Eindrapportage Energieboerderij

Energieboerderij is een project dat de duurzaamheid van in Nederland geproduceerde biomassa wil verbeteren. Het kernpunt van het project is meten, registreren en verbeteren onder praktijkomstandigheden. Het project is op 1 juli 2008 van start gegaan met drie biomassaketens waarbij bio-energie geproduceerd wordt:

• Maïs die vergist wordt in een covergistingsinstallatie.
• Suikerbieten die vergist worden in een covergistingsinstallatie.
• Koolzaad waarvan het zaad wordt geperst tot Pure Plantaardige Olie (PPO).

De zoektocht naar nieuwe vormen van duurzame energie heeft geleid tot de vraag hoe duurzaam de energie is die uit biomassa, als hernieuwbare grondstof, geproduceerd wordt. Het project Energieboerderij is gestart om de duurzaamheid van in Nederland geproduceerde biomassa, in het bijzonder energieteelten, inzichtelijk te maken, te bepalen en te verbeteren. Er is gewerkt met een drietal in de praktijk functionerende ketens:

1. Maïs – vergisting – elektriciteit (klik hier voor de poster);
2. Suikerbieten – vergisting – elektriciteit (klik hier voor de poster);
3. Koolzaad – Pure Plantaardige Olie / biodiesel (klik hier voor de poster en het stroomschema Pure Plantaardige Olie / Biodiesel).

Het uitgangspunt was om de berekeningen zo weinig mogelijk te baseren op gegevens uit de literatuur, maar vooral gegevens van praktijkbedrijven te verzamelen en te analyseren. De duurzaamheid is bepaald met een speciaal hiervoor ontwikkelde meetlat, waarmee de energie-efficiëntie en broeikasgasemissiereductie kan worden bepaald. Deze meetlat vormt de basis voor het berekenen van duurzaamheidskengetallen en het optimaliseren van energieteelten. De uitkomsten zijn getoetst aan de duurzaamheidscriteria zoals vastgelegd in de EU-RED (Renewable Energy Directive) richtlijn voor energie uit hernieuwbare grondstoffen.

Duurzaamheid energieketens

De teelt van maïs en suikerbieten als input voor co-vergisting leidt steeds tot zeer gunstige cijfers voor broeikasgasemissiereductie in deze ketens van respectievelijk gemiddeld 73% en 78%. Ook het energierendement: de verhouding energie output en energie input is zeer hoog. Deze varieert van factor 6 tot 10. Deze teelten voldoen ruimschoots aan de norm die in de NTA 8080 is genoemd (70%). Indien sprake is van hergebruik van restwarmte stijgen de bovenstaande cijfers met ca. 5 tot 7%-punten. Voor koolzaad liggen de praktijkcijfers minder gunstig. De sterk wisselende opbrengstcijfers van deze teelt tussen de teeltjaren en tussen bedrijven zijn hier debet aan. Gemiddeld wordt een broeikasgasemissiereductie gerealiseerd van 42%. Dit overstijgt de RED overgangsnorm voor transportbrandstoffen van 35%, maar is lager dan de eindnorm van 50%. Analyse van de cijfers laat zien dat bij een geslaagde teelt deze eindnorm goed haalbaar is.

Klik hier voor het rapport 'Energie- en broeikasgasbalans voor enkele opties van energieproductie uit suikerbiet en bietenblad' (pdf, 20 pagina's, 267Kb).

Best practices

Tezamen met de telergroepen is gewerkt aan onderzoek gericht op het verbeteren van de duurzaamheid.

Maïs:
Rassenproeven laten zien dat rassenkeuze een grote invloed heeft op de broeikasgasemissiereductie en dat niet per definitie het ras met de hoogste versopbrengst het meest ideale ras is. Daarnaast ziet de praktijk mogelijkheden voor verbeteringen door verdere optimalisatie van de mechanisatie en bemesting.

Klik hier voor het rassenbulletin [INVALID URL].

Koolzaad:
Teeltoptimalisatie die leidt tot minder inputs en zo hoog mogelijke opbrengsten. Rassenonderzoek laat zien dat er een aantal veelbelovende rassen, met hoge olieopbrengst, beschikbaar komen. Een meerjaren proef met twee teeltsystemen, high en low input, laat zien dat de high input variant met meer ziektebestrijding en groeiregulatie iets gunstigere duurzaamheidscijfers laat zien. Tenslotte is er ook geëxperimenteerd met verschillende zaaitechnieken, zaaidichtheden en met verschillende niveaus van zwavelbemesting. Een lagere zaaidichtheid leidt niet tot lagere opbrengsten. Tussen de verschillende zaaitechnieken zit ook geen verschil. Een ruime rijafstand levert een vergelijkbaar resultaat. Zwavelbemesting blijkt alleen onder droge omstandigheden een duidelijke meeropbrengst te leveren. Tussen de niveaus zit er geen verschil in opbrengst.

Suikerbieten:
Diverse proeven zijn uitgevoerd gericht op het telen van bieten als tussenteelt (na een vroeg geruimd gewas) en op een spreiding van het oogstmoment van november tot februari. Door het spreiden van het oogstmoment wordt gespreide aanlevering van suikerbieten aan de vergister mogelijk. Hierbij is ook gekeken naar rasverschillen. Deze reeks van proeven leidt tot de conclusie dat de opbrengsten sterk teruglopen naarmate het gewas later wordt ingezaaid. Daarnaast is in de 2 jaar van proeven gebleken dat het oogstrisico van suikerbieten bij late oogst (januari – februari) erg groot is. In beide jaren bevroren de bieten en ging een heel groot deel van de biet en het bietenblad verloren. Dit effect leidt vervolgens tot lage (lees: negatieve) broeikasgasemissiereductiecijfers. Een proef om de bieten aan te aarden en zo te beschermen tegen de vorst had onvoldoende effect. Tenslotte zijn er een aantal stikstofbemestingsproeven uitgevoerd: hogere N-giften leiden weliswaar tot iets hogere biogasopbrengsten per hectare, maar de broeikasgasemissiereductie neemt af.

Klik hier voor het artikel 'Teelt van suikerbieten uitermate geschikt voor productie energie' (pdf, 2 pagina's 847Kb).

Compostproef:
Op een perceel is een meerjarenproef met diverse mest – compost combinaties aangelegd. In de drie proefjaren lieten de compost combinaties geen significante opbrengstverhoging zien. Deze proef wordt voortgezet.

Regionale land use change

Omdat de vraag naar biomassa voor energie sterk zou kunnen toenemen, is ook de regionale impact van meer energieteelten inzichtelijk gemaakt. Diverse bouwplannen waarin de energiegewassen maïs, suikerbieten en koolzaad achtereenvolgens zijn gemaximeerd zijn doorgerekend op de gevolgen voor het milieu. Daarbij is gekeken naar: nitraatbelasting grondwater, organische stof aanvoer, milieubelasting grondwater en belasting waterleven. Hoewel elk gewijzigd bouwplan invloed heeft op de genoemde factoren, kan geconcludeerd worden dat de regionale impact beperkt is. Geen van de bouwplannen leidt op alle punten tot verbetering of verslechtering ten opzichte van de bestaande situatie. De resultaten zijn gepresenteerd op een internationaal congres over biomassa.

Meer praktijkcijfers

De wens om maximaal gebruik te maken van praktijkcijfers heeft ertoe geleid dat in de loop van het project aanvullende metingen zijn verricht. In 2011 zijn een reeks brandstofverbruiksmetingen uitgevoerd met een nieuwe meetmethodiek die het actuele verbruik koppelt aan de exacte locatie. Dit maakt het mogelijk om onderscheid te maken tussen de echte werkzaamheid op het veld en werkzaamheden eromheen: bijvoorbeeld transport van en naar het veld. Tevens zijn op een drietal velden intensieve broeikasgasmetingen uitgevoerd met als doel een eerste indruk te krijgen van de werkelijke emissies in vergelijking tot de modelmatige inschatting met het IPCC model. Geconstateerd is dat de werkelijk gemeten emissies fors lager liggen dan de berekende emissies. Omdat deze verschillen niet goed verklaard kunnen worden en het slechts metingen van 1 jaar op enkele percelen betreffen, kunnen hieraan op dit moment geen conclusies verbonden worden. Uit de literatuur blijkt ook dat de variaties in broeikasgasemissie groot kunnen zijn.

Meetlat voor groen gas

De meetlat waarmee de duurzaamheid voor de eerdergenoemde ketens is doorgerekend is in tweede instantie uitgebreid met de mogelijkheid voor het doorrekenen van de keten met groen gas als energiedrager in plaats van elektriciteit. De maïs – vergisting – groen gas keten is met dit model doorgerekend en laat lagere cijfers voor broeikasgasemissiereductie zien. Gemiddeld over de jaren daalt de broeikasgasemissiereductie van de groen gas keten met bijna 30% ten opzichte van die met elektriciteit als eindproduct, die 73% bedroeg. Met name de energie voor opwerking tot en op druk brengen van groen gas zorgt voor de lagere resultaten.

Klik hier voor een toelichting op de 'meetlat' (pdf, 4 pagina's, 681Kb).

Innovatieve gewassen

Gedurende het project zijn diverse inventarisaties uitgevoerd naar potentieel interessante “nieuwe” energiegewassen. Met het gewas Deder (Camelina sativa) zijn gedurende 2 jaar rassenproeven uitgevoerd met hele grote opbrengstverschillen tussen de jaren. De opbrengst in 2011 was dusdanig dat het gewas Deder in potentie kan concurreren met koolzaad. Daarnaast is in 2011 een uitgebreid demoveld aangelegd met kansrijke energiegewassen, waarbij ook gekeken is naar potentieel interessante inhoudsstoffen. Het gaat bijvoorbeeld om Mariadistel (bevat naast olie een bijzondere stof: Silymarine), Switch grass (veel biomassa), Pennycress (oliehoudend gewas) en Tagetes (nematicide werking).

klik hier voor het rapport 'Teelt en saldo Deder' (pdf, 34 pagina's, 561Kb).

Vezels voor de Papier en Karton industrie

Het Kenniscentrum Papier en Karton heeft als onderdeel van een eigen project onderzocht of de vezels van een aantal landbouwreststromen geschikt zijn als grondstof voor de papier- en karton industrie. Hierbij is uitgegaan van een bijmenging van 5 tot 20%. Geen van de alternatieve grondstoffen scoort na ontsluiting volgens de Organosolv methode positief. De kwaliteit van het papier en karton neemt af doorbijmenging. Tarwestro scoort relatief het best. Maïsstro, dederstro en koolzaadstro scoren om diverse redenen minder goed (vezellengte, sterkte van de vezel, mate van ontsluiting, lignine gehalte). Opgemerkt wordt dat door optimalisatie van de ontsluitings- en voorbewerkingsprocessen nog veel gewonnen kan worden.

Energiewinning uit korrelmaïsstro

Bij de teelt van korrelmaïs blijft het stro achter op het veld. Deze reststroom kan na pelletisering gebruikt worden als energiebron voor verbranding. Uit een tweetal onderzoeken komt naar voren dat de energiebalans van deze energieketen positief is: 54% energierendement. Saldo matig is het plaatje bij de gehanteerde pelletprijzen echter negatief. Hierbij wordt aangetekend dat nader onderzoek naar optimalisatie van de verwerkingsketen nodig is en kansen biedt. De extra afvoer van organische stof door deze verwerking van het stro lijkt goed gecompenseerd te kunnen worden.

Businessplan Farming the Future

The biobased economy krijgt volop aandacht in Zuidoost Nederland. Het project Energieboerderij heeft de afgelopen jaren gewerkt aan nieuwe teelten, duurzaamheidsvraagstukken en efficiency verbetering van teelt en oogst van (nieuwe) biomassa. Geconstateerd is dat op deze punten ook in de nabije toekomst veel vragen leven en er behoefte is aan gericht onderzoek in een samenspel tussen Greenport Venlo (Biotransitiehuis), Chemelot, de regionale maakindustrie, onderzoek en onderwijs. In het businessplan wordt gepleit voor een doorstart van het initiatief Energieboerderij onder de naam ‘Farming the Future’.

Communicatie

Tijdens de projectperiode is jaarlijks een goed bezochte stakeholderbijeenkomst georganiseerd om de tussentijdse resultaten te presenteren en benutting van de inzichten bij invulling van het beleid te bevorderen. Het project is afgesloten met een eindsymposium met prominente sprekers uit het veld. De ruim 100 bezoekers konden na afloop de nieuwe DETAF beurs bezoeken. Daarnaast zijn tijdens de project een 8-tal nieuwsbrieven verschenen, is veel informatie beschikbaar gesteld op de website (www.energieboerderij.nl) en heeft Energieboerderij zich gepresenteerd op diverse bijeenkomsten, symposia en congressen.