Anaërobe vergisting

                                                                                                  
Het biogas - Bron: Biogas-E vzw

Het biogas bestaat hoofdzakelijk uit CH₄ (methaan) en CO₂ met daarnaast nog enkele sporen van gassen:

De netto energie-inhoud van biogas is ongeveer 6,5kWh/Nm³ biogas. 

Men spreekt van enerzijds natte en droge vergisting en anderzijds over mesofiele en thermofiele vergistingsprocessen.

Het natte, mesofiele vergistingsproces is vandaag nog steeds de standaard, zeker in vergistingsinstallaties op boerderijschaal. Het zijn voornamelijk conventioneel geroerde reactoren (CSTR of conventional stirred reactor). Daarnaast zijn er ook vergisters van het type propstroomvergister en batchvergister.

De conventioneel geroerde reactoren worden allemaal volgens hetzelfde concept gebouwd: Centraal staat de reactor (1), waarin de anaerobe vergisting plaatsvindt. Men kan het vergistingsproces verdelen over twee reactoren (tweefasige systemen). Er kan ook gewerkt worden met een extra reactor voor navergisting van het digestaat. Het mengsel in de reactor, het substraat, wordt met een warmtewisselaar op de gewenste temperatuur gehouden. Een roersysteem moet laagvorming vermijden en zorgt voor een goed contact tussen de biomassa en de bacteriën. De reactor wordt gevoed met biomassa (2). Verpompbaar materiaal wordt rechtstreeks in de reactor gepompt. Voor vaste biomassa wordt een doseerinrichting voorzien, doorgaans een eenvoudige doseerbak met invoervijzel. Zeker in de kleinere installaties wordt het biogas veelal tijdelijk in de reactor (3) zelf gestockeerd. De reactor is overspannen met een folie, waaronder het biogas wordt opgevangen. Met het geproduceerde biogas wordt een warmtekrachtkoppeling (WKK) (4) aangedreven. Deze WKK produceert elektriciteit en warmte. Om de WKK tegen slijtage te beschermen, moet het biogas voor gebruik ontzwaveld en ontwaterd worden. Het uitgegiste materiaal, het digestaat, wordt vanuit de reactor naar een opslagtank gepompt (5), eventueel met navergisting.
 

Demo-biogasinstallatie bij Inagro

De grondstoffen

Alle materiaal dat weinig lignine bevat, dit wil zeggen weinig verhout is, is geschikt voor vergisting.
In grote lijnen komt dit neer op mest, afvalstoffen en energiegewassen.

Er zijn grote verschillen in ‘biogaspotentieel’ van de verschillende mogelijke grondstoffen, zoals in onderstaande grafiek wordt geïllustreerd.

Dit heeft te maken met het drogestofgehalte (hoe groter het drogestofgehalte, hoe meer biogas), de samenstelling (vetrijke biomassa produceert meer biogas dan bv. zetmeelrijke biomassa) en het ligninegehalte (mate van ‘verhouting’) van de biomassa.

Bij de keuze van de grondstoffen is het interessant te opteren voor producten arm aan N en P. Immers, deze nutriënten komen integraal terecht in het digestaat.

Het digestaat

Ongeveer 90 volume% van de biomassa blijft na vergisting gewoon over onder vorm van uitgegist materiaal: het digestaat. De samenstelling van het digestaat varieert naargelang de inputstromen die vergist worden.
Digestaat kan als meststof dienen. De toepassing ervan valt onder het Mestdecreet. Wanneer afval wordt vergist zijn bijkomende reglementeringen van toepassing bij de afzet van het digestaat.
Door vergisting verdwijnen er geen nutriënten (N, P, K) uit de biomassa, waardoor vergisting zeker niet als mestverwerking kan beschouwd worden. Vergisting kan wel een interessante schakel zijn binnen het mestverwerkingsproces, omdat de mest extra kan gevaloriseerd worden door energieproductie en de geproduceerde energie (elektriciteit en warmte) nuttig kan aangewend worden binnen het mestverwerkingsproces.

Meer info vindt u terug in de Code van Goede Landbouwpraktijken Digestaat. 

 

1. Groenestroomcertificaten

Eén GSC komt overeen met 1000 kWh door u in Vlaanderen opgewekte groene stroom. Groene stroomcertificaten worden bijgehouden in een centrale databank die men online kan raadplegen. Aan deze GSC is een bepaalde waarde gekoppeld, ze kunnen worden verkocht aan enerzijds een elektriciteitsleverancier tegen een overeengekomen prijs of anderzijds aan een distributienetbeheerder tegen een wettelijk vastgelegde minimumprijs. Deze minimumprijs hangt af van de gebruikte technologie. Voor vergisting wordt deze minimumprijs weergegeven in onderstaande tabel, bekomen bij de VREG:

Elektriciteitsleveranciers zijn verplicht om jaarlijks te beschikken over een hoeveelheid groenestroomcertificaten. Indien zij hier niet over beschikken dan betalen ze een boete van 125 euro per certificaat voor de inleveringsronde tot 31/3/2012 (daarna tot 31/3/2013 wordt dit 118 euro en vervolgens daarna wordt dit 100 euro), tevens dus telkens de maximumprijs van certificaten op de certificatenmarkt.

Meer info vindt u ook op de website van VREG (Vlaamse Regulator van de Elektriciteits- en Gasmarkt).

2. WKK certificaten

Per 1000 kWh primaire energiebesparing ten opzichte van gescheiden opwekking van elektriciteit in een STEG-centrale en warmte in een ketel, kan men voor een kwalitatieve WKK-installatie een WKK-certificaat ontvangen van de VREG (Vlaamse Regulator van de Elektriciteits- en Gasmarkt). Het aantal certificaten is aldus afhankelijk van het rendement van de WKK en van de referentierendementen voor gescheiden opwekking.

WKK-certificaten worden verkocht enerzijds aan de netbeheerder aan de minimumprijs of anderzijds op de certificatenmarkt. De minimumprijs bedraagt 27 euro per certificaat voor installaties waarvan de certificatenaanvraag werd ingediend na 30 juni 2006 en die in werking zijn voor 1 januari 2012. Installaties die na 1 januari 2012 in gebruik gaan of die ingrijpend gewijzigd worden geven recht op een minimumprijs van 31 euro per certificaat, dit 10 jaar lang vanaf indienstname of ingrijpende wijziging. Elektriciteitsleveranciers zijn verplicht om jaarlijks te beschikken over een hoeveelheid WKK-certificaten. Indien zij hier niet over beschikken dan betalen ze een boete van 45 euro per certificaat (vanaf 1 april 2012 wordt dit 41 euro), tevens dus de maximumprijs van certificaten op de certificatenmarkt.

Voor meer informatie kan u terecht op de website van VREG. Meer info over de berekening van het aantal WKK-certificaten vindt u hier.

3. Eenmalige investeringsaftrek

De verhoogde investeringsaftrek is gericht op investeringen voor een rationeler energiegebruik in de industrie en een verbetering van industriële energetische processen. De investeringen die in aanmerking komen voor deze steunmaatregel werden onderverdeeld in 6 groepen en 12 categorieën. Investeringen m.b.t. verbrandingsinstallaties vallen onder groep 4 (energetische valorisatie van biomassa en afvalstoffen) en categorie 10 (productie en gebruik van energie door chemische, thermo-chemische of biochemische omzetting van biomassa en afvalstoffen). De verhoogde aftrek bedraagt 13,5% voor het aanslagjaar 2012 (inkomsten 2011) en wordt genomen op de winst van het belastbaar tijdperk waarin de installatie werd verkregen. Voor meer informatie o.m. aangaande de voorwaarden om voor deze steun in aanmerking te komen kan u terecht bij de website van energiesparen. Zo kunnen belastingsplichtigen onder het forfaitair systeem bijvoorbeeld niet genieten van deze steun.

4. Ecologiepremie

Voor aanvragen vanaf 1 februari 2011 kan de ‘Ecologiepremie Plus’ aangevraagd worden. De ecologiepremie is echter enkel mogelijk voor ondernemingen met bepaalde NACE-codes (NACE is een officiële Europese lijst van activiteitsomschrijvingen). Landbouw (NACE-code 01.xx) komt niet in aanmerking voor de ecologiepremie. Ondernemingen die ondersteunende activiteiten in verband met de teelt van gewassen (enkel exploitatie van irrigatiesystemen en verhuur van landbouwmachines en -werktuigen met bedieningspersoneel) komen wel in aanmerking voor de ecologiepremie. De ecologiepremie wordt niet gegeven aan investeringen waarbij men kan genieten van groenestroom- of warmtekrachtcertificaten. De grootte van deze subsidie is afhankelijk van het meerkostpercentage, het ecologiegetal van de klasse waar de technologie toe behoort, de grootte van de onderneming en de subsidiebonus. Het meerkostpercentage geeft aan welk aandeel van het investeringsbedrag (in essentiële investeringscomponenten) zal gebruikt worden bij de berekening van de subsidie. Het ecologiegetal varieert tussen 1 en 9 en is een maat voor de performantie van de technologie. Afhankelijk van het laten uitvoeren of in bezit zijn van een eerstelijns milieu-/energie-/eco-efficiëntiescan, een milieucertificaat of een milieumanagementsysteem rekent men ook een subsidiebonus door.

Bij productie van warmte via anaerobe fermentatie van afval of biomassa komt 80% van het investeringsbedrag (als meerkostpercentage) in aanmerking voor de berekening van de subsidie. Het ecogetal is 9.

Voor meer informatie rond de berekening en het bekomen van een ecologiepremie kan u terecht bij het Agentschap Ondernemen.

Opbrengsten

Doorgaans wordt het biogas in een WKK verbrand met productie van warmte en elektriciteit.
Een WKK haalt rendementen van + 34% elektriciteit en + 47% warmte. Dit betekent dat met 1 m³ biogas (6.5 kWh energie-inhoud) ongeveer 2 kWhel elektriciteit en 3 kWhth warmte kan worden geproduceerd.
Een deel van de elektriciteit en warmte wordt gebruikt om de biogasinstallatie operationeel te houden. De rest kan gevaloriseerd worden als groene energie, met generatie van groene stroom certificaten en WKK-certificaten.
In bepaalde Europese landen zijn projecten aan de gang waarbij het biogas niet gebruikt wordt als brandstof voor de WKK, maar na opzuiveren wordt geïnjecteerd in het aardgasnet of gebruikt als vervoersbrandstof. Ook in Vlaanderen wordt deze piste onderzocht (zie www.biomethaan.be), maar vooralsnog is ‘groen gas’ in Vlaanderen economisch niet interessant omdat bij deze toepassing geen groenestroom- en WKK-certificaten kunnen worden gegenereerd en er (nog) geen alternatieve vorm van ondersteuning is voorzien.

Kosten

De investeringskosten voor wie wil starten met vergisten zijn niet mals. Om u een idee te geven werd in onderstaande grafiek de investeringskosten van een 20-tal Duitse installaties uitgezet in functie van de grote van de installatie.  

Bron: “Good Practice” Biogasanlagen in Niedersachsen, Sachsen-Anhalt und Schleswig-Holstein, 3N, 2007

Daarnaast zijn er de kosten voor arbeid, werving van grondstoffen, afzet van digestaat en onderhoud van de installatie. 

Het bekomen van de milieu- en bouwvergunning voor een vergistingsinstallatie is vaak een project op zich, zeker in agrarisch gebied. Vergistingsinstallaties hebben immers fel te lijden van het NIMBY (noth in my backyard) of NIVEA (niet in voor- en achtertuin) -syndroom.

Vergunningsmatig is de omzendbrief RO/2006/01 een belangrijke leidraad. Conform deze omzendbrief mogen vergisters met een maximum capaciteit van 60 000 ton inputmateriaal en minimaal 60% grondstoffen afkomstig uit land- en tuinbouw (waaronder mest) onder bepaalde voorwaarden in agrarisch gebied ingeplant worden. De vergunningsverlenende overheden kunnen evenwel bijkomende voorwaarden stellen, bijvoorbeeld aangaande het aandeel mest dat moet vergist worden.

Wie wil starten met een vergistingsproject heeft er alle belang bij ruime aandacht te hebben voor de communicatie rond zijn project met de omgeving en de lokale overheden. Om u hierin te helpen hebben Biogas-E en VCM een uitgebreide brochure gemaakt: ‘Communiceren rond Mestverwerking en Vergisting’.
 

Inagro in Rumbeke-Beitem (Roeselare) heeft een demonstratie-vergistingsinstallatie. Het betreft een kleine installatie met een WKK van 30 kW die ook voor praktijkonderzoek zal ingezet worden (infofiche).
De installatie is op afspraak te bezoeken. Bezoeken kunnen aangevraagd worden via greet.ghekiere@inagro.be .
 

De brochure “Good Practice” bespreekt in detail 20 operationele Duitse biogasinstallaties. Voor wie het Duits minder machtig is maakt het fotomateriaal al heel wat duidelijk. 
 

Vergisting op boerderijschaal (pdf)

Links

Voor meer informatie over anaerobe vergisting, raadpleeg ook de presentaties van volgende studiedagen:

- 24/2/2011: Bezoek kleine vergisters.

- 17/12/2010: Studiedag Graskracht: vergisting van (berm- en natuur-)maaisels in de praktijk.

- 23/9/2010: Biogascursusavond.

- 17/6/2010: Demomiddag biomassa: grondstof voor energie voor KMO's en landbouw - bedrijven uit uw streek bewijzen dat het kan.

-15/6/2010: Vervolmaking anaerobe vergisting.