Ghana: hybride afvalcentrale in Kumasi en het potentieel van biogas uit voedselafval

In Gyankobaa bij Kumasi is in mei 2022 de eerste afvalcentrale van Ghana in gebruik genomen: een hybride installatie met een vermogen van 400 kW, die fotovoltaïsche energie (200 kW), biogas (100 kW) en pyrolyse van plastic afval (100 kW) combineert. Naast de installatie evalueren onderzoekers hoeveel energie uit uitsluitend voedselafval in de grootste steden van het land kan worden gewonnen.

Wat is bekend over het project in Gyankobaa

Pumps Africa (3 mei 2022) en Bioenergy News (4 mei 2022) beschrijven de ingebruikname van de eerste afvalcentrale van Ghana in Gyankobaa, in het district Atwima Nwabiagya South in de regio Ashanti; Bioenergy News noemt het de eerste in zijn soort in West-Afrika. Het project duurde 48 maanden. Het Duitse Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoek heeft een contract ter waarde van 6,5 miljoen USD ondertekend met vier Duitse en één Ghanese instelling (volgens Bioenergy News wordt het project uitgevoerd door vier Duitse instellingen onder leiding van de Universität Rostock en zes Ghanese onder leiding van WASCAL). De installatie, genaamd Hybrid-PV-Biogas-Pyrolysis-Plant, moet dagelijks 12 ton afval verwerken tot biocompost en energie, en dient ook als trainingscentrum voor 17 masterstudenten en vier promovendi. De verdeling van het vermogen (200 + 100 + 100 kW) laat zien dat biogas hier één van de drie componenten is, en niet de kern van het systeem. De bronnen geven geen details over de substraten van de biogasinstallatie of operationele gegevens, dus we vermelden de jaarlijkse productie niet.

Waarom een hybride installatie

De combinatie van drie energiebronnen heeft verschillende redenen:

• Complementariteit: PV levert energie overdag, biogas kan 24 uur per dag werken, en pyrolyse maakt het mogelijk om plastic te verwerken dat niet geschikt is voor methaangisting.
• Gebruik van verschillende afvalstromen (organisch en kunststoffen) op één locatie.
• Demonstratie van technologieën: de installatie fungeert als trainingsfaciliteit.

Een nadeel is de complexiteit: elk van de drie technologieën vereist andere competenties voor bediening en onderhoud. Pyrolyse van kunststoffen wordt beschreven in het artikel Energie uit afval: fermentatie, verbranding, pyrolyse].

Potentieel van steden: onderzoek uit 2021

Een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Energy (deel 226, 2021) schat het potentieel voor de productie van elektrische energie uit biogas van voedselafval op 80,43–300,49 GWh per jaar in Accra en 60,63–209,31 GWh per jaar in Kumasi (prognose voor de jaren 2020–2039; de hoeveelheid geproduceerd afval in Accra bedraagt 899 duizend–3,36 miljoen ton per jaar, in Kumasi 915 duizend–3,16 miljoen ton). De auteurs beoordeelden het project als economisch rendabel: de netto contante waarde bedroeg ongeveer 217,8 miljoen USD in Accra en 156,1 miljoen USD in Kumasi. De energetische marges zijn breed, omdat ze afhankelijk zijn van de aangenomen scenario's. Dit zijn theoretische waarden, geen investeringsplan. Hun betekenis ligt in het aangeven van de orde van grootte: 80–300 GWh per jaar komt overeen met een gemiddeld elektrisch vermogen van ongeveer 9 tot ongeveer 34 MW voor Accra (eigen berekening, bij continu bedrijf gedurende het hele jaar), maar alleen als er selectieve inzameling van voedselafval plaatsvindt.

Wat is nodig om het potentieel om te zetten in installaties

1. Selectieve inzameling en sortering van voedselafval, gescheiden van plastic en glas; in een gemengde stroom is methaangisting inefficiënt en risicovol.
2. Toegangsprijs voor afval (gate fee) of een tarief voor energie dat de kosten dekt.
3. Afname van digestaat door landbouwers en kwaliteitsnormen hiervoor.
4. Stabiele aansluiting op het net of een directe afnemer van energie.

Conclusies

Het voorbeeld van Ghana is een pilotinstallatie gefinancierd door een Duits onderzoeksprogramma, en geen commerciële energiecentrale; pas de exploitatiegegevens zullen uitwijzen of het model op grotere schaal kan worden gerepliceerd. Voor de beoordeling van het succes is het belangrijk om niet alleen het nominale vermogen te monitoren, maar ook de werkelijke bedrijfsuren, de hoeveelheid verwerkt afval en de exploitatiekosten.

Rekenvoorbeeld: hoeveel afval is nodig voor 100 kW biogas

Ter illustratie van de schaal: een installatie met een elektrisch vermogen van 100 kW, die continu werkt, vereist bij een elektrisch rendement van de motor van ongeveer 38% een chemisch vermogen van het gas van ongeveer 263 kW, oftewel ongeveer 6,3 MWh per dag. Biogas met een methaangehalte van ongeveer 60% heeft een stookwaarde van ongeveer 6 kWh/m³, dus is ongeveer 1.000 m³ biogas per dag nodig. Bij een opbrengst van bijvoorbeeld 100–150 m³ biogas per ton voedselafval betekent dit ongeveer 7–10 ton afval per dag. Dit zijn indicatieve waarden (aannames zijn afhankelijk van het substraat en het rendement), en geen parameters van de beschreven installatie. De berekening laat zien dat zelfs een kleine biogasmodule een regelmatige aanvoer van afval vereist, die het stedelijke systeem moet organiseren.

Risico's voor het slagen van het project

• Verontreinigingen in het afval: plastic, glas en metalen die in de vergister terechtkomen, veroorzaken storingen in pompen en roerwerken; voedselafval moet selectief worden ingezameld of nauwkeurig worden gesorteerd.
• Seizoensvariatie: de hoeveelheid en samenstelling van afval veranderen gedurende het jaar.
• Complexiteit van het onderhoud: drie technologieën vereisen drie serviceteams; bij kleine installaties is dit een aanzienlijke belasting.
• Financiering van de exploitatie: de investeringssubsidie dekt niet de kosten voor arbeid en onderhoud in de daaropvolgende jaren.

Opmerking over de bronnen

De beschrijving van de energiecentrale in Gyankobaa is afkomstig uit persberichten en vakpublicaties van mei 2022; we hebben geen technische documentatie of operationele gegevens gevonden. Eventuele verschillen tussen de aankondigingen en de feitelijke situatie moeten worden gecontroleerd in de mededelingen van de uitvoerders (Universität Rostock, WASCAL).