Ombouw van een biogasinstallatie met warmtekrachtkoppeling naar een biomethaaninstallatie (retrofit): stap voor stap

Retrofit van een biogasinstallatie bestaat uit het ombouwen van een installatie met een warmtekrachtkoppelingsmotor (WKK) tot een biomethaaninstallatie door toevoeging van voorreiniging, opwerking, compressie, een invoedstation en een aansluiting op het net; de vergisters, opslag en een deel van de infrastructuur blijven. Een biogasinstallatie met een elektrisch vermogen van 1 MW produceert doorgaans ongeveer 450–500 m³/h biogas, oftewel ongeveer 250 m³/h methaan, wat na opwerking ca. 250 m³/h biomethaan geeft (ca. 2,5 MW chemisch vermogen). De kernvragen betreffen de warmtebalans, subsidie, aansluiting en economie.

Stap 1: biogasbalans

Bepaal uit de gegevens van de installatie de werkelijke biogasproductie (m³/h) en samenstelling (CH₄, H₂S, O₂, N₂). Voorbeeld: een elektrisch vermogen van 1 MW bij een elektrisch rendement van 40% betekent een chemisch brandstofvermogen van 2,5 MW. Bij een energie van 5,5 kWh/m³ biogas geeft dit 455 m³/h biogas, oftewel ca. 250 m³/h CH₄ (55%). Na opwerking met een slip van 0,5% ontstaat ca. 249 m³/h methaan, en bij een zuiverheid van 98% – ca. 254 m³/h biomethaan. Jaarproductie (8000 h): ca. 2,0 miljoen m³, oftewel ca. 20 GWh.

Stap 2: warmte voor de vergisting

De WKK-motor leverde warmte ook voor het verwarmen van de vergisters (handhaven van ca. 38–42°C in mesofiele modus), doorgaans van ruim tien tot enkele tientallen procenten van de warmte van de motor. Na het uitschakelen van de WKK moet die worden vervangen:

• door een ketel op biogas (verbrandt ca. enkele tot ruim tien procent van de energie van het gas),
• door een biomassaketel,
• door een warmtepomp (elektriciteit),
• door restwarmte uit opwerking of compressie,
• door gedeeltelijk behoud van een kleinere WKK-eenheid.

De warmtebehoefte hangt af van de temperatuur in de winter, de isolatie en de invoer, dus vereist berekeningen. De gekozen oplossing beïnvloedt de emissiebalans en het volume verkocht biomethaan.

Stap 3: opwerkingstechnologie

De keuze is beschreven in een apart artikel (beslismatrix). Bij een kleine schaal (250 m³/h biomethaan) worden vaak membranen of PSA in containers toegepast. Voorreiniging (ontzwaveling, drogen, actieve kool) is noodzakelijk, ontworpen voor de werkelijke samenstelling van het biogas. Als biologische ontzwaveling lucht inbrengt, moet met zuurstof en stikstof in het biomethaan rekening worden gehouden.

Stap 4: net en aansluiting

Begin met een aanvraag voor aansluitvoorwaarden, een analyse van opnamecapaciteit en druk. Bij een kleine installatie (250 m³/h) kan het lokale middendruknet problemen hebben met afname in de zomer, dus overweeg varianten (omgekeerde compressie, verbinding met een net met hogere druk, bioCNG). Plan een invoedstation met meting van kwaliteit en hoeveelheid.

Stap 5: subsidie en overeenkomsten

Controleer welke overeenkomsten en steunsystemen gelden voor de bestaande installatie (gegarandeerde tarieven, premies, veilingen, energieverkoopovereenkomsten) en wat de gevolgen zijn van het beëindigen of wijzigen van het bedrijfsdoel. In veel systemen kan het beëindigen van de elektriciteitsproductie leiden tot verlies van rechten of de noodzaak tot terugbetaling van steun, dus vraag het advies van een jurist en de toezichthouder. Een biomethaaninstallatie heeft een ander inkomstenmodel (gas, garanties van oorsprong, eventuele premies voor transportbrandstof).

Stap 6: vergunningen

Een wijziging van technologie kan een wijziging van milieu- en bouwvergunningen vereisen, afstemmingen met de Poolse dienst voor technisch toezicht (UDT), actualisering van de explosieveiligheidsdocumentatie en effectbeoordelingen (waaronder emissies uit off-gas). Controleer ook de geïntegreerde vergunning of andere besluiten over de exploitatie.

Stap 7: economische berekening

Illustratief voorbeeld: nieuwe CAPEX voor opwerking, station en aansluiting PLN 18 miljoen (aanname), extra OPEX PLN 2,2 miljoen per jaar (energie, onderhoud, certificering), geen inkomsten uit elektriciteit en warmte (uit de bestaande WKK), nieuwe inkomsten uit de verkoop van 20 GWh biomethaan. Bij een rentevoet van 8% en een periode van 12 jaar (annuïteitsfactor ca. 0,1327) bedraagt de jaarlijkse kapitaallast ca. PLN 2,4 miljoen, en de extra kosten zijn ca. PLN 4,6 miljoen per jaar, oftewel PLN 230/MWh biomethaan – boven de bestaande kosten van substraten en bediening. Vergelijk met de gederfde inkomsten uit elektriciteit en warmte. De getallen zijn aangenomen; de berekening moet met eigen gegevens worden uitgevoerd.

Stap 8: planning

Typische planning: voorlopige analyse (1–3 maanden), aansluitvoorwaarden (enkele maanden), ontwerp en vergunningen (6–12 maanden), levering van apparatuur (6–12 maanden), montage en opstart (enkele maanden). Het geheel kan van 1,5 tot 3 jaar duren.

Samenvatting

Retrofit maakt het mogelijk de bestaande infrastructuur te benutten, maar vereist het op orde brengen van de kwesties van warmte, subsidie en aansluiting. Een goed voorbereide analyse maakt het mogelijk te beoordelen of de wijziging van het inkomstenmodel zich terugbetaalt.