Biogas uit mest voor verwarming

[melkboerluc]

Afgesplitst van http://www.ecologieforum.eu/viewtopic.p ... 8&start=15

Beste,
ik ben ook wat bezig met nadenken over mestvergisting, maar dan van de mest van 70 melkkoeien.
Daaruit kan/wordt ook methaan geproduceerd in een continu proces. Normaal gezien wordt daarmee een gasmotor aangedreven die electriciteit produceert.
een aanbieder van zo'n systeem is bijvoorbeeld http://www.biolectric.be
ik werk daar nog niet mee, maar ik denk erover na en ben nu in studie daarover

Ik heb echter ook een hoge warmtebehoefte maar dan wel in een enorme piek.
Daartoe heb ik nu een mazout-cv-ketel staan met een warmtevermogen van 210 kW (dit is ongeveer 6 keer zoveel als een gewoon huis). Die werkt nu vollen bak gedurende ongeveer 2-3 uur per week
Ik vraag mij af of ik een soort cv ketel zou kunnen gebruiken die gevoed wordt met ongezuiverd methaangas uit die mestvergister.

Kan iemand mij helpen met enige berekeningen?
en kan iemand mij adressen bezorgen van materialen?
Dank

[kockie]

Ik heb helaas geen antwoord op je vraag, maar wel een (nieuwsgierige) vraag waarom je die piek in je warmtebehoefte hebt. Met zo'n piek zul je in ieder geval het een en ander aan gas op moeten kunnen slaan.

[melkboerluc]

raar maar waar: wij warmen via een warmtewisselaar melk op van 3° tot 30° aan een debiet/snelheid van 5500 liter per uur
En maken daar de lekkerste kaas van ===> http://www.baliehof.be
en daarvoor heb ik die 210 kW warmte-energie uit CV nodig
wij doen dat maar 1 of 2 keer per week

misschien is dat wel een voordeel dat ik ondertussen (in de tijd dat ik niet warmtewissel) gas zou kunnen opslaan in een (mest)zak of dergelijke,
mijn belangrijkste vraag: hoeveel gas zou ik nodig hebben om een equivalent van die 210 kW te evenaren ?
en ik wil met zo weinig mogelijk bewerkingen dat methaangas verbranden, dus de vraag is ook, kan het eigenlijk wel ongezuiverd?

[Chicken Power]

Dag Luc,

Allereerst hartelijk welkom op dit forum!

Ik kwam je als gevolg van het nazoeken van "walterplop" met zijn LPG motor al tegen op wetenschapsforum.nl, zeer intressante draad :
http://www.wetenschapsforum.nl/index.ph ... pic=139975

Ging daar even wat chaotisch met de rekensommetjes, maar gelukkig zit er hier nu een goede kop aan het verhaal, vooral van het hoe en waarom.

Je site moet ik nog helemaal lezen. Maar ik heb ook op het veeteeltforum gezien dat je zeer betrokken bent! En op You Tube heb ik het stro verhakselen al bekeken.

Gelukkig is er op dit forum zeker expertise (mestvergisting-cogeneratie) over deze materie!

Ik denk dat er zoveel bij jou interessants speelt, dat je het best even een eigen draad aanmaakt!

Ik heb alvast een vraagje, die melk wordt niet vanzelf 3 graden; wat doe je met de warmte van de tankkoeling?


Groet, Cp

[kockie]

Ik denk dat er zoveel bij jou interessants speelt, dat je het best even een eigen draad aanmaakt!

Inderdaad een goed idee en meteen uitgevoerd

[melkboerluc]

Ja, hallo voor de oude bekenden, en inderdaad, ik ben hier en daar actief op t internet
Bij andere forum was de discussie en de uitkomst mij niet meer helemaal duidelijk, en vandaag was ik weer even aan het googlen en met de woorden methaan+cv verwarming kwam ik op dit forum bij de vergister voor paardemest.

In antwoord op uw vraag, even schetsen.
De melk komt aan 35° uit de uier van de koe
door warmteverlies in de buizen komt ie aan 31° in de melktank
daar wordt die afgekoeld door koelunit tot 3° (zonder warmterecuperatie), meestal is dit binnen het uur na melken.
Het melken is 2maal daags, en minstens om de 3 dagen komt de melkchauffeur ze halen.
In ons geval sparen wij die melk ook op van 6 melkbeurten, maar wij maken er kaas van
aldus moet die melk in korte tijd opgewarmt worden tot 30°
dit gaat via een warmtewisselaar met een mazoutgestookte CV, wij hebben geen aardgas aansluiting. Die CV heeft een warmtevermogen van 210kW (eigenlijk zijn het er 2, een 90+120). Het volle warmtevermogen wordt tot op de limiet gebruikt. Per jaar heb ik zo ongeveer 12000 liter mazout nodig voor deze installatie, en dat vind ik vrij veel (kosten)

Ik denk er dus over na om een mestvergister te plaatsen, waarin enkel de koeienmest van eigen bedrijf wordt vergist, dus geen mega-installatie waarin ook biomassa zoals geteelde energiemais of ander afval wordt ingekiept. De installatie waarmee ik misschien zou mee werken wordt dan ook een pocketvergister genoemd.
In oorspronkelijke opstelling werd het methaan dat uit de verwarmde en vergiste mest vrijkomt naar een Sterling-motor geleid die er dan electriciteit van maakt. Er is een vermogen aanwezig dan van max 10kW-piek, in Vlaanderen is dit belangrijk om de verrekening van electriciteit goed te kunnen optimaliseren. Met dat vermogen van 10kW-piek wordt ongeveer 55000 kW netto electriciteit gemaakt die bruikbaar is op mijn bedrijf. Ikzelf verbruik ongeveer 140.000kW op jaarbasisi.
Om nog even terug te keren naar de warmtewisselaar om onze kaas te maken, ik vraag mij dus af of het rendabel is om een andere methaan-gestookte CV te plaatsen om gedurende een korte tijd per week veel methaan te verbruiken.

Zo, dat was het een beetje in korte woorden.
Momenteel zijn er bij mijn weten 2 installaties operationeel in Belgie, google maar eens op vergister+debontridder in Hove, of vergister+ Mathieu Hendrix

Wat betreft de methaangestookte CV, alle reacties en suggesties zijn welkom.

[Chicken Power]

Hallo Luc,

Ja, hallo voor de oude bekenden, en inderdaad, ik ben hier en daar actief op t internet

Nou ja oud, ook pas sinds het weekend!

Bij andere forum was de discussie en de uitkomst mij niet meer helemaal duidelijk,

Vandaar dat ik hem voor het goede begrip ook maar even vermelde, nu hebben we hier de meeste info bij elkaar.

Ik denk er dus over na om een mestvergister te plaatsen, waarin enkel de koeienmest van eigen bedrijf wordt vergist, dus geen mega-installatie waarin ook biomassa zoals geteelde energiemais of ander afval wordt ingekiept. De installatie waarmee ik misschien zou mee werken wordt dan ook een pocketvergister genoemd.

Het vergisters- verhaal laat ik aan die deskundigen, zijn even druk, maar dat komt wel.

Er is een vermogen aanwezig dan van max 10kW-piek, in Vlaanderen is dit belangrijk om de verrekening van electriciteit goed te kunnen optimaliseren.

Je bedoeld in combinatie met terugleveren aan het net, gelijk zonnepanelen? En is die 10 kW gelijk aan een huishoudelijke regeling, of bedrijfsmatig?

Om nog even terug te keren naar de warmtewisselaar om onze kaas te maken, ik vraag mij dus af of het rendabel is om een andere methaan-gestookte CV te plaatsen om gedurende een korte tijd per week veel methaan te verbruiken.

Zoals uit dat sommetje op die andere site al bleek, wordt dat denk ik, lastig.

Beter is om de energiestromen meer op elkaar af te stemmen. Nu gaat alle laagwaardige condensorwarmte van de melktank naar de vogeltjes als ik het goed begrijp. Terwijl die prima voor de verwarming van de vergister aan te wenden is. (mss fotoke van koelaggregaat, vermogen en koelmiddel?)

Daarnaast geeft de Stirling ook afvalwarmte, maar hoogwaardiger dan die van de koelmachine. Ik denk er aan om die warmte in een of meerdere buffers te stockeren. Voordeel is hier dat je aan een lage eindtemperatuur voor de melk zit (30 graden). Dat maakt dat spelletje twee keer zo leuk, en misschien nog rapper in het werk ook. Wellicht blijft er ook nog voldoende over om SWW te maken!

Op deze manier, kun je je aandeel eigen elektriciteit vergroten, en direct verbruiken met een max. van die 10 kW teruglevergrens.

Momenteel zijn er bij mijn weten 2 installaties operationeel in Belgie, google maar eens op vergister+debontridder in Hove, of vergister+ Mathieu Hendrix

Dat zal ik zeker doen!


Groet, Cp

[Tim]

Hallo Luc,

Allereerst welkom. Mooi bedrijf en ambities heb je!

Wellicht wist je dit al, maar de mest dient bij voorkeur vers aangevoerd te worden. Ook kun je digestaat (vergistte mest) niet meer in je mestkelder opslaan, tenzij deze buiten je stal is. Hoe sla je nu je mest op?

Ik vraag mij af of ik een soort cv ketel zou kunnen gebruiken die gevoed wordt met ongezuiverd methaangas uit die mestvergister.

Dat kan zeker. Echter om deze goed te laten branden, is wel een aanpassing nodig. Allereerst moet er waarschijnlijk een klein blowertje worden gemonteerd, om de juiste gasdruk te krijgen. Het tweede is dat de brander, als gevolg van een lagere energieinhoud van het gas, aangepast moet worden. Deze zou je met wat hulp kunnen laten maken bij een smidse. Uit INOX/RVS, een stalen rot zo weg.

Een stirlingmotor is lastig, ik ben bang dat ie slecht tegen de corrosieve bestandelen uit het gas kan.

Voor gas uit alleen koemest zou ik uitgaan van 45 á 50% methaan. 1Nm³ 100% methaan heeft een energieinhoud van ongeveer 10kWh. Dus voor biogas doe je dit simpelweg maal het percentage. Dus 1Nm³ biogas van 45% methaan heeft 10 * .45 = 4.5kWh energieinhoud. Dit zijn wat vuistregels, maar komen goed in de buurt.

Om van dit gas dus 3 uur lang 210kWh te trekken: 210/4.5 = 47 * 3 = 140 kuub biogas nodig. Dit is bij 100% rendement van de ketel, wellicht dat iemand op het forum getallen beschikbaar heeft van dergelijke rendementen?

Als ik wat uitgangspunten aanneem geeft dat:
- drijfmest = 8% droge stof (ds), waarvan 80% organisch droge stof (ods)
- Koemest geeft (literatuur) ongeveer 300Nm³ biogas per ton organische stof (afhankelijk van voer)
- Een Nederlandse koe diareet ongeveer 70kg per dag

8% droge stof * 80% ods * 300 Nm³/ton ods geeft 19Nm³ biogas per ton drijfmest.
En 0,070 kg mest per koe * 70 koeien geeft ongeveer 5ton drijfmest per dag.

Dus: 5 ton mest heeft een potienteel van (5*19) 95Nm³ biogas = 95 * 4.5 = 428kWh

Zo eerst maar even,

Groet,
Tim

[Chicken Power]

Hey Tim,

Ook bedankt voor je reacties en bijtredingen!

Hallo Luc, Allereerst welkom. Mooi bedrijf en ambities heb je!

Vond ik nou ook, vandaar die eigen draad!

Uit INOX/RVS, een stalen rot zo weg.

Helemaal mee eens, zakt in elkaar waar je bijstaat. Niet de weg dus.

Een stirlingmotor is lastig, ik ben bang dat ie slecht tegen de corrosieve bestandelen uit het gas kan.

Ik vraag het mij af. Hier ten lande nog geen 'betaalbare' en bedrijfszekere Stirlings van enig vermogen gezien. Als de warmte opnemende kant uit een goede kwaliteit gemaakt is, hoeft jouw bezwaar geen problemen op te leveren vanwege de slechte gaskwaliteit. Er is slechts 1 oppervlak waar warmte uitwisseling van de vlam is, zonder dat dit in verbinding met de rest van het drijfwerk staat (geen bougies, kleppen, zuigers etc.).

Dit is bij 100% rendement van de ketel, wellicht dat iemand op het forum getallen beschikbaar heeft van dergelijke rendementen?

Wel, die oude mazout ketels (die ze daar nog steeds als zijnd nieuw plaatsen) behelst vaak niet meer dan een gietijzeren ledenketel. Die wil je (zeker vanwege de zwavel uit de olie) niet aan het condenseren hebben, vandaar dat die dingen meestal hoog gestookt worden, of er nu vraag is of niet. Is zeker naar die max. temp. van 30 graden voor de kaasmelk energetisch een hopeloze constructie.

Zal er dus op neerkomen dat je qua rendement niet meer dan 80% op de bovenste verbrandingswaarde mag verwachten, bij een ombouw van zo’n ketel. Zal al een toer zijn om daar iemand voor te vinden, en die gaat er denk ik ook geen garantie op geven. Dat is denk ik, een parcours wat het best te verlaten is.

Dus: 5 ton mest heeft een potienteel van (5*19) 95Nm³ biogas = 95 * 4.5 = 428kWh

Dan lijkt me dus, in theorie, dat indien Luc deze sommetjes kan bevestigen, hij zijn zelfvoorzieningsgraad in energie (met name elektrisch) dus veel meer kan verbeteren?

Zijn we er alleen nog niet uit hoe dat nu exact in te kleden, en dit zal en heel pak boterhammen voor Luc zijn, maar gelukkig heeft ie er zelf Goudse kaas bij.

Wachten we eerst Luc eens af, dan merken we wel waar het schoentje wringt.

Groet, Cp

[melkboerluc]

Dit is een hele hoop stof tot nadenken, bedankt iedereen, en vooral omdat de antwoorden zo praktisch "meedenken" met mijn situatie.

Ik zou er graag uitgebreid op ingaan, maar vandaag moet ik nog iets praktisch gaan doen: volgens de mestwetten is het de laatste dag om vandaag mest op het land te brengen, en daar zal ik druk mee zijn tot vanavond laat denk ik.
Daarna kom ik hier uitgebreid op terug
Globaal kan ik wel zeggen dat de meeste aannames wel kloppen dus dat is wel praktisch.
Eén kleine opmerking alvast: ik wil mijn cv ketel wel graag stoken tot 90° voor andere nog toepassingen dan louter opwarmen van de kaasmelk tot 30°

[kockie]

Komt weer de verwachte vraag.... waarom wil je de ketel op 90 graden stoken. Een lagere temperatuur biedt veel energetische voordelen. Ik wacht weer vol spanning af....

[melkboerluc]

Hallo Luc,

8% droge stof * 80% ods * 300 Nm³/ton ods geeft 19Nm³ biogas per ton drijfmest.
En 0,070 kg mest per koe * 70 koeien geeft ongeveer 5ton drijfmest per dag.

Dus: 5 ton mest heeft een potienteel van (5*19) 95Nm³ biogas = 95 * 4.5 = 428kWh

Zo eerst maar even,

Groet,
Tim

Maar even deze draad weer opnemen

als uit de berekeningen zou blijken dat 5 ton mest een potentieel heeft van 428 kWh, dan kan ik dus mijn vermogensvraag van 210 kW uit mijn bestaande ketels opvullen door 2 uur te draaien.
Dat klinkt goed!
want die 5 ton mest is zo geproduceerd (of gepoept) in 1 dag, zelfs meer

Hoever staan we nu met het project?
Het komt er , er komt een vergisterzak van ongeveer 900 m³, daar zit 200-300 ton of kuub mest in, daar wordt dagelijks 7 ton bijgepompt, door de restwarmte van de motor wordt de mest opgewarmd naar ongeveer 38°
bij die t° voelen de anaërobe bacterietjes zich bijzonder goed, en produceren ze methaan. Het principe van een Sterlingmotor is ondertussen verlaten en vervangen door een andere motor op gas waarvan ik de naam niet mag noemen.
Motor van 9,5 kW produceert electriciteit, tot netto 55.000 kWh per jaar (netto is na aftrek van benodigde electriciteit voor pompen en sturingen), en in B moet de motor onder de 10 kW blijven om met een terugdraaiende teller te kunnen werken en zo de hoogste opbrengst aan electriciteit te genereren.
Momenteel staan al een paar dergelijke installaties in Vl
Ik ken er eentje goed, opgestart in maart, draait nu met niet verse mest van 100 koeien al 2 maanden met een maximale productie. Er is zelfs gas over dat verloren gaat door overdrukklep
ik heb maar 70 koeien, en in de zomer lopen die ook grotendeels buiten (dus geen mest in de mestkelder), maar doordat ik kaas maak hebben wij ook als restproduct de kaaswei, altijd al een vervelend goedje geweest. Die zouden we ook kunnen mengen met de drijfmest van de koeien, want daar blijkt ook een hoge calorische waarde aan te zitten. Simpel gedacht: in melkwei zit melksuiker, dat is C6H12O6, en daar wil ik methaan van maken, dat is CH4, dus 6 keer koolstof tegenover 1 keer koolstof, we verwachten daar veel van.
Ik verwacht dus, naast de productie van electriciteit ook nog eens een overschot aan gas
en dan kom ik weer met mijn methaangas-brander opzetten.
Het zou formidabel zijn als ik ook nog eens mijn warmtevraag naar het opwarmen van mijn melk naar kaasmelk zou kunnen doen met methaan in de brander (momenteel stookolie of mazout)

nog even een atwoord op de vraag waarom zo warm stoken in de cv tot 80-90°? Ik wil mijn kaasmelk opwarmen van 3° naar 30° à debiet van 5500 liter per uur, maar ik wil met dezelfde brander ook water opwarmen naar 70-80° voor de diverse reinigingsprocessen na kaasproductie.

Bij deze ben ik dus nog steeds op zoek naar ombouw van mijn bestaande brander naar methaan, of gecombineerd stookolie/methaan of een nieuwe ketel op methaan. Let wel: de methaan is nog niet ontzwaveld, ik vraag mij af of dat moeilijk is, want eigenlijk kan ik ook weer die zwavel gebruiken als bemesting op mijn weilanden

[Tim]

Hey Luc,

Hoe ga je die mestzak isoleren? Wat zit er nog meer in de melkwei? Kali? Zout?

Ontzwaveling kun je met actief kool doen, of biologisch doen. Dat laatste is een continu proces. Ook komt daar zwavelzuur (pH2) bij vrij. Dit kan prima bij de mest, ik weet alleen niet of je deze hoeveelheid water bij je boekhouding op krijgt.

Qua brander, er moet circa 30 a 40 % meer gas door de nozzle's om hetzelfde vermogen te halen. Feitelijk zijn dus de gas nozzle gaten groter bij dezelfde lucht flow. Je zou ook de lucht kunnen knijpen, maar dan komt ie niet aan vermogen.

In de bijlage een bestandje om te rekenen. Misschien is het makkelijker een brander van cv buis te maken en te proberen. Daarna een goeie van RVS.

Succes,
Tim

[melkboerluc]

de mestzak of vergister is goed geïsoleerd, PUR platen onderin en isolatie wolmatten bovenaan die meekunnen met de druk en volume

maar aan de productiezijde van het gas zie ik geen problemen meer, zijn al een tiental installaties draaiende momenteel, en ik hoor geen klachten

van gas naar electriciteit is moeilijker, omwille van slijtage en corrosie, vroeger met die Sterling-motor, nu alweer een andere. En die draaien netto 8000 uren per jaar, dus die gaan zeker geen eeuwen mee. Vergelijk met een auto, 8000 uren X gemiddelde snelheid 50 km/u = 400.000 km / jaar.

Ontzwavelen is dus volgens Tim ook geen probleem, alleen veel (continu?) waterverbruik, of hoe lees ik je reactie?

Dus kwa brander zou ik kunnen andere nozzles plaatsen en luchtinvoer aanpassen?

Je bestandje heb ik nog niet gelezen, mijn technisch-cv-installateur-engels is niet denderend

mijn brander ziet er ongeveer zo uit, maar wel met horizontale vlam en rook-afvoer doorheen pijpen die door water lopen = warmtewisselaar

cv brander.JPG

[melkboerluc]

momenteel zijn we al zover dat de bouwvergunning voor vergister en voor mestsilo voor opslag van het digestaat aanwezig is