bio-energie

Wat is bio-energie en wat zijn de vormen ervan?

De term bio-energie komt steeds vaker voor als het gaat om schone energie en hernieuwbare energie. Uitleg!

Ontwikkeling van bio-energie

Er is momenteel een grote uitbreiding van bio-energie aan de gang. De algemene doelstelling is om het aandeel van alle hernieuwbare energiebronnen te vergroten, zodat het op middellange termijn mogelijk wordt om de energiebehoeften zoveel mogelijk te dekken met elektriciteit die uitsluitend uit biomassa en co wordt opgewekt.

Bio-energie wordt over het algemeen aangeduid als energie uit biomassa. Dit maakt bio-energie een van de hernieuwbare energieën, maar het is geen synoniem.

Vormen van bio-energie

De term bio-energie vat de vormen van energie samen die uit biomassa kunnen worden gewonnen. Daarom rijst de vraag: welke vormen van bio-energie bestaan er eigenlijk?

Vaak is het beeld van bio-energie er een van biodiesel, hout of houtpellets. Dit betekent echter niet dat het scala aan vormen van biomassa, en dus ook het scala aan vormen van bio-energie, zo beperkt is. Niet voor niets wordt biomassa beschouwd als de meest veelzijdige hernieuwbare energiebron.

Biomassa zelf kan worden gebruikt om warmte te produceren, maar kan ook worden aangepast met speciale conversie- en gebruikstechnologieën. Zo kunnen bijvoorbeeld biogas, bio-warmte en biobrandstoffen uit biomassa worden geproduceerd.

Wat zijn vormen van bio-energie

Biogas

biogasBiogas wordt geproduceerd tijdens de vergisting van biomassa. Het is een natuurlijk proces dat in biogasinstallaties soms wordt ondersteund door speciale micro-organismen om een optimale opbrengst te bereiken. Na de behandeling kan het gas in het gasnet worden geïnjecteerd of worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Een derde toepassingsgebied voor biogas is dat van voertuigen die op gas rijden.

Veel biogene materialen kunnen worden gebruikt als grondstof voor gas. Restmaterialen zoals bioafval, zuiveringsslib of gerst worden vaak in speciale installaties vergist, net als gier en mest. Daarnaast zijn er, afhankelijk van de biogasinstallatie, plantenresten, plantendelen of energiecentrales die speciaal zijn gekweekt voor de productie van bio-energie.

Afhankelijk van de biogene materialen die gebruikt worden om de installaties te vullen, resulteert dit in verschillende biogasopbrengsten en methaangehaltes. Ter vergelijking: kuilmaïs levert 202 kubieke meter biogas per ton met een methaangehalte van 52 procent. Bioafval daarentegen is 100 kubieke meter per ton met een methaangehalte van 61 procent. Volgens de huidige stand van de techniek geeft varkens- en rundveemest de slechtste opbrengst.

Voordat planten, mest en bioafval worden omgezet in gas, ondergaat de grondstof een meerfasig proces waarbij de afzonderlijke componenten worden afgebroken door verschillende micro-organismen. Het resultaat is een hoogenergetisch gas dat in afwezigheid van zuurstof wordt gevormd, zoals rioolgas, vergistingsgas en stortgas.

Biogas bestaat voornamelijk uit methaan en kooldioxide. Daarnaast zijn er sporen van zuurstof, stikstof, waterstofsulfide, waterstof en ammoniak. Sommige van deze componenten zorgen ervoor dat het biogas « letterlijk naar de hemel stinkt » voordat het wordt verwerkt. Het gas kan pas in het aardgassysteem worden geïnjecteerd nadat het is behandeld en gereinigd van ongewenste componenten zoals water en waterstofsulfide.

Deskundigen schatten dat de biogasproductie in Europa onder optimale omstandigheden tot 125% van de aardgasimport uit Rusland kan bereiken.

Biobrandstoffen

Biobrandstoffen moeten hun fossiele tegenhangers, met name olie en gas, op de lange termijn vervangen. Biobrandstoffen spelen een belangrijke rol bij de bescherming van het klimaat en de energievoorziening. De EU heeft in 2008 besloten het aandeel van biobrandstoffen in de vervoerssector te verhogen.

Biobrandstoffen worden verkregen uit oliehoudende zaden zoals koolzaad, soja en zonnebloem, granen, suikerbieten en suikerriet, maar ook uit bossen en resthout. Afhankelijk van de grondstof en het productieproces wordt een onderscheid gemaakt tussen eerste, tweede en derde generatie biobrandstoffen. De onderverdeling is niet zonder controverse, omdat het soms moeilijk is om een onderscheid te maken tussen de verschillende klassen.

 

De eerste generatie omvat alle brandstoffen die uitsluitend uit fruit worden geproduceerd. Dit omvat ook zuivere plantaardige olie. Andere brandstoffen van de eerste generatie zijn biodiesel volgens EN 14214 en bio-ethanol, dat wordt geproduceerd tijdens de fermentatie van biogene grondstoffen. Terwijl koolzaad ook de belangrijkste grondstof voor biodiesel is, wordt methylester van koolzaadolie als belangrijkste grondstof gebruikt, worden granen zoals rogge en tarwe en suikerbieten voornamelijk gebruikt voor de productie van bio-ethanol.

De tweede generatie biobrandstoffen omvat biomethaan of biologisch aardgas, BtL-brandstoffen (BtL: Biomass-to-Liquid) en cellulose-ethanol. Biomethaan wordt verkregen uit het biogas dat wordt geproduceerd bij de vergisting van mest en andere organische stoffen. Het biogas wordt vervolgens behandeld om waterstofsulfide en kooldioxide uit het gas te verwijderen. BtL-brandstoffen zijn voornamelijk synthetisch van aard. De productie van cellulose-ethanol staat nog in de kinderschoenen. De derde generatie is nog steeds beperkt tot biobrandstoffen uit microalgen.

Het potentieel van biobrandstoffen hangt af van vele aspecten. Naast de ontwikkeling van de prijzen van fossiele brandstoffen zijn ook de politieke randvoorwaarden van doorslaggevend belang. Daarnaast is er het probleem dat de teelt van energiegewassen de voedselproductie niet mag beïnvloeden. Anders kunnen de stijgende voedselprijzen een bedreiging vormen. Een ander criterium is dat de voertuig- en machinetechniek perfect moet zijn aangepast aan de betreffende biobrandstof.

Bioheating

Als het hout wordt verbrand of de biomassa wordt afgebroken, wordt er thermische energie geproduceerd. Deze bio-warmte hoeft niet zomaar te verdampen, maar kan ook worden gebruikt. Grote installaties, of het nu gaat om houtgestookte warmtekrachtcentrales of biogasinstallaties, injecteren nu hun thermische energie in lokale verwarmingsnetwerken en deels in stadsverwarmingsnetwerken. Dit maakt het mogelijk om een gedecentraliseerde warmtelevering uit te voeren, voornamelijk in de lokale omgeving. In particuliere huishoudens zorgen pellet- of houtkachels en open haarden over het algemeen voor aangename biologische warmte.

De toevoeging van een gasopslag en een vraaggestuurd elektriciteits- en warmteproduct in een warmtekrachtcentrale betekent dat er in de toekomst bijna vijf miljoen kilowattuur pure thermische energie beschikbaar zal zijn. Deze biologische warmte kan winstgevend worden verdeeld over gebouwen in de directe omgeving. Op veel plaatsen zijn er vergelijkbare projecten voor lokale warmtelevering.

Als de warmte niet voldoende is om deze via een netwerk te verdelen – warmwaterleidingen die hun energie overbrengen naar het interne verwarmingsnet – wordt deze gebruikt voor de eigen behoeften van het gebouw. Op boerderijen, bijvoorbeeld om stallen of kassen te verwarmen. Ook in sommige dierentuinen wordt de warmtebehoefte gedekt door biomassa. Als alternatief voor biomassa als warmtebron worden hout, houtresten en/of houtsnippers in de bijbehorende centrales verbrand.