Energie uit organisch afval: hoe het potentieel aan biogas uit bioafval te schatten

De energie uit bioafval schatten we via een berekeningsketen: massa afval × aandeel droge stof (TS) × aandeel organische stof (VS) × methaanpotentieel (BMP) × stookwaarde van methaan × conversierendement; voor afval met een opbrengst van 100 m³ CH₄ per ton betekent dit ca. 1000 kWh chemische energie, oftewel ca. 380–420 kWh elektrische energie in warmtekrachtkoppeling. Dit is een orde van grootte waarmee u een project snel kunt beoordelen, maar het vervangt geen laboratoriumonderzoek.

Stap voor stap

1. Massa afval in ton per jaar (verse massa).
2. TS en VS: omrekening naar massa organische droge stof. Voorbeeld: 25% TS en 90% VS levert 0,225 t VS per ton verse massa.
3. BMP: methaanopbrengst per eenheid VS; 1 NmL CH₄/g VS komt overeen met 1 m³ CH₄ per ton VS. Bij een BMP van 450 NmL/g VS ontstaat uit een ton verse massa ca. 101 m³ CH₄ (0,225 t VS × 450 m³/t VS).
4. Chemische energie: de stookwaarde van methaan bedraagt ca. 35,8 MJ/m³, oftewel ca. 10 kWh/m³. Per ton: ca. 1000 kWh.
5. Rendement warmtekrachtkoppeling: elektrisch ca. 38–42%, thermisch daarnaast enkele tientallen procenten. Per ton: ca. 380–420 kWh elektrische energie.

De waarde van ca. 50–55 MJ die in de oorspronkelijke tekst verscheen, komt overeen met de energetische waarde van methaan per kilogram, en niet per kubieke meter (de dichtheid van methaan bedraagt ca. 0,66–0,72 kg/m³).

Voorbeeld voor 1 miljoen ton afval

Laten we hypothetisch 1 miljoen ton afval aannemen met een opbrengst van 100 m³ CH₄ per ton. Dit levert 100 miljoen m³ methaan op, oftewel ca. 3,6 PJ (ca. 1000 GWh) chemische energie, en bij een elektrisch rendement van 40% ca. 400 GWh elektrische energie per jaar. Op nationale schaal, zelfs als het volledige organische afval (in de orde van enkele tot tientallen miljoenen ton, afhankelijk van de definitie) verwerkt zou kunnen worden, levert dit hooguit enkele TWh op, oftewel een fractie van de nationale elektriciteitsproductie, en niet ‘128 TWh’. Biogas is dus een belangrijke, maar beperkte energiebron.

Factoren die de werkelijke opbrengst beïnvloeden

• Samenstelling van het afval: vetten leveren meerdere malen meer biogas op dan koolhydraten, maar remmen het proces gemakkelijk bij een overmaat.
• Vochtgehalte: te droge of te natte massa bemoeilijkt het pompen en mengen.
• Temperatuur: het thermofiele proces verloopt sneller, maar vereist meer thermische energie.
• Retentietijd en belasting van de vergister (OLR).
• Remstoffen: ammoniak, zware metalen, antibiotica.
• Verontreinigingen in gemeentelijk afval (verpakkingen) en verliezen bij de inzameling.

Van potentieel naar project

Het theoretische potentieel is een bovengrens. Een project vereist: gestabiliseerde inzameling, analyse van TS en VS, een BMP-test, een warmtebalans en een plan voor de verwerking van digestaat. BMP-onderzoeken uit de literatuur zijn verzameld in BMP-onderzoeken, en de methodiek in het artikel Wat is een BMP-test.

Vergelijking met andere bronnen

Biogas heeft als voordeel dat het beschikbaar is: een installatie kan 24 uur per dag werken, onafhankelijk van het weer, wat het onderscheidt van wind- en zonne-energie. Tegelijkertijd is de schaal ervan beperkt door de hoeveelheid beschikbare substraten. Overzicht van afvalverwerkingstechnologieën: Energie uit afval: vergisting, verbranding, pyrolyse en stortgas.

Hoe nauwkeurig te rekenen in de praktijk

Voor een concrete installatie kunt u beter beginnen met eigen gegevens dan met algemene indicatoren: gewicht van de leveringen, TS en VS uit laboratoriumanalyses en BMP uit een test. Bij de berekeningen is het raadzaam rekening te houden met verliezen (bijv. opslag), eigen energieverbruik van de installatie (mengen, pompen, verwarmen van de vergister) en de jaarlijkse beschikbaarheid (meestal aanzienlijk minder dan 100% van de tijd). Zo verkrijgt u de netto energie, en niet de bruto energie, en kunt u het rendement van de investering realistisch beoordelen. De bruto elektrische energie uit warmtekrachtkoppeling wordt bijvoorbeeld verminderd met de energie die nodig is voor de werking van de biogasinstallatie zelf.

Samenvatting

Schattingen van het energiepotentieel van organisch afval zijn nuttig voor een eerste beoordeling, maar alleen als de berekening transparant is en verliezen meeneemt. Vergelijk altijd de aannames (TS, VS, BMP, rendement) met de resultaten en controleer de orde van grootte door deze te vergelijken met uw eigen installatie of gegevens uit de literatuur. Een fout van één orde van grootte, zoals in de oorspronkelijke versie van dit artikel, kan de investeringsbeslissing volledig veranderen.