Planning van de substraatbehoefte: jaarlijkse balans en teeltoppervlak

De jaarlijkse behoefte aan substraten wordt "van achteren" berekend: uit het vermogen van de warmtekrachtkoppeling (WKK) en de bedrijfstijd volgt de hoeveelheid energie, daaruit het volume methaan en uit het methaanpotentieel van de afzonderlijke substraten hun massa; pas daarna worden verliezen en reserve opgeteld. In een typisch voorbeeld voor een WKK met een elektrisch vermogen van 500 kW komt dit neer op ongeveer één miljoen m³ CH₄ per jaar, oftewel enkele tot tientallen duizenden tonnen kuilvoer-maïs of een equivalente hoeveelheid andere substraten. Onderstaande berekening is illustratief; eigen gegevens moeten gebaseerd zijn op analyses.

Stap 1: methaan uit het vermogen van de WKK

Aannames: elektrisch vermogen 500 kW, elektrisch rendement 40%, bedrijfstijd 8 000 h/jaar, stookwaarde van methaan ca. 10 kWh/m³ (benadering).

• vermogen brandstof: 500 / 0,40 = 1 250 kW,
• methaanverbruik: 1 250 / 10 = 125 m³ CH₄/h,
• jaarlijks: 125 × 8 000 = 1 000 000 m³ CH₄.

Als het rendement 38% bedraagt, stijgt de behoefte met ca. 5%. Houd er rekening mee dat een deel van de energie wordt gebruikt voor eigen behoeften en dat een deel van het biogas naar de fakkel kan gaan.

Stap 2: methaanpotentieel van substraten

Indicator per ton verse massa (VM) = DS × oDS × opbrengst uit oDS. De waarden in de tabel zijn aangenomen voor het voorbeeld, niet als referentiegegevens.

Stap 3: mix en massa's

Stel dat er jaarlijks 15 000 t drijfmest beschikbaar is, wat 15 000 × 13 ≈ 195 000 m³ CH₄ oplevert. De resterende 805 000 m³ moet door kuilvoer worden geleverd: 805 000 / 107 ≈ 7 500 t. Bij een dagelijkse dosis: kuilvoer ca. 20,5 t/d, drijfmest ca. 41 t/d — dit zijn waarden die vergelijkbaar zijn met voorbeelden uit artikelen over OLR en HRT.

Stap 4: verliezen en reserve

Verliezen van kuilvoer van oogst tot dosering zijn afhankelijk van de kwaliteit van het inkuilen en het beheer van de kuil; in de praktijk wordt enkele tot tientallen procenten aangenomen. Laten we 12% aannemen: het kuilvoer moet worden geoogst met 7 500 / 0,88 ≈ 8 520 t. Daarnaast is het verstandig een reserve in te plannen voor een lagere opbrengst, bijvoorbeeld 10%, wat neerkomt op ca. 9 400 t om te contracteren of te telen.

Stap 5: oppervlak en opslag

• opbrengst verse massa maïs voor kuilvoer: bijvoorbeeld 45 t/ha; 9 400 / 45 ≈ 209 ha. In een droog jaar kan de opbrengst met enkele tientallen procenten dalen, waardoor hetzelfde areaal aanzienlijk minder grondstof oplevert.
• silocapaciteit: bij een dichtheid van ingekuild kuilvoer van ca. 0,65–0,75 t/m³ komt dit neer op ca. 12 500–14 500 m³ volume van het kuilvoer alleen, plus reserve voor de vorm van de kuil en manoeuvres van machines.

Risicofactoren

Checklist voor de planner

1. Verzamel analyses van DS, oDS en het potentieel van substraten (eigen BMP-onderzoek of referentiegegevens met inachtneming van spreiding).
2. Bereken de balans op drie niveaus: gemiddeld jaar, slecht jaar, zeer slecht jaar.
3. Controleer de C/N-balans en het ammoniumstikstof voor de vastgestelde mix.
4. Verifieer de opslagcapaciteit met het oog op continue aanvoer gedurende 12 maanden plus reserve.
5. Overweeg logistiek: transport, oogsttijd, druk van machines.
6. Plan de verwerking van digestaat (velden, stikstofbalans).
7. Bespreek het resultaat met een landbouwadviseur of substraatleverancier.

Aan het einde is het zinvol het resultaat te vergelijken met operationele gegevens: als het werkelijke substraatverbruik per MWh gedurende twee jaar meer dan enkele procenten afwijkt van het plan, zijn de oorzaken vaak foutieve aannames over DS of verliezen, en niet het vergistingsproces zelf.

Leveringsplanning gedurende het jaar

Een jaarlijkse balans is niet voldoende, omdat de installatie het substraat gelijkmatig verbruikt, terwijl het kuilvoer slechts eenmaal in de herfst beschikbaar komt. Daarom wordt een maandelijkse balans opgesteld: de voorraad in de silo aan het begin van de maand, het verbruik volgens de dagelijkse dosis, eventuele leveringen van drijfmest en andere materialen. Bij een dosis van 20,5 t/d kuilvoer bedraagt het maandelijkse verbruik ca. 620 t; gedurende negen maanden tussen de oogsten is dus ca. 5 600 t in de silo nodig, en de resterende ca. 1 900 t moet afkomstig zijn van de huidige oogst of van aankoop. Een maandelijks overzicht laat zien of een silo met de geplande capaciteit daadwerkelijk voldoende is.

Wat te doen als er te weinig uitkomt

1. Het aandeel drijfmest of andere lokaal beschikbare substraten verhogen.
2. Kuilvoer of graan extern contracteren voor vaste hoeveelheden.
3. De belasting van de installatie verminderen (lager vermogen, langere HRT) tijdens een tekort.
4. Overwegen om nateelten of secundaire teelten als aanvulling te gebruiken. Elke optie heeft zijn kosten; plannen met vooruitziende blik is goedkoper dan reageren in april, wanneer de voorraden opraken.