Energieverbruik bij de opwerking van biogas: balans in kWh per m³ en aandeel in de energie van het gas

De opwerking van biogas verbruikt doorgaans in de orde van 0,2–0,35 kWh elektrische energie per m³ ruw biogas bij drukgebaseerde technologieën (membranen, PSA, waterwassing), terwijl aminewassing daarnaast warmte nodig heeft in de orde van 0,5–0,8 kWh/m³. Aangezien 1 m³ biogas met 55% CH₄ circa 5,5 kWh energie bevat, bedraagt het elektriciteitsverbruik enkele procenten van de energie van het gas, en de warmte bij aminewassing enkele tientallen procenten. De waarden zijn indicatief; elke leverancier geeft eigen garanties.

Twee manieren van berekenen

De indicatoren voor energieverbruik kunnen worden gerelateerd aan:

• m³ ruw biogas – zo geven leveranciers van technologieën het meestal aan;
• m³ biomethaan – omrekening: het verbruik delen door het aandeel geproduceerd biomethaan in de biogasstroom (circa 0,5–0,55 m³ biomethaan uit 1 m³ biogas bij 55% CH₄, omdat biomethaan circa 98% CH₄ bevat).

Voorbeeld: 0,25 kWh/m³ biogas komt overeen met circa 0,46 kWh/m³ biomethaan, oftewel ongeveer 4,6% van de energie in biomethaan (circa 10 kWh/m³). Daarom kan de beoordeling „verbruik van 0,25 kWh/m³” zonder vermelding van de referentie misleidend zijn.

Onderdelen van de energiebalans

1. Voorbehandeling – ontzwaveling, droging, filters; vaak weggelaten in offertes, maar verbruikt elektrische energie (koelers, ventilatoren) en eventueel warmte (regeneratie van actieve kool).
2. Scheiding van CO₂ – compressoren, pompen, vacuüm, warmte voor regeneratie.
3. Compressie van biomethaan – voor het middendruknet is doorgaans enkele tot tientallen bar nodig; dit vereist een extra compressor als het opwerkingssysteem gas onder lage druk levert (aminewassing).
4. Oxidator voor off-gas – ondersteunende brandstof of elektrische energie.
5. Hulpvoorzieningen – koeling, verwarming van ruimtes, automatisering, verlichting, invoedingsstation.

Voorbeeld: balans voor 1000 m³/h biogas

Aannames: biogas met 55% CH₄, energie-inhoud 5,5 kWh/m³ (5500 kW), 8000 h/jaar, slip van 0,5%.

De getallen in de tabel zijn aannames voor de oefening, geen meetresultaten. Ze laten echter het belang van vergelijking zien: de aminevariant verbruikt minder stroom, maar heeft warmte nodig, waarvan de kosten en emissies moeten worden beoordeeld.

Energiekosten

Bij een aangenomen stroomprijs van 600 zł/MWh verbruikt de membraanvariant 300 kW × 8000 h = 2400 MWh, wat circa 1,44 miljoen zł per jaar kost. De aminevariant: 180 kW × 8000 = 1440 MWh stroom, oftewel circa 0,86 miljoen zł, plus warmte 600 kW × 8000 = 4800 MWh. Als warmte 40 zł/MWh kost (restwarmte), bedragen de extra kosten circa 0,19 miljoen zł; als 250 zł/MWh (uit gasketel) – 1,2 miljoen zł, oftewel meer dan de besparing op stroom. Het resultaat hangt uiteraard af van de energieprijzen, die per project lokaal moeten worden bepaald.

Invloed op emissies

Het verbruik van stroom en warmte verhoogt de CO₂-voetafdruk van biomethaan als de energie afkomstig is van een net met een groot aandeel fossiele brandstoffen. In de RED-methodiek tellen de emissies door elektriciteitsverbruik tijdens de opwerking mee in de balans. Voeding met eigen hernieuwbare energie (bijvoorbeeld fotovoltaïsche zonne-energie, warmtekrachtkoppeling op biogas) verlaagt dit aandeel.

Wat meten

• Elektriciteitsverbruik van de gehele installatie (dedicated meter), niet alleen van de scheidingsmodule.
• Verbruik van warmte en hulpbrandstoffen.
• Debiet van biogas en biomethaan en samenstelling (chromatograaf of analysator).
• Indicator: kWh hulpenergie / MWh energie biomethaan.

Hoe het energieverbruik verminderen

De eenvoudigste maatregelen zijn warmteterugwinning uit compressie (voor verwarming van vergisters of regeneratie), aandrijvingen met variabel toerental in compressoren en pompen, die het vermogensverbruik beter afstemmen op het debiet, en het vermijden van overmatige recirculatie. Belangrijk is ook de voeding van de installatie met energie uit eigen hernieuwbare bronnen. Het is zinvol de indicator voor energieverbruik per m³ biomethaan in de tijd te monitoren: een stijging kan het eerste signaal zijn van slijtage van membranen of sorptiemiddel, voordat de kwaliteitsparameters van het gas verslechteren.

Samenvatting

Het energieverbruik bepaalt niet alleen de keuze voor een technologie, maar is een van de drie pijlers naast methaanverliezen en CAPEX. Bij het vergelijken van offertes moet u consistente balansgrenzen en een referentie naar één eenheid eisen, bij voorkeur m³ biomethaan of MWh geleverde energie.