestie. Deze verhandeling zal zich toespitsen op het gebruik van biomassa in België. Daar dit een onderwerp is dat vele ladingen dekt, zal meer bepaald het bijstoken van biomassa in de steenkoolcentrales besproken worden. Hiermee wordt het proces bedoeld waarbij een deel van het oorspronkelijk gebruikte steenkool vervangen wordt door biomassa als brandstof voor de elektriciteitscentrales. Het vermijden van steenkool als brandstof zou voor een vermindering van de CO 2 -uitstoot moeten zorgen. Om na te gaan of de geproduceerde stroom met een dergelijk proces mag aanzien worden als groene stroom, wordt gebruik gemaakt van een Life Cycle Assessment analyse, in het vervolg LCA-analyse genoemd. Op die manier wordt de belasting van het proces en de gebruikte producten op het milieu in kaart gebracht en dit gedurende de volledige levensduur. Het precieze gebruik en methodologie komen verderop nog aan bod. Voor de toepassing van deze analyse wordt een beroep gedaan op de Ecoinvent-database v2.0. De bekomen resultaten zullen dan getoetst worden aan het beleid dat op de verschillende niveaus gevoerd wordt omtrent het bijstoken van biomassa. 3

14 2. Elektriciteitsproductie via bijstook 2.1 Productie in een steenkoolcentrale Uit cijfers van 2006, gepubliceerd door het IEA en de FOD Economie, K.M.O., Middenstand en Energie, blijkt dat 40.65% van de totale energieproductie in klassieke thermische centrales plaats heeft %, of 9216 GWh, van de totale productie wordt verwezenlijkt in steenkoolcentrales. (FOD economie, 2006) Tabel 2 geeft een overzicht van de elektriciteitsproductie in België, waarbij vooral steenkool, aardolie, aardgas en biomassa gebruikt worden om de klassieke thermische centrales aan te drijven. Dit geeft een totaal van GWh aan productie met zonet genoemde brandstoffen, een productiehoeveelheid die in 2008 gedaald is tot GWh. Deze cijfers zijn gelijklopend met deze gepubliceerd door Electrabel, dat instaat voor 80% van de Belgische elektriciteitsproductie. Tabel 2: elektriciteitsproductie België Figuur 2 toont de werking van een klassieke steenkoolcentrale waarbij steenkool wordt verbrand in de stoomketel om stoom op te wekken. Deze stoom, die doorheen het buizenstelsel van de stoomketel wordt gevoerd, zorgt ervoor dat de stoomturbine aan het draaien gaat, welke op zijn beurt de alternator aandrijft. De transformator zal de spanning van de opgewekte elektriciteit verhogen waarna deze op het transportnet kan geïnjecteerd worden. De stoom die nu ontdaan is van energie wordt gecondenseerd in de condensor om dan opnieuw gebruikt te worden in de stoomketel. Het koelwater dat gebruikt wordt om de stoom te condenseren 4

15 dient opnieuw afgekoeld te worden, dit gebeurt in de koeltoren. Hierin zorgt een schoorsteenwerking voor de koeling van het water dat terug naar de condensor gebracht wordt. Slechts anderhalf procent van het koelwater verdampt met de stijgende luchtstroom. Dergelijke thermische centrale heeft doorgaans een rendement van 35 à 40%, wat er op neer komt dat om kwh aan elektriciteit te produceren er kg steenkool nodig is. Dit rendement wordt in sommige centrales verhoogd door het toepassen van repowering. Dit is onder andere het geval in de centrales van Langerlo en Ruien waar een gasturbine met alternator en een recuperatieketel vóór de klassieke stoomketel geschakeld wordt. De exacte werking van dergelijke systemen is echter geen onderdeel van deze studie. Figuur 2: werking van een steenkoolcentrale (Electrabel, 2004) 2.2 Bijstook in de steenkoolcentrales Overzicht Het bijstoken van biomassa in de steenkoolcentrales gebeurt op enkele locaties in België. Deze vorm van elektriciteitsproductie heeft enkel plaats in de centrales die uitgerust zijn of zullen worden met rookgasreiniging, of in de centrales die in de periode een beperkt aantal draaiuren kregen opgelegd. Groep 4 van centrale Rodenhuize is bijvoorbeeld een beperking opgelegd van maximaal bedrijfsuren in deze periode om zo aan de strenger wordende emissiegrenswaarden te blijven voldoen. (Vlaams Parlement, 2005) Verderop tijdens de LCA-analyse wordt nog dieper ingegaan op de emissie van verschillende schadelijke gassen bij steenkoolcentrales. 5

16 Om het overzicht te bewaren worden in deze studie die centrales onder de loep genomen die de grootste hoeveelheden aan biomassa bijstoken en bijgevolg het grootste pakket aan groene stroom produceren. In tabel 3 is een overzicht gegeven van de belangrijkste elektriciteitscentrales waar aan bijstook van biomassa wordt gedaan. (Laborelec communicatie, 2009) In de centrale van Awirs wordt dus enkel nog biomassa gebruikt, waardoor de stroomproductie via bijstook in feite kan gereduceerd worden van 310 MWe tot 230 MWe. Verder valt het grote aandeel aan houtpellets op, een capaciteit van ton per jaar in Rodenhuize. Dit levert een hoeveelheid groene stroom op van 110 MWe, wat een aandeel van 48% in de totale hoeveelheid aan groene stroomproductie via bijstook oplevert. Een kleine 26% van de groene stroomproductie via bijstook komt voor rekening van biogas en nog kleinere hoeveelheden zijn terug te vinden voor houtsnippers, olijfpitresidu en gedroogd slib. Uit deze gegevens kan tevens afgeleid worden dat de verhouding tussen groene stroom (310 MWe) en klassiek opgewekte stroom in een steenkoolcentrale (1226 MWe) ongeveer één vierde bedraagt. Tabel 3: overzicht belangrijkste centrales met bijstook Als kanttekening hierbij moet wel gewezen worden op de verschillen in calorische verbrandingswaarde van de verscheidene brandstoffen. Dit betekent dat bij een volledige verbranding van een hoeveelheid steenkool er een verschillende hoeveelheid energie zal vrijkomen als bij een volledige verbranding van eenzelfde hoeveelheid houtpellets. In dit geval is de calorische waarde (NCV) van het gebruikte steenkool in de Belgische centrales 25,105 GJ/ton en deze van de houtpellets 17,375 GJ/ton. (Laborelec communicatie, 2009) Deze verhouding van 3 over 2 zorgt ervoor dat om 6

17 eenzelfde energie op te wekken en dus elektriciteit te produceren, er meer houtpellets zullen nodig zijn als er steenkool nodig is. De NCV-waarde geeft de netto calorische waarde, die lager ligt dan de GCV (bruto calorische waarde). Reden hiervoor is dat de energie die nodig is om het aanwezige water tijdens de verbranding te verdampen reeds is afgetrokken. Hierdoor blijft enkel de energie over die de brandstof zelf zal leveren Methodes van bijstook Het bijstoken van biomassa in de steenkoolcentrales kan op verschillende manieren gebeuren. (Cummer, 2009) Een eerste belangrijk onderscheid wordt gemaakt tussen het direct en indirect bijstoken van biomassa. Binnen het direct bijstoken zijn er nog enkele onderverdelingen waarvan de twee principes die in de Belgische centrales aangewend worden hieronder worden besproken Direct bijstoken via co-milling In het geval van direct bijstoken, worden biomassa en steenkool op voorhand gemengd en samen gemalen om zo de korrelgrootte te reduceren en het materiaal te drogen. Hierna kan het mengsel als brandstof dienen voor de centrale. Voordelen van deze methode zijn onder andere de lage kost, aangezien er nauwelijks tot geen wijzigingen moeten aangebracht worden aan de bestaande installaties. Deze behandeling van gemengd malen, brengt met zich mee dat wanneer gemalen wordt met de conventionele installaties voor steenkool, er een beperking zal optreden van de hoeveelheid biomassa die toegevoegd wordt. De aanwezigheid van biomassa in de installaties voor het malen komen de prestaties van deze namelijk niet ten goede. Op langere termijn zouden er tevens problemen zoals corrosie kunnen ontstaan die hun oorzaak vinden in de asresten van de gebruikte biomassa. In de toekomst zullen hier echter meer sluitende conclusies kunnen over getrokken worden (IPA, 2006). In België wordt deze techniek door Electrabel toegepast bij onder meer olijfresten. Deze worden dan op het steenkoolpark reeds gemengd met het steenkool zodat nadien het geheel kan gemalen en verbrand worden. Hetzelfde principe wordt toegepast bij de houtpellets, die vermalen worden in de kolenmolen en dan samen met het poederkool in de ketel worden geblazen Direct bijstoken via rechtstreekse injectie Ook hier wordt de biomassa rechtstreeks in dezelfde ketel geblazen als het poederkool, maar dit keer via een gescheiden voedingssysteem. Vanzelfsprekend zijn hier aanpassingen vereist aan de bestaande installaties en bijgevolg liggen de kosten ook hoger. Vergeleken met het principe van co-milling wordt op deze manier het probleem van de aantasting van de installaties die de kolen malen weggewerkt. Er kan zelfs voor gezorgd worden dat er voor elk type biomassa een aparte ketel is waar 7

18 de brandstof kan ontbranden, om dan in een gemeenschappelijke ketel met het poederkool te verbranden. De rechtstreekse injectie kan op verschillende manieren gebeuren die elk voor- en nadelen hebben (IPA, 2006): o Injectie in de uitgaande pijp van de kolenmolen, wellicht technisch de meest eenvoudige oplossing. Deze pijp bezit een lage temperatuur, ook wanneer de ketel in werking is, waardoor er geen uitzetting onder invloed van temperatuursstijgingen mogelijk is. o Injectie in de pijpen van het poederkool net voor de brander. Dit is een minder voor de hand liggende en minder aangewezen oplossing aangezien de hoge temperaturen in deze omgeving er voor zorgen dat de pijpen op deze manier sneller verstopt geraken. Zoals reeds aangehaald bij de vorige mogelijkheid leiden de hoge temperaturen in dit geval wel tot uitzetting van de pijpen waardoor enige flexibiliteit moet ingebouwd worden. o Rechtstreekse injectie in de ketel. Dit is het principe dat gehanteerd wordt wanneer houtstof meegestookt wordt in de Belgische centrales. Een aparte leiding blaast houtstof in de ketel waar ook poederkool in terecht komt en zo komt een gezamenlijke verbranding tot stand. Waar bij de eerste twee mogelijkheden weinig aanpassingen nodig zijn aan de bestaande installaties, is dit bij de laatste optie wel het geval Indirecte bijstook van biomassa met gescheiden ketels Wanneer de verbranding van het poederkool en de biomassa gescheiden gebeurt, wordt gesproken van indirecte bijstook. Het is duidelijk dat in dit geval een maximum aan flexibiliteit wordt verkregen doordat voor elke brandstof een aparte verbrandingsketel is voorzien. Dit maakt het mogelijk om voor elke brandstof de optimale verbrandingscondities te bereiken en tegelijk kan praktisch elke brandstof nu gecombineerd worden. Deze techniek zorgt voor een hogere efficiëntie van de verbranding maar de investeringskosten liggen een stuk hoger dan bij directe bijstook. Na de verbranding wordt de stoom uit de verscheidene ketels verenigd om de centrale aan te drijven, dit vereist een gescheiden pijpenstelsel voor elke ketel, een duidelijke meerkost Indirecte bijstook door middel van vergassing Een tweede methode van indirecte bijstook is deze waarbij de biomassa eerst wordt vergast tot biogas, waarna het gas mee wordt verbrand. Het VITO definieert vergassing als een thermisch proces waarbij 8

19 het organisch materiaal maximaal wordt omgezet in een gasvormige fase, syngas genoemd. Dit gebeurt bij een temperatuur tussen 700 en 900 C en met een luchtovermaat lambda tussen 0.2 en 0.5 (Devriendt, Vanderstraeten, 2003). Deze methode wordt ook in België toegepast, met als voordeel dat aanpassingen aan de stoomketel niet nodig zijn. De CFB-vergasser die sinds januari 2003 in werking is in Ruien is een goed voorbeeld waar biogas gebruikt wordt. Figuur 3 toont de werking van de zogenoemde parallelle vergassing zoals deze in Ruien plaats heeft, met op de onderste afbeelding de installatie zoals deze door Foster Wheeler werd ontworpen. De parallelle vergassing houdt in dat het geproduceerde syngas zonder enige behandeling naar de klassieke stoomketel voor steenkool wordt gevoerd om daar als bijkomende brandstof te worden verbrand. De installatie in unit 5 van de centrale te Ruien heeft verder volgende kenmerken: 17 MWe aan biomassa-energie, een rendement van de vergasser van meer als 98% en een CO 2 reductie voor de ganse centrale van ton per jaar. De voordelen van deze vergassing zijn de lage emissies en de verhoogde efficiëntie van de biomassa. Een lage kwaliteit van het gas is immers reeds voldoende om bijgestookt te worden en daardoor zijn er weinig voorbereidende behandelingen van de biomassa nodig. Bijkomend voordeel is dat het gas, zoals reeds vermeld, niet verder hoeft behandeld te worden. Hier bovenop zijn er de lage investeringskosten en het feit dat een onderbreking van de gastoevoer niet zorgt voor een volledige productiestop van de centrale. (IPA, 2006) De in 2006 door het VITO genoteerde nadelen zijn mogelijke teervorming en de gevoelige technologie die niet bijdraagt tot bedrijfszekerheid (Devriendt, Vanderstraeten, 2003). De teervorming kan de betrouwbaarheid van de installatie aantasten wanneer het zich voordoet op de koude delen van de installatie. Dit verhoogt op zijn beurt de onderhoudskosten van de installatie. Belangrijk is ook dat bij vergassing hoge kwaliteitseisen gesteld worden aan de biomassa. Uit de studie Onrendabele toppen van duurzame elektriciteitsopties in Vlaanderen blijkt dat de investeringskosten voor bijstook sterk afhankelijk zijn van de technologie en het percentage dat kan bijgestookt worden. De investeringskost voor een centrale met directe bijstook van biomassa bedraagt 16 per kwh. Dit is een heel stuk minder dan de 220 per kwh bij indirecte bijstook (Moorkens., Claes, Polders, Vercaemst, 2005). Deze cijfers zijn echter nog gebaseerd op een bijstookpercentage van 10%. Dit percentage is reeds meer dan verdubbeld en het is dan ook waarschijnlijk dat de investeringskosten nog wat zullen toenemen. 9

20 Figuur 3: vergassing van biomassa (Foster Wheeler, 2002) ( Koukouzas, Katsiadakis, 2007) 10

21 3. Biomassa in de Belgische kolencentrales Vooraleer de LCA-analyse aan te vatten, is het noodzakelijk een overzicht te geven van de biomassa die gebruikt wordt om bij te stoken in de Belgische steenkoolcentrales. Onder hernieuwbare biomassa worden soms verschillende zaken begrepen. In Vlaanderen zijn er vier types van hernieuwbare biomassa. Ten eerste zijn er de producten afkomstig uit de land- en bosbouw. Daarnaast wordt ook dierlijke mest als bron van hernieuwbare biomassa aanzien. Organisch en biologisch afval kan onder de noemer hernieuwbare biomassa vallen als in de eerste plaats geprobeerd werd de afvalstroom te voorkomen. In de tweede plaats moet men proberen het afval te hergebruiken en als laatste moet men aan recyclage denken. Enkel wanneer deze drie stappen niet kunnen ondernomen worden, mag het afval als hernieuwbare biomassa gebruikt worden. Indien ook dit niet mogelijk is, moet het afval onvermijdelijk op een daarvoor bestemde site gedumpt worden. Een vierde en laatste vorm die in Vlaanderen als hernieuwbare biomassa aanzien wordt is het gemeentelijk vast afval, indien de verbrandingsoven minstens 35% van de energie-inhoud van het afval kan recupereren onder de vorm van primaire energie (Devriendt, Briffaerts, Lemmens, Theunis, Vekemans, 2004). In Wallonië wordt een hernieuwbare energiebron gedefinieerd als een niet-fossiele bron waarvan het gebruik niet beperkt is in de toekomst. Kernenergie valt hier eveneens niet onder. Hieruit volgt dat de houdbaarheid van de biomassabron wordt geëist. Een evaluatie volgt dan op basis van de hoeveelheid CO 2 die wordt vermeden door het gebruik van de bepaalde biomassabron. 3.1 Olive Cake Olive cake, in een vrije vertaling olijfpitresidu, wordt, bijgestookt in unit 3 van de centrale te Ruien en in unit 1 van de centrale te Langerlo. Om tot de olijven tot brandstof te laten dienen, worden ze eerst zorgvuldig geplet. Op deze manier wordt de aanwezige olie gescheiden van het residu, dat een hoge calorische waarde (16.8 MJ/kg) bezit en bij verbranding slechts weinig as met zich meebrengt (8%) (Varol, Atimtay, 2006). Het kan dus gezien worden als een bijproduct van de industriële olijfolieextractie. Figuur 4 toont het product zoals het aangeboden wordt door de leverancier en waar een duidelijker beeld wordt gegeven van de korrelgrootte van het residu. De grootste producent van deze vorm van biomassa is Italië, waar onder andere de grootste elektriciteitsproducent Enel olijfpitresidu bijstookt met steenkool in de centrale van Brindisi (Biomass Magazine, 2007). Het dient wel gezegd te worden dat de assamenstelling aanleiding kan geven tot corrosie door de typische aanwezigheid van alkali-metalen (K 2 O, CaO, Na 2 O) (Varol, Atimtay, 2006). 11

22 Figuur 4: olive cake, olijfpitresidu met bijhorende assamenstelling Assamenstelling Assamenstelling in % SiO K 2 O 19.5 CaO 14.0 Fe 2 O Al 2 O P 2 O MgO 2.9 Na 2 O Houtsnippers en - pellets Er dient een onderscheid gemaakt te worden tussen deze twee vormen van biomassa. Houtsnippers worden niet aan normen onderworpen, wat voor houtpellets wel het geval is. Bijgevolg zijn houtsnippers 50% tot 70% goedkoper dan houtpellets, aangezien ze ook nog eens lokaal kunnen geproduceerd worden. De hogere vochtigheidsgraad en de lagere dichtheid van houtsnippers brengen echter met zich mee dat het opslagvolume 3 maal zo groot is als bij pellets. Dit zorgt er tevens voor dat het transport heel wat vlotter verloopt in het geval van pellets. Wanneer hoge eisen worden gesteld aan kwaliteit genieten houtpellets de voorkeur, er kan namelijk nauwkeurig worden voldaan aan de eisen voor het vochtgehalte, het asgehalte en de grootte van de partikels (Geurds, Vito). Tabel 4: eigenschappen houtpellets/houtsnippers 12

23 Daar het bijstoken in de steenkoolcentrales vooral met houtpellets gebeurt en zal gebeuren, wordt even dieper ingegaan op de samenstelling, productie en oorsprong van de houtpellets. België kent een opkomend aantal pelletproducenten; eind 2005 startte Granubois in Bievre met een productiecapaciteit en sindsdien ging het aantal producenten in stijgende lijn Samenstelling De houtpellets die door Electrabel gebruikt worden om in de diverse centrales te verbranden hebben volgende samenstelling (Communicatie Electrabel): Hoeveelheid as (% dry basis) 0.91 Vochtigheidsgehalte (% as received) 7.23 Vluchtige materie (% dry basis) 82.6 Deze pellets werden onder hoge druk en temperatuur vervaardigd uit industrieel zaagafval. Zowel zacht hout, zoals dat van coniferen, als hard hout, zoals eikenhout, kan hiervoor gebruikt worden. Van beide houtsoorten mogen stam en schors gebruikt worden als grondstof voor de pellets, al gaat de voorkeur uit naar de stam Productie Het productieproces voor houtpellets bestaat uit enkele vaste stappen (Fantozzi, Barbanera, Buratti, 2006): Figuur 5: productieproces van houtpellets Grondstoffenbeheer Het dure transport voor dergelijke grondstoffen zorgt ervoor dat deze lokaal moeten gevonden worden, deze factor bepaalt aldus meteen de schaalgrootte van het producerende bedrijf. Aangezien het produceren van pellets een continu proces is en de grondstoffen in batches geleverd worden, is tevens een voldoende voorraadruimte noodzakelijk. Hierbij dient het ruwe materiaal vrij van onzuiverheden gehouden te worden en moet gelet worden op de vochtigheidsgraad, wat later in het productieproces de kosten voor het drogen kan drukken. 13

24 Drogen Het drogen van de grondstoffen is een productiestap die veel energie vergt. Trommeldrogers worden het vaakst gebruikt om deze taak te volbrengen, vroeger vaak door aardgas aangedreven, maar tegenwoordig wordt om ecologische redenen meer en meer houtafval gebruikt. Om pellets te kunnen produceren mag de vochtigheidsgraad maximaal 17% bedragen, een ideale waarde is 12% of minder. Een te droge materie kan evenwel problemen veroorzaken waardoor het belangrijk is een evenwicht te vinden inzake de parameter vochtigheid. Figuur 6: drogen van de grondstof Malen Een derde stap in het proces betreft het malen van de gedroogde grondstof. De basisgrootte van de deeltjes mag nu reeds niet groter zijn dan de diameter van het eindproduct, welke ongeveer 6 mm bedraagt. Vooraleer te malen, moet de materie gefilterd worden om ongewenste vervuilende stoffen te verwijderen. Opnieuw moet de bemerking gemaakt worden dat er te fijn kan gemalen worden waardoor het verderop in het proces onmogelijk wordt om de gewenste vorm van de pellets te verkrijgen Conditioneren Vooraleer er effectief wordt aangevat met het vormen van de pellets, moet de grondstof in de perfecte condities worden gebracht. Oververhitte damp met temperaturen boven 1000 C wordt gebruikt om de materie zacht te maken, tegelijk zorgt het ervoor dat er zich minder slijtage voordoet aan de machines die instaan voor het vormen van de pellets. Eventueel worden in deze fase ook bijkomende stoffen 14

25 toegevoegd al komt dit weinig voor omdat deze de kosten verhogen en het milieuvriendelijke karakter van de pellets in de weg staan. Bij een goed uitgekiend grondstoffenbeheer is deze stap wellicht overbodig Pelletiseren In deze vitale stap van het productieproces worden extrusiemachines gebruikt om het ruwe materiaal de goede vorm te laten aannemen. Twee wijzen van productie worden aangewend waarbij het verschil zich laat zien in de matrijs. Er wordt enerzijds gebruik gemaakt van een vlakke matrijs waar het materiaal doorheen geperst wordt of anderzijds van een ronddraaiende matrijs waar het materiaal zich doorheen verplaatst van binnen- naar buitenring. Deze laatste methode laat tevens toe de pellets op gewenste lengte te snijden. De druk die gebruikt wordt bij het persen van de pellets is een essentiële parameter in het proces, samen met de vorm van de matrijs. Wanneer het materiaal te weinig weerstand ondervindt tijdens het persen, worden er geen vaste pellets gevormd en valt het materiaal uit elkaar Koelen Om de sterkte en de duurzaamheid van de pellets te verzekeren, is het noodzakelijk om na het pelletiseren de pellets te koelen. Na de extrusie bevinden de pellets zich op een temperatuur van om en bij de 90 C en niet hard genoeg om verder behandeld te worden. Het koelen is een proces dat geen energie vraagt aangezien er in open lucht gekoeld wordt om zo de pellets de nodige tijd te geven om te harden Screening Het screenen van de pellets houdt enkel nog in dat de te fijne pellets terug in het proces gebracht worden, om zo een eenvormig eindproduct te verkrijgen, voorgesteld in figuur 7. 15

26 Figuur 7: houtpellets eindproduct Dit eindproduct dient aan bepaalde kwaliteitseisen te voldoen en er zijn dan ook enkele normen uitgewerkt die betrekking hebben op afmetingen, dichtheid, samenstelling Een belangrijke norm is de Oostenrijke ÖNorm M 7135 DIN en de Duitse DIN en DIN-plus normen (Peksa- Blanchard et al., 2007). Figuur 8 geeft een overzicht van deze normen. Figuur 8: normen voor productie van houtpellets 16

27 3.2.3 Oorsprong De houtpellets die in de Belgische steenkoolcentrales worden gebruikt vinden hun oorsprong in tal van landen (Communicatie Laborelec). Figuur 9 geeft een overzicht van de oorsprong van de pellets gebruikt in de centrale te Rodenhuize met daaronder een overzicht van het aandeel van elk land waaruit ingevoerd wordt. Figuur 9: oorsprong pellets Rodenhuize Met koplopers Canada en Letland als invoerlanden voor houtpellets, is reeds 56,5% van de totale oorsprong gekend. Deze gegevens tonen nog een totaal aan van ruim ton houtpellets die bijgestookt worden, uit tabel 3 blijkt dat deze hoeveelheid zal opgedreven worden naar ton. Als de verhoudingen die in bovenstaande tabel te zien zijn, behouden worden, dan staan Canada en Letland binnenkort in voor ruim ton invoer aan houtpellets. De keuze voor Canada kan met enkele argumenten verklaard worden. Uit een onderzoek van het IEA in november 2007 blijkt dat Canada in 2006 reeds ton aan houtpellets produceerde en dit in 23 productiebedrijven (Peksa-Blanchard et al., 2007). Deze bedrijven 17

28 kunnen niet enkel gebruik maken van de grote hoeveelheid zaagafval in bepaalde regio s, maar tevens van de gewassen uit voornamelijk British Columbia die werden aangetast door de Mountain Pine Beetle. Deze kevers zorgen voor sterfte onder verscheidene gewassen, waaronder heel wat bomen, door hun eitjes in het binnenste van de stam te deponeren. Grote uitbraken van deze kevers werden reeds gezien in het Rocky Mountain National Park, waar grote gebieden met het afsterven van bomen werden geconfronteerd. Voorheen werden deze plagen nog geremd door de koude wintertemperaturen maar de laatste jaren doen de warmer wordende winters deze remedie teniet. Een feitelijk ernstig probleem wordt op deze manier een opportuniteit voor de biomassa-industrie. Vooral bedrijven uit de regio van British Columbia exporteren richting Europa, deze export bedroeg in 2006 reeds meer dan ton. In 2010 zouden er reeds ton pellets geproduceerd worden in British Columbia alleen, dat samen met de rest van West-Canada instaat voor ruim 70% van de pelletproductie in Canada. Naast het feit dat Canada een groot producent en exporteur van houtpellets is, speelt ook de kostprijs van de pellets een belangrijke rol. De productiekost van pellets varieert volgens onderzoeken tussen $72 en $113 per ton (Mani, Sokhansanj, Bi, Turhollow, 2006). Vooral de elektriciteitsprijs speelt hierbij een belangrijke rol; in Zweden schommelt de productiekost rond $78 dollar terwijl dit in Oostenrijk $113 is, een verschil dat te wijten is aan de lagere elektriciteitsprijs in Zweden. Ook de grondstoffen leveren een belangrijke bijdrage aan de finale pelletprijs, meer nog dan het benodigde materiaal om de productie in stand te houden. Onderstaande tabel toont dat de grondstoffen voor bijna 40% van de totale kost zorgen. Samen met het drogen en het personeel zorgen ze voor het grootste deel van de kosten. Tabel 5: kostenverdeling bij de productie van pellets (Mani, Sokhansanj, Bi, Turhollow, 2006) Capital cost Operating cost Totale kost Procentuele kost ($/ton) ($/ton) ($/ton) ($/ton) Grondstoffen Drogen Malen Pelletiseren Koelen Screening Verpakken Opslag Gereedschap Personeelskost Landgebruik Totale kost

29 Uit een gelijkaardige studie van het Vito volgt een productiekost van 61 euro per ton, een cijfer dat hoger ligt dan in bovenstaande tabel, want dollar bedraagt heden ten dage nog slechts 38 euro. Om met koerswijzigingen geen rekening te hoeven houden, is het beter naar de verhoudingen te kijken binnen de totale productiekost. Dan valt op dat de hogere waarde bijna uitsluitend te wijten is aan de kosten voor de grondstoffen die door het Vito op 31.3 euro worden geschat, wat meer dan 50% van de totale productiekost bedraagt. Dit is meer dan 10% hoger als in bovenstaande tabel (Devriendt, Geurds, Vanuytsel, 2005). Schaalgrootte is een andere oorzaak van prijsverschillen tussen verschillende landen. In Canada zijn de productiebedrijven een stuk groter wat ervoor zorgt dat de kostprijs lager komt te liggen. Over het algemeen zijn pellets die geproduceerd worden in Noord-Amerika om deze reden dan ook goedkoper dan deze geproduceerd in Europa. Als laatste factoren dienen nog de manier van drogen en de personeelskost aangestipt te worden als onderdelen van de productie die voor een grondig prijsverschil kunnen zorgen Vergelijking met steenkool In vergelijking met steenkool zijn er enkele eigenschappen van biomassa die minder gewenst zijn voor gebruik in de steenkoolcentrales. De vochtigheidsgraad is over het algemeen hoger, het is veel omvangrijker dan steenkool en biomassa is een stuk vluchtiger. Hier bovenop komt het feit dat biomassa sneller degenereert waardoor het minder lang kan bewaard worden op de site. Het mengsel van biomassa en steenkool moet dus kort voor het verbranden worden samengesteld om de goede kwaliteit van de brandstof te kunnen garanderen. De steenkool die door Electrabel gebruikt wordt, heeft volgende eigenschappen: Tabel 6: eigenschappen van steenkool (communicatie Laborelec) Hoeveelheid as (% dry basis) 9.48 Vochtigheidsgehalte (% as received) Vluchtige materie (% dry basis) De vochtigheidsgraad van de gebruikte pellets is tegen de verwachting in beduidend lager dan deze van de gebruikte steenkool. Waar de norm een vochtigheidsgraad van 10 à 12% voorschrijft, gebruikt Electrabel pellets met een vochtigheidsgraad van 7.23%, wat de kwaliteit ten goede komt. Het hogere aandeel aan vluchtige stof in de biomassa zorgt er voor dat er meer aandacht moet besteed worden aan veiligheid op en rond de site. 19

30 Een zuivere biomassacentrale haalt een lager rendement dan een steenkoolcentrale, hierdoor is bijstook energetisch interessanter dan de verbranding van biomassa in biomassacentrales (Communicatie Vito). 3.3 Gedroogd slib Een derde vorm van biomassa die in Langerlo wordt gebruikt is het gedroogd RWZI-slib. Dit slib is afkomstig uit de rioolwaterzuiveringsinstallaties en werd vroeger binnen de landbouw verwerkt. Aangezien het slechts voor 4 MWe aan groene stroom zorgt is het een minder belangrijke bron van biomassa voor bijstook. Het bijstoken ervan kadert in het uitvoeringsplan Slib voor slibverwerking dat eind 2002 door de Vlaamse Regering werd opgezet. Het VITO stelt dat RWZI-slib kan aangewend worden bij coverbranding in een elektriciteitscentrale om zo de energie-inhoud van het slib te benutten en om een maximale gewichtsreductie van het slib te bekomen (Huybrechts, 2000). De hoeveelheid bijgestookt slib moet echter beperkt worden, wat ook af te leiden is uit tabel 3; slechts ton per jaar wordt toegevoegd in Unit 1 van de centrale te Langerlo. De emissies die vrijkomen bij het verbranden van het slib bevatten opmerkelijk meer van die componenten die in grote mate in het slib aanwezig zijn (metalen, SO 2 ). De calorische waarde van RWZI-slib kan vergeleken worden met die van bruinkool, wat neerkomt op een gemiddelde van 20 MJ/kg. Tabel 7 geeft een overzicht van de oorsprong van het slib en de wijze van verwerking waaruit af te leiden valt dat 68.6% van het slib wordt bijgestookt in allerlei centrales (OVAM, 2008). Tabel 7: slibeverwerking 20

31 Er is te zien dat 89% van het slib bestaat uit RWZI-slib en dit is het soort slib dat in de steenkoolcentrale van Langerlo wordt meegestookt. Tabel 8 geeft een beeld van de co-verbranding van dit RWZI-slib. In 2006 is er sprake van ton RWZI-slib, waarvan ton werd meegestookt. Bijna 80% of ton van die hoeveelheid werd bijgestookt in de steenkoolcentrale van Langerlo. Aan deze centrale is een milieuvergunning verleend voor maximaal 8000 ton droog slib per maand wat op jaarbasis een hoeveelheid van ton betekent. De centrale van Langerlo is tevens aangepast aan de Vlaamse en Europese emissievoorwaarden voor de meeverbranding van afvalstoffen (Vlaams Parlement, 2005). Tabel 8: co-verbranding van RWZI-slib in 1000 ton (OVAM, 2008) 21

32 4. LCA-analyse van biomassa 4.1 Methodologie Doel van een LCA-analyse Een LCA-analyse staat voor Life Cycle Assessment Analyse, een beoordeling van de levenscyclus van een bepaald object of product. Op die manier kan de globale milieu-impact van het product bepaald worden, berekend over de ganse levensduur. Zowel rechtstreekse als onrechtstreekse factoren worden in rekening gebracht vanaf de ontginning van de primaire grondstoffen tot het beheer van de uiteindelijke afvalstoffen, in vaktermen ook wel een van-wieg-tot-graf-methode genoemd (Frischknecht, Jungbluth, 2007). LCA krijgt op industrieel gebied vooral belangstelling als instrument voor onder andere Integrated Product Policy of Technology Assessment. Een voorbeeld van een levenscyclus zoals deze wordt benaderd in een LCA-analyse is terug te vinden op figuur 10, waar de life cycle van een plastic onderdeel van een personenwagen wordt weergegeven. Het wordt snel duidelijk dat het eigenlijke gebruik slechts een minieme stap is in het grotere geheel van de levenscyclus. 22

33 Figuur 10: levenscyclus van een plastic auto-onderdeel (Europese Commissie Joint Research Centre, 2008) Er wordt binnen een LCA een onderscheid gemaakt tussen de verschillende inputs en outputs. Als inputs van elk afzonderlijk proces worden beschouwd: gebruik van bronnen, ruw materiaal, producten, energiedragers, elektriciteit en dergelijke. De outputs waarmee een proces te maken krijgt zijn vooral de verschillende vormen van uitstoot, meer bepaald uitstoot van gassen, verontreinigd water, vervuilde gronden en afval. De totale som van in- en outputs kan dan de basis vormen voor latere analyses die betrekking hebben op het product of de dienst. Door rekening te houden met het volledige plaatje en niet enkel met bijvoorbeeld het gebruik, kunnen heel wat verkeerde conclusies vermeden worden. Zo zou het kort door de bocht zijn om louter op basis van het gebruik van zonnepanelen te stellen dat deze geen enkele schadelijke impact hebben op het milieu, zonder het winnen van de grondstoffen, de productie en de recyclage in acht te nemen. Om ervoor te zorgen dat de LCA-analyses die uitgevoerd worden geen misleidende afwijkingen van elkaar vertonen, werd de procedure en de dataverwerking gestandaardiseerd. Dit gebeurde door het ISO met de ISO series die onder andere het doel en het bereik van dergelijke analyses vastleggen (Europese Commissie Joint Research Centre, 2008). Volgens ISO kunnen enkele van deze doelen van de LCA-analyse zijn: Het begeleiden van marketing- en strategische beslissingen. Optimaliseren van de productie van een onderdeel of de vergelijking tussen verschillende onderdelen. Optimaliseren van een product in het kader van zijn levenscyclus. 23

34 Het herkennen van de gevolgen van politieke maatregelen, zoals in het geval van energiebeleid. Ook worden de Life Cycle Inventory analyses gestandaardiseerd, deze staan in voor het verzamelen van de data van alle inputs en outputs van de verschillende processen. Dergelijke LCI-resultaten kunnen doorgaans ingedeeld worden in drie informatiestromen: een elementaire stroom die betrekking heeft op emissies en natuurlijke bronnen, een productstroom die afkomstig is van de goederen en diensten binnen de levenscyclus en een afvalstroom. Een derde fase van een LCA-analyse, de Life Cycle Impact Assessment (LCIA) wordt evenzeer aan de normen van ISO onderworpen. De LCIA staat in voor het vertalen van de data die voortvloeien uit de LCI naar verscheidene indicatoren die elk op hun beurt belang hechten aan een andere vorm van impact die het product uiteindelijk heeft. Zo zijn er indicatoren die de impact op het milieu en de omgeving vastleggen, maar ook indicatoren die de impact op de gezondheid, het broeikaseffect, de beschikbaarheid van grondstoffen meten De Ecoinvent v2.0 database Om een grondige en nauwkeurige LCA-analyse te kunnen uitvoeren, is er nood aan betrouwbare, onafhankelijke en kwaliteitsvolle data om mee aan de slag te gaan. Om hieraan te voldoen, werden begin jaren negentig enkele Life Cycle Inventory (LCI) databases gepubliceerd. De Ecoinvent database v.1.01 die werd gepubliceerd in 2003 en reeds werd geüpdatet in 2007 tot v.2.0 is de database die in deze studie zal gebruikt worden bij het uitvoeren van de analyse. Deze bevat vooral informatie afkomstig uit Zwitserse onderzoekscentra zoals het Swiss Federal Institute of Technology te Zurich en het Paul Scherrer Institute (PSI) (Frischknecht, Jungbluth, 2007). De beschikbare data, processen in totaal, zijn onder te verdelen in verschillende uiteenlopende domeinen zoals energie, ruwe materialen, hernieuwbare materialen, chemicaliën, transportmiddelen, afvalbeheer, landbouw, elektronica e.d. De Ecoinvent database bestaat uit enkele onderdelen die samen een gestructureerd pakket aan data voortbrengen, figuur 11 geeft deze structuur weer. 24

35 Figuur 11: structuur van de ecoinvent database (Frischknecht, Jungbluth, 2007) De centrale database bevat alle Life Cycle Inventory data in verband met de zonet genoemde domeinen en ook de verschillende Life Cycle Impact Asssessment methodes die helpen om deze data op een gepaste wijze te interpreteren. Op deze methodes wordt verderop nog dieper ingegaan wanneer ze toegepast worden op de data die in deze studie van belang zijn. Aangezien de data afkomstig zijn van een aantal onafhankelijke instituten, is het noodzakelijk dat de volledigheid van de data verzekerd blijft en dat de rekenmethodes die gehandhaafd worden eenvormig zijn. Verschillende administraties binnen ecoinvent staan hiervoor in zodat de gebruiker de gewenste data via de Query Tool kan opvragen met de zekerheid dat de kwaliteit van de gegevens gewaarborgd is. Een overzicht van de categorieën en subcategorieën waarin de processen binnen ecoinvent worden onderverdeeld, wordt op figuur 12 weergegeven. 25

36 Figuur 12: overzicht onderverdeling processen binnen ecoinvent v2.0 (Frischknecht et al., 2007) Zoals te zien wordt er bijvoorbeeld een onderscheid gemaakt tussen hard coal en lignite ; de centrales in België draaien op hard coal, steenkool, wat verdere verwarring kan vermijden. Ook de categorie wood energy, waaronder de productie van pellets valt, staat vermeld. Wat bio-energie betreft, staan enkel de resultaten gepubliceerd die een mogelijke bevoorradingswijze in Zwitserland voorstellen. De gebruikte transportsystemen bij het vervoer van biomassa staan allen vermeld onder de gelijknamige categorie met als eenheid tonkilometer (tkm). De houtsnippers die vermeld staan in de database van ecoinvent zijn diegene die specifiek in Zwitserland worden gebruikt, al kan uit de netto calorische waarde die vermeld wordt (13.1 MJ/kg) wel afgeleid worden dat de kwaliteit van dezelfde aard is. Wanneer tot de analyse wordt overgegaan, zullen de nodige processen besproken en verklaard worden. 26

37 4.1.3 De Life cycle Impact Assessment Methodes (LCIA) Op het belang van deze LCIA-methodes werd reeds in de vorige paragrafen gewezen. Elke methode heeft zijn specifieke toepassingen en dient dus op de gepaste wijze gebruikt en geïnterpreteerd te worden (Frischknecht et al., 2007) Eco-indicator 99 (EI 99) De Eco-indicator die hier gebruikt wordt, werd gepubliceerd in 1999 door Goedkoop et al. De Ecoindicator kent drie verschillende versies: de gelijke (Egalitarian, E), de individuele (Individualist, I) en de hiërarchische (Hiërarchist, H) versie. Deze drie benaderingswijzen worden gehanteerd bij het berekenen van de waarden voor de Eco-indicator 99, een proces uit drie stappen bestaat (Frischknecht et al., 2007). De damage factors voor de vervuilers of het gebruik van natuurlijke bronnen worden berekend voor de verschillende impact categorieën. Een damage factor is een term die niet werd opgenomen in de ISO-normen, maar kan vergeleken worden met een eindpunt uit diezelfde normen. Deze factor stelt dus de schade voor die door de uitstoot van vervuilers of het gebruik van een bron wordt aangericht. 27

38 Tabel 9: impact categorieën (links) en damage categorieën (rechts) (Frischknecht et al., 2007) Er wordt met andere woorden een inventarisatie uitgevoerd van alle milieu-ingrepen in alle processen binnen de levenscyclus van een product. De verschillende impact categorieën waarop de damage factors betrekking hebben, staan in bovenstaande tabel weergegeven. De damage factors worden vervolgens genormaliseerd op het niveau van de damage categorieën die rechts in tabel 9 worden weergegeven. Er kunnen dus drie dergelijke categorieën worden onderscheiden: ecosystem quality, human health en resources. Er wordt met andere woorden berekend in welke mate de milieu-ingrepen schade veroorzaken ten aanzien van menselijke gezondheid, ecosystemen en grondstofvoorraden. Als derde en laatste stap worden de drie damage categorieën gewogen en op basis daarvan worden de Eco-indicator 99 damage factoren berekend. Tabel 10 toont de factoren voor de drie versies (E, I, H), waarvan reeds sprake, voor normalisatie en weging. De gemiddelde factoren werden gebruikt bij het hiërarchisch perspectief. Om deze weging te kunnen realiseren werd gebruik gemaakt van een vragenlijst die aan een uitgebreid panel van

39 personen, vertrouwd met LCA, werd voorgelegd. Hierin werden niet de effecten zelf gewogen maar wel de schade die deze effecten aanbrengen omdat dit voor het panel een stuk duidelijker te identificeren bleek. Uit de resultaten bleek dat dit panel, dat niet representatief is voor de Europese bevolking, grondstofvoorraden half zo belangrijk vond als de overige twee categorieën. Tabel 10: normalisatie- en wegingsfactoren voor de drie versies (Frischknecht et al., 2007) De drie versies of perspectieven die de Eco-indicator 99 gebruikt, kunnen volgens het VITO voorgesteld worden als drie basishoudingen die mensen zouden kunnen aannemen tegenover de drie schadecategorieën. Tabel 11: de basishoudingen per perspectief (Vito, 2001) Cumulative energy demand (CED) Deze methode berekent het totale primaire energie gebruik doorheen een levenscyclus. Dit houdt naast het directe gebruik van energie ook het indirecte gebruik in, dat samenhangt met het gebruik van ruwe materialen of materialen die nodig zijn tijdens de productie. Deze methode kan aanduiden waar nog mogelijkheden zijn op het vlak van energiebesparing maar tegelijk wordt de methode gebruikt als indicator voor milieu-impact. Toch zal deze methode de eerder besproken Eco-indicator 99 niet vervangen aangezien deze laatste veel gedetailleerder is en de CED-methode eerder een globaal overzicht geeft en slechts een eerste vergelijking van producten mogelijk maakt. De CED-methode is onderverdeeld in acht categorieën, om zo de verschillende soorten energiedragers op te splitsen. 29

40 Tabel 12: acht categorieën binnen de CED-methode volgens ecoinvent Bijvoorbeeld wordt in het geval van biomassa de berekening gebaseerd op de bovenste verbrandingswaarde, de upper heating value. Tabel 13 toont de berekeningswijze van deze waarde voor hard en zacht hout. Tabel 13: berekening upper heating value (Frischknecht et al., 2007) Deze berekening verschilt heel wat van deze voor de hernieuwbare energiebronnen wind en zon. Bij deze laatste twee wordt in zekere zin de technische efficiëntie van de energiesystemen gemeten, terwijl het bij biomassa niet de natuurlijke efficiëntie is die gemeten wordt (bijvoorbeeld via de hoeveelheid biomassa die uiteindelijk uit een bos wordt gehaald in verhouding met de totale hoeveelheid aanwezig hout) IPCC 2001 (GWP 20a) Deze methode werd in 2001 gepubliceerd door het Ingovernmental Panel on Climate Change. Ze is er vooral op gericht om de uitstoot van broeikasgassen te evalueren die het gevolg zijn van menselijke activiteit. Door de methode GWP 20a, het Global Warming Potential binnen een periode van 20 jaar, te beschouwen, wordt eerder de schade op korte termijn geschat. Naast deze methode op korte termijn zijn ook GWP 100a en GWP 500a beschikbaar, die respectievelijk de gevolgen op middellange en lange termijn in kaart brengen. De opwarming van de aarde, beschreven door de GWP s, is rechtstreeks gelinkt aan de voortdurende toename van de CO 2 -hoeveelheid in de atmosfeer. Dit gegeven maakt het mogelijk om de uitstoot van een kilogram van een bepaald broeikasgas af te wegen ten opzichte van de uitstoot van een kilogram CO 2. Op deze manier worden de Global Warming Potentials een index voor de relatieve bijdrage van 30

41 een broeikasgas aan de opwarming van de aarde. Het komt er dus op neer dat de GWP van CO 2 als referentie de waarde 1 meekrijgt. Het opstellen van deze GWP s verklaart enkel een deel van de klimaatveranderingen waaraan de aarde onderhevig is, belangrijke aspecten zoals de uitstoot van vliegtuigen en indirecte effecten worden niet meegenomen in de berekening. Tabel 14 toont de verschillende impact categorieën waarop de Global Warming Potentials betrekking hebben, met bovenaan de maatstaf CO 2. Tabel 14: impact categorieën IPCC 2001 (Frischknecht et al., 2007) 4.2 LCA analyse van biomassa Er werd reeds aangetoond dat vooral houtpellets als biomassa worden gebruikt om bij te stoken in de steenkoolcentrales. Dit gegeven zorgt ervoor dat deze LCA-analyse zich vooral zal toeleggen op deze pellets en in mindere mate op de andere vormen van biomassa zoals olijfpitresten en houtsnippers. Aangezien er in de ecoinvent-databank geen data aanwezig zijn omtrent het bijstoken van houtpellets in steenkoolcentrales, wordt het ganse proces in de mate van het mogelijke opgesplitst. De data die zich in de ecoinvent-databank bevinden, hebben vooral betrekking op Zwitserse installaties of op installaties waarvan de dimensies helemaal niet overeenkomen met de centrales waarop deze studie 31

42 zich toespitst. Om de resultaten de nodige relevantie te kunnen meegeven, worden de ze uiteindelijk vergeleken met deze van de overige Belgische energiebronnen en de Belgische energiemix. Om op de houtpellets aldus een LCA-analyse uit te voeren, is het noodzakelijk om de verschillende fases van de levenscyclus te onderscheiden om dan de totaalsom te kunnen maken op het gebied van milieu-impact. Certificatiebureau SGS, dat in samenwerking met het onderzoekscentrum Laborelec in opdracht van Electrabel reeds een certificatieprocedure heeft opgesteld voor biomassa, kon meegeven dat de gebruikte pellets worden geproduceerd met afvalhout uit de houtverwerkingsindustrie. Met behulp van de certificatieprocedure die door hen werd opgesteld, wordt het groene karakter van de gebruikte biomassa bewaard. De procedure probeert de totale energiebalans van de levering van biomassa vast te leggen inclusief de hoeveelheid fossiele brandstoffen die tijdens de levenscyclus werden aangewend. Zo worden bijvoorbeeld de specificaties van het droogproces aan de producent opgevraagd om de uiteindelijke energiebalans zo accuraat mogelijk te kunnen weergeven. Hetzelfde gebeurt met het elektriciteitsverbruik, waarvan eveneens de vorm van productie wordt nagetrokken. Daarom wordt voor alle ingevoerde biomassa de herkomst achterhaald en in kaart gebracht. Enkele formulieren dienen ingevuld te worden door zowel de biomassaproducent als door de verschillende transportfirma s. Dat de pellets uit afvalhout worden geproduceerd, brengt onmiddellijk met zich mee dat er geen specifieke oogst nodig is, er dient dus geen bos gerooid te worden. Dit zal onder meer rechtstreekse gevolgen hebben voor het transport en voor het gebruik van materiaal. In figuur 13 is de pelletproductie te zien zoals deze wordt beschreven in een LCA-studie naar houtpellets in Italië. Figuur 13: warmteproductie met pellets (Fantozzi, Barbanera, Buratti, 2006) 32

43 Het achterwege blijven van een specifieke oogst leidt ertoe dat het rechterdeel van de levenscyclus niet moet meegenomen te worden tijdens de rest van de analyse. Daardoor is het aangewezen om eerst te kijken naar de productie zelf, die reeds werd besproken in LCA-analyse van de productie Het produceren van de pellets zou volgens de hierboven aangehaalde Italiaanse studie kwh per kilogram houtpellet vereisen, dit komt neer op 62.9 kwh per ton. Deze som wordt op figuur 14 opgesplitst per stap in het productieproces. Dit blijkt echter een behoorlijk lage waarde te zijn voor het elektriciteitsverbruik tijdens productie. Een overzicht van 27 leveranciers van houtpellets en hun respectievelijke waardes voor elektriciteitsverbruik tijdens de productie leert dat het verbruik een pak hoger ligt. Het gemiddeld elektriciteitsverbruik bij de productie bedraagt 130 kwhe per ton. Samen met het elektriciteitsverbruik is ook het verbruik van fossiele brandstoffen bijgehouden, dit verbruik ligt gemiddeld ongeveer een factor 10 lager dan het elektriciteitsverbruik bij productie. Wanneer het gemiddeld elektriciteitsverbruik bij pelletproductie per land wordt bekeken, geeft dit de resultaten die in tabel 15 worden weergegeven. Als deze resultaten vergeleken worden met figuur 9 uit 3.2.3, dan is duidelijk dat de grootste leveranciers van pellets (Canada, Letland, Duitsland en Estland) ook tot die landen behoren met een zuinig gebruik van elektriciteit tijdens de productie. Dit in tegenstelling tot enkele uitschieters zoals Rusland, Zweden en de Verenigde Staten. Van enkele landen is ook het verbruik van fossiele brandstoffen bekend tijdens productie. Dit schommelt gemiddeld tussen 23 en 27 kwh per ton. Tabel 15: gemiddeld elektriciteitsverbruik bij productie per land Land van productie Gemiddeld elektriciteitsverbruik in kwhe/ton Canada Duitsland Estland Letland Litouwen Nederland Rusland Zweden Verenigde Staten

44 In de literatuur zijn gelijkaardige waarden te vinden voor het elektriciteitsverbruik bij pelletproductie. Zo spreken Damen en Faaij, 2005 over 125 kwh per ton terwijl Bradley, kwh per ton gebruikt. Pastre, 2002 houdt het bij een breed interval van 55 tot 535 kwh per ton, maar vermeldt dat het meest significante interval dit tussen 80 en 130 kwh per ton is. Figuur 14: energiebehoefte productie pellets (Fantozzi, Barbanera, Buratti, 2006) In de ecoinvent-databank is het produceren van pellets terug te vinden onder het proces wood pellets, u=10%, at storehouse. Dit proces omvat de volledige productiecyclus voor houtpellets met een vochtigheidsgraad van 10%, dit is iets meer dan de 7.23 % vochtigheidsgraad van de pellets die in België gebruikt worden. De pellets in de databank bestaan voor 72% uit zacht hout en voor 28% uit hard hout. In wat volgt een kort overzicht van de subprocessen die het proces van de pelletproductie omvat (Werner, Althaus, Künniger, Richter, 2007). Het drogen van industrieel zacht afvalhout, afkomstig van de houtverwerkingsindustrie, gedroogd in een oven tot een vochtigheidsgraad van 10%. Hierin zit dus het drogen van de ruwe grondstoffen in, een proces dat veel energie vergt. Ook de infrastructuur en het landgebruik van dit proces worden in acht genomen, al wordt hiervoor wel een schatting gemaakt. De hoeveelheid elektriciteit aan middenspanning die nodig is om het materiaal te malen en te persen tot de gewenste vorm. Dit komt voor deze processen neer op 20 kwh per ton gemalen hout en 77 kwh per ton gedroogd hout. 34

45 Een transport van de grondstoffen over een traject van 100 km (afgerond) met een goederentrein en met een vrachtwagen van 16 ton over een traject van 50 km (afgerond). Deze waarden zijn reeds aan de hoge kant wanneer vergeleken wordt met de gegevens die de leveranciers van de Belgische pellets ter beschikking stelden. Daar is namelijk geen sprake van een vervoer van grondstoffen met de trein. Het algemeen gemiddelde van het vervoer met de vrachtwagen komt wel op exact km. Hierbij dient ook gezegd dat de vrachtwagens een capaciteit hebben van gemiddeld 21 ton, iets meer dan de 16 ton die ecoinvent veronderstelt. Tabel 16: transport van grondstoffen voor productie bij leveranciers voor België Land van productie Gemiddeld aantal Gemiddelde capaciteit kilometer per vrachtwagen vrachtwagen (ton) Canada Duitsland Estland Letland Litouwen Nederland Rusland 5 25 Zweden Verenigde Staten Uit tabel 16 mag afgeleid worden dat de landen die voornamelijk instaan voor het invoeren van pellets, een behoorlijk lage score halen wat betreft het aantal kilometer dat moet gereden worden naar de productiehal. Dit heeft wellicht te maken met het feit dat deze landen meer zijn afgestemd op de productie van pellets en dat hier bijgevolg meer rekening mee wordt gehouden bij het plaatsen van een productie-eenheid. Het uiteenliggen van de waarden van bijvoorbeeld Rusland en Zweden heeft louter te maken met het tekort aan informatie bij deze leveranciers. Het resultaat via de ecoinvent-database zal dus wat productie betreft wat vertekend zijn, aangezien er een treinrit wordt meegerekend die niet van toepassing is en er gerekend wordt met een te groot aantal gereden kilometers met de vrachtwagen. Dit keer wel met een lichtere vrachtwagen dan in werkelijkheid. Deze verschillen zullen elkaar voor het verloop van de studie compenseren, zodat er geen rekening mee wordt gehouden. De infrastructuur die nodig is om pellets te produceren wordt eveneens in rekening gebracht. Dit proces bevat onder andere de productie en bijhorend afval van de installaties, nodig om pellets te produceren. Hiertoe behoort bijvoorbeeld de hoeveelheid staal en beton die werd gebruikt met de nevenprocessen die hiermee gepaard gaan. Ook het landgebruik van de hal 35

46 waar de productie plaats vindt, wordt meegerekend. De capaciteit van de pers wordt in de database 1250 kg/h genomen en er wordt een levensduur van 50 jaar verondersteld waarin de totale output 10 8 kg pellets bedraagt. Het resultaat van het totale proces is enerzijds de productie van 1 m³ houtpellets met een dichtheid van 650 kg/m³, een lower heating value van 12,164 MJ/m³ en anderzijds een warmteverlies aan de omgeving. Er moet dus op gelet worden de waarden om te rekenen naar 1 ton pellets aangezien het proces nu als eenheid m³ heeft. Op die manier sluit de eenheid beter aan bij deze van het transport, tonkilometer. Nu duidelijk is uit welke onderdelen het proces voor pelletproductie bestaat, kan er een analyse op uitgevoerd worden volgens de drie LCIA-methoden die reeds werden besproken LCA-analyse van het transport De houtpellets die gebruikt worden in de Belgische steenkoolcentrales zijn, zoals reeds beschreven, afkomstig uit een tiental landen waarvan Canada, Duitsland, Estland en Letland de voornaamste zijn. De verschillende trajecten die worden afgelegd kunnen nu per land gemiddeld beschreven worden, waarbij de verschillende vervoersmiddelen gescheiden blijven. De eenheid die gebruikt wordt bij transport binnen ecoinvent is de tonkilometer (tkm), deze houdt het vervoer in van 1 ton over 1 km of evenwaardige verhoudingen zoals 0.5 ton over 2 km. Uit de gegevens van de leveranciers (Comminicatie SGS SA Belgium) blijkt dat gemiddeld 91 km wordt afgelegd met vrachtwagens die een gemiddelde capaciteit hebben van 26 ton. Tabel 17 geeft een duidelijker beeld van het lokale transport van de afgewerkte producten per land. Opnieuw valt op dat Canada als hoofdleverancier voorzien is van een aangepaste productielocatie, door onmiddellijk transport met de goederentrein te voorzien. Gezien de omvang van het land geen slechte keuze; de overige landen werken voornamelijk met vrachtwagenvervoer. Het transport gaat richting de haven van Antwerpen vanwaar de pellets met een binnenschip naar de centrales worden gebracht (Ryckmans, André, 2005). Tabel 17: lokaal transport van de pellets als afgewerkt product Gemiddeld aantal Gemiddelde Gemiddeld aantal Land van kilometer per capaciteit kilometer per trein productie vrachtwagen vrachtwagen (ton) Canada Duitsland Estland

47 Letland Litouwen Nederland Rusland Zweden Verenigde Staten Naast het lokale transport van de pellets wordt er ook steevast een beroep gedaan op het transport over water. Het transport per schip wordt uitgedrukt in zeemijl, omgerekend staat één zeemijl voor 1852m. Tabel 18: transport per schip van de pellets Gemiddeld Gemiddelde Land van aantal kilometer capaciteit schip productie per schip (ton) Canada Duitsland Estland Letland Litouwen Nederland 0 0 Rusland Zweden Verenigde Staten Met de voorgaande gegevens bij de hand is het nu mogelijk de LCA-analyse van het ganse proces op te stellen. Hiervoor zullen de vier voornaamste invoerlanden gebruikt worden, deze vormen samen 83% van de invoer en productie aan pellets in België. Om aan elk van deze vier landen een correct gewicht mee te geven, wordt hun aandeel in de invoer van pellets herrekend naar 100%. Tabel 19: toekenning van de gewichten per land Aandeel in de totale invoer van pellets (in %) Herrekend naar 100 % Canada Duitsland

48 Estland Letland Totaal Op deze manier kan nu met name de impact van het transport van de pellets op een afdoende wijze berekend worden. Uit tabel 17 worden de nodige gegevens gehaald. Het transport vanuit Canada vraagt slechts 4 km met de vrachtwagen, wat herrekend met bovenstaand gewicht neerkomt op 1.45 km. In tabel 20 is een dergelijke omrekening gedaan voor elk van de vier landen. Tabel 20: omrekening van het aantal kilometer per vrachtwagen Afstand met Herrekend gewicht uit Afstand met vrachtwagen uit vrachtwagen tabel 17 (in %) tabel 15 (in km) herrekend (in km) Canada Duitsland Estland Letland Totaal Deze berekening is betrouwbaarder dan wanneer een gemiddelde genomen wordt van de afstand die door elk van de leveranciers wordt afgelegd. Bij deze werkwijze wordt immers rekening gehouden met het aandeel van elk land waardoor de kleinere importeurs met eerder onvolledige gegevens en grote afstanden per vrachtwagen slechts de impact hebben die ze waard zijn. Hetzelfde moet nu gedaan worden met de afstanden die per schip worden afgelegd. Deze gegevens worden afgeleid uit tabel 18. Tabel 21: omrekening van het aantal kilometer per schip Herrekend gewicht uit tabel 19 (in %) Afstand per schip uit tabel 18 (in km) Afstand per schip herrekend (in km) Canada Duitsland Estland Letland Totaal

49 Eenzelfde berekening volgt voor het transport per trein. Daar deze vorm van transport enkel in Canada voorkomt is de berekening iets eenvoudiger. Tabel 22: omrekening van het aantal kilometer per trein Herrekend gewicht uit tabel 19 (in %) Afstand per trein uit tabel 17 (in km) Afstand per trein herrekend (in km) Canada Duitsland Estland Letland Totaal Uit tabel 20 en 21 volgt dat een ton aan houtpellets gemiddeld km per vrachtwagen, 221 km per trein en 6723 km per schip aflegt alvorens de centrale te bereiken waar de verwerking gebeurt Volledige analyse IPCC GWP 20a Nu volgt de volledige analyse volgens de drie methoden die werden besproken in voor de productie en het transport van 1 ton aan houtpellets. Om dit te bekomen moet de eenheid 1m³ die gebruikt wordt bij de productie van de pellets dus omgerekend worden naar ton. Als geweten is dat de dichtheid van de geproduceerde pellets in ecoinvent 650 kg/m³ bedraagt, dan volstaat het de gegevens met een factor 1.54 te vermenigvuldigen om de waarden per ton te bekomen. Als eerste wordt gekeken naar de IPCC-waarde met het Global Warming Potential op 20 jaar. De waardes die in onderstaande grafiek worden weergegeven, zijn een equivalent aan de hoeveelheid uitgestoten CO 2. Figuur 15 toont deze resultaten en daarin valt op dat de waarden voor pelletproductie een stuk hoger zijn als deze voor het totale transport. Binnen het transport zorgt vooral het vrachtvervoer per schip voor de grootste hoeveelheid aan CO 2 -uitstoot of toch het equivalent ervan. De totale keten voor pellets heeft dus een waarde van = kg CO 2 voor de productie en het transport van 1 ton pellets. 39

50 Figuur 15: resultaat IPCC-GWP 20a voor productie en transport van 1 ton pellets IPCC-GWP 20a Equivalent kg CO 2 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 Pelletproductie 168,46 Transport vrachtwagen 14,44 Transport vrachtschip 74,16 Transport goederentrein 9,19 Totaal transport 97,79 Het totaal van pelletproductie en -transport kan nu afgewogen worden tegen de waarde die een steenkoolcentrale met zich meebrengt. Uit tabel 3 kan afgeleid worden dat het percentage biomassa dat wordt bijgestookt rondom 25% ligt. Dit is een behoorlijk hoge waarde; uit een vergunningsaanvraag uit november 2006 blijkt dat toen een hervergunning werd aangevraagd voor de centrale in Mol met een percentage bijstook van 10% (MER-verslag, 2006). Er zal toch met het percentage van 25% gewerkt worden, omdat dit naar de toekomst toe en meer geschikte waarde is en omdat de gegevens die door Electrabel worden vrijgegeven nu eenmaal dat percentage aanbrengen. Nu kan een ruwe schatting gemaakt worden door de waarden voor IPCC-GWP 20a van een steenkoolcentrale met 25% te verminderen. Als de waarden die hierboven bekomen werden voor de productie en het transport van pellets worden bijgeteld bij de waarde van de steenkoolcentrale, wordt een benadering bekomen van de waarde voor bijstook. De waardes van de steenkoolcentrale hebben echter betrekking op de productie van 1kWh aan elektriciteit. Om de waardes voor pellets onder dezelfde eenheid te kunnen bekijken, is er nood aan een omrekening. De verbrandingswaarde van de gebruikte pellets bedraagt GJ/ton en 1kWh aan elektriciteit staat gelijk aan 3.6MJ. Dit zou betekenen dat uit 1 ton pellets er 4826 kwh aan elektriciteit kan gehaald worden. Het rendement van een dergelijke centrale is echter slechts 35% wat ervoor zorgt dat er maar 1689 kwh elektriciteit uit een ton pellets verkregen wordt. Het komt er dus op neer dat de waarden voor de totale keten van pellets, uitgedrukt in kg/ton, uit de ecoinvent-databank moeten gedeeld worden door 1689 om de waardes per kwh te verkrijgen. 40

51 Om de IPCC-waarde te kennen die hoort bij de productie van 1kWh aan elektriciteit via bijstook wordt bijgevolg de waarde voor de steenkoolcentrale met 0.75 vermenigvuldigd en de berekende waarde voor de pellets met 0.25, waarna deze twee gesommeerd worden. Tabel 23: berekening van de IPCC-waarde voor bijstook IPCC-waarde (in equivalent kg CO 2 ) Omrekening naar 1kWh Omrekening naar percentage bijstook Keten voor pellets = 0.25 * = /1689 = kg CO 2 per kg per 0.25 kwh kg per kwh ton Steenkoolcentrale 1.1 kg CO 2 per 0.75 * 1.1 = kg CO 2 per kwh kwh kg per 0.75 kwh Totaal kg per kwh Deze omslachtige en wellicht minder nauwkeurige methode is nodig wegens het ontbreken van rechtstreekse gegevens voor het bijstoken van biomassa. De eigenlijke waarde ligt waarschijnlijk iets hoger aangezien in het proces van de steenkoolcentrale ook de waarde voor de bouw van de installatie wordt meegerekend en deze wordt samen met het ganse proces verminderd tot 75 % terwijl ook de pellets hiervan gebruik maken. Ook wordt verondersteld dat de verbranding van de pellets weinig bijkomende CO 2 -uitstoot met zich meebrengt, aangezien dit proces ook niet kan nagetrokken worden via de databank. Uit de elektriciteitsmix van de Verenigde Staten kan echter afgeleid worden dat bij elektriciteitsproductie met behulp van biomassa, de geproduceerde broeikasgassen in mindere mate afkomstig zijn van de elektriciteitsproductie op zich maar wel van de rest van de keten (Bauer, Jungbluth, Frischknecht, 2008). Deze resultaten tonen aan dat de levenscyclus van de pellets een grote impact heeft op het proces van elektriciteitsproductie in die zin dat de CO 2 -uitstoot of het equivalent ervan met meer dan 21% wordt teruggedrongen wanneer met een bijstookpercentage van 25% pellets gewerkt wordt. Er kan nu een vergelijking gemaakt worden met andere vormen van elektriciteitsproductie in België en de Belgische productiemix, allen terug te vinden in de databank van ecoinvent. Deze vergelijking wordt gemaakt in de grafiek op figuur 16. Hier wordt duidelijk dat het bijstoken van biomassa zorgt voor een daling aan CO 2 -uitstoot, ook wanneer dus de ganse levenscyclus van de pellets wordt bekeken. Bijstoken vertoont een gelijkaardige waarde als deze voor aardolie maar nog steeds een veel hogere waarde dan deze voor aardgas. De waarde voor de elektriciteitsmix in België is met 0.3 lager dan de overige wat betekent dat andere energiebronnen, vooral kernenergie, ervoor zorgen dat deze waarde naar beneden getrokken wordt. 41

52 Figuur 16: IPCC-waarden voor elektriciteitsproductie in België IPCC-waarden voor elektriciteitsproductie in België Equivalent kg CO2 per kwh 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,1 0,9 0,86 0,5 0,3 Steenkool Bijstook Aardgas Aardolie Mix Eco-indicator 99, HA Dezelfde berekeningen zijn noodzakelijk om de verschillende processen te kunnen evalueren met de Eco-indicator 99 zoals gebeurt in figuur 17. Dit zijn de waarden voor de productie en het transport van 1 ton houtpellets. In vergelijking met figuur 15 valt op dat voor pelletproductie en -transport de waarden hier dichter bij elkaar liggen. Het gebruik van de versie (H,A) zorgt ervoor dat een gelijke aandacht uitgaat naar de schade die kan aangericht worden aan de menselijke gezondheid en aan het ecosysteem. Opnieuw springt ook het vrachtvervoer per schip in het oog dat ruim 80% van de schade, gerelateerd aan het transport, op zich neemt. Figuur 17: resultaat eco-indicator '99 (H,A) voor productie en transport van 1 ton pellets Eco-indicator '99 H,A Punten per kwh ,10 1,27 8,62 0,64 10,53 Pelletproductie Transport vrachtwagen Transport schip Transport trein Totaal transport 42

53 Deze resultaten kunnen nog verfijnd worden door de verhoudingen van de drie categorieën van impact duidelijk te maken. Op de grafiek in figuur 18 is te zien dat de pelletproductie vooral impact heeft op het ecosysteem terwijl het transport vooral schade aanbrengt aan de menselijke gezondheid. Figuur 18: EI '99 (H,A): verhouding van de drie categorieën bij productie en transport van 1 ton pellets Eco-indicator '99 H,A Punten per kwh Pelletproductie Transport vrachtwagen Transport schip Transport trein Totaal transport EI '99 (H,A) grondstoffen EI '99 (H,A) menselijke gezondheid EI '99 (H,A) ecosysteem Om nu het principe van bijstook te kunnen afwegen ten opzichte van andere vormen van elektriciteitsproductie, wordt op eenzelfde manier te werk gegaan als bij de IPCC 2001-methode. Dit gebeurt in tabel 24. Tabel 24: berekening van de eco-indicator '99-waarde voor bijstook Eco-indicator 99- Omrekening naar Omrekening naar waarde (H,A) percentage 1kWh (in punten) bijstook Keten voor pellets = punten per ton 22.63/1689 = punten per kwh 0.25* = punten per 0.25 kwh Steenkoolcentrale 0,0324 punten per 0.75* = ,0324 punten per kwh kwh punten per 0.75 kwh Totaal punten per kwh Opnieuw wordt de eigenlijke verbranding van de pellets niet meegerekend bij een gebrek aan gegevens in de databank. Dit doet vermoeden dat de eigenlijke waarde iets hoger komt te liggen, wat 43

54 ervoor zorgt dat in figuur 19 de elektriciteitsproductie via bijstook een nagenoeg gelijke waarde haalt voor de eco-indicator 99 als de productie in een steenkoolcentrale. Ook de productie in een aardgascentrale benadert deze twee waarden. Uitschieter zijn opnieuw de centrales waar met aardolie wordt gewerkt. Figuur 19: EI '99 (H,A); resultaat voor elektriciteitsproductie in België met verhouding van de drie categorieën Eco-indicator '99-waarden voor elektriciteitsproductie in België Eco-indicator '99 (H,A) Punten per kwh 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,032 Steenkool Bijstook 0,028 Aardgas 0,035 Aardolie 0,065 0,016 Mix Punten per kwh 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 Steenkool Bijstook Aardgas Aardolie Mix EI '99 (H,A) grondstoffen EI '99 (H,A) menselijke gezondheid EI '99 (H,A) ecosysteem Uit de rechter grafiek kan afgeleid worden dat het bijstoken van pellets vooral een impact heeft op de menselijke gezondheid. Deze impact is vergelijkbaar met de impact die de steenkoolcentrales en deze op aardolie hebben op de menselijke gezondheid. De centrales op aardgas tasten vooral de grondstofvoorraden aan en hebben net zoals de elektriciteitsmix een mindere impact op de menselijke gezondheid in vergelijking met steenkoolcentrales en centrales met bijstook. Nu kan in het bijzonder nog gekeken worden waar zich de schade voordoet door de drie categorieën in detail te bekijken. Een opmerkelijke waarde is die voor landbezetting bij het bijstoken van pellets die twee maal zo groot is als deze bij een steenkool- en aardoliecentrale. Het hoge cijfer voor ioniserende straling in de Belgische productiemix is te wijten aan het gebruik van kernenergie. Hier tegenover staat dat het lage cijfer voor de impact op de klimaatwijziging bij de productiemix eveneens te wijten is aan de kerncentrales. Het aantasten van de luchtwegen wordt slechts in geringe mate gereduceerd door het bijstoken van pellets, hier is de score van een aardgascentrale heel wat beter. 44

55 Tabel 25: detail van de impact van elektriciteitsproductie van 1 kwh elektriciteit via verschillende methodes (in 10-3 punten) Steenkool Bijstook Aardgas Aardolie Mix Verzuring en eutrofiëring 1,66 1,36 0,24 1,60 0,31 Milieuvergiftiging 0,38 0,35 0,01 0,66 0,11 Landbezetting 0,63 1,21 0,07 0,69 0,14 Kankerverwekkende effecten 0,29 0,28 0,01 0,2 0,09 Klimaatwijziging 5,87 4,61 2,87 5,01 1,78 Ioniserende straling 0,01 0, ,37 Verdunnen van de ozonlaag Aantasting van de luchtwegen 17,8 14,5 1,48 15,7 3,35 Gebruik van fossiele brandstoffen 5,78 5,35 30,3 41,5 9,50 Ontginning van mineralen 0,05 0, , Cumulative energy demand (CED) De laatste methode die toegepast wordt, is deze van de cumulatieve energievraag. Hierin kan gekeken worden welke processen een grote hoeveelheid energie opslorpen en tegelijk is het een indicator voor de milieu-impact. Figuur 20 leert dat het transport op zich weinig energie vereist in tegenstelling tot de pelletproductie. Er moet wel opgemerkt worden dat de CED-waarde opgesplitst wordt in acht gescheiden waardes, naargelang de energievorm die gebruikt wordt, zoals te zien in tabel 12. De pelletproductie maakt voornamelijk gebruik van hernieuwbare energie, meer als 85% van de gebruikte energie komt uit de categorie hernieuwbare energie, biomassa. Bij het transport neemt het vervoer per schip het grootste deel van het energiegebruik voor zijn rekening. Van alle energie die voor het transport wordt aangewend, is ruim 88% afkomstig van fossiele brandstoffen. 45

56 Figuur 20: CED voor productie van 1 ton pellets CED voor productie en transport van 1 ton pellets Pelletproductie Transport vrachtwagen Transport vrachtschip MJ-equivalent Transport goederentrein Totaal transport Tabel 26 geeft de berekening van de CED-waarde voor het bijstoken van 25% houtpellets in een steenkoolcentrale. Tabel 26: berekening van de CED-waarde voor bijstook Omrekening naar CED-waarde Omrekening naar percentage (in equivalent-mj) 1kWh bijstook Keten voor pellets = MJ per ton /1689 = MJ per kwh 0.25*14.84= 3.71 MJ per 0.25 kwh Steenkoolcentrale 0.75*12.21 = 9.16 MJ MJ per kwh MJ per kwh per 0.75 kwh Totaal MJ per kwh De waarde voor de 25% aan pellets is hier opmerkelijk hoog en dit laat zich ook zien in figuur 21. Het bijstoken vergt meer energie dan het gebruik van een 100% steenkoolcentrale. Aardgas laat opnieuw de laagste waarde optekenen en de elektriciteitsmix ligt bij deze methode relatief hoog, wat te maken heeft met de hogere waarde voor kernenergie. 46

57 Figuur 21: CED voor de elektriciteitsproductie in België per kwh CED voor de elektriciteitsproductie in België Equivalent- MJ 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 12,86 13,28 12,21 11,48 9,54 Steenkool Bijstook Aardgas Aardolie Mix Conclusie In elk van de drie methodes komt een gelijkaardig resultaat naar voor. Wat betreft de levenscyclus van de houtpellets volgt uit de grafieken op de figuren 15, 17, 18 en 20 dat de impact van de productie telkens groter is dan deze van het transport. Dit resultaat is het meest uitgesproken bij de CEDmethode, waar een duidelijk verschil in energieverbruik tussen de twee processen zichtbaar is. De Eco-indicator geeft een veel kleiner verschil weer tussen beide processen maar de impact van de schade doet zich op een ander terrein voor. Het transport schaadt vooral de menselijke gezondheid en de productie tast het ecosysteem aan. Wat de CO 2 -uitstoot betreft, brengt de productie van de pellets opnieuw een hogere waarde met zich mee dan het transport ervan. Elke methode vertoont een grote waarde voor het vervoer per vrachtschip, dit wijst op een grotere schade aan mens en milieu ten opzichte van de andere transportmiddelen. Binnen de levenscyclus moet dus geprobeerd worden om de productie efficiënter te laten verlopen door het eindproduct te bekomen met een minimum aan energie-input. Ook het transport per schip wordt best beperkt, al houdt dit in dat enkel nog met Europese leveranciers kan gewerkt worden. De bekomen resultaten lopen gelijkaardig met deze van een studie van ExternE, die wordt aangehaald door de Bond Beter Leefmilieu (BBL, 2009). Figuur 22 toont de minieme vermindering van de CO 2 - uitstoot wanneer aan bijstook wordt gedaan en op de grafiek van figuur 23 is een gelijkaardige trend te zien bij de uitstoot van SO 2, NO x en stof. 47

58 Figuur 22: uitstoot CO 2 met bijstook (ExternE) Figuur 23: uitstoot vervuilende stoffen met bijstook (ExternE) Wanneer de vergelijking gemaakt wordt tussen de verschillende vormen van elektriciteitsproductie zoals in de figuren 16, 19 en 21, dan worden de verschillen zichtbaar tussen een steenkoolcentrale en een centrale met bijstook. Deze laatste brengt minder CO 2 -uitstoot met zich mee en de impact op mens en milieu is ook kleiner, wat af te leiden is uit de Eco-indicator. Bij deze laatste methode is de waarde voor bijstook zelfs lager dan deze voor een aardgascentrale. Toch zijn er geen opmerkelijke verbeteringen te noteren, de waarden voor bijstook liggen voor elke methode nog een stuk boven de Belgische elektriciteitsmix. Opvallend is dat het bijstoken van pellets meer energie vraagt dan een gewone steenkoolcentrale. Het opdrijven van het percentage aan pellets dat wordt bijgestookt, kan voor een verbetering van de deze resultaten zorgen. Hier zijn echter opnieuw technische aanpassingen voor nodig die op hun beurt energie vragen en een bepaalde impact op het milieu hebben. Het beperkte rendement van de centrales waar de pellets gebruikt worden, zorgt ervoor dat het positieve effect van het bijstoken voor een deel 48

59 wordt teniet gedaan. Toch blijft vooral het gebruik van steenkool de resultaten voor bijstook in negatieve zin beïnvloeden. Deze conclusie sluit aan bij diegene die gemaakt werd door de Bond Beter Leefmilieu. Ook de BBL verwijst naar een geringe daling van de uitstoot van de verscheidene polluenten. Een te kleine daling echter om maar in de buurt te komen van bijvoorbeeld een aardgascentrale. De centrales blijven ondanks bijstook zeer vervuilend Vergelijkende studie voor Canadese Pellets Voor de meest geïmporteerde pellets uit Canada werd door een onderzoeksgroep rond biomassa en bio-energie aan de University of British Columbia reeds een LCA-analyse uitgevoerd onder leiding van Tony Bi (Bi et al., 2008). Hierin worden vooral met betrekking tot de afstanden en de transportmiddelen waardes verkregen die sterk overeenstemmen met deze die beschikbaar zijn via de leveranciers. Het binnenlands transport van grondstoffen per vrachtwagen bedraagt in deze studie 27 km, waar het gemiddelde van de Canadese leveranciers op 37 km komt. De treinrit die de pellets van de productiehal naar de haven brengt, gaat in dit onderzoek over 750km. Dit is iets meer dan de gemiddelde afstand van 608 km van de Canadese leveranciers maar toch een aanvaardbaar verschil. Het vervoer per schip van de haven in Vancouver tot de haven van Stockholm gaat over een traject van km. Ook deze afstand is vergelijkbaar met de afstand waarmee de Canadese leveranciers te maken hebben. De gemiddelde afstand die moet overbrugd worden per schip door de leveranciers in Canada blijkt km te zijn. De installatie om het hout te drogen wordt grotendeels draaiende gehouden door biologische brandstoffen en in mindere mate door steenkool, dit is ook het geval bij de droogprocessen in de ecoinvent-databank. De resultaten van het onderzoek worden in de studie niet voorgesteld met behulp van de drie LCIAmethodes die in deze thesis wel aangewend worden. De uitstootgassen tijdens het ganse proces van productie en transport worden uitgedrukt in g/ton en op die manier worden de hoeveelheden van elk gas vergeleken. Er wordt nog eens het onderscheid gemaakt tussen aardgas als brandstof en houtresten, maar zoals gezegd houden de processen binnen ecoinvent enkel rekening met biobrandstof tijdens de productie van pellets. Om een vergelijking te maken, moeten de eenheden van deze studie en deze uit de ecoinvent-databank overeenkomen. Ecoinvent plaatst deze waarden in kg/m³ en aangezien 1 pellet een dichtheid heeft van 650 kg/m³ is de omrekening naar kg/ton snel gemaakt. Vermenigvuldigen met een factor duizend geeft dan de waardes in g/ton, zoals deze ook worden gebruikt in de Canadese studie. 49

60 Tabel 27: uitstootgassen bij productie van pellets: vergelijking Uitstoot bij productie van pellets in g/ton Vervuilende University of stoffen British Columbia Ecoinvent CO CO CH NO x N 2 O Enkele waardes liggen in dezelfde lijn, zoals deze voor CO en N 2 O. Ook de hoeveelheid CO 2 mag in dezelfde lijn genoemd worden. Wanneer immers met een fossiele brandstof gewerkt wordt tijdens productie, dan loopt de hoeveelheid CO 2 volgens de University of British Columbia op tot g/ton. Het verschil kan hier te wijten zijn aan het feit dat ecoinvent een volledige werking met biobrandstof veronderstelt, terwijl de Canadese studie uitgaat van overwegend biobrandstof en deels fossiele brandstof. De ecoinvent-waarden zijn dus over het algemeen iets lager. Een andere verklaring is dat de bij ecoinvent gewerkt wordt met waarden voor pelletproductie in Europa en deze zijn zoals reeds werd aangehaald in punt verschillend van de Canadese. Een ander aspect dat besproken wordt binnen de Canadese studie zijn de Global Warming Potentials van de productie van houtpellets. Deze komen dus overeen met de IPCC-methode die in deze studie gehanteerd wordt en de GWP s op een basis van 20 jaar bekijkt. Het CO2-equivalent (GWP) dat tijdens productie vrijkomt is volgens de Canadese studie g/ton, terwijl dit binnen ecoinvent g/ton wordt. Dit verschil moet te wijten zijn aan het extra transport dat ecoinvent meerekent bij de productie. Wellicht geeft dit ook aan hoe LCA-analyses binnen de literatuur kunnen uiteenlopen naargelang interpretatie en toepassing GWP-vergelijking Het naast elkaar leggen van verschillende reeds uitgevoerde studies kan een vergelijking opleveren van de GWP-waardes voor biomassa. Tabel 28 geeft de GWP-waarde en deze voor verzuring en eutrofiëring. Deze laatste twee geven een zicht op respectievelijk het equivalent aan kilogram SO 2 en PO 4. De tabel toont de waarden voor de productie van 1kWh zoals deze werden berekend door Pehnt met een vergelijking met de ecoinvent-waarden (Pehnt, 2006). 50

61 Tabel 28: vergelijking van de GWP-waarde en deze voor verzuring en eutrofiëring bij de productie van 1 kwh elektriciteit (Pehnt, 2006; Laleman, 2009; Detavernier, 2009) GWP (in g CO 2 -eq.) Verzuring (in mg SO 2 -eq.) Eutrofiëring (in mg PO 3-4 -eq.) Waterkracht 3.1 MW 300 kw Windenergie 1.5 MW (onshore) 1.5 MW (offshore) Windenergie via Ecoinvent PV PV via Ecoinvent Geothermisch Biomassa Boshout stoomturbine Afvalhout stoomturbine Bijstook Bijstook via Ecoinvent De lage waardes die Pehnt berekent in vergelijking met de eigen waardes uit de Ecoinvent-databank zijn opvallend. Ecoinvent geeft een waarde van 1100g CO 2 per kwh voor een 100% steenkoolcentrale. Wanneer slechts 25% hiervan vervangen wordt door pellets, die reeds een ganse cyclus achter de rug hebben, is het onwaarschijnlijk dat dit cijfer voor de Global Warming Potential zou zakken tot 27g per kwh zoals dit bij Pehnt het geval is. Uit tabel 23 volgt immers dat de productie en het transport van de pellets, nodig voor 1 kwh, reeds g aan CO 2 met zich meebrengen. Op dezelfde tabel is te zien dat het aandeel van de pellets in het proces van bijstoken 39.4 g per kwh bedraagt. Dit zou de lage waarde van Pehnt kunnen verklaren, wanneer deze enkel rekening heeft gehouden met het aandeel biomassa binnen het bijstoken. Belangrijk is ook te vermelden dat landbezetting niet wordt meegerekend bij Pehnt. De waarden van Pehnt liggen ten slotte ook ver verwijderd van deze uit figuur 22 die wel aansluiten bij de waarden berekend met Ecoinvent. Overige studies zoals deze van Woods en Mann berekenen wel waarden voor bijstook omtrent 860 g CO 2 /kwh (Woods, 2006; Mann, 2000). Van de overige hernieuwbare energiebronnen scoort PV over het algemeen minder goed. 51

62 5. Het huidige beleid rond biomassa In België is de federale overheid niet verantwoordelijk voor energie in het algemeen. Enkel het thema kernenergie behoort nog tot het bevoegdheidspakket van de federale overheid. Samen met klimaat vallen deze twee thema s onder de bevoegdheid van de Minister van klimaat en energie Paul Magnette, die hierbij wordt ondersteund door de Federale Overheidsdienst (FOD) Economie, Klimaat, Middenstand en Energie. Deze instantie houdt het nationale energiebeleid en de bijhorende energiebalansen bij. In dit kader is onder andere ook de Federale Raad voor Duurzame Ontwikkeling in het leven geroepen, die de Belgische federale overheid advies geeft over het beleid inzake duurzame ontwikkeling. Aangezien het grootste deel van verantwoordelijkheden zich echter op gewestelijk niveau bevinden, is het aangewezen om daar het beleid rond hernieuwbare energie te bespreken. 5.1 Het Vlaams energiebeleid De doelstellingen De Vlaamse Regering heeft onlangs haar doelstellingen met betrekking tot hernieuwbare energie vastgelegd tot en met Hieruit blijkt dat in % van de geleverde elektriciteit moet opgewekt worden met hernieuwbare energie (Vlaams Parlement, 2009). Deze 13% in 2020 is ook het streefcijfer dat de Europese Unie aan België oplegt. Tabel 29: doelstellingen hernieuwbare energie tot 2020 jaar % 0,80 1,20 2,00 2,50 3,00 3,75 4,90 5,25 6, Deze cijfers betekenen een verdubbeling van het aandeel groene stroom binnen tien jaar. Er werd reeds aangehaald dat het grootste deel hiervan uit biomassa en meer bepaald uit bijstook zal gehaald worden De energiemarkt Om het Vlaamse, gewestelijke beleid betreffende hernieuwbare energie te kaderen, is het noodzakelijk om de organisatie van de energiemarkt te verduidelijken. Deze structuur werd vastgelegd in 2000 door 52

63 middel van het Elektriciteitsdecreet. Hierin werden de rechten en plichten van de verschillende spelers op de elektriciteitsmarkt vastgelegd (Elektriciteitsdecreet, 2000). Er zijn de elektriciteitsproducenten zoals Electrabel en SPE die de nodige elektriciteit opwekken. Deze wordt dan door de transportnetbeheerder en de distributienetbeheerders tot bij de klant gebracht. Een evenwichtsverantwoordelijke zorgt ervoor dat er steeds een evenwicht is tussen de elektriciteitsproductie en -afname. De transportnetbeheerder Elia verzorgt het transport op hoogspanning en bijgevolg over lange afstanden terwijl de distributienetbeheerders elektriciteit over het midden- en laagspanningsnet tot bij de klant brengen. De distributienetbeheerders zoals Gaselwest, Imewo en Sibelgas zijn gebonden aan een welbepaald grondgebied waardoor de klant hierin geen keuze kan maken. Om hun taken uit te voeren doen de Vlaamse distributienetbeheerders een beroep op Eandis. Waar de klant wel een keuze in heeft sinds de vrijmaking van de energiemarkt in juli 2003 is de energieleverancier. De energieleveranciers kopen elektriciteit aan bij de producenten waarna deze via het principe van vrije concurrentie door hen aangeboden wordt op de markt. Om ervoor te zorgen dat tussen de verschillende spelers zich geen onregelmatigheden voordoen, zijn er enkele regulatoren opgericht. Op federaal niveau is dit de CREG, de Commissie voor de Regulering van de Elektriciteit en het Gas. Er zijn ook gewestelijke regulatoren actief, in Vlaanderen is dat de VREG Groenestroomcertificaten (GSC) In artikel 21 van het Elektriciteitsdecreet wordt een systeem van groenestroomcertificaten ingevoerd voor groene stroom waarvan de producent aantoont dat deze in het Vlaamse Gewest is geproduceerd. In enkele andere Europese landen wordt gewerkt met een rechtstreekse subsidie aan groenestroomproducenten. Het systeem bestaat uit acht stappen waarin alle spelers binnen de energiemarkt worden betrokken (Vreg, 2009). 1. Het maandelijks rapporteren van de netto productie- en injectiegegevens door de netbeheerders en de producenten. De netto-elektriciteit is de geproduceerde elektriciteit verminderd met de elektriciteit verbruikt door de functionele installaties van de productieinstallatie. Op die manier kan bepaald worden welke hoeveelheid aan hernieuwbare energie er maandelijks wordt geproduceerd en op het net geïnjecteerd. 2. De bekomen gegevens laten de VREG toe om groenestroomcertificaten toe te kennen aan de producenten van deze groene stroom. Volgens artikel 22 van het Elektriciteitsdecreet hoort bij een schijf van 1000 kwh aan groene stroom één certificaat. Dit certificaat kan gebruikt worden als garantie van oorsprong of voor de certificatenverplichting, of voor beide. Dit hangt af van de installatie en wordt in stap 5 en 6 verder duidelijk gemaakt. 53

64 3. De groenstroomcertificaten kunnen vervolgens door de producenten verkocht worden aan een wettelijk vastgelegde minimumprijs aan hun distributie- of transmissienetbeheerder. Deze minimumsteun wordt vastgelegd afhankelijk van de gebruikte hernieuwbare energiebron en de gebruikte productietechnologie. Ze bedraagt (Elektriciteitsdecreet, 2000): voor zonne-energie: 450 euro per overgedragen certificaat; voor waterkracht, getijden- en golfslagenergie en aardwarmte: 95 euro per certificaat; voor windenergie op land en voor organisch-biologische stoffen waarbij al dan niet coverbranding wordt toegepast, voor de vergisting van organisch-biologische stoffen instortplaatsen en voor het organisch biologisch deel van restafval: 80 euro per certificaat. Onder dit derde punt valt dus het coverbranden van biomassa en dit proces wordt op gelijke voet behandeld als windenergie en het gebruik van biogas. Opvallend is het hoge bedrag dat aan zonne-energie wordt toegekend, terwijl dit niet evenredig is met de resultaten uit de LCAanalyse (Laleman R., 2009). Deze bedragen werden ondertussen reeds aangepast, dit wordt verder besproken in 5.1 en De producenten van groene stroom kunnen de toegekende certificaten ook aan traders of leveranciers verkopen op de vrije markt. In dit geval wordt onderhandeld over de prijs. Ook de netbeheerders kunnen de certificaten die zij hebben gekocht opnieuw te koop aanbieden. Figuur 22 geeft de gemiddelde prijs weer voor een groenestroomcerificaat op de vrije markt met een onderscheid tussen deze met en zonder garantie van oorsprong. Figuur 24: gemiddelde prijs voor een groenestroomcertificaat per maand (Vreg, 2009) 54

65 5. Elke leverancier die zich ertoe verbindt om groene stroom te leveren aan eindafnemers, moet maandelijks een aantal groenestroomcertificaten indienen bij de VREG voor gebruik als garantie van oorsprong. Dit aantal wordt bepaald door de hoeveelheid groene stroom die zij maandelijks leveren. De VREG geeft deze certificaten daarna terug. Volgens het Elektriciteitsdecreet is dit aantal te berekenen met de formule C = G * Ev, waarin C gelijk is aan het aantal voor te leggen certificaten, uitgedrukt in MWh; G gelijk is aan op 31 maart 2003; op 31 maart 2004; op 31 maart 2005; op 31 maart 2006; op 31 maart 2007; op 31 maart 2008; op 31 maart 2009; op 31 maart 2010; op 31 maart De factor G kan dus gezien worden als een groeifactor om het aantal voor te leggen certificaten stelselmatig op te drijven. Ev is gelijk aan de totale hoeveelheid elektriciteit, uitgedrukt in MWh, die in het jaar n-1 afgenomen werd op afnamepunten gelegen in het Vlaams Gewest. Het mag echter niet voorkomen dat het aantal voor te leggen certificaten in jaar n kleiner zou zijn dan het aantal toegekende certificaten het jaar voordien. In dit geval wordt G verhoogd, zonder rekening te houden met de vastgelegde waarde in dat jaar, zodat de som van alle voor te leggen certificaten in dat jaar minstens gelijk is aan het aantal certificaten dat het jaar voordien werd toegekend. 6. De certificaten die reeds werden gebruikt als garantie van oorsprong kunnen daarna nog gebruikt worden voor de certificatenverplichting en kunnen opnieuw op de vrije markt worden verkocht. 7. Net zoals voor de garantie van oorsprong dient ook elke leveranciers een aantal certificaten voor de certificatenverplichting in te dienen bij de VREG. Dit is een verplichting en per ontbrekend certificaat volgt er dan ook een boete. Deze boete bedroeg in 2004 nog 30 euro per ontbrekend certificaat en is in 2007 reeds opgelopen tot 45 euro. Het aantal dat moet ingeleverd worden wordt berekend als een percentage van de totale hoeveelheid stroom die zij in een jaar geleverd hebben. De VREG haalt deze certificaten dan uit de handel. 55

66 8. De producent kan evenwel ook zijn elektriciteit verkopen aan een trader of een leverancier die deze dan levert aan de eindafnemer. Dit staat los van de certificatenhandel. Onderstaande tabel geeft het aantal productie-installaties en het geïnstalleerd vermogen waarvoor groenestroomcertificaten worden toegekend, per technologie. Tabel 30: aantal productie-installaties en het geïnstalleerd vermogen waarvoor groenestroomcertificaten worden toegekend, per technologie (VREG 2008). Aantal installaties in Vlaanderen waarvoor GSC worden toegekend Geïnstalleerd vermogen in Vlaanderen waarvoor GSC worden toegekend (kwe) Zonne-energie Windenergie op land Biomassa uit huishoudelijk afval Biogas stortgas Biomassa uit land of bosbouw Waterkracht Biogas RWZI Biogas overig Biomassa gesorteerd of selectief ingezameld afval Totaal Er zijn duidelijk meer installaties voor zonne-energie waar GSC aan toegekend worden, maar het grootste vermogen is terug te vinden onder de biomassa-installaties. Dit grote vermogen is voor een groot stuk te wijten aan bijstook in de steenkoolcentrales, daar uit tabel 3 volgt dat bijstook goed is voor een vermogen van 310 MWe aan groene stroom. Het bijstoken gebeurt zoals reeds aangetoond in de meeste gevallen met pellets, welke afkomstig zijn van het afval in de houtverwerkingsindustrie. Aangezien ook dit hout uiteindelijk afkomstig is van bosbouw mag verondersteld worden dat het vermogen van 186 MWe, afkomstig van biomassa uit land- en bosbouw, aan het gebruik van pellets in de steenkoolcentrales toe te schrijven is. Het totale aantal groenestroomcertificaten dat in 2008 uitgereikt werd aan deze installaties bedraagt stuks. De grafiek in figuur 23 geeft dit aantal per technologie. Daaruit volgt dat biomassa de slokop is wat betreft het aantal certificaten en meer bepaald de fractie uit huishoudelijk afval en het gesorteerde of selectief ingezameld afval. Er is sinds het invoeren van het systeem vooral in de laatste vijf jaar een opmerkelijke stijging in het aantal toegekende groenestroomcertificaten. Figuur 24 toont deze stijging en opvallend is het feit dat zonne- 56

67 energie, waterkracht en biomassa uit huishoudelijk afval nauwelijks meegaan in de stijgende lijn die bijvoorbeeld biomassa uit gesorteerd of selectief ingezameld afval wel doormaken. Figuur 25: het aantal uitgereikte GSC per technologie (Vreg, 2008) Figuur 26: aantal uitgereikte groenestroomcertificaten per technologie en per maand (Vreg, 2008) 57

68 Het systeem van de groenestroomcertificaten wordt gehandhaafd in Vlaanderen maar in Wallonië wordt het systeem op een andere manier toegepast. In Vlaanderen is één van de criteria om de certificaten uit te reiken de reductie van de uitstoot van broeikasgassen. Bij het bepalen van de hoeveelheid groene stroom wordt dus rekening gehouden met het fossiele brandstofverbruik tijdens de voorbehandeling. Het Waals systeem is gebaseerd op CO 2 -emissies die worden vermeden (Ryckmans, 2008). Dit gebeurt op basis van een LCA-analyse waarvoor een STEG-centrale met een rendement van 55% als referentie wordt genomen. Bij import van biomassa wordt de levenscyclus nagetrokken en de CO 2 - balans opgemaakt. Een negatief advies zorgt ervoor dat het toegekende certificaat opnieuw wordt ingetrokken. Zoals reeds vermeld is er ook door Electrabel een certificatensysteem uitgewerkt om de geïmporteerde biomassa op duurzaamheid te controleren (SGS, Laborelec, 2007) De GSC voor bijstook GSC op basis van de onrendabele toppen Uit de studie van de Onrendabele Toppen die het Vito in 2005 heeft uitgevoerd, blijkt dat de minimumsteun van 450 euro voor PV-installaties is gekozen op basis van deze onrendabele top (Moorkens., Claes, Polders, Vercaemst, 2005). De onrendabele top van een investering is het productie-afhankelijk gedeelte van de inkomsten dat nodig is om de nettowaarde van een investering op nul te doen uitkomen. De Vlaamse Regering heeft deze steunmaatregel dan ook uitgewerkt om de meerkost van de verschillende duurzame installaties te vergoeden. Tabel 31: onrendabele toppen van duurzame elektriciteitsproductie in Vlaanderen Technologie Onrendabele Top (c /kwh) Onshore windenergie tot 0.5 MW 10.4 Onshore windenergie tot 1.5 MW 10.7 Onshore windenergie groter dan 1.5 MW 11.0 Offshore windenergie 9.3 Meestook biomassa in centrales 6.8 Stortgas -0.3 RWZI/AWZI 31.3 PPO 9.9 Co-vergisting 4.4 AVI

69 PV REN 45.4 PV NB 45.0 PV ondernemingen 78.9 Tabel 31 toont de berekende waarden voor de onrendabele toppen van de duurzame elektriciteitsproductie in Vlaanderen. Er is te zien dat voor de private investeringen in zonnepanelen (PV REN en PV NB) de hoogte van de minimumsteun (450 euro per MWh) zodanig werd gekozen dat de onrendabele top ( 0.45 per kwh = 450 per MWh) gelijk werd aan de minimumvergoeding van een groenestroomcertificaat. Dit is niet zo in het geval van het meestoken van biomassa in de steenkoolcentrales. De onrendabele top bedraagt hier per kwh, of 68 per MWh. Voorlopig bedraagt de minimumsteun voor het bijstoken van biomassa in de steenkoolcentrales 80 euro per MWh. Dit betekent dat er per MWh die geproduceerd wordt 12 winst wordt gemaakt met behulp van de groenestroomcertificaten, die op de vrije markt een ruime 105 waard zijn. De onrendabele top werd hier wel berekend met een bijstookpercentage van 10%, terwijl dit nu reeds meer als 20% bedraagt. Hierdoor liggen de investeringskosten hoger en zo ook de onrendabele top waardoor de winstmarge wellicht niet zo hoog is De minimumwaarde voor GSC in het geval van bijstook Gezien dit gegeven is het een goede zaak dat de Vlaamse regering op 6 februari 2009 heeft beslist om de minimumsteun voor bijstook in kolencentrales af te zwakken tot 60/MWh gedurende tien jaar (Vlaams Parlement, 2009). Dit is een rechtstreeks gevolg van de evolutie van de meerkost die aan dergelijke investeringen vast hangt. Ervaring en technologische ontwikkeling hebben ervoor gezorgd dat deze gevoelig is gedaald, wat bijvoorbeeld zeker het geval is voor PV-installaties. De Vlaamse regering spreekt van een huidige meerkost van 40/MWh voor bijstook, wat de daling van de minimumsteun verklaart. Er wordt erkend dat voorheen winsten werden geboekt met het systeem van de groenestroomcertificaten, dit zou nu niet meer het geval mogen zijn. Bijkomend wordt vanaf nu slechts de helft van de certificaten, behaald via bijstook, nog in aanmerking genomen voor de inleveringsverplichting. Dit betekent dat er dubbel zoveel certificaten nodig zijn om aan de groenestroomverplichting te voldoen. In de periode tussen 1 januari 2005 en 1 januari 2009 werden GSC uitgereikt voor groene stroom opgewekt in steenkoolcentrales, goed voor een totaalbedrag van (Vreg, 2009). 59

70 Gebreken in het Elektriciteitsdecreet Inzake het voorontwerp van het decreet dat de wijziging van het Elektriciteitsdecreet inhoudt, werd een advies gevraagd door de Vlaamse Regering aan de Minaraad (Minaraad, 2009). De Minaraad stelt het op prijs dat het voornemen uit de regeringsverklaring wordt ingevuld om de doelstellingen voor hernieuwbare energie tot 2020 vast te leggen (Tabel 29). Eveneens is de Minaraad tevreden met de poging om de certificaatwaarde af te stemmen op de reële minimale steun die de verschillende hernieuwbare technologieën nodig hebben om rendabel te worden. Toch zijn er enkele twistpunten, zo ook rond de zojuist aangehaalde wijzigingen in het Elektriciteitsdecreet omtrent het bijstoken van biomassa. Het is namelijk onvoldoende om de waarde van de certificaten voor bijstook in de bestaande verouderde steenkoolcentrales te halveren, zegt de Minaraad. Zoals reeds in deze studie werd geopperd, stelt ook de Minaraad dat het bijstoken van biomassa een suboptimaal gebruik is van de schaarse biomassa. Het rendement van de gebruikte centrales is te laag en de uitstoot van schadelijke gassen wordt slechts in kleine mate teruggedrongen. Een tweede bedenking die gemaakt wordt door de Minaraad is dat het competitief voordeel van de steenkoolcentrales niet weggewerkt wordt. De meer milieuvriendelijke alternatieven zouden meer moeten gestimuleerd worden in plaats van het bijstoken. Wellicht even belangrijk is volgende stelling die door de Minaraad geponeerd wordt: Meer fundamenteel zou de regering zich vragen moeten stellen bij de opportuniteit van het erkennen van bijstook van biomassa in steenkoolcentrales als bron van groene stroom. Deze vorm van hernieuwbare energie wordt dus in vraag gesteld. Reeds in 2007 waren er twijfels bij de mogelijke oversubsidiëring van sommige vormen van hernieuwbare energie. Er werd toen voorgesteld om de minimumwaarden voor de certificaten in het Elektriciteitsdecreet beter af te stemmen op de onrendabele toppen voor nieuw te bouwen installaties (Minaraad, 2007). Deze onrendabele toppen zijn volgens de Minaraad voor sommige technieken van bio-energie niet meer actueel en dienen bijgevolg dringend herberekend te worden. Anders wordt het moeilijk om de minimumwaarden voor de certificaten hieraan te linken. Als laatste stelt de Minaraad dat het niet verantwoord is om de verbranding van afval dat selectief kan ingezameld en gerecycleerd worden, mee te nemen in de berekening van groenestroomcertificaten Invloed van de GSC op de elektriciteitsproductie Het systeem van groenestroomcertificaten moet de meerkost van groene technologieën om elektriciteit te produceren helpen minimaliseren waardoor het gebruik van deze technologieën aangemoedigd wordt. In het geval van bijstook zorgen deze certificaten er echter voor dat centrales met bijstook zelfs goedkoper worden dan gascentrales, terwijl in de LCA-analyse is aangetoond dat deze laatste veel minder vervuilend is. Op deze manier halen de elektriciteitsproducenten er dus voordeel uit om met 60

71 behulp van een minder groene technologie te produceren en dit is net het tegenovergestelde van wat de Vlaamse Regering beoogt. Figuur 27: bijstook met en zonder GSC in vergelijking met aardgas (Communicatie Vito, 2009) Bovenstaande grafiek toont de invloed die de GSC hebben op het bijstoken van biomassa in steenkoolcentrales. Dit betreft een berekening waar gewerkt wordt met een energetisch rendement van de STEG-centrale van 61% en voor de kolencentrale van 37%. Het bijstookpercentage bedraagt 20% en er is vanzelfsprekend rekening gehouden met de brandstofprijzen en de distributiekosten. De CO 2 - prijs die gehanteerd wordt komt op 50 euro/ton en de certificaatwaarde ligt nog op 80 euro/mwh. De hoge CO 2 -prijs speelt in op de verwachtingen vanaf 2013, want deze bedraagt nu slechts 12 euro/ton (BBL, Claeys, 2009). Het bijstookpercentage is gelijkaardig aan wat in deze studie wordt gebruikt en dus ook aan de hoge kant. De grafiek in figuur 25 werd wel bekomen door te werken met een certificaatwaarde van 80, waar dit nu nog slechts 60 is en er dubbel zoveel certificaten nodig zijn om aan de groenestroomverplichting te voldoen. Toch blijkt uit deze grafiek dat de GSC een voordeel bieden aan de centrales met bijstook. Met de huidige CO 2 -prijs wordt dit voordeel nog groter en zelfs met lagere percentages aan bijstook en een halvering van de waarde van de GSC naar 40 blijft dit voordeel nipt behouden. Uit communicatie met het Vito blijkt dat bij het interpreteren van de grafiek zeker moet rekening gehouden worden met de verschillende veronderstellingen die gemaakt werden hierboven. De CO 2 - prijs is hoog genomen zodat kan aangetoond worden dat de overstap van elektriciteitsproductie met kolen naar de productie met gas pas bij dergelijke hoge prijzen zou plaatsvinden. De certificaatwaarde lag voorheen te hoog ten opzichte van de meerkost van biomassa, maar dit is nu reeds gecorrigeerd 61