Bio-energie Energie uit afval en biomassa Puur natuur Bio-energie is een verzamelnaam voor energie die vrijgemaakt wordt uit afval en biomassa. Die energie is direct of indirect vastgelegd in biologisch materiaal uit zonlicht en CO 2. Bomen en planten zijn natuurlijke grondstoffen waarin zonlicht en CO 2 zijn vastgelegd tot een vorm van biomassa en een potentiële bron voor bio-energie. Als Materiaalcascadering Afgedankte meubels kunnen worden hergebruikt. Houtsnippers kunnen gebruikt worden voor het vervaardigen van spaanplaat. Als er geen bruikbare toepassing meer is, kan (bio)energie worden gewonnen uit de natuurlijke grondstof. En ten slotte dient de energieomzetting zo efficiënt mogelijk te geschieden. water gekookt wordt boven een kampvuur, wordt er dus gebruik gemaakt van een vorm van bio-energie. Ook uit mest van koeien of kippen kan bio-energie worden gewonnen. Duurzaam is bio-energie pas als de voorraad biomassa niet afneemt. Als er hout wordt verstookt, moet ervoor gezorgd worden dat er minstens evenveel hout bijgroeit (o.a. door bijplanten) als dat voor energietoepassingen wordt gebruikt. De toepassing van natuurlijke grondstoffen zoals hout dient zorgvuldig bekeken te worden; materiaalcascadering kan dan een goede optie zijn. Is een open haard duurzaam? Het stoken van houtblokken in een gewone open haard gaat gepaard met forse warmteverliezen. Veelal moet er meer worden bijgestookt met de CV-installatie dan er nuttig aan ruimteverwarming wordt bijgedragen door de open haard. Door de noodzakelijke trek van de schoorsteen verdwijnt er veel warmte die aanwezig is in de huiskamer naar buiten. Ook bevatten de rookgassen allerlei schadelijke stoffen. Het stoken van houtblokken in een open haard is daarom niet aan te bevelen. Een speciale houtkachel of tegelkachel, waarbij het hout zo schoon mogelijk verbrand wordt, levert wel een nuttige bijdrage aan de toepassing van duurzame energie. Wat is bio-energie? Onder invloed van zonlicht wordt CO 2 uit de atmosfeer vastgelegd in plantaardig materiaal (fotosynthese). De CO 2 wordt in de vorm van allerlei koolstofverbindingen vastgelegd (C). Bij dit proces komt zuurstof vrij (O 2 ). Het plantaardig materiaal kan direct als energiebron dienen. Snelgroeiende gewassen zoals de populier, de wilg en olifantsgras kunnen speciaal voor dit doel worden geteeld (energieteelt). Via de
voedselketen kan het plantaardig materiaal ook omgezet worden in dierlijk organisch materiaal. Mest van koeien, varkens en kippen is daarom ook te zien als een vorm van bio-energie. Biomassa Grosso modo zijn er twee hoofdstromen van biomassa: specifiek voor energiedoelen geteelde of geoogste biomassa (energieteelt) en organische reststromen. Voorbeelden van de organische reststromen zijn: Snoeiafval (uit plantsoenen en bossen); Dunningshout uit bossen; Rest- en afvalhout uit industrie (bijvoorbeeld houtzagerij); Groente-, fruit- en tuinafval (GFT); Agrarisch restmateriaal (stro en mest); Oud papier; Cacaodoppen. Afval Sommige reststromen vallen in de categorie afval. Hierbij is van belang dat de eerste prioriteit van het afvalbeleid is, het tegengaan van het ontstaan van afval. Hierbij kan de Ladder van Lansink een goede leidraad vormen. Als er niks anders meer met het afval gedaan kan worden dan storten, kan het beter gebruikt worden voor energieopwekking. Uit het brandbare deel van het afval, dat in belangrijke mate uit biomassa Ladder van Lansink De Ladder van Lansink, opgesteld door voormalig Kamerlid A. Lansink, is een vorm van materiaalcascadering. Hij houdt in: eerst preventie, dan hergebruik, dan verbranding en dan pas storten. bestaat, kan via diverse conversietechnieken energie worden gewonnen. Voorbeelden van deze reststromen met een mix aan organische en anorganische materialen zijn: Slib uit rioolwaterzuiveringsslib; Baggerspecie; Verpakkingsmateriaal; Huishoudelijk afval; Sloopafval. Omzetting in energie Biomassa en afval kunnen op veel verschillende manieren worden omgezet in bruikbare energievormen zoals elektriciteit, warmte en gasvormige of vloeibare brandstoffen (bio uels). f Voor het zo efficiënt mogelijk omzetten van biomassa en afval in energie wordt meestal gebruik gemaakt van een warmtekrachtkoppeling. Verbranding Uit de warmte die vrijkomt bij de verbranding van biomassa en afval kan met behulp van een stoomturbine elektriciteit worden opgewekt. De restwarmte kan voor verwar-
mingsdoeleinden worden gebruikt. Het bijstoken van hout in kolencentrales en afvalverbrandinginstallaties (AVI s) wordt reeds toegepast. Vergelijking gescheiden opwekking en warmtekrachtkoppeling (wkk) Gescheiden opwekking Warmtekrachtkoppeling Elektriciteit Brandstof Elektriciteitscentrale Verliezen WKK Brandstof Warmte CV-ketel Vergassing Vaste biomassa wordt door verhitting zonder zuurstof omgezet in een gasvormige brandstof. Door verbranding kan de gasvormige brandstof worden omgezet in elektriciteit en warmte. Warmte-krachtkoppeling Elektriciteit wordt voor het grootste deel in grote elektriciteitscentrales opgewekt. Hierbij treden niet te vermijden warmteverliezen op (45 t.o.v. 81 eenheden brandstof). Bij warmte-opwekking met een CVketel zijn de verliezen minder groot (6 t.o.v. 56). Warmtekrachtkoppeling wekt tegelijkertijd elektriciteit en warmte op. De warmte die bij elektriciteitsopwekking vrijkomt wordt voor het grootste deel nuttig gebruikt. Als we uitgaan van een elektriciteitsbehoefte van 35 eenheden en een warmtebehoefte van 50 eenheden, is er in de conventionele situatie (gescheiden opwekking) 136 eenheden aan brandstof nodig. Bij warmtekrachtkoppeling zijn er dan slechts 100 eenheden brandstof nodig. De energiebesparing bedraagt hiermee 26%. Als er een vergelijking gemaakt wordt met de best beschikbare elektriciteitscentrale (STEG-installatie met rendement van 55%) dan is de besparing nog steeds 16%. Vergisting Natte biomassa en afval zoals mest en GFT kunnen door bacteriën in een zuurstofloze omgeving (anaëroob) en lage temperaturen worden omgezet in biogas. Ook op stortplaatsen ontstaat biogas, het zogenaamde stortgas. In Nederland wordt dit op tal van plaatsen opgevangen en gebruikt. Na zuivering heeft het stortgas praktisch dezelfde kwaliteit als aardgas. Omzetting in vloeibare brandstoffen Omzetting van plantaardig materiaal in vloeibare brandstoffen kan plaatsvinden: Met behulp van bacteriën: suikerbieten of suikerriet kunnen op deze manier worden omgezet in bio-ethanol; Door extractie: uit koolzaad wordt biodiesel geperst; Door pyrolyse; hierbij wordt in een zuurstofvrije omgeving door verhitting het plantaardig materiaal omgezet in gasvormige en vloeibare bio-brandstoffen. Door de relatief hoge energie-inhoud worden de meeste biofuels toegepast in de transportsector (auto s, bussen, tractoren). Energie-opbrengst Bio-energie is een verzamelnaam voor energie uit allerlei verschillende soorten biomassa en afval. Daarbij kan ook de omzetting van biomassa en afval in bruikbare
energie op verschillende manieren plaatsvinden. De opbrengst van bio-energie is in grote mate afhankelijk van de natuurlijke grondstof en van het omzettingsproces. In een kilogram hout zit behoorlijk wat energie. Bijstook in een centrale levert hoogwaardige elektriciteit. In een gewone open haard levert het energetisch gezien niets op. In onderstaande tabel staat voor een aantal nu gangbare toepassingen de energieopbrengst weergegeven. Soort biomassa Energie-inhoud Proces/technologie Opbrengst Eenheid Hout (droog) 18.000 (MJ/ton) Bijstook centrale 1.650 kwhe/ton 18.000 (MJ/ton) Houtverwerkende industrie 1.000 114 kwhe/ton m 3 a.e./ton Open haard Negatief Afval 10.000 (MJ/ton) Verbranding 460 85 kwhe/ton m 3 a.e./ton Groent-, Fruit- en Tuinafval (nat) 3.375 (MJ/ton) Vergisting 150 kwhe/ton Stortgas 19.000 (kj/m 3 ) Vergisting 1,5 kwhe/m 3 0,5 m 3 a.e./m 3 Koolzaad (droog) 27.600 (MJ/ton) Extractie 675 liter bio-diesel/ton Waarom bio-energie? Goed voor milieu Beschikbaarheid van elektriciteit en warmte vinden we vanzelfsprekend. We staan er meestal niet bij stil dat productie van elektriciteit en warmte uit aardgas of steenkool blijvende schade toebrengt aan ons leefmilieu. Bij de verbranding van deze brandstoffen komen schadelijke gassen vrij. Eén daarvan is het broeikasgas CO 2 dat bij doorgroeiende uitstoot zelfs tot een verandering van ons klimaat kan leiden. Door gebruik te maken van bio-energie komt er geen extra CO 2 vrij. Weliswaar komt er bij het omzettingsproces CO 2 vrij, echter die is kort daarvoor vastgelegd door de fotosynthese. Door evenveel biomassa aan te planten als er wordt verbruikt, wordt een toename van CO 2 voorkomen. Bij de verbranding van fossiele brandstoffen ontstaat zonder maatregelen wel een toename van de hoeveelheid CO 2 in de atmosfeer. Een maatregel om dit te ondervangen is het aanplanten van bomen. Daarnaast zullen de fossiele brandstofvoorraden op lange termijn opraken. Afhankelijkheid van deze bronnen maakt de energievoorziening kwetsbaar. Door nieuwe aanplant is bio-energie een onuitputtelijke energiebron. Meer voordelen Toepassing van bio-energie maakt nuttig gebruik van afvalstoffen die aan het eind van hun gebruikscyclus zijn gekomen. Tevens wordt voorkomen dat er een ongecontroleerde emissie van het sterkere broeikasgas methaan uit stortplaatsen plaatsvindt doordat het afval verbrand wordt in plaats van gestort. Met name verbranding en vergisting zijn omzettingstechnologieën die uitontwikkeld en relatief kosten-effectief zijn. Daarbij kan tevens het energiebesparende warmtekrachtkoppelingsconcept worden toegepast. Op korte termijn kan hiermee een aanzienlijk deel duurzame energie op een relatief kosteneffectieve manier worden opgewekt. Het ontwikkelen van areaal voor energieteelten en het beheer van bossen ten behoeve van bio-energie heeft positieve effecten op de werkgelegenheid in land- en bosbouw. Daarentegen kan de beschikbaarheid van biomassa een probleem vormen voor bio-energie, doordat
Nederland te weinig biomassa bezit om de doelstellingen te halen. Teelt en import van biomassa kunnen deze tekorten compenseren. Stand van zaken De energie die opgewekt is uit biomassa en afval leverde in 1999 elektriciteit (1.408 GWh) voor ruim 408.000 huishoudens, warmte voor ca. 226.100 huishoudens (13,5 PJ) en gas voor ca. 27.500 huishoudens (vergelijkbaar met 55 milj. m 3 aardgas). In de onderstaande taartdiagram wordt de herkomst van bio-energie over 1999 gegeven. Afvalverbranding 43% Beleid Stortgas 6% Vergisting 13% Houtverbranding 38% Doelstelling In het jaar 2020 moet 120 PJ worden opgewekt met duurzame bio-energie. Dat komt overeen met het gasverbruik van ca. 1,4 miljoen huishoudens. Met bio-energie moet in 2020 42 procent van de totale doelstelling voor duurzame energie worden ingevuld. Bio-energie-opties 2000 2007 2020 Afvalverbrandingsinstallaties 30 PJ 40 PJ 45 PJ Houtverbranding huishoudens * 8 PJ 8 PJ 8 PJ Industrie 5 PJ 5 PJ 5 PJ Bijstook kolencentrales 3 PJ 18 PJ 20 PJ 2 PJ 6 PJ 30 PJ Stortgas / vergisting 6 PJ 8 PJ 8 PJ Overig - - 4 PJ Totaal 54 PJ 85 PJ 120 PJ Financiële stimulering Door de overheid wordt een aantal fiscale stimuleringsmaatregelen en subsidies ter beschikking gesteld ter bevordering van bio-energie. Dat zijn de Energie-investerings- * Opgewekt met behulp van efficiënte en milieuvriendelijke houtkachels en tegelkachels. In de bovenstaande tabel zijn de streefwaarden voor de bio-energieopties nader uitgesplitst. De verschillende onderdelen zijn uitgedrukt in vermeden fossiele brandstof (PJ). Uit de tabel blijkt dat afvalverbrandingsinstallaties voor elektriciteitsopwekking aanvankelijk centraal staan. Vervolgens verschuift het accent naar bijstook van biomassa (afvalhout en slib) in kolencentrales. In de laatste tien jaar tot 2020 komt meer de nadruk te liggen op toepassingen van geavanceerde technieken, zoals vergassing.
aftrek (EIA), Willekeurige Afschrijving Milieu-investe ringen (VAMIL), Groen beleggen, Subsidieregelingen v oor warmte/kracht voorzieningen in de glastuinbouw en CO 2 - reductieplan. Per 1 juli 2003 geldt de regeling Milieukwaliteit Elektriciteitsproductie (MEP). Met deze subsidieregelin g wordt de binnenlandse productie van duurzame elektriciteit gesubsidieerd. Meer informatie over de MEP is te vinden in het informatieblad Duurzame energie, Financiële stimuleringsregelingen, verkrijgbaar bij het Informatiecentrum Duurzame Energie. Of kijk op onze website : www.duurzame- energie.nl. Regelgeving Alhoewel het gebruik van bio-energie geen netto bijdrage levert aan het broeikaseffect, komen er bij de omzetting van biomassa en afval in energie ook (rook)gassen vrij die schadelijk zijn voor het milieu. Om deze schadelijke effecten te beperken, worden aan de uitstoot van stookinstallaties beperkingen opgelegd. Afhankelijk van soort biomassa, afval en de omzettingstechnologie is o.a. de volgende regelgeving relevant: Besluit emissie-eisen stookinstallaties milieubeheer (Bees-A, 1992); Besluit Luchtemissies Afvalverbranding (BLA, 1993); Nederlandse Emissierichtlijn (NER, 1992). Door de verschillende regelgevingen ontstaan onduidelijkheden op het gebied van de emissie-eisen. De overheid is momenteel bezig deze regelgevingen te stroomlijnen. Kosten Het bijstoken van hout in kolencentrales en de winning van stortgas voor elektriciteits- opwekking zijn al zonder financiële stimuleringsregelingen rendabel (resp. 2,2 en 3,2 cent per kwh). Ook het omwerken van stortgas naar aardgas en het opwekken van bio-energie uit afval in afvalverbrandingsinstallaties zijn rendabel. Op lange termijn kunnen ook de meeste andere bio-energieopties kosteneffectief worden. Een belangrijk aandachtspunt vormt de beschikbaarheid van biomassa. Een relatief beperkt aanbod van biomassa zou in de toekomst kostenverhogend kunnen werken.
Meer informatie? Neem voor meer informatie over bio-energie of andere vormen van duurzame energie contact op met het Informatiecentrum Duurzame Energie. Aanvullende informatie over bio-energie Kerngegevens bio-energie Nederland 2000 Bio-energie op maat voor agrariërs Bio-energie in de gebouwde omgeving Beschikbaarheid van biomassa en afval in Nederland Beschikbaarheid van biomassa uit import Informatiedocument zuiveringsslib Kleinschalige verbranding van resthout Emissies bij verbranding van resthout Leveranciers voor biomassaverbrandingsinstallaties Leveranciers voor biomassavergassingsinstallaties Leveranciers vergistingsinstallaties Billy Bever en biomassa-energie (Stripverhaal) Overige informatiebladen: Aardwarmte Duurzame Energie algemeen Energie-opslag Groene elektriciteit Warmtepompen Waterkracht Windenergie Zon-PV: Elektriciteit uit zonlicht Zon-Thermisch: Warmte uit zonlicht Projectbureau Duurzame Energie, december 2003 Overname door derden van (delen van) dit informatieblad is slechts toegestaan na schriftelijke toestemming van PDE. Dit informatieblad is met de grootste zorg samengesteld. Aan de inhoud kunnen echter geen rechten worden ontleend. Bestelcode: BA001/01122003