Meer uitgewerkte mogelijke opties voor de stadsregio

6.1 Keuze van de opties

Op 10 september 2009 is er door de Stadsregio Arnhem-Nijmegen een workshop georganiseerd over de toepassing van biomassa voor de energie-opwekking. Uit deze workshops bleek dat er met name kansen liggen voor het winnen van biogas uit berm- en slootmaaisel, mest en GFT en voor het winnen van warmte en energie uit hout. Deze opties voor de inzet van biomassa voor energie zijn in dit hoofdstuk nader uitgewerkt. In paragraaf 6.2 wordt ingegaan op biogas en in paragraaf 6.3 op houtige biomassa. Het maken van biomethaan uit houtige stromen is niet verder uitgewerkt, omdat deze toepassing nog niet marktrijp is.

In 6.4 wordt ingegaan op de rol voor de stadsregio.

6.2 Biogas als transportbrandstof

Bij biogas zijn de volgende opties nader bekeken:

 Vergisting: biogas voor elektriciteit en warmte

 Vergisting: biogas naar biomethaan voor transport

 Vergisting: biogas naar waterstof voor transport

 Microbiële omzetting van biomassa naar waterstof

 Algenproductie voor waterstof (3e generatie)

Bij de beoordeling van de verschillende opties in paragraaf 6.2.1 is gekeken naar:

 Beschikbare biomassa  Duurzaamheid grondstofvoorziening  CO2-balans  Milieukwaliteit  Bestaande bedrijvigheid  Economische kansen  Politiek draagvlak  Regionale schaalgrootte  Ruimtebeslag  (Belemmerende) regelgeving

 Aansluiten bij andere doelstellingen stadsregio

 Kosten/ benodigde investeringen

 Time to market

In bijlage 5 staat het gebruikte afwegingskader voor een aantal van bovenstaande criteria.

Afgesloten wordt in paragraaf 6.2.2 met een samenvattende tabel met een beoordeling/ indicatie van de haalbaarheid van de verschillende opties en een sterkte-zwakte-analyse.

6.2.1 Beoordeling van biogas

Door lokale mest samen met andere biomassa (gft, gras, bermmaaisel etc.) te co-vergisten kan een methaanrijk biogas geproduceerd worden dat voor veel doeleinden inzetbaar is:

 door conventionele technieken (gasmotor, wkk) kan biogas omgezet worden in

elektriciteit, die lokaal bruikbaar is of teruggeleverd kan worden aan het elektriciteitsnet. Geproduceerde warmte kan wellicht lokaal ingezet worden.

 na het opwerken van biogas tot een hoger percentage methaan kan het rechtstreeks

benut worden als transportbrandstof voor aardgasvoertuigen (99% is mogelijk: voor toepassing wegvervoer wordt dit ook gedaan. De energie-inhoud van biomethaan is door deze opzuivering 25% hoger dan van biogas).

 biogas en biomethaan kunnen tevens een grondstof voor de productie van biowaterstof

zijn. Dit kan plaatsvinden door reforming van methaan tot waterstof met bestaande en in de stadsregio voorhanden technologie (waarbij overigens uit kostenoverweging wel rekening gehouden moet worden met de 'economy of scale'). Deze biowaterstof kan vervolgens als energiedrager dienen voor met brandstofcellen uitgeruste waterstofvoertuigen.

Op basis van de beschikbare hoeveelheden biomassa zoals die door BTG in 2008 voor de MARN/MRA-regio geïnventariseerd zijn (zie tabel 6.1), is de productie van biomethaan uit mest (co-) vergisting een interessante energiedrager voor de stadsregio.

Tabel 6.1 Beschikbare, vergistbare biomassa (bron: BTG rapporten 2008)

MARN beschikbaar MRA beschikbaar Totaal beschikbaar regio kTon/jr GJ/jr kTon/jr GJ/jr kTon/jr GJ/jr GFT-afval 36,5 57.488 29,6 46.605 66,1 579.545 Berm- en slootmaaisel 3,9 21.450 2,5 13.750 6,4 35.200 Dierlijke mest (dun) 725 304.500 673 290.000 1398 594.500 Dierlijke mest (vast) 51 408.000 38 72.000 89 480.000

Biogasproductie uit diverse biomassa-stromen (bron: ODE Vlaanderen, 2006)

Biogasproductie uit in MARN/MRA-regio beschikbare biomassastromen:

GFT afval: 66,1 kton x ca. 100 m3/ton = 6,6 miljoen m3/ biogas

Berm-slootmaaisel: 6,4 kton x ca. 120 m3/ton = 0,8 miljoen m3/ biogas

Dierlijke mest: 1487 kton x ca. 20 m3/ton = 29,7 miljoen m3/ biogas

De totale winbare opbrengst aan biogas in de regio kan dus maximaal ingeschat worden op 37,1 miljoen m3 _{biogas/jaar (situatie eind 2008). Met 60% (v/v) methaan in het biogas mengsel (rest is} voornamelijk CO2) levert dit maximaal 22,3 miljoen m

3

biomethaan op. Indien dus inderdaad de bovengenoemde, in de MARN/MRA-regio beschikbare, reststromen gebruikt zouden worden om biomethaan voor transportdoeleinden te produceren is dit, bij een verbruik in een autobus van ca. 52 m3 _{methaan per 100 km*, voldoende voor 42,9 miljoen km. Dit verbruik is equivalent aan ca.} 40 l diesel/100 km (berekend op basis van energie-inhoud van methaan en diesel) (Andere ook gepubliceerde praktijkresultaten (Frankrijk) zijn iets ongunstiger: 60 m3 _{methaan of 50 l diesel per} 100 km).

De ervaring leert dat de 75 aardgasbussen in Nijmegen jaarlijks 7,34 miljoen km rijden, oftewel ca. 100.000 km per bus. De volgens de BTG-rapporten in de Stadsregio totaal beschikbare hoeveelheid vergistbare biomassa en mest zou dus voldoende moeten zijn om ruim 400 bussen van biomethaan te kunnen voorzien. Of, anders gezegd: om de Nijmeegse aardgasbussen te kunnen laten rijden op lokaal geproduceerde biomethaan moet ca. 17% van de beschikbare vergistbare biomassa en mest hiervoor geoormerkt worden en ca. 35% indien ook de plannen van de gemeente Arnhem om ook 150 aardgasbussen in bedrijf te nemen gerealiseerd worden. Als de totaal beschikbare hoeveelheid mest en biomassa daadwerkelijk vergist wordt tot biomethaan en alle te verwachten 155 aardgasbussen in de Stadsregio hun deel als biobrandstof afnemen,

(lokaal vrachtvervoer, personenauto's, utility vehicles, etc.) dan wel aan het aardgasnet toegevoegd kan worden.

Naast deze hoeveelheden uit nieuwe mest (co-)vergisting te winnen biogas worden in de Stadsregio reeds flinke volumes biogas gewonnen door de ARN (als stortgas) en door AWZI's (uit zuiveringsslib). Dit betreft hoeveelheden van respectievelijk 3 miljoen en 2 miljoen m3 _{per jaar. Deze}

in totaal 5 miljoen m3 _{wordt momenteel opgewerkt tot aardgaskwaliteit en in het aardgasnet}

ingevoerd. (E-kwadraat, 2009), maar is natuurlijk ook te benutten voor transportdoeleinden.

(Bron : Teunissen consultancy, 2008)

De mate waarin gebruik van biogas leidt tot vermijding van CO2-emissie is afhankelijk van een aantal factoren. Zwart et al. (2006) hebben hier onderzoek naar gedaan bij co-vergisting van dierlijke mest. Sleutelfactoren zijn het gebruikte co-substraat, beperking van lekverliezen voor en tijdens de vergisting, een effectieve benutting van de vrijkomende warmte en beperking van het energiegebruik van de vergistingsinstallatie.

Voor- en nadelen biomethaan als transportbrandstof

Voordelen

 CO2-neutrale brandstof  weinig conversieverlies

 relatief lage uitlaatgasemissies van fijnstof, NOx en andere milieuvervuilende stoffen

 hogere actieradius per tankvulling mogelijk dan bij accu-gebaseerd elektrisch rijden

 regionale productie van transportbrandstof mogelijk

 biomethaan gebruik in commercieel beschikbare aardgasmotoren mogelijk  veel ervaring met aardgasbussen in binnen- en buitenland

Nadelen

 opwerking biogas naar biomethaan nodig

 opslag gecomprimeerd gas ipv vloeistof (dieselolie)  explosiegevaar stelt eisen aan locatie tankstations

 meer transportbewegingen voor aanvoer van biomethaan naar tankstations dan bij aanvoer van vloeibare fossiele brandstoffen (tenzij via (bestaande) pijplijn)

Biogas kan ook omgezet worden in waterstofgas, waarna dit kan worden gebruikt als brandstof voor brandstofcelmotoren. De conversie van methaan naar waterstof gaat met een energetisch rendement van plm. 65% (op grote schaal uitgevoerd kan dit 75% worden). In termen van massabalans kan uit 22,3 miljoen m3 _{biomethaan, ofwel 14,5 miljoen kg (dichtheid methaan bij 1}

atm. = 0,65 kg/m3

), ongeveer 4,6 miljoen kg waterstof geproduceerd worden (op basis van 1 kg CH4 levert 0,32 kg H

2_{). Hierbij moet rekening gehouden worden met de energie die nodig is voor} het comprimeren tot handzame volumes en het onder druk houden van de waterstof (250 bar), waarvoor met ca. 8% energieverlies rekening gehouden mag worden. Als deze energie ook uit biowaterstof of biomethaan afkomstig is, blijft netto voor transport ca. 4,2 miljoen kg waterstof over. (NB: in werkelijkheid zal deze energie voor het op druk brengen van de waterstof uit het elektriciteitsnet gehaald worden (een kostenpost) en zal de hoeveelheid waterstof niet minder worden, maar voor een eerlijke vergelijking is dat hier naar een lagere waterstofopbrengst toegerekend). De praktijkervaring met de meest geavanceerde Mercedez Benz Citaro hybride waterstofbussen suggereert een (mogelijk wat optimistisch) verbruik van 12 kg waterstof per 100 km. Zie Auto en Motortechniek (2009). Hieruit volgt dat, indien alle beschikbare biogas omgezet wordt in waterstof, dit voldoende moet zijn voor 35,0 miljoen buskilometers (vgl. 42,9 miljoen buskilometers indien de biomethaan rechtstreeks benut zou worden in aardgasbussen). Een eerste pilot met een waterstofbus in de Stadsregio is in het kader van het project HyMove onlangs gestart.

(http://www.hymove.nl/nl/nieuws/hymove-onthult-waterstofbus/)