headerfotos

Inleiding

Dit onderdeel bestaat uit twee delen:

Houtkachels

Het gebruik van biomassa voor de productie van warmte wordt wereldwijd veel toegepast. Vooral in Noord- en Oost-Europa zijn veel kleine houtkachels te vinden door het lange stookseizoen en de grote beschikbaarheid van hout. Nederland kende de afgelopen jaren vooral houtkachels bij de houtverwerkende industrie. Deze trend is echter aan het veranderen en steeds meer boeren en recreatieve organisaties zijn begonnen met het stoken van houtsnippers en of houtpellets. Belangrijkste reden is dat steeds meer de voordelen van houtkachels wordt ingezien, namelijk:

  • Bij veel gebruik gaan de kosten omlaag
  • Minder afhankelijk van fossiele brandstoffen
  • Realiseren van een emissiereductie

Op deze pagina maakt u kennis met de voordelen van een houtkachel en wordt informatie gegeven over het gebruik van deze kachel. Enkele ervaringen van gebruikers kunnen natuurlijk niet ontbreken.

De houtkachel

Hout kan verstookt worden in verschillende soorten kachels. De eerste mogelijkheid is een onderschroefsysteem die geschikt is voor droge houtpellets. Een andere mogelijkheid is een roosterbedsysteem die geschikt is voor de verbranding van verse houtsnippers. Deze houtgestookte kachels bij boeren en recreatieve organisaties hebben een capaciteit tussen de 50 en 500kW. Met de hitte van het vuur kunnen de kachels stoom produceren of kan water in een centraal verwarmingssysteem verwarmd worden. De familie Koudijs maakt binnen haar kalverhouderij in Lunteren gebruik van een dergelijke houtgestookte ketel.

Case 1: Kalverhouderij Lunteren

Jan en Pauline Koudijs uit Lunteren stoken de melk voor hun kalveren warm met een houtsnipperkachel. Dagelijks verwarmen ze 14.000 liter water gemengd met melkpoeder voor hun 1.400 kalveren aan de Meulunterenseweg in Lunteren met een houtkachel op houtsnippers.

 

De houtkachel begint onder agrariërs de gewoonste zaak van de wereld te worden. Het echtpaar Koudijs is een van de pioniers in de Vallei. Jan en Pauline stonden voor de keuze om hun cv-ketel bij de kalverstal te vervangen. „Een nieuwe ketel kost 3.500 euro, een biomassakachel 68.000 euro. Geen makkelijke beslissing dus”, vertelt Jan. „Het duurt door de hoge investering zeven à acht jaar voor je iets gaat verdienen.”

 

De hoge gasprijs heeft Jan en Pauline over de streep getrokken. Want stijgende energielasten voelt de familie meteen in de portemonnee. Met de komst van de biomassakachel spaart het bedrijf elk jaar 30.000 kuub gas uit.

 

De biomassakachel lijkt in de verste verte niet meer op de oude, vertrouwde open haard. Een schroef zorgt 24 uur per dag voor aanvoer van houtsnippers. Die verdwijnen langzaam in de kachel, waar het hout met het hoogst mogelijk rendement verbrand wordt. Aan het eind van de week wacht Jan het opruimen van het restant. „Een kruiwagen met as, dat is alles.”

 

De ervaring heeft inmiddels geleerd dat een biomassakachel iets meer onderhoud vergt dan een cv-ketel. Jan doet dat grotendeels zelf. De houtsnippers betrekt hij van een loonbedrijf. Dat is goedkoper gebleken dan zelf hout verzamelen, vervoeren en versnipperen.

 

Het belang van de familie Koudijs schuilt niet in de voordelen voor het milieu, al was dat destijds wel de reden voor de provincie om met ruim 20.000 euro over de brug te komen. Jan: „Wij kijken of ons bedrijf beter wordt van een investering. Van milieu kun je niet leven, dus daar steek je geen geld in.” Pas op lange termijn durft de Lunterse boer met zekerheid te zeggen dat hij de juiste beslissing genomen heeft. In het slechtste geval begeeft de biomassakachel het na acht jaar en is er geen cent uitgespaard. „De levensverwachting van het apparaat is ongeveer vijftien jaar. Voor een jonge boer loont het dus zeker. Misschien stoppen wij over een jaar of acht. Dan heb je zelf het voordeel niet, maar een koper van je bedrijf let er wel op. En dat telt ook mee.”

 

De komst van de biomassakachel heeft Jan en Pauline bewust gemaakt van een ander aspect: door hun investering zijn ze met andere ogen gaan kijken naar agrariërs die in het buitengebied hun afvalhout in de openlucht verbranden. „Ze hebben allemaal een stookvergunning. Eigenlijk is dat zonde. Want wij weten nu dat ze kostbaar materiaal opstoken.”

 

Bron: Duurzaam Gelderland

Moderne verbrandingsinstallaties zijn volledig geautomatiseerd. De brandstof wordt met gecontroleerde snelheid vanuit de opslag naar de ketel getransporteerd. De verbrandingsprocessen worden zo nauwkeurig geregeld en op deze wijze geoptimaliseerd. Hierdoor wordt de brandstof efficiënt benut en kunnen de emissies worden beperkt. Rendementen van moderne houtkachels liggen over het algemeen tussen de 80 en 90 procent.

Voordat de rookgassen door de schoorsteen gaan, worden deze eerst gereinigd. Hierbij wordt in ieder geval vliegas afgevangen met een multicycloon-filter. Vaak wordt met dit filter voor kleine kachels voldoende as afgevangen, waardoor de emissies binnen de normen vallen.

De biomassa

In Nederland wordt in principe alleen schoon hout gebruikt in houtkachels. Dit hangt samen met de strenge emissiewetgeving: voor niet-schone biomassa (B-hout) zijn de kosten voor emissiebeperking en –monitoring erg hoog. Op de schaal waarop warmteproductie meestal wordt toegepast is deze uitgave niet lonend.

De benodigde hoeveelheid hout is primair afhankelijk van de schaalgrootte, de stookwaarde en de mate van gebruik. Continue toevoer van hout naar de verbrandingsinstallatie is belangrijk. Om dit te kunnen garanderen zal er altijd een bepaalde voorraad hout op locatie aanwezig moeten zijn. Hiervoor wordt meestal een aantal dagen of weken volle productie aangehouden.

Binnen Nederland worden onderstaande 3 biobrandstoffen toegepast.

  • Houtpellets: Houtpellets zijn stukjes samengeperst hout dat uitermate geschikt is voor houtkachels. Het bestaat uit schone restproducten van de houtverwerkende industrie, zoals zaagsel en stukjes resthout. Door het samenpersen hebben pellets een grote dichtheid en dus een hoge verbrandingswaarde. Een kleine hoeveelheid is dan ook genoeg voor een grote hoeveelheid warmte. Het verbruik van 1 m3 gas staat ongeveer gelijk aan 1,8 kilo pellets. Een ander groot voordeel van pellets is het lage as-percentage. Deze is niet hoger dan 1%. Dit betekent dat de aslade slechts sporadisch geleegd hoeft te worden.
  • Houtsnippers: Houtsnippers worden geproduceerd door het hout te verkleinen met een chipper of shredder. De verbrandingswaarde van deze snippers is sterk afhankelijk van de vochtigheidsgraad. Het verschil in energie-inhoud tussen natte en droge houtsnippers kan wel een factor 2 bedragen. Over het algemeen zijn houtsnippers goed lokaal verkrijgbaar. Snippers zijn daarnaast goedkoper in de aanschaf dan pellets. In vergelijking met pellets blijft er bij het verbranden van snippers wel wat meer as over en is er iets meer volume benodigd om dezelfde warmteproductie te genereren. Voor een goede verbranding is uiteindelijk het vochtpercentage en de grootte van de snippers belangrijk.

Een gebruiker van houtsnippers is de heer Van der Top die een houtkachel in gebruik heeft op zijn kalverhoudering in Kootwijkerbroek.

Case 2: Kalverhouderij Kootwijkerbroek

De heer van der Top heeft een kalverhouderij in de omgeving van Kootwijkerbroek. Hij zocht een manier om te besparen op zijn stookkosten. Grote hoeveelheden gas werden elk jaar gebruikt voor de verwarming van de melk en voor de ruimteverwarming van zijn stallen en van de woonhuizen op het erf.

 

Oplossing

Als oplossing is gekozen voor een Gilles HPK-RA 15-160 installatie met een capaciteit van 125 kW. Deze installatie wordt gestookt met houtsnippers en is voorzien van een automatisch toevoersysteem. De houtsnippers worden gekocht van boomverzorgers uit de omgeving. Er is een grote buitenopslag voor de snippers met een capaciteit van enkele duizenden m³. Daarnaast beschikt de kalverhouderij over een overdekte opslagcapaciteit waar verse snippers circa 3 maanden kunnen drogen. De installatie gebruikt circa 2.5 m³ per dag gedurende de winter. Het jaargebruik is circa 600 m³.

 

Besparingen

De aanschaf van de biomassaverbrandingsinstallatie kostte ca. € 75.000 inclusief installatie-, grond-, bouwkundige werkzaamheden. Een deel van de kosten kon gedekt worden uit subsidies. Hierdoor komt de terugverdientijd van de installatie op ongeveer vijf jaar. Deze terugverdientijd is echter afhankelijk van het aantal draaiuren en de prijsontwikkeling van houtsnippers

 

Bron: Van der Top, Inzet van hout voor energie in de provincie Gelderland.

  • Stukhout: Er bestaan ook moderne kachels die gestookt worden met traditioneel stukhout. Het gaat hierbij meestal om ketels met een lage capaciteit, goed voor de verwarming van een woning. Het stukhout is goed verkrijgbaar in de nabije omgeving van de installatie.

Financiële haalbaarheid

Alleen voor grote houtketels (> 500 kW) kan financiële ondersteuning vanuit de overheid worden verkregen, zoals die er wel is voor groene stroom of groen gas. Wel kleinere installatie bestaan er fiscale stimuleringsmaatregelen voor investeringen in (onderdelen van) een biomassa-gestookte installatie, zoals de Energie Investerings Aftrek (EIA), Milieu Investerings Aftrek (MIA) en Willekeurige Afschrijving Milieu-investeringen (VAMIL).

De financiële haalbaarheid van een houtketel hangt voornamelijk af van de gebruiksintensiteit van de ketel en prijs van de brandstof. Hoe intensiever het gebruik van de installatie, hoe beter. In vergelijking met fossiele brandstoffen (zoals aardgas) zijn de brandstofkosten voor biomassa lager, maar de vaste kosten en de investeringskosten zijn hoger. Om deze reden wordt er vaak voor gekozen om de basislast met biomassa te produceren. De pieklast wordt dan gedekt door gas. Zo wordt wel het grootste deel van de energie met biomassa geproduceerd, maar kan de omvang van de installatie, en dus de investering, beperkt blijven.

Hoe meer de benodigde biomassa zelf wordt geproduceerd, hoe beter het financiële plaatje. In onderstaande figuur is een indicatie gegeven van het jaarlijks houtgebruik en de terugverdientijd van een 125 kW houtketel bij verschillend aantal gebruiksuren per jaar. Hoe meer uren de ketel per jaar wordt gebruikt, hoe sneller de investering kan worden terugverdiend.

Voor de berekening is uitgegaan van een investering van 120.000 euro, een houtprijs van 30 euro/ton (houtsnippers) en een aardgasprijs van 50 eurocent/m3.

Dat een houtkachel ook daadwerkelijk financieel uit kan bewijst de case van de heer Duim die een varkenshouderij bezit in Lemelerveld.

Case 3: Varkenshouderij Lemelerveld

De heer Duim heeft een varkenshouderij met 250 zeugen en 700 vleesvarkens in de omgeving van Lemelerveld. Hij zocht een manier om te besparen op zijn stookkosten waarmee hij zijn kraamafdelingen en biggenafdelingen verwarmd. Tevens waren zijn oude gasketels aan vervanging toe. Het gasverbruik van de boer bedroeg 30.000 m3 per jaar. De voorwaarde voor de heer Duim was dat hij niet afhankelijk zou worden van één brandstofleverancier en brandstoftype, dus heeft hij gekozen voor een biomassa gestookte CV installatie die voor meerdere brandstoffen geschikt is.

 

Oplossing

Als oplossing is gekozen voor een 100 kW B-WE Dantrim CV installatie met een bijbehorende bunkerinrichting, die geschikt is voor uiteenlopende biomassabrandstoffen. Deze bunkerinrichting is klantspecifiek ontworpen om zo in de beschikbare ruimte te passen. Hierdoor is de bunker simpel te vullen en wordt de ketel volautomatisch voorzien van brandstof. De ketel is uitgevoerd met een automatisch schoonmaaksysteem op perslucht.

 

Besparingen

De heer Duim heeft door de aanschaf van de biomassaverbrandingsinstallatie een besparing van € 16.000 gerealiseerd op zijn oorspronkelijke gaskosten. De additionele kosten voor de aankoop van biobrandstof bedroegen € 2.600. Dat komt neer op €13.400 per jaar. De installatie koste de heer Duim rond de €50.000 inclusief installatie-, grond-, bouwkundige werkzaamheden. Hierbij had de Maatschap nog een belastingvoordeel via de EIA (Energie investeringsaftrek). Hierdoor komt de terugverdientijd van de installatie op ongeveer 3 jaren

 

Bron: R-WE, Heino

 

Vergunningen en overige regelgeving

Voor houtkachels onder 5 MW is het sinds begin 2013 niet langer noodzakelijk een milieuvergunning aan te vragen (omgevingsvergunning). Er kan volstaan met een melding.

De houtkachel dient verder te voldoen aan strenge luchtkwaliteitseisen. Kleine ketels (< 500 kW) hoeven nog niet aan de strenge BEMS emissie-eisen te voldoen, maar aan mildere eisen van de NEN. In praktijk betekent dit dat de stofuitstoot niet meer mag bedragen dan 100 mg/m3 genormaliseerd rookgas.

Schone houtsnippers worden gezien als brandstof, niet meer als afval. Dat geldt ook voor houtsnippers uit plantsoen en tuinen. Voorheen bestond hier veel onduidelijkheid over vanwege de Nederlandse vertaling van Europese regelgeving. In april 2012 is hier duidelijkheid over gegeven. Niet langer is de afkomst van de houtsnippers belangrijk, maar de samenstelling van het materiaal.

Veiligheid

Brandveiligheid is en blijft uiterst belangrijk. Zo dient de kachel in een aparte stookruimte wordt geplaatst, gescheiden van de brandstofopslag. Mocht er brand ontstaan dan dient de ruimte zodanig te zijn gebouwd dat het vuur niet verder kan. In vaktermen: de weerstand bij branddoorslag en brandoverslag dient tenminste 60 minuten te bedragen.

De houtkachel zal ook onderhouden en geïnspecteerd moeten worden om over de jaren ook nog steeds efficiënt te stoken. Het is van groot belang om de instructies van de leverancier hierbij nauwgezet te volgen. Daarnaast kan de vergunningverlener nog een aantal aanvullende eisen stellen. Ook als deze eisen niet expliciet worden gesteld, wordt aanbevolen deze op te volgen:

  • Voor de ingebruikname van de kachel dient een inspectie uitgevoerd te worden door een Stichting Certificatie Inspectie en Onderhoud Stookinstallatie (SCIOS) gecertificeerd persoon.
  • Bij voorkeur eens per jaar - maar minimaal eens per vier jaar - dient een periodieke inspectie uitgevoerd te worden. Advies is om dan direct de ketel te laten reinigen en de schoorsteen te vegen.
  • Indien uit de periodieke inspectie blijkt dat er onderhoud noodzakelijk is aan de kachel dan dient dit zo snel mogelijk plaats te vinden.
  • Periodiek onderhoud vindt plaats in een interval bepaald door de fabrikant. Hierbij dient bijvoorbeeld de aslade geleegd te worden, dient het zicht gecontroleerd te worden en kunnen de onderdelen nagekeken worden.
  • De eigenaar van de ketel dient een milieulogboek bij te houden, waarin rapporten van de Eerste bijzondere inspectie (Ebi) en Periodieke Inspectie worden opgeslagen. In dit logboek zijn ook de onderhouds- en installatievoorschriften aanwezig.

Adviezen

Goedkoop is duurkoop. Veel goedkope ketels zijn enkel geschikt voor droge brandstof met strikte specificaties. Worden gangbare houtsnippers gebruikt dan resulteert dit in minder goede en inefficiënte verbranding. Ook kan de uitstoot van schadelijke stoffen hoger zijn dan is toegestaan. Tot slot vergt het onderhoud van ketel veel aandacht van de gebruiker, omdat vaak gebruik wordt gemaakt van goedkope systemen en materialen.

Het blijft niet altijd goedkoop. Hout dat nu nog goedkoop te krijgen is, houdt niet dezelfde prijs. Elk product waar vraag naar is, stijgt in waarde. Houdt daarom rekening met reguliere marktprijzen voor de biobrandstof.

Meer informatie

Overheden

Houtkachelleveranciers

Referenties

Overige relevante sites

 

Houtgestookte WKK's

Bij de productie van elektriciteit met verbrandingsprocessen komt veel restwarmte vrij. Meestal wordt deze restwarmte niet of nauwelijks benut, omdat deze bij een te lage temperatuur vrijkomt, of omdat er op de betreffende locatie geen behoefte is aan warmte. De energie in de gebruikte brandstof wordt dan maar ten dele gebruikt.

Bij toepassing van Warmte-kracht koppeling (WKK) wordt beter gebruik gemaakt van de beschikbare energie. Uitgangspunt is een warmtevraag, maar in plaats van alleen warmte te maken wordt hierbij elektriciteit geproduceerd, waarbij de restwarmte daarvan nuttig wordt ingezet, bijvoorbeeld voor ruimteverwarming of opwekking van proceswarmte. Dit kan worden gedaan met fossiele brandstoffen (bijvoorbeeld aardgas), maar ook met biomassa zoals houtchips.

In Nederland zijn verschillende Biomassa-WKK installaties op houtchips operationeel, zoals in Goor, Lelystad, Sittard en Schijndel. De geproduceerde warmte wordt gebruikt voor stadsverwarming of droogprocessen.

Biomassa

Voor elektriciteitsproductie met vaste biomassa worden verschillende soorten houtbrandstoffen gebruikt, zoals snoeihouten resthout van A en B kwaliteit. B-hout heeft een groot kostenvoordeel ten opzichte van schone houtchips: de prijs is lager, en omdat het relatief droog hout is, is er minder van nodig. De besparingen moeten wel opwegen tegen de hogere kosten voor verregaande emissiemaatregelen.

Techniek

De meeste WKK-installaties op houtchips werken met biomassaverbranding. Voor kleinere systemen (tot enkele MWe) wordt meestal gebruik gemaakt van roosterbedsystemen; grotere systemen kunnen ook worden uitgerust met een wervelbed-verbrander. Net als in een warmteketel worden de hete rookgassen door een ketelsysteem geleid, waar stoom wordt geproduceerd. De stoom wordt oververhit en naar de turbine geleid.

In een conventionele stoomcyclus wordt de oververhitte stoom geëxpandeerd in een stoomturbine. Als geoptimaliseerd wordt op elektriciteitsproductie wordt naar een zo laag mogelijke druk geëxpandeerd (sub-atmosferisch). De restwarmte die komt dan vrij op een relatief lage temperatuur (50-60 oC). Als er warmte bij hogere temperaturen is benodigd, bijvoorbeeld voor levering aan een warmtenet, zal de stoom minder ver worden geëxpandeerd, en zal de elektriciteitsproductie iets lager zijn.

Een alternatief voor de conventionele stoomcyclus is de zogeheten “Organic Rankine Cycle” (ORC). Hierbij wordt óók een turbine gebruikt maar in plaats van water wordt een organisch medium gebruikt, met gunstiger thermodynamische eigenschappen. ORC-systemen kunnen daardoor bij hogere temperaturen restwarmte leveren (80-90 oC) en hebben daarbij nog een hoger rendement dan stoomturbines, met name bij kleinere systemen (<1 MWe).

Een belangrijk onderdeel bij een WKK-installatie is rookgasreiniging. Er zijn verschillende emissie richtlijnen waaraan een installatie (mogelijk) aan dient te voldoen. Bij de verbranding van schoon resthout zullen in ieder geval maatregelen moeten worden getroffen om de uitstoot van (oa) stof en stikstofoxiden te beperken. Bij het gebruik van B-Hout zullen er aanvullende maatregelen moeten worden getroffen; bovendien moeten emissies van verschillende stoffen dan (al dan niet continu) worden gemonitord.

Wat betreft toevoer van biomassa: vanwege de wat grotere schaal bij WKK is de benodigde hoeveelheid biomassa zelfs voor kleinere installaties al redelijk omvangrijk. Zo zal een 1 MWe-installatie op snoeihout tegen de 20,000 ton biomassa per jaar verbruiken. Een dergelijke installatie op B-Hout verbruikt rond de 15,000 ton per jaar. Opslag van brandstof om enkele dagen te kunnen draaien vergt al snel in enkele honderden of zelfs duizenden m3 opslagcapaciteit.

Organisatie

Biomassa-WKK installaties zijn over het algemeen redelijk grootschalig. Behalve de eigenaar / operator van de centrale kunnen er nog verschillende andere partijen bij worden betrokken:

  • Biomassa-leveranciers. Om op lange termijn voldoende biomassa tegen een goede prijs te kunnen garanderen wordt soms een leverancier van biomassa bij organisatie rond de centrale betrokken.
  • Warmte-afnemers. Vaak zullen er vanwege de grote schaal meerdere warmte-afnemers worden aangesloten om een behoorlijke afname van restwarmte te realiseren.

Financieel

B-hout gestookte installaties worden niet ondersteund door de SDE+ regeling (2013). Wat betreft de financiële haalbaarheid van een centrale kan het volgende worden gezegd:

  • Kleinschalige installaties hebben een dubbel nadeel ten opzichte van grootschalige: niet alleen zijn de specifieke investeringskosten (EUR/kWe) hoger, ook het energetisch rendement is lager zodat er per ton biomassa minder elektriciteit kan worden geproduceerd. Vooral bij kleinschalige installaties is het daarom zeer belangrijk dat er zo veel mogelijk warmte kan worden afgezet, tegen een zo hoog mogelijke prijs, om hiervoor te compenseren.
  • Voor het terugverdienen van de investeringen in een biomassacentrale is het belangrijk om deze zo intensief mogelijk te gebruik, dwz zo veel mogelijk draaiuren per jaar maken. Zodoende wordt er zo veel mogelijk elektriciteit opgewekt. Voor WKK-systemen kan dit wel betekenen dat de warmte-benutting niet optimaal is, omdat de warmtevraag veelal varieert en dan kan achterblijven bij de productie. • In verband met de hoge investeringen in rookgasreiniging, en de hoge kosten voor de monitoring van emissies, is het gebruik van B-Hout pas interessant vanaf een iets grotere schaalgrootte (> ca. 2 MWe).

Voorbeeldproject

Voor de beschrijving van een voorbeeldproject van warmte en elektriciteitsopwekking uit biomassa, zie de website van Bio-energie Twente.