Energiekroniek
Biogas: de introductie van een
nieuwe energiebron
gas. Vanwege die verontreinigingen is het
biogas ook niet zo geschikt voor kookdoeleinden. De grootste besparing op de energierekening is te verwachten als zowel
warmte als elektriciteit wordt geproduceerd en in het eigen bedrijf gebruikt. Teruglevering van biogas en/of elektriciteit
aan het openbare net biedt vooralsnog weinig perspectief. Immers, of teruglevering
vereist relatief hoge investeringskosten
(biogas), of men krijgt slechts een geringe
vergoeding (elektriciteit).
Een biogasinstallatie op de veehouderij
Inleiding
In de afgelopen jaren is het biogas sterk
in de belangstelling komen te staan. Men
voorzag een goede toekomst voor deze
nieuwe energiebron. Enkele fabrikanten
beschouwden de biogastechnologie als een
exportprodukt waar muziek in zit. De aandacht heeft zich vooral op de mogelijkheden van biogas in de landbouw gericht. Op
zich is dat niet zo gek als men bedenkt dat
biogasproduktie aanvankelijk als oplossing
voor het mestoverschottenprobleem werd
gezien. Een aardig aspect van dit produktieproces is namelijk dat de gebruikte mest
niet meer stinkt. Het biogas werd als restprodukt beschouwd. Later werd het aspect
van de energiewinning belangrijk: het biogas kan fossiele brandstoffen vervangen.
Inmiddels staan bij enkele boerderijen
biogasinstallaties. Het aantal is echter
minder groot dan men zich had voorgesteld: de introductie van biogas stuit op
problemen. Reden genoeg om eens te bekijken wat hiervan de oorzaken zijn. Dit
doen we via de volgende vragen:
— hoe duur is een installatie momenteel
en op hoeveel veehouderijen is zo’n installatie lonend;
— wat zijn de ervaringen met het proces
tot nu toe?;
— heeft de gebruikte mest nog economi-
sche waarde als bemestingsstof.’;
— zal biogasproduktie inderdaad tot de
oplossing van het mestoverschottenprobleem kunnen bijdragen?
Biogas en toepassing
Biogas wordt op een heel eenvoudige
wijze gevormd. Het produktieproces omvat de vergisting van organisch materiaal
zoals mest in een luchtdichte tank bij ca.
3CTC. Bacterien breken het materiaal af tot
produkten als kooldioxide (COz) en methaan (CH4). De gevormde gassen worden
onder de verzamelnaam ,,biogas” aangeduid. Het hoofdbestanddeel van biogas is,
net als bij aardgas, methaan, met dit verschil dat er wel meer kooldioxide en verontreinigingen in voorkomen zoals zwavelwaterstof (HzS). De verbrandingswaarde
van 1 m3 biogas komt ongeveer overeen
met die van 0,65 m3 Gronings aardgas.
Het biogas kan men verbranden in een
cv-ketel, maar ook in een gasmotor waarbij
en warmte en elektriciteit kan worden geproduceerd (de z.g. warmte-krachtkoppelingsinstallatie). Bij de verbranding rijst
echter een probleem: omdat biogas niet zo
schoon verbrandt, moet het materiaal van
ketels en dergelijke beter tegen corrosie bestendig zijn dan bij verbranding van aard-
Met name varkens- en melkveehouderijen komen voor een biogasinstallatie in
aanmerking (de pluimveehouderij is om diverse redenen minder geschikt). Er is een
rekenmodel opgesteld om te kunnen bepalen wanneer een installatie lonend wordt.
Twee belangrijke uitgangspunten noemen
we hier:
• de biogasinstallatie werkt altijd en zonder problemen;
• er wordt gerekend met gemiddelde cijfers voor het energiegebruik.
Hieronder passeren de belangrijkste variabelen in het model kort de revue:
• in de eerste plaats is de vraag naar
(bio)gas en elektriciteit op een veehouderij van belang, zowel van het bedrijf
als van de huishouding;
• de investeringskosten van de biogasinstallatie. Deze zijn ontleend aan bedrijfsgegevens van Nederlandse fabrikanten. Het valt op dat een installatie
minimaal f. 100.000 kost (prijzen 1982
inclusief WIR-premie). Over de gasmotor hebben we het dan nog niet eens;
• de exploitatiekosten, bestaande uit afschrijving en rente, arbeid, onderhoud.
bedrijfskosten en verzekering;
• de opbrengsten. Deze bestaan uit de besparingen op oorspronkelijk gebruikte
energiebronnen;
• de warmtebehoefte van het vergistings-
proces. Om dit proces op ca. 30° C te
kunnen houden, is jaarlijks zo’n 25%
van de totale biogasproduktie nodig;
— het vermogen van de gasmotor. Het
elektriciteitsgebruik vertoont grote pie-
ken (melken, voederen). Het vermogen
dient daaraan te worden aangepast;
— ,,last but not least”, de beschikbare hoeveelheid mest. Deze bepaalt in eerste instantie de biogasproduktie. De ervaring
wijst uit dat 1 m3 varkens- of rundermest zo’n 18 m3 biogas levert.
Met het model hebben we drie varianten
berekend. Uitgangspunt voor alle varianten is de voorwaarde dat de kosten gelijk
moeten zijn aan de opbrengsten (of wel
k = 0). De varianten zijn achtereenvolgens:
— alleen biogasproduktie met k = 0;
— biogasproduktie en de extra eis: elektriciteitsproduktie (EP) is gelijk aan elektriciteitsbehoefte (EB);
— biogasproduktie en de extra eis: warmteproduktie (WP) is gelijk aan warmtebehoefte van het produktieproces
(WB).
voor biogasinslallaties klein zijn. Om het
gebruik van biogas te vergroten slaan diverse wegen open. Gegeven de huidige prijzen en technieken valt te denken aan combinalies van bedrijven, eventueel tol op
dorpsniveau, of zelfs het volledig centraal
verwerken van mesl (zie hieronder). Een
andere mogelijkheid is hel terugdringen
van de investeringskoslen.
Hel is in dit verband zinvol om eens le
kijken hoe hel gaal mel praktijkinstallaties
op boerderijen (medio 1982 waren erca. 20
in Nederland). Hiervoor hebben we een
aantal ,,biogasboeren” en Iwee fabrikanten
benaderd. Welnu, het blijkt niet alles rozegeuren maneschijn. Enkele boeren hebben
weliswaar weinig lol geen klachten, bij anderen ging er voortdurend wat mis. De
kersverse eigenaren van de inslallaties
moesten er bovendien (veel) meer tijd aan
spenderen dan was gezegd. Een gevolg van
alle problemen is geweest dat men een la-
gere gasproduktie haalde dan verwachi.
De drie varianten zijn voor de melkveehouderij (M) en voor de varkenshouderij
Inmiddels zijn veel mankemenlen verholpen. Hel resultaat is echler wel een
hoge koslprijs (zie ook label 1). Nu moel
men zich over deze gang van zaken niet
verbazen. Hel gebeurt wel meer dat de introductie van een nieuw produkl allerlei
(V) uitgewerkt. De belangrijkste resultaten
die de kostprijs verhogen. Een heel andere
zaak is dat de fabrikanlen bij de huidige
proces- en bouwtechniek (gebruik van
staalplaat) geen grole prijsdalingen c.q.
schaaleffecten verwachten. Mel andere
woorden, ook de praklijkervaringen laten
zien dat hel vergislingsproces eerst efficienter moet worden. Pas dan komt een grotere
markl in zicht. Momenteel wordl dan ook
veel onderzoek verricht, zowel op gebied
van vergisle mesl). In deze opzel kan de afvalwarmle van de cenlrale nullig worden
gebruikl als proceswarmle. Al het biogas
wordt als substituut van aardgas ingezel bij
de eleklricileilsproduklie. Er is dus geen
kostbaar distributienet voor het biogas vereisl.
De kosten en baten van hel centrale vergislingsplan zijn in label 2 weergegeven.
onverwachte problemen met zich brengt
zijn in label 1 opgenomen.
mcsltransport gecombineerd zou worden
met centrale vergisting, kan de opbrengst
van de biogasproduktie wellicht een bijdrage leveren aan de kosten van het mesllransport.
Wij hebben hieromtrent enkele berekeningen uitgevoerd. Ons plan komt er in het
kort op neer dat het mestoverschol uil
Noord-Brabant en Limburg wordt vergist
op een lokatie naast de elektricileilscenlrale le Geertruidenberg. Na vergisting wordt
de mesl verder vervoerd naar hel lekortgebied Zeeland en de Zuidhollandse eilanden. In dit gebied is veel akkerbouw (zie
hier hel belang van de bemeslingswaarde
Tabel 1. Enkele belangrijke resultaten
Variant
Variabelen
melkveehouderij
Ml
M2
Reactorvolume
(m’).. . . . . . . . . 172,4 139,6
AantalmelkkoeU
en, respectieve172
hjk varkens. . . . 212
Jaarlijkse kosten
= opbrengsten (in
gld x f. 1.000
perjaar) . . . . . . 17,0
19,0
Bmto investering
(ingld x f . 1.000
perjaar) . . . . . . 128,1 139,2
varkenshouderij
M3
VI
V2
V3
142,5
172,4
100,6
126,6
175
2.129
1.243
1.564
19,3
17,0
17,3
17,8
140,8
128,1
129,0
131,9
De label laat zien dat een inslallalie eerst
lonend wordt indien de benodigde eleklricileil volledig zelf wordl opgewekl (zie varianl 2). De minimale bedrijfsgroolle ligl
bij ca. 170 melkkoeien respeclievelijk ca.
1.250 varkens. Hiermee ligl de grens in de
calegorie ,.forse” bedrijven. Volgens de
CBS-slalistieken zijn er namelijk maar ca.
400 melkveehouderijen boven de 150
melkkoeien en bijna 350 varkenshoude-
Totaal
f. 14,60
Totaal
f. 4,68
f. 2,75
f. 6,00
f. 13,43
We zullen kort op deze koslen en balen
ingaan 1).
Te bouwen installaties
Er dient een centrale vergislingsinslallalie van totaal 170.000 m3 le worden gebouwd. Bovendien zijn in het tekortgebied
opslagtanks met een gezamenlijke capaciteit van 300.000 m3 nodig. Voor deze in-
praklijk nog niet het laatste woord is ge-
vesleringen zijn de kosten op f. 52,6 mln.
sproken, betreft de bemestingswaarde van
de mest. Dil is een niet te verwaarlozen
economisch aspecl van het biogasverhaal.
Een boer zal immers raar staan le kijken als
zijn vergiste mest een slechte meslstof voor
het land blijkt te zijn. Ervaringen hebben
inmiddels uitgewezen dat de kwaliteil van
vergiste mest voor grasland minstens even
goed en waarschijnlijk zelfs iets beter is dan
die van onvergisle mest. Wat belreft de akkerbouw zijn de meningen verdeeld. Nader
onderzoek lijkt op zijn plaals.
geschat, inclusief WIR 2). De exploilaliekoslen komen uit op f. 10,4 mln. (waarvan
f. 0,9 mln. arbeidskosten) of wel f. 3,06 per
m3 vergiste mest.
Mesttransport
Gezien de ligging van de betrokken gebieden ligt vervoer over water voor de
hand. Hier over zijn enkele gegevens van
de mestbank Limburg beschikbaar. Hel
vervoer van 1 m3 mesl vanaf de veehoude-
rij lol aan de opslaglank in Zeeland koml
volgens deze gegevens op f. 11,54.
Mel name in de provincies Gelderland
en Noord-Brabant en een deel van Lim-
Een plan voor centrale vergisting
Biogasverkoop
bij aan dat, gezien de uitgangspunlen, onze
burg is in de afgelopen jaren een groot
berekeningen alleen een orde van groolle
aangeven. Het model geldt niet voor een
specifiek bedrijf.
mestoverschol ontstaan. Er is sprake van
overbemesling, met alle gevolgen van dien
voor het milieu. Een oplossing kan zijn het
transporteren van de mest naar gebieden
De praktijk op de boerderij
bestaal, bij voorbeeld Zeeland en de Zuidhollandse eilanden. Tol dusver is dil mesltransport echter nogal kostbaar gebleken:
er moct overheidsgeld bij. Wanneer het
waar een tekort aan organische meststof
ESB 2-3-1983
Baten
c) biogasverkoop
d) mestafvoerbijdrage
e) mestverkoop
stallalie. Het is niet uitgesloten dal binnen
enkele jaren aanzienlijke lechnologische
vooruilgang is geboekl en kleinere installaties mogelijk worden.
Een heel andere kwestie. waarover in de
den we voor hel gemak deze klasse-indeling aan, dan pralen we over 0,65% van
alle melkveehouderijen en 2,1% van de
varkenshouderijen. We tekenen hier wel
Volgens ons rekenwerk zal bij de huidige
Kosten
a) te bouwen installaties f. 3,06
b) mesttransport
f. 11,54
van de procesvoering als naar het type in-
rijen met 1.000 meslvarkens of meer. Hou-
omstandigheden de Nederlandse markt
Tabel 2. Jaarlijkse kosten en baten van
centrale vergisting per m3 vergiste mest
Er kan 61,2 mln. m3 biogas worden verkochl. De lotale opbrengst hiervan wordt
1) Zie voor een uitgebreide besehouwing het rapport De mogelijkheden van biogas in de landbouw. Groningen, 1982.
2) Deze sehatting is gebaseerd op ramingen van
A. A. Jongebreur, Een verkenning van de mogelijkheden van cenlrale verwerking van varkensdrijfmesl ter vermindering van mesloverscholten,
Wageningen, 1980.
207
f. 15,9 mln. per jaar of wel f. 4,68 per m3
mest (prijzen 1982).
werd onvoldoende rekening gehouden met
introductieproblemen. Mede door noodzakelijke aanpassingen zijn de biogasinstalla-
ties duur in de aanschaf. Alleen de grote
Afesta/voerbijdrage en Mestverkoop
Hiervoor zijn prijzen van de mestbank
Limburg gebruikt.
Tabel 2 laat zien dat de centrale vergisting op zich rendabel is. Het batig saldo is
bij de huidige prijzen evenwel onvoldoende om het totale project uit de rode cijfers
te krijgen. Er resulteert een tekort van
f. 1,17 per m3 mest of wel totaal f. 4 mln.
Desalniettemin lijkt nader onderzoek ons
gewenst. Ook de overheid zou hier via de
Meststoffenwet het initiatief kunnen nemen. Wellicht dat de negatieve externe ef-
fecten van de sterk uitgedijde (intensieve)
veehouderij op deze wijze kunnen worden
ingedamd.
bedrijven komen momenteel in aanmerking.
Centrale biogasproduktie lijkt zelfs bij de
huidige stand van de techniek een positieve
bijdrage aan de oplossing van het mestoverschotprobleem te kunnen leveren. De
kosten van het mesttransport blijven echter een (te nemen?) hindernis.
Marktvergroting zal optreden als vernieuwingen in het vergistingsproces kun-
nen worden doorgevoerd. Het lopende onderzoek kan hopelijk binnen enkele jaren
een dergelijke doorbraak opleveren.
Biogas uit mest zal geen groot aandeel in
de nationale energievoorziening kunnen
hebben. Voor de veehouderij zal deze energiebron echter een nuttige vervanger van
fossiele brandstoffen kunnen zijn, met in
de toekomst een mogelijk aandeel van
De bijdrage van biogas aan de energievoorziening
Hierboven zijn twee manieren om biogas
te produceren aan de orde geweest. We
hebben daarbij ook bepaald hoe groot de
bijdrage van het biogas aan de energievoorziening kan zijn. Er is een percentage voor
het nationale niveau, maar ook voor alleen
15%.
Het technische onderzoek gaat verder
dan alleen maar vergisting van mest. Erbestaan reeds proefinstallaties voor huisvuil
en rioolslib. Indien deze in de commerciele
fase verzeild raken, zal het aandeel in de
nationale voorziening kunnen toenemen.
de veehouderij berekend. In label 3 laten
Wim Huizinga
Hans Offermans
we zien hoe groot het biogasaandeel is bij
vergisting van alle dierlijke mest in Nederland (51,3 mln. ton in 1980).
Henk de Vries
Bernard Tuin
Ubo de Vries
Tabel 3. Potentiele bijdrage van biogas
aan de energievoorziening
Bijdrage energiever-
Omschrijving
Individuele bedrijven …….
Centrale vergis-
Energieproduktie
(inPJ)a)
Bijdrage bruto bruik veehouderijen c)
binnen lands
energieverbruik
(io%)b) .
totaal
propaan/
aardgas
(in%)
(in%)
1,6
6,6
0,03
1,40
Totale mestproduktic ……..
0,72
0,05
3,2
12,8
21,24
0,79
48,3
193,1
a) Ecu Petra Joule (PJ) is 10 joule.
b) Het bruto binnenlands energieverbraik was in 1980 2.696 PJ
(bron: ESC, Petten).
c) Het energieverbruik in de veehouderij bedroeg in 1980 in de
veehouderij totaat 44 PJ, waarvan aardgas en propaan 11 PJ voor
hun rekening namen (bron: Ministerie van Landbouw en Visserij).
De tabel laat zien dat zelfs bij totale
mestproduktie het biogas toch een ,,klein
duimpje” onder de energiedragers blijft.
Voor de veehouderij ligt de zaak evenwel
gunstiger, vooral indien men alleen substitutie van aardgas en propaan voor ogen
heeft. Als men de kinderziekten van de in-
troductie overwint en inderdaad tot technologische vernieuwingen komt, ligt een
groter aandeel in de energievoorziening
van de veehouderij in het verschiet (een
aandeel van ca. 15% lijkt ons haalbaar).
Slot
De conclusie uit het voorgaande is dat
men tot voor kort wat te optimistisch is geweest over de invoering van biogas. Er
208
* Eerstgenoemde auteur is werkzaam bij het Milieukundig Studiecentrum Groningen, de anderen volgden de cursus Milieukunde en zijn tevens
de opstellers van het rapport De mogelijkheden
van biogas in de landbouw, waarop dit artikel is
gebaseerd. Exemplaren van dit rapport zijn verkrijgbaar bij het Milieukundig Studiecentrum
van de Rijksuniversiteit Groningen, Bleekerstraat 5a, 9718 EA Groningen.