Home » Overschakelen op duurzame energie » Deel 12: Biomassa

biobrandstoffenaardwarmtebiogas uit gewassenbiomassawind op landzonnepanelenzonnecollectorenwind op zee

In ons gedachte-experiment om Nederland vol te zetten met duurzame energiebronnen, gaan we vandaag een kwart van de Nederlands landbouwgrond beplanten met snelgroeiende bomen, bijvoorbeeld populieren. Een kwart van de landbouwgrond houden we vrij voor voedselproductie. De andere twee kwarten stonden in onze gedachten al vol met maïs om te vergisten tot biogas en suikerbieten om bio-ethanol te maken.

Aan dit geteelde hout voegen we al het houtachtig afvalmateriaal aan toe. Het totaal verbranden we in grote en kleine energiecentrales, die er elektriciteit en/of warmte van maken. We rekenen met de energie-inhoud van het hout en niet met de energieoutput van de centrales. In deel één van deze serie, waarin we uitrekenden hoeveel energie we dagelijks per persoon gebruiken (185 kWh/p•d), hebben we ook de conversieverliezen in de centrales (16 procent van het totaal) niet van het totale gebruik afgetrokken.

Capaciteit om het hout te verbranden hebben we genoeg. Nederland telt zes grote kolencentrales, die deels op biomassa draaien. In één van de twee units van de Amercentrale van RWE (voorheen Essent) in Geertruidenberg bijvoorbeeld wordt 35 procent (gewicht) biomassa in de vorm van houtpellets meegestookt.

Volgen Fischer e.a. (zie deel 11: biobrandstoffen) levert het verbouwen van populieren, wilgen , eucalyptusbomen of snelgroeiende grassen jaarlijks vijftien tot twintig ton per hectare op (1,5 tot 2 kg/m2). Volgens een andere bron, Defra (Department for Environment, Food and Rural Affairs, een Engels ministerie) is het mogelijk achttien ton ovendroog hout per hectare te oogsten. Laten we uitgaan van een jaarlijkse productie van 2 kg/m2.

De energieopbrengst per gewichtseenheid is volgens Fischer e.a. 9,6 MJ/kg. De energie die nodig is om de bomen te verbouwen en het hout te oogsten,is volgens hetzelfde artikel relatief klein: tussen de één en tien procent van de oogst, waarmee de opbrengst tussen 8,6 en 9,5 MJ/kg komt.

 

Ter controle berekenen we de theoretische opbrengst van hout met een vochtgehalte van veertig procent. Kurkdroge biomassa heeft een verbrandingswaarde (HHV) van ongeveer 19,5 MJ/kg en een stookwaarde (LHV)van 18,3 MJ/kg. De Higher Heating Value (HHV) is inclusief de warmte die vrijkomt wanneer de ontstane waterdamp condenseert. In de praktijk gaat dit als waterdamp de lucht in. Vandaar dat we met de stookwaarde (LHV) rekenen.

Ook de veertig procent water verdampt tijdens de verbranding. Om de energie-inhoud van biomassa te bepalen, moeten we daarom de verdampingsenergie van het water (2,1 MJ/kg) van de energie-inhoud aftrekken. Een kilogram biomassa met een vochtgehalte van veertig procent heeft daarom een stookwaarde van 60 procent • 18,3 [MJ/kg] – 40 procent • 2,1 [MJ/kg], afgerond 10 MJ/kg.

Met een opbrengst van 2 kg/m2 met een energie-inhoud van 10 MJ/kg, levert een bos jaarlijks 20 MJ/m2 (6 kWh/m2). Vermalen tot stof en pelleteren, wat grofweg tien procent van de energie-inhoud kost, rekenen we niet mee aangezien we de energiekosten van raffinage van aardolie en het vergruizen van kolen ook niet meerekenden in deel 1.

Zoals we in deel 10 (biogas uit gewassen) voorrekenden, is een kwart van de Nederlandse landbouwgrond per persoon: 344 m2/p. Met 6 kWh/m2 levert geteelde houtachtige biomassa jaarlijks 1.900 kWh/p of dagelijks 5 kWh/p•d. In deel 8 (biogas uit afvalstromen) haalden we het rapport Biomassa in de Nederlandse energiehuishouding in 2030 aan, dat de bijdrage van restproducten schat op 300 PJ per jaar, 14 kWh/p•d. Houtachtige afvalstoffen, die volgens hetzelfde rapport ongeveer een derde van de afvalstroom vormen, zouden dus ongeveer 5 kWh/p•d kunnen leveren.

De totale bijdrage van houtachtige biomassa om mee te stoken in bijvoorbeeld elektriciteitscentrales, verwarmingsinstallaties of WKK’s komt hiermee op 10 kWh/p•d, ongeveer vijf procent van de benodigde 185 kWh/p•d.

lees verder: Aardwarmte