De mogelijke aanscherping
van vijf eisen in het Besluit
emissie-eisen middelgrote
stookinstallaties
A.J. Plomp
P. Kroon
Mei 2013
ECN-E--13-029

Verantwoording
Dit rapport is in opdracht van het Ministerie van Infrastructuur en Milieu opgesteld. Bij
ECN is dit project bekend onder de projectnummers 50580 en 51894.

Abstract
To control local air quality and to prevent greenhouse gas emissions, the Dutch
government has established legislation to restrict such emissions from medium-sized
stationary gas engines and heating installations, the so-called Bems legislation. These
medium-sized stationary engines, turbines, boilers and other installations are mainly in
use in the industry, greenhouse horticulture and services sector. When the Bems
legislation entered into force, five possible emission limit values (ELVs) were discussed
but not implemented at that time, partly due to the limited availability of knowledge at
that time within the market about the required technical measures to meet these ELVs.
On request of the Dutch Ministry of Infrastructure and the Environment, the current
available knowledge on these five ELVs with respect to NOx, dust and methane
emissions, has been explored and the results are discussed in this report. To that
purpose, technical knowledge, foreign environmental legislation, potential emission
reductions and costs have been analyzed. The ELVs discussed here are set at an O2
concentration of 3% in the flue gas according to Bems legislation. The indicated ELVs
have no official status and have a recommendatory meaning to the Dutch Ministry of
Infrastructure and the Environment. The Ministry decides on implementation and the
value of the discussed ELVs.
It is technically feasible to meet the proposed NOx ELV for small gas engines (up to 2.5
MWth or 1 MWe) and biogas engines of 100 mg NOx/Nm3 in the flue gas (the current ELV
is 340 mg/Nm3) via Selective Catalytic Reduction (SCR). Using Exhaust Gas Recirculation,
turbo engines can be deployed while using the cheaper three-way catalyst. Turbo
engines are in use in the USA and Switzerland and have generally higher NOx-emissions
as compared to SCR-equipped engines. For biogas engines, problematic compounds
such as siloxanes in the biogas need to be removed with commercially available filter
techniques in order to protect the engine and the required catalysts. What could be
considered here is to implement an ELV of 140 mg NOx/Nm3 for small natural gas and
biogas engines (up to 2.5 MWth or 1 MWe), while for larger biogas engines an ELV could
be set at a value of 100 mg NOx/Nm3.
Currently, the dust ELV for (bio)diesel engines is 50 mg/Nm3. It is technically feasible to
meet the proposed dust ELV for (bio)diesel engines of 15 mg PM10/Nm3 in the flue gas.
Some installations already meet this ELV by using a commercially available dust filter.
Despite the fact that large, stationary diesel engines are rarely equipped with dust
filters, mainly because of the required fuel qualities, the Ministry could implement the
proposed ELV, especially since the USA is implementing comparable ELVs in the period
2014-2017. Therefore, a large engine and filter market is expected by that time,
enabling operators of engines to meet the proposed ELV.
“Hoewel de informatie in dit rapport afkomstig is van betrouwbare bronnen en de nodige
zorgvuldigheid is betracht bij de totstandkoming daarvan kan ECN geen aansprakelijkheid aanvaarden
jegens de gebruiker voor fouten, onnauwkeurigheden en/of omissies, ongeacht de oorzaak daarvan, en
voor schade als gevolg daarvan. Gebruik van de informatie in het rapport en beslissingen van de
gebruiker gebaseerd daarop zijn voor rekening en risico van de gebruiker. In geen enkel geval zijn ECN,
zijn bestuurders, directeuren en/of medewerkers aansprakelijk ten aanzien van indirecte, immateriële
of gevolgschade met inbegrip van gederfde winst of inkomsten en verlies van contracten of orders.”

The proposed NOx requirement for (bio)diesel engines of 140 mg/Nm3 (current
current ELV is
3
450 mg/Nm ) is difficult to meet,, especially for large engines. This is mainly due to the
required high removal efficiency of 97 to 98% with SCR, which is necessary to meet the
proposed ELV. This high removal efficiency is technically difficult to reach and is very
expensive.. Since the USA is tighte
tightening
ning its ELVs for this compound for diesel engines in
the period 2014
2014-2017,
2017, many manufacturers are currently developing engines to meet
the future ELVs of the USA. An ELV of 250 mg/Nm3 could be implemented, which
approaches the USA ELV for mid
mid-sized
sized diesel engines.
The proposed methane requirement for large gas engines of 1200 mg C/Nm3 (the
current ELV is 1
1500 mg C
C/Nm3) is technically feasible for particular engine types.
Purchasing the correct engines enables to meet this requirement without additional
flue
ue gas treatments. Therefore, it could be considered to implement the proposed ELV
for new engines. Technically, it is possible to equip eexisting
xisting engines with end-of
of-pipe
techniques. Regenerative afterburners seem to be particularly suitable.
suitable These
techniques will result in very low methane emissions. For existing engines, a transition
arrangement could be considered.
Currently, small gas engines (up to 2.5 MWth or 1 MWe) do not have to comply with a
methane ELV as they generally have low methane
methane emissions. However, if the ai
air-to-fuel
ratio is changed to leaner burning conditions due to stricter NOx ELVs, methane
emissions may increase
increase.. Gas engines are often used for CHP applications. Higher
methane emissions from especially small, natural ga
gass engines will undo a substantial
part of the CO2 savings achieved by CHP engines. Therefore, what could be considered
here is to also implement the proposed ELV of 1200 mg/Nm3 for small, natural gas
engines.
Currently, biogas engines do not have to comply
comply with a methane ELV. Emission
measurements demonstrate that these engines can meet methane ELVs too. Due to the
variable composition of biogas and the fact that utilization of biogas in engines reduces
diffuse methane emissions resulting from spontaneous digestion, implementation of an
ELV could be considered, but not at a strict level. Therefore, an ELV for biogas engines
at a level of 1500 mg/Nm3 could be considered.

ECN
ECN-E--13-029

3

Inhoudsopgave

4

Samenvatting

6

1
1.1
1.2

Inleiding
Algemeen
Aanwijzingen voor de lezer

11
11
12

2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5

NOx eis voor kleine aardgasmotoren
Aanscherping NOx-eisen gasmotoren
Toepassing katalysatoren bij kleine aardgasmotoren (tot 1 MWe/2,5 MWth)
Wetgeving kleine gasmotoren (tot 1 MWe/2,5 MWth)
Verwachte kosten en effecten
Conclusies kleine gasmotoren

14
14
15
22
26
27

3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6

Scherpere NOx-eis voor Biogasmotoren
Aanscherping NOx-eisen biogasmotoren
Technische analyse biogasmotoren
Reiniging van het biogas
Wetgeving biogasmotoren
Verwachte kosten en effecten
Conclusie biogas in gasmotoren

28
28
29
37
39
41
42

4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5

Aanscherping fijnstof-eis bij (bio)dieselmotoren
Aanscherping fijnstof-eis bij (bio)dieselmotoren
Technische analyse stof-eis (bio)dieselmotoren
Wetgeving stofemissie
Verwachte kosten en effecten
Conclusie fijnstof-eis bij (bio)dieselmotoren

43
43
44
47
52
54

5
5.1
5.2
5.3
5.4

Scherpere NOx-eis bij (bio)dieselmotoren
Aanscherping NOx-eis bij (bio)dieselmotoren
Technische analyse NOx-eis (bio)dieselmotoren
Wetgeving NOx-emissie (bio)dieselmotoren
Verwachte kosten en effecten

56
56
56
59
60

5.5

Conclusie NOx-eis
eis voor (bio)dieselmotoren

60

6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6

Aanscherping methaan
methaan-eis
eis bij gasmotoren
De methaan
methaan-eis
eis bij gasmotoren
Metingen aan methaanemissies
Reductie van de methaanemissie bij gasmotoren
Wetgeving methaanemissie gasmotoren
Verwachte kosten en effecten
Conclusie methaan
methaan-eis
eis bij gasmotoren

62
62
64
69
76
78
79

7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5

Invoering methaan
methaan-eis
eis bij biogasmotoren en kleine aardgasmotoren
Invoering methaan
methaan-eis
eis bij biogasmotoren en kleine aardgasmotoren
Technische analyse methaanemissie biogasmotoren en kleine gasmotoren
Wetgeving methaan
methaanemissie
Verwachte kosten en effecten
Conclusie methaan
methaan-eis
eis bij biogasmotoren

81
81
82
83
84
85

Referenties

87

Bijlage A.
Bijlage B.
Bijlage C.
Bijlage D.

Afkortingen & Omrekeningen
Methaanemissie versus vermogen
Commentaar van PlaGaMo
Commentaar van Platform Bio-energie
Bio energie

ECN
ECN-E--13-029

102
104
105
110

5

Samenvatting
Aanleiding onderzoek

Initiële voorstel voor mogelijke
aanscherpingen van Bems
eisen

Stookinstallaties kleiner dan 50 MWth dienen aan emissienormen te voldoen, volgens
het Besluit emissie-eisen middelgrote stookinstallaties (Bems). De Bems-wetgeving is
sinds 1 april 2010 van kracht en is sinds 1 januari 2013 integraal verplaatst naar het
Activiteitenbesluit, paragraaf 3.2.1. Bij de invoering van Bems zijn een vijftal mogelijke
aanscherpingen uitgesteld, voornamelijk vanwege onvoldoende kennis rondom
beschikbare technische maatregelen om aan deze eisen te voldoen. Er is toen besloten
om bij evaluatie van de Bems-wetgeving deze mogelijke aanscherpingen opnieuw te
inventariseren. Het Ministerie van Infrastructuur en Milieu heeft in het kader van
voornoemde evaluatie ECN de opdracht gegeven een studie uit te voeren naar de
huidige stand van kennis rond deze vijf mogelijke aanscherpingen. De volgende
mogelijke aanscherpingen lagen indertijd ter tafel:
 NOx-eis bij kleine aardgasmotoren (tot 1 MWe/2,5 MWth) en biogasmotoren van 340
mg/Nm3 naar 100 mg/Nm3 bij 3% O2.
 Totaal stof-eis bij (bio)dieselmotoren van 50 mg/Nm3 naar 15 mg/Nm3 bij 3% O2.
Gezien het karakter van de stofemissies uit (bio)dieselmotoren, kleiner dan PM10,
wordt deze eis in dit rapport gerefereerd als fijnstof-eis.
 NOx-eis bij (bio)dieselmotoren van 450 mg/Nm3 naar 140 mg/Nm3 bij 3% O2.
 Methaan-eis bij grote aardgasmotoren van 1500 mg/Nm3 naar 1200 mg/Nm3 bij 3%
O 2.
 Methaan-eis bij biogasmotoren en kleine aardgasmotoren. Voor deze categorie
geldt momenteel geen methaan-eis; ook is er bij de toenmalige discussie geen
eenduidig voorstel ter tafel gekomen.
Er wordt hier benadrukt dat de in dit rapport genoemde waarden voor mogelijke
emissie-eisen geen officiële status hebben. Omtrent alle voornoemde aanscherpingen
formuleert ECN in dit rapport haar conclusies op grond van technologische kennis,
buitenlandse wetgeving, reductiepotentiëlen en kosten. Het Ministerie van
Infrastructuur en Milieu beslist omtrent eventuele invoering en het eventuele niveau
van de voornoemde eisen. In Bems staat een overgangsrecht voor installaties geplaatst
voor 1 april 2010, waarbij diverse typen van deze installaties in de toekomst moeten
gaan voldoen aan dezelfde emissie-eisen als de nieuw geplaatste installaties. Indien de
wetgeving wordt aangescherpt ten aanzien van de emissie-eisen voor middelgrote

6

stookinstallaties, beslist het Ministerie omtrent een overgangsrecht voor bestaande
installaties.
Voor kleine aardgasmotoren (tot 1 MWe/2,5 MWth) is er geen technische belemmering
om aan de voor
voorgestelde
gestelde NOx-eis
eis te voldoen. De specifieke reductiekosten nemen toe bij
kleinere motoren, maar in de praktijk worden reeds installaties technisch zodanig
uitgerust dat de NOx-emissies
emissies onder de voorgestelde eis liggen. Dit gebeurt meestal bij
glastuinders, waar het rookgas wordt toegepast als CO2-bemesting
bemesting voor de teelt. Er is
weinig wetgeving in het buitenland op het niveau van de voorgestelde aanscherping.
Alleen in de VS en in Zwitserland zijn er regio’s waar scherpe eisen ten aanzien van NOxemissies uit gasmotoren van kracht zijn. Overwogen kan worden om op termijn een
aangescherpte eis in te voeren voor nieuwe motoren, maar niet op het niveau van het
hier besproken voorstel. Een soepelere emissie-eis
emissie eis op het niveau van 140 mg/Nm3 bij
3% O2 (omgerekend 40 g/GJ) zal voor diverse typen motoren haalbaar zijn, zodat het
aanbod van motoren, ook met goedkopere reductietechnieken, voldoende
gegarandeerd is. Een uitgebreide beschrijving voor deze categorie motoren is te vinden
in hoofdstuk 2.
Net als bij gasmotoren op aardgas kunnen ook biogasmotoren technisch voldoen aan de
voorgestelde NOx-eis.
eis. Om aan de voorgestelde NOx-eis
eis te voldoen, is bij
waterzuiveringsinstallaties of stortplaatsen wel reiniging van het biogas noodzakelijk
voorafgaand
afgaand aan verbranding in de motor; zodoende wordt beschadiging aan
katalysator en motor voorkomen. Geschikte filters zijn echter commercieel beschikbaar.
Bij mestvergisting is zwavelverwijdering noodzakelijk om reductietechnologie voor NOx
toe te passen. Technologie hiervoor wordt reeds veelvuldig toegepast en is
commercieel beschikbaar. Er is weinig wetgeving in het buitenland op het niveau van de
voorgestelde aanscherping. Alleen in de VS en in Zwitserland zijn er regio’s waar
scherpe eisen ten aanzien van NOx-emissies
emissies uit biogasmotoren van kracht zijn.
Overwogen kan worden om op termijn de voorgestelde eis van 100 mg NOx/Nm3 in te
voeren voor nieuwe biogasmotoren in de vermogensklasse 1 MWe/2,5 MWth en groter.
Verder kan men overwegen om voor biogasmotoren
biogasmotoren kleiner dan deze vermogensgrens
op termijn een emissie
emissie-eis
eis in te voeren op het niveau van 140 mg NOx/Nm3 bij 3% O2.
Deze eis zal voor diverse typen motoren, ook met goedkopere reductietechnieken,
haalbaar zijn en het aanbod aan motoren kan zodoende geg
gegarandeerd
arandeerd worden. Verder
kan men overwegen om deze eisen niet eerder inwerking te laten treden dan 2016,
zodat dit gelijk loopt met de datum van inwerkingtreding van vergelijkbare eisen in de
SCAQMD-regio
regio in Californië. Een uitgebreide beschrijving voor deze
deze categorie motoren
is te vinden in hoofdstuk 3.
Voor (bio)dieselmotoren is de eis van 15 mg fijnstof/Nm3 bij 3% O2 technisch haalbaar
en zijn er reeds installaties uitgerust met commercieel verkrijgbare filters die aan deze
voorgestelde eis voldoen. Wel wordt opgemerkt dat stoffilters bij dieselmotoren groter
dan 1 MWe weinig worden toegepast om economische redenen en omdat de
toegepaste dieselkwaliteit geen filtertoepassing toelaat. Voor toepassing van een filter
is het namelijk veelal noodzakelijk om laagzwavelige brandstoffen toe te passen. In
enkele landen, namelijk Duitsland en de VS, zijn er eisen van kracht die vergelijkbaar zijn
met of scherper zijn dan het hier beschreven voorstel. Het kan overwogen worden om
invoering van de voorgestelde fijnstof-eis
fijnstof eis te implementeren voor nieuwe motoren en
de inwerkingstrededatum zoveel mogelijk gelijk te laten lopen met invoering
invoering van de

ECN
ECN-E--13-029

NOx-eis
eis bij kleine
aardgasmotoren

NOx-eis
eis bij biogasmotoren
bioga

Fijnstof-eis bij
(bio)dieselmotoren

7

eisen in VS. Een uitgebreide beschrijving voor deze categorie motoren is te vinden in
hoofdstuk 4.

NOx-eis bij (bio)dieselmotoren

Methaan-eis bij grote
aardgasmotoren

Methaan-eis bij biogasmotoren

8

De aangescherpte NOx-eis voor dieselmotoren is technisch niet zo gemakkelijk haalbaar.
Indien de emissie zonder nageschakelde techniek al redelijk laag is, zoals bij nieuwe,
kleinere motoren met een hoog toerental het geval is, kan met nageschakelde techniek
aan de eis voldaan worden. Bij de zeer grote motoren ligt de NOx-emissie zodanig hoog
dat nageschakelde techniek nodig is met een hoge verwijderingsgraad voor NOx om aan
de voorgestelde eis te voldoen. Technisch is een hoge verwijderingsgraad mogelijk en
de techniek is ook commercieel beschikbaar, maar het is wel duur. In de VS worden
vanaf 2012 eisen aan dieselmotoren van 75 tot 560 kW gesteld die het niveau van het
Nederlandse voorstel benaderen. Er wordt door diverse motorfabrikanten veel
onderzoek verricht naar technische aanpassingen van grote dieselmotoren om aan
scherpe NOx-eisen te kunnen voldoen. Dit biedt zicht op commercieel beschikbare
motoren die aan de voorgestelde eis kunnen voldoen in combinatie met een standaard
nageschakelde techniek. Overwogen kan worden om, in afwachting van diverse
ontwikkelingen op het gebied van dieselmotoren, een aangescherpte NOx eis te
implementeren voor nieuwe motoren, maar niet op het niveau van de voorgestelde 140
mg NOx/Nm3 bij 3% O2 (40 g/GJ). Hoewel voor een deel van de vermogens een
gelijkwaardige eis is geformuleerd onder Tier 4 in de VS, vallen de grotere
vermogenscategorieën onder een soepelere eis, namelijk 74 g/GJ. Omgerekend zou een
nagenoeg gelijke emissie-eis op een niveau van 250 mg NOx/Nm3 bij 3% O2 kunnen
liggen. De zeer grote motoren vallen onder Tier 4 onder soepelere eisen dan
voornoemd. Vanwege eenduidigheid in de regelgeving en het creëren van een gelijk
speelveld voor de diverse vermogenscategorieën zou men aan alle overige
vermogenscategorieën een gelijke eis kunnen stellen. Een uitgebreide beschrijving voor
deze categorie motoren is te vinden in hoofdstuk 5.
Nederland loopt voorop met de bestaande methaan-eis voor stationaire gasmotoren.
Het aantal gasmotoren dat in Nederland staat en het effect van de methaanslip van
deze motoren, vormt echter een belangrijke drijfveer om eisen aan deze installaties op
te leggen. Technisch is ook de aangescherpte methaan-eis van 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2
goed haalbaar voor nieuwe motoren zonder nageschakelde technieken. Voor bestaande
motoren is het technisch mogelijk om aan de eis te voldoen, bijvoorbeeld door het
plaatsen van een naverbrander of een oxidatiekatalysator in combinatie met verhitting.
Ook motorzijdige aanpassingen, in het bijzonder de lambda-afstelling, lijkt voor een
deel van het bestaande gasmotorpark voldoende mogelijkheden te bieden om de
methaanemissies tot beneden de gewenste niveaus te reduceren. Een mogelijke
toename van NOx-emissie door motorzijdige aanpassingen kan, middels nageschakelde
technieken welke veelal toch toegepast dienen te worden voor nieuwe motoren, alsnog
gereduceerd worden. Overwogen kan worden om de voorgestelde eis, 1200 mg C/Nm3
bij 3% O2, in te voeren voor nieuwe motoren, zodat reeds bij aanschaf, zonder
toepassing van nageschakelde technieken, een beperktere methaanslip wordt
gecreëerd. Een uitgebreide beschrijving voor deze categorie motoren is te vinden in
hoofdstuk 6.
De methaanemissiepatronen van biogasmotoren geven weinig reden om deze
fundamenteel anders te behandelen dan aardgasmotoren. Voor nieuwe motoren is het
technisch mogelijk om bij juiste motorkeuze aan een methaan-eis te voldoen, hoewel

relatief weinig m
meetgegevens
eetgegevens beschikbaar zijn voor biogasmotoren. Door het plaatsen
van bijvoorbeeld een naverbrander of een na-oxidatie
na oxidatie systeem, kunnen ook bestaande
installaties technisch aan een methaan-eis
methaan eis voldoen. Alleen Denemarken heeft een
methaan-eis
eis voor biogasmot
biogasmotoren
oren ingevoerd en die is ruimer dan het Nederlandse
voorstel. De voorgestelde eis betreft wel biogasmotoren die draaien op vergistingsgas.
Weliswaar wordt bij nuttige aanwending van biogas een zo hoog mogelijke
methaanproductie nagestreefd, maar in veel gevallen
gevallen zou door natuurlijke vergisting,
diffuse methaanemissie hebben plaatsgevonden als dit biogas niet zou zijn toegepast.
Op grond hiervan is een methaan
methaan-eis
eis gerechtvaardigd, maar op een soepeler niveau in
vergelijking met aardgasmotoren. Daarnaast zijn veel biogasmotoren relatief klein en
lijken veelal geen excessieve methaanemissies te hebben; daarom kan overwogen
worden om op basis van de huidige inzichten een methaan
methaan-eis
eis te stellen op het niveau
3
van 1500 mg C/Nm bij 3% O2. Op deze wijze kunnen event
eventuele
uele excessief hoge
methaanemissies uit biogasmotoren worden aangepakt en eveneens een excessieve
toename van methaanemissies ten gevolge van andere ontwikkelingen, zoals andere
emissie-eisen
eisen ten aanzien van NOx, worden voorkomen. Tenslotte zou het goed zi
zijn om
het biogasmotorpark in Nederland uitgebreider te inventariseren en de
methaanemissies, ook ten gevolge van andere emissie
emissie-eisen,
eisen, beter in kaart te brengen.
Een uitgebreide beschrijving voor deze categorie motoren is te vinden in hoofdstuk 7.
Toepassing van aardgasmotoren als warmte-kracht
warmte kracht installaties bespaart CO2-emissies.
emissies.
In het bijzonder bij kleine aardgasmotoren zullen hoge methaanemissies een aanzienlijk
deel van deze CO2-besparing
besparing teniet doen. Hoge metha
methaanemissies
anemissies bij kleine
aardgasmotoren zijn daarom minstens zo ongewenst als grote aardgasmotoren met
hoge methaanemissies. Op dit moment zal over het algemeen een eis van 1200 mg
C/Nm3 bij 3% O2 voor kleine aardgasmotoren geen enkel probleem vormen, omdat vveel
motoren onder dit niveau emitteren. Wellicht dat de NOx-eisen
eisen voor bestaande
motoren een extra arme (lean burn) afstelling noodzakelijk gaat maken, waardoor een
aantal kleine motoren in de toekomst een toename van de methaanemissie laat zien.
Overwogen kan worden om voor nieuwe, kleine aardgasmotoren een methaan
methaan-eis te
formuleren en deze gelijk te trekken met de eis voor de grote vermogenscategorie. Dat
komt dus overeen met de eerder vermelde emissie
emissie-eis
eis van 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2.
Daarnaast zou het go
goed
ed zijn om de bestaande, kleine aardgasmotoren uitgebreider te
inventariseren ten aanzien van methaanemissies. Een uitgebreide beschrijving voor
deze categorie motoren is te vinden in hoofdstuk 7.

ECN
ECN-E--13-029

Methaan-eis
eis bij kleine
aardgasmotoren

9

Tabel 1: Samenvatting van de mogelijke aanscherping van eisen
Huidige eis in Bems
3

(mg/Nm bij 3% O2)

Initiële voorstel

Overweging mogelijke

3

(mg/Nm bij 3% O2)

eis in deze studie
3

(mg/Nm bij 3% O2)
NOx-eis aardgasmotoren en

340

100

140

340

100

100

biogasmotoren
(< 1 MWe/2,5 MWth)
NOx-eis biogasmotoren
(≥ 1 MWe/2,5 MWth)
Fijnstof-eis (bio)dieselmotoren

50

15

15

NOx-eis (bio)dieselmotoren

450

140

250

Methaan-eis aardgasmotoren

1500

1200

1200

Geen

Geen

(≥ 1 MWe/2,5 MWth)
Methaan-eis aardgasmotoren

Gelijktrekken met

(< 1 MWe/2,5 MWth)

categorie (≥ 1 MWe/2,5
MWth), conform
overweging dus 1200

Methaan-eis biogasmotoren

Geen

Geen

1500

(alle vermogens)

Omvang van de verwachte
reductie

In Tabel 2 is een overzicht gegeven van de berekende kosten en effecten. Hierin zitten
forse onzekerheden. Indien de kosten en effecten zwaar meewegen bij besluitvorming
rondom de bediscussieerde emissie-eisen, is het advies om nieuwe berekeningen uit te
laten voeren. De kostencijfers zijn aangevuld met een indicatie van de kosten voor de
eigenaar in eurocent per kWh indien deze met de motor elektriciteit zou produceren.

Tabel 2: Indicatie kosteneffectiviteit en effecten van de diverse maatregelen
Reductie
Aanscherping NOx-eis

Kosten

Kosten in

Kosten in

[mln €/jr]

[€ct/kWh]

1 kton NOx

15-25 €/kg NOx

15-25

0,6-1,1

0,4 kton NOx

10-15 €/kg NOx

4-6

0,6-0,9

0,03 kton

4-20 €/kg stof

0,1-0,6

0,1-0,5

kleine aardgasmotoren
Aanscherping NOx-eis
biogasmotoren
Aanscherping stofeis
(bio)dieselmotoren

fijnstof

Aanscherping NOx-eis

0,3 kton NOx

1 €/kg NOx

0,3

0,3

0,1 Mton CO2-eq

0-60 €/ton

0-6

0-0,5

0,02-0,03 Mton

0-60 €/ton

0-2

0-0,5

CO2-eq

CO2-eq

(bio)dieselmotoren
Aanscherping methaan-eis
grote aardgasmotoren
Invoering methaan-eis
biogasmotoren

10

CO2-eq

1
Inleiding
1.1

Algemeen

Stookinstallaties groter dan 50 MWth en andere installaties die onder de provinciale
vergunningverlening vallen, worden gereguleerd in het B
Bees A en de IPPC-directive.
IPPC directive.
Stookinstallaties kleiner dan 50 MWth, zowel ketels, turbines als motoren, vielen
vielen tot 31
maart 2010 onder Bees B (VROM, 1998) maar sinds 1 april 2010 onder het nieuwe
Besluit emissie
missie-eisen middelgrote
iddelgrote stookinstallaties
tookinstallaties (B
(Bems) (VROM, 2008, 2009a, 2009b)
2009b).
Vandaar zijn de eisen inmiddels overgezet naar het Activiteitenbesluit. Deze installaties
hebben in het Bems actuele en op BBT gebaseerde emissie
emissie-eisen
eisen gekregen. Bij het
ontwerp van de Bems
Bems-wetgeving
wetgeving zijn vijf mogelijke aanscherpingen bediscussieerd en er
is indertijd besloten deze tijdens een evaluatie van de Bems
Bems-wetgeving
wetgeving opnieuw te
laten onderzoeken. Het onderzoek naar deze mogelijke
mogelijke aanscherpingen is uitgevoerd en
hier gerapporteerd. Omdat deze evaluatie direct voortvloeit uit de Bems-wetgeving,
Bems wetgeving, zal
in dit rapport veelvuldig naar Bems worden verwezen, hoewel de emissie-eisen
emissie eisen nu in
het Activiteitenbesluit zijn opgenomen (IenM, 2012).
De volgende mogelijke aanscherpingen lagen indertijd ter tafel:
 NOx-eis
eis bij kleine aardgasmotoren (tot
( 1 MWe/2,5 MWth) en biogasmotoren van 340
3
3
mg/Nm naar 100 mg/Nm bij 3% O2.
 Totaal
aal stof
stof-eis
eis bij (bio)die
(bio)dieselmotoren
motoren van 50
5 mg/Nm3 naar 15 mg/Nm3 bij 3% O2.
Gezien het karakter van de stofemissies uit (bio)dieselmotoren, kleiner dan PM10,
wordt deze eis in dit rapport gerefereerd als fijnstof
fijnstof-eis.
 NOx-eis
eis bij (bio)dieselmotoren van 450 mg/Nm3 naar 140 mg/Nm3 bij 3% O2.
 Methaan
ethaan-eis bij aardgas
aardgasmotoren van 1500 mg C
C/Nm3 naar 1200 mg C/Nm
/Nm3 bij 3%
O 2.
 Methaan
Methaan-eis bij biogasmotoren
ogasmotoren en kleine aardgasmotoren. Voor deze categorie
geldt momenteel geen methaan
methaan-eis;
eis; ook is er bij de toenmalige discussie
discussie geen
eenduidig voorstel ter tafel gekomen.

Bems overgeplaatst naar het
Activiteitenbesluit

Initiële voorstel voor mogelijke
aanscherpingen van Bems
eisen

De hier genoemde waarden zijn door ECN als uitgangspunt gebruikt. Er zijn conclusies
en overwegingen over elke mogelijke aanscherping uitgebracht, waarbij afgeweken kan

ECN
ECN-E--13-029

Inleiding 11

worden van de hier voornoemde waarden. Het Ministerie van Infrastructuur en Milieu
beslist of deze eisen ingevoerd zullen worden en beslist eveneens over het niveau van
de eis. Het Ministerie beslist ook omtrent een overgangsrecht voor bestaande
installaties, indien de wetgeving wordt aangescherpt ten aanzien van de emissie-eisen
voor middelgrote stookinstallaties,.
In dit rapport geeft ECN Beleidsstudies aan wat de bij hun beschikbare en huidige stand
van kennis is ten aanzien van deze mogelijke aanscherpingen op het gebied van
technologische ontwikkelingen, wetgeving in het buitenland, reductiepotentiëlen en
kosten. In dit rapport zijn alleen de directe literatuurreferenties in de tekst aangegeven.
Er is niet gerefereerd naar directe (internationale) contacten met producenten en
stakeholders en literatuur- en internetbronnen die ter controle zijn doorgenomen. Aan
het eind van elk hoofdstuk is een overzicht van de conclusies opgenomen.

1.2 Aanwijzingen voor de lezer
Rookgascondities

Op meerdere locaties in dit rapport komen diverse eenheden terug. De lezer dient deze
eenheden steeds in acht te nemen. Emissies of emissie-eisen zijn zoveel als mogelijk
teruggerekend naar de eenheid, zoals deze gehanteerd wordt in Nederlandse
wetgeving. In het Activiteitenbesluit (zie onder meer paragraaf 1.1.1 en 3.2.1) worden
emissies uitgedrukt als concentratie in droog rookgas bij standaard temperatuur (273 K)
en druk (101,3 Pa) en een standaard referentie zuurstofpercentage (3% O2). Emissies
worden in dit rapport weergegeven als mg/Nm3 bij het genoemde zuurstofpercentage;
andere rapporten gebruiken ook wel de gelijkwaardige notatie mg/m03 (Infomil, 2013).
Het standaard referentie zuurstofpercentage (3% O2) betekent niet noodzakelijk dat de
verbranding in een installatie ook daadwerkelijk bij dit zuurstofpercentage plaatsvindt.
Gasmotoren worden veelal bij een aanzienlijk hoger zuurstofpercentage bedreven dan
3% O2. Emissies worden dan vanuit de praktijk zuurstofconcentratie teruggerekend naar
het standaard zuurstofpercentage.

Diverse eenheden van emissies

Emissies en emissie-eisen worden wereldwijd op diverse manieren
gepresenteerd. Enkele voorbeelden die relevant zijn voor dit rapport:
Emissieconcentraties kunnen bij diverse referentie-zuurstofpercentages
weergegeven worden. Dit kan vrij eenvoudig worden teruggerekend naar 3%
O2. Afwijkende referentie-zuurstofpercentages resulteren veelal in sterke
afwijkingen van emissieconcentraties.
Emissieconcentraties worden soms uitgedrukt in ppm of ppmvd, dat is “parts
per million, volumetric dry”. Ook bij deze uitdrukking dient het referentie
zuurstofpercentage vermeld te worden. Op basis van het molecuulgewicht van
de betreffende doelstof kan dit worden omgerekend naar de in Nederland
gebruikelijke notatie.

12

Naast emissieconcentraties in het rookgas worden emissi
emissies
es ook regelmatig
weergegeven per eenheid brandstofinzet (g/GJ), waarbij het van belang is dat
het type brandstof helder omschreven is; het type brandstof bepaalt immers
de hoeveelheid rookgas en is sterk van invloed op de emissies. Voor dit rapport
is dat voornamelijk aardgas, biogas of (bio)diesel.
Emissies worden ook regelmatig weergegeven per eenheid (kinetische) output,
zoals g/kWh. Een ander voorbeeld hiervan is gram per brake horsepower
horsepower-hour
(g/bhp--hr).
hr). Dit dient te worden omgerekend naar brandsto
brandstofinzet,
finzet, voordat dit
naar emissieconcentratie in het rookgas kan worden omgerekend. Via het
motorrendement kan dit worden omgerekend (zie ook Bijlage A).
A Voor
motoren is in dit rapport veelal een motorrendement van 40% aangenomen.
Voor gasmotoren is dit overeenkomstig het motorpark in de glastuinbouw
(Smit & Van der Velden, 2008); moderne gasmotoren kunnen hogere
rendementen halen (KEMA, 2011). Ook voor dieselmo
dieselmotoren
toren is dit een relatief
behoedzame aanname (West, 2006).

Voor gasmotoren gelden er voor verschillende vermogensklassen andere eisen. De
grens voor dit thermisch inputvermogen is volgens Bems 2,5 M
MW
Wth of groter. Motoren
gelijk aan en boven deze vermogensgrens worden “grote motoren” genoemd in dit
rapport, terwijl motoren beneden deze vermogensgrens “kleine motoren” worden
genoemd. Op deze wijze wordt dus gerefereerd naar de vermogensgrens conform
Bems.
ms. Conform het voornoemde rendement, dat is 40%, wordt deze vermogensgrens
veelal omgerekend naar 1 MWe. In dit rapport worden beide grenswaarden regelmatig
genoemd, omdat het elektrisch vermogen in diverse studies wel wordt gerapporteerd
en het vermogen op basis van thermische input regelmatig ontbreekt. Uiteraard is in
Nederland voor regelgeving in de praktijk de wetstekst leidend en resulteren
motorrendementen anders dan 40% in een afwijkende vermogensgrens op basis van
output dan voornoemd; dus bij hog
hogere
ere motorrendementen groter dan 1 MWe en bij
lagere motorrendementen vice versa.

ECN
ECN-E--13-029

Enkele begripsbepalingen voor
motoren in dit rapport

Inleiding 13

2
NOx eis voor kleine
aardgasmotoren
2.1 Aanscherping NOx-eisen gasmotoren
Voorstel aanscherping

Bems eis uit 2010

Opgesteld aantal kleine
gasmotoren

14

In dit hoofdstuk het voorstel onderzocht om de NOx-eis bij kleine aardgasmotoren (tot
1 MWe/2,5 MWth) aan te scherpen van 340 mg/Nm3 bij 3% O2 in het rookgas naar 100
mg/Nm3 bij 3% O2 (van 95 g/GJ naar 28 g/GJ). Deze emissie-eis geldt sinds 1 april 2010
al voor nieuwe aardgasmotoren van 2,5 MWth en groter. In dit hoofdstuk zal de situatie
bij kleine aardgasmotoren worden geanalyseerd. In hoofdstuk 3 wordt de situatie
beschreven voor biogasmotoren.
Bij de invoering van Bems is de emissie-eis voor deze kleine motoren al aangescherpt
van 500 mg/Nm3 x 1/30% x elektrisch motorrendement naar 340 mg/Nm3 bij 3% O2.
Voor nieuwe motoren geldt deze eis per 1 april 2010, terwijl voor bestaande motoren
de eis uiterlijk in 2017 of 2019 in zal gaan. Aan deze eis kan in de meeste gevallen
worden voldaan door de motor armer (meer lean burn) af te stellen of door een SCR
(Selective Catalytic Reduction) te installeren. De eerstgenoemde maatregel gaat
gepaard met een klein rendementsverlies en extra emissie van (onverbrande)
koolwaterstoffen; de tweede maatregel vereist een investering in een SCR-installatie.
Het Nederlandse gasmotorpark is in 2008 geïnventariseerd voor een studie van ECN
(Kroon & Wetzels, 2008). Uit de inventarisatie van diverse vermogensklassen bleken
toen ruim 3000 gasmotoren kleiner dan 1 MWe opgesteld te staan; daarvan stonden
meer dan 1650 gasmotoren in de sector Land- & Tuinbouw en ongeveer 450
gasmotoren in de sector Gezondheid en ongeveer 450 gasmotoren in de sector
Diensten. De CBS statistieken van de productiemiddelen elektriciteit laten zien dat het
gemiddelde gasmotorvermogen is toegenomen in de Land- & Tuinbouw (van 0,44 MWe
in 1998 naar 1,09 MWe in 2010). Voor de sectoren Gezondheid en Overige Producenten,
waar de sector Diensten onder is gebracht door het CBS, is het gemiddelde
motorvermogen over deze periode vrijwel constant (gemiddeld 0,33 MWe per motor).
Het overgrote deel van het gasmotorpark, bij benadering dus 3000 van de in totaal

ongeveer 4250 gasmotoren, is dus kleiner dan 1 MWe (statistieken berekend op basis
van (CBS, 2013)).

2.2 Toepassing katalysatoren bij kleine
aardgasmotoren (tot 1 MWe/2,5 MWth)
Bij kleine aardgasmotoren kan, o
om
m aan de gewenste
ewenste emissie-eis
eis te voldoen,
voldoen, eeen SCR
(Selective
ve Catalytic Reduction
Reduction)) worden geïnstalleerd
geïnstalleerd. SCR met ureum als reductiemiddel
wordt veelvuldig toegepast en er is ruim voldoende ervaring mee opgedaan. Hoewel er
ook SCR-technologie
technologie wordt ontwikkeld die zonder
er ureum kan worden bedreven
(Granger & Parvulescu, 2011)
2011),, vindt dit vrijwel geen praktische en commerciële
toepassingen
toepassingen.. Voor de kleinste vermogenscategorie aardgasmotoren is er al jaren de
mogelijkheid beschikbaar om een driewegkatalysator te plaatsen, vergelijkbaar
vergelijkbaar met de
praktijk bij benzine
benzineauto’s.
uto’s. Bij deze techniek wordt de motor stoichiometrisch bedreven,
waarbij het nadeel is dat dit resulteert in een lager vermogen en een lager rendement
van de gasmotor. Inmiddels is er een techniek ontwikkeld die gebruik
ebruik maakt van
gekoelde uitlaatgasrecirculatie,
itlaatgasrecirculatie, die deze bezwaren oplost.
Een rapport van Gasunie geeft aan dat er eind 2002, 131 motoren zijn geplaatst met
een gezamenlijk vermogen van 118 MWe en voorzien van rookgasreiniging (Van Dijk,
2004). Deze rookgasreiniging, SCR
SCR-technologie
technologie met een ureum oplossing, wordt
gebruikt om het gereinigde rookgas te kunnen gebruiken als CO2-bemesting
bemesting in de
tuinbouwkassen, waar deze motoren ook hun warmte aan le
leveren.
veren. Het gemiddelde
vermogen van deze gasmotoren ligt met 900 kWe beneden de grens van 1 MWe in
Bems. Hoewel dit uit de beschikbare informatie niet precies uit te rekenen is, zijn er
zeker 70 gasmotoren bij, die kleiner zijn dan 1 MWe, waaronder een aantal
aantal in de 500
kWe klasse en enkele in de 300 kWe klasse. Ook studies van Wageningen University
maken melding van een kleine 300 kWe gasmotor met rookgasreiniging,
rookgasreiniging, zonder
vermelding of dit thermisch of elektrisch vermogen is (Van Dijk, 2003),
2003), en een 690 kWe
gasmotor met rookgasreiniging (Dueck et al, 2008).
Voor kleinere motoren is er ook de mogelijkheid om een driewegkatalysator te
gebruiken, zoals bij benzineauto’s gebruikt wordt (Buderus, 2012; S&L Energieprojekte,
2013). Zoals eerder beschreven dient hierbij de verbranding stoichiometrisch te worden
bedreven, wat inhoudt dat de hoeveelheid verbrandingslucht exact voldoende is voor
volledige verbranding van de brandstof en het rookgas
rookgas na de katalysator geen zuurstof
meer bevat. In Figuur 1 is schematisch aangegeven wat er met de emissies gebeurt als
de luchtfactor wijzigt. Een driewegkatalysator zorgt voor een reactie van NOx met
koolmonoxide (CO) en onverbrande koolwaterstoffen (THC; Total Hydro Carbons),
waardoor deze milieubelastende sto
stoffen
ffen worden omgezet in stikstof (N2),
koolstofdioxide (CO2) en waterdamp (H2O). De katalysator wordt het meest efficiënt
bedreven bij een lambda van precies 1 of een fractie lager dan 1. Bij een overmaat aan
lucht wordt de NOx niet verwijderd en werkt het systeem als een oxidatiekatalysator,
terwijl bij een tekort aan lucht CO en THC onvolledig verbranden. Complicerend hierbij
is dat realisatie van een hoog elektrisch rendement meestal gepaard gaat met een

ECN
ECN-E--13-029

SCR toepassingen bij
aardgasmotoren < 1 MWe

Mogelijke toepassing van de
goedkopere driewegkatalysator

NOx eis voor kleine aardgasmotoren 15

verlaging van de uitlaatgastemperatuur. Hierdoor wordt het eventueel in rookgas
aanwezige methaan, de belangrijkste koolwaterstof in aardgas, niet of onvolledig
afgebroken. Ook kan bij een tekort aan zuurstof in het uitlaatgas ammoniak gevormd
worden
Een driewegkatalysator is veel goedkoper dan een SCR-installatie. Op basis van
gegevens uit 1999 van InfoMil zijn de kosten voor driewegkatalysatoren voor installaties
van 100 tot 1.000 kWe tussen 20.000 en 60.000 gulden, voor een SCR-installatie voor
dezelfde vermogenscategorie is dat 50.000 tot 120.000 gulden (InfoMil, 1999). De
kosteneffectiviteit van de maatregelen is afhankelijk van het vermogen en van de
bedrijfstijd van de gasmotor (InfoMil, 1999). In Nederland worden bijvoorbeeld
gasmotoren met driewegkatalysatoren verkocht door Buderus (Buderus, 2012). Ook
andere leveranciers leveren in Nederland gasmotoren met driewegkatalysatoren;
voorbeelden hiervan zijn Powertec en ENER-G Nedalo. Dit zijn bedrijven die installaties
leveren met gasmotoren van diverse fabrikanten.

Figuur 1: Effect van de luchtfactor lambda op de (onbestreden) emissies van een gasmotor (Herdin,
2002)

Veroudering zuurstofsensor
beïnvloedt reductie
driewegkatalysator

Met een driewegkatalysator is 80 g NOx/GJ zeer goed haalbaar. Ook 40 g NOx/GJ wordt
soms gegarandeerd, mogelijk gaat dat gepaard met een hogere onderhoudsfrequentie.
Dit onderhoud is nodig om de lambda regelmatig af te regelen en is niet primair
noodzakelijk voor de katalysator. In de (oudere) literatuur wordt in dit verband
gesproken over de veroudering van de lambda sensor (drift due to contaminants),
waarbij deze langzaam van het optimale punt afloopt. Er zijn echter ook zuurstof
sensoren te koop die een breder bereik hebben en zichzelf ijken aan het
zuurstofgehalte in lucht (Wide Band O2 Sensors - lambda sensor). Deze zijn echter wel
duurder en hebben een goed gecontroleerde verwarming nodig (Vronay, 2007)1. Ook

xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
1

16

Volgens PlaGaMo zijn deze sensoren (UEGO sensor) niet geschikt om driewegkatalysatoren te regelen en is een
omslagsensor nodig.

katalysatoren kunnen verouderen. Net als bij SCR kan het nodig zijn om na een aantal
jaren de katalystor te vervangen2.
Het nadeel van motoren met stoichiometrische verbranding is het lagere elektrische
rendement ten opzichte van motoren die worden bedreven bij hogere lambda; dit
laatste wordt ook wel een llean-burn
burn motorbedrijf of arme motorafstelling genoemd.
Het elektrisch rendement kent een optimum ten opzichte van de lambda; een zeer hoge
lambda resulteert dan ook in een daling van het elektrisch rendement. Dit laatste effect
is ook zichtbaar in Figuur 1:: de emissie van onverbrande koolwaterstoffen stijgt sterk bij
deze zeer hoge lambda. Bij lean
lean-burn
burn bedrijf van de motor is de NOx-emissie
emissie hoog in
verhouding tot de C
CO- en THC
THC-emissies.
emissies. Ook is er veel zuurstof aanwezig. Het is
hierdoor niet mogelijk een driewegkatalysator toe te passen. Deze zou namelijk als een
oxidatiekatalysator werken en alleen de CO en THC met de aanwezige zuurstof
afbreken; de NOx-emissie
emissie wordt d
dan
an niet gereduceerd. De markt kent echter een
voorkeur voor lean burn motoren. Naast het hogere elektrische rendement bij deze
afstelling, wordt bij lean burn bedrijf de temperatuur in de cilinder beperkt door de
overmaat aan verbrandingslucht. Dankzij turbo-technologie
tur technologie kan extra lucht in de
cilinder worden geperst en meer brandstof worden verbrand per cilinder slag. Eenzelfde
cilinderinhoud levert dus, bij hogere lambda in combinatie met turbo-technologie,
turbo technologie, meer
vermogen, waardoor de investeringskosten per kWe dalen.

Normaal
rmaal geen turbo mogelijk
bij driewegkatalysator
(gasmotor duurder)

Figuur 2: Schema van rookgasrecirculatie met koeling (Nellen & Boulouchos, 2000)

xxxxxxxxxxxxssssssssxxx
xxxxxxxxxxxxxx
2

Een voorbeeld: Bij een gasmotor van ECN zijn een aantal jaren geleden emissies van 3 g NOx/GJ gemeten (2002).
Na een jaar bleek dit toegenomen te zijn naar 23 g NOx/GJ (2003)
(2003).. In december 2004 bleek bij een meting (350
g/GJ) de lambda sonde en/of katalysator stuk. Na vervanging was de emissie 1,5 g NOx/GJ (2005).

ECN
ECN-E--13-029

NOx eis voor kleine aardgasmotoren 17

In ontwikkeling: met koeling
toch turbo mogelijk bij
driewegkatalysator

Sinds kort is er technologie beschikbaar om motoren met stoichiometrische
verbranding ook meer vermogen te laten leveren, waardoor de investeringskosten per
kWe dalen. Dit is mogelijk door rookgas van de uitlaat, eventueel na koeling, terug te
brengen naar de inlaat; deze techniek heet Exhaust Gas Recirculation (EGR), zie ook
Figuur 2. Overigens is deze techniek ook bij personenauto’s niet ongebruikelijk. Door
deze techniek wordt het zuurstofgehalte in de ingaande verbrandingslucht omlaag
gebracht, waardoor, ook bij stoichiometrische condities, meer (verdunde) lucht de
cilinder ingaat. Hierdoor verbetert het motorrendement en wordt het NOx-gehalte in
het rookgas, voor ingang naar de katalysator, verlaagd. Ook hier kan met behulp van
turbo-technologie de verbrandingslucht worden gecomprimeerd voordat het in de
cilinder wordt geperst; in dat geval zal ook meer brandstof moeten worden toegevoegd
(Nellen, 2000).

Cooled EGR technologie is gezamenlijk ontwikkeld door de Menag Group AG
van Zwitserland, Liebherr Engines, ETH Zurich (Zurich University) en het
Zwitserse Ministerie van Energie. De ontwikkeling is hier mede gestart omdat
de emissienorm voor NOx voor de stad Zurich op 16 g/GJ ligt (DTE Energy,
2004).

Deze technologie wordt onder andere in de VS verder uitontwikkeld (DE solutions,
2004). Motorfabrikant Cummins ziet Cooled EGR als een nieuwe stap in de ontwikkeling
van motoren. Veel toepassingen worden door Cummins ontwikkeld voor de
transportsector en voor één type motor rapporteren zij een verbetering van het
thermische rendement van 5% ten opzichte van lean burn motoren (Burgess, 2009).

Commerciële ontwikkeling van
EGR met koeling en
driewegkatalysator

In een rapport van DE solutions wordt een aantal lopende initiatieven in de VS
beschreven (DE solutions, 2004). Dit is hier, voor zover mogelijk, aangevuld met andere
en meer recente informatie.
De motorfabrikant Cummins heeft dieselmotoren in onder meer de vermogensklasse
130 tot 447 kW die aan de geldige emissienormen, Tier 4 ingaande in 2011, voldoen
met behulp van onder meer cooled exhaust gas recirculation (EGR) systeem (Cummins,
2012). Daarnaast adverteert Cummins ook met gasmotoren voor trucks en bussen,
vermogensklasse 186 tot 239 kW, welke zijn uitgerust met cooled EGR systemen
(Cummins, 2011).
De firma BluePoint Energy heeft de techniek van rookgas recirculatie in combinatie met
koeling toegepast op een Deutz gasmotor van 260 kW bij een lambda van 1,52
(BluePoint, 2005a). De emissie daalde hierbij van 0,5 g/bhp-hr (circa 65 g/GJ) naar 0,02
g/bhp-hr (circa 2,5 g/GJ) (omrekening zie Bijlage A, gerekend met motorrendement
35%). Voor deze laatste waarde werd een geregelde driewegkatalysator gebruikt die al
door praktijkgebruik verouderd was. Het rendement van 34,2% nam door de
aanpassingen een fractie toe tot 35% (BluePoint, 2005b; Roser, 2005). BluePoint
gebruikt motoren van Deutz en heeft ook een 500 kW versie (BluePoint, 2005c). Voor
zover bekend, is BluePoint sinds 2009 bankroet.

18

Figuur 3: Lean one van BluePoint met Deutz motor van 260 kW

Waukesha he
heeft in 2004 in het kader van het ARICE (California
California Advanced Reciprocating
Internal Combustion Engine) programma een driewegkatalysator op een 500 kW motor
getest.. Een duurtest van 500 uur demonstreerde stabiele werking van de installatie
(Stachowitz et al, 2005). Hoewel een uitgebreidere duurtest gewenst was, laat een
overzicht van het ARICE programma uit 2006 zien dat een test van 4000 uur om
onbekende redenen niet is uitgevoerd (Bining, 2006).
DTE Energy Technologies heeft in de VS en Europa twee WKK installaties (202
202 kW en
350 kW)) op de markt gebracht met ultra lage emissies van 0,
0,028
028 g NOx/bhp-hr
hr ((3,5 g/GJ
of 12 mg NOx/Nm bij 3% O2; omrekening zie Bijlage A
A,, gerekend met motorrendement
motorrendement
34%).. Het elektrische rendement is 34%; het totaal rendement is 89%. Niet duidelijk is
of dit bedrijf na 2004 nog actief is in de gasmotormarkt.
In 2003 maakt Caterpillar bekend met een
e n demonstratieprogramma bezig te zijn met de
afkorting SC
SC-3: “Stoichiometric, Clean Exhaust Induction, and 3
3-way
way Catalyst”. De
emissies liggen rond de 15 g/GJ.
Attainment Technologies he
heeft zijn ‘second
second generation GreenGuard’
GreenGuard
emissiereductiesysteem in 2004 geïntroduceerd. Bij 16 omgebouwde Caterpillar
Cate pillar
motoren van 850 kW stuk is een garantiewaarde 0,3 g NOx/bhp-hr
hr (circa 45 g/GJ
g/GJ,
3
omrekening zi
zie Bijlage A
A,, oftwel 160 mg/Nm bij 3% O2) afgegeven; de werkelijke
emissie is lager (Attainment Technologies, 2004). De internetsite van het bedrijf spreekt
over 0,1 g NOx/bhp-hr
hr (circa 15 g/GJ, omrekening zie Bijlage A,, of 55 mg NOx/Nm3 bij 3%
O2), ook bij een Caterpillar motor. Overigens worden ook andere emissies
gerapporteerd: 0,3 g CO/bhp
CO/bhp-hr
hr en 0.15 g HC/bhp-hr
hr (Attainment Technologies, 2004).
In een opgezet onderzoeksprogramma van NREL is een stoichiometrisch bedreven
aardgasmotor ontwikkeld door een Volvo dieselmotor om te bouwen; het resulterend
asvermogen was 0,24 MW. Daarbij is een driewegkatalysator en cooled EGR
geïnstalleerd. De resulterende emissies waren 0,005 g NOx/kWh, wat ruimschoots
voldoet aan de doelstelling van 0,27 g/kWh. De overige emissies, na katalysator waren
1,166 g CO/kWh en 0,536 g THC/kWh (zie
zie Tabel 6 in (Tai et al, 2006)). Fijnstof emissies
zijn niet gemeten, maar liggen naar verwachting beneden de gewenste 0,013 g/kWh
(Tai et al, 2006). Deze emissies zijn eeen
en gewogen gemiddelde met een bijbehorend
asrendement (brake thermal efficiency) van 33,9%. Omgerekend zijn de resulterende
emissies in dit meetprogramma 0,5 g NOx/GJinput (dat is 2 mg NOx/Nm3 bij 3% O2), 109,8
g CO/GJinput en 50,5 g THC/GJinput (voor omrekening
omrekening zie Bijlage A,, gerekend met een
motorrendement van 33,9%).

ECN
ECN-E--13-029

NOx eis voor kleine aardgasmotoren 19

Elektra Birseck Münchenstein (EBM) heeft in ieder geval twee
stadverwarmingseenheden gebouwd volgens dit principe. Een 190 kW installatie met
een rendement van 38,2% en emissies van NOx < 10 mg/m3 (2,5 g/GJ; onder aanname
van een zuurstofpercentage van 0%) en CO < 10 mg/m3 (Factor, 2003). Een tweede
installatie van 190 kW elektrisch is in 2004 gereed gekomen (EBM, 2004). Eén van de
leveranciers is in ieder geval Avesco Schwissmotor die op deze techniek een patent
heeft (Avesco Schwissmotor, 2009a).

Commerciële beschikbaarheid
van de diverse
rookgasreinigingstechnologieën

In een Duits overzicht voor WKK gasmotoren (Blockheizkraftwerke) is een lijst met
fabrikanten opgenomen, die motoren aanbieden in combinatie met diverse
rookgasreinigingstechnologieën (BHKW, 2011). Uit deze lijst blijkt dat diverse
leveranciers aardgasmotoren leveren met oxidatiekatalysator, driewegkatalysator of
lean-burn technologie voor diverse vermogensklassen. SCR wordt ook aangeboden, met
name in de hoogste vermogensklassen (vanaf 8,8 MWth/3,9 MWe). Overigens blijkt uit
(Vermeulen, 2012) dat SCR rookgasreinigers ook beschikbaar zijn voor 0,5 MWe.
Aardgasmotoren met driewegkatalysator worden ongeveer tot 1 MWe commercieel
aangeboden, hoewel de meeste aanbiedingen zijn te vinden in de vermogensklasse tot
ongeveer 250 kWe. In de lijst met leveranciers worden ook haalbare emissies in het
rookgas genoemd. Deze zijn zeer divers, ook bij toepassing van een katalytische
reinigingstechnologie. Diverse leveranciers noemen emissies die samenvallen met de
Duitse TA Luft emissiegrenswaarden, waardoor praktijkemissies niet altijd opgenomen
lijken te zijn. Er zijn diverse leveranciers die emissiegrenswaarden voor NOx noemen
tussen 50 en 125 mg/Nm3 voor motoren met driewegkatalysator. Uitgaande van een
referentiewaarde van 5% O2, overeenkomstig de systematiek van de Duite TA Luft,
komt dit neer op 56-141 mg/Nm3 bij 3% O2 (16-40 g/GJ) (BHKW, 2011).
De firma Avesco Schwissmotor gebruikt Caterpillar motoren in combinatie met
gekoelde rookgasrecirculatie en driewegkatalysatoren en noemt emissies voor NOx < 50
mg/Nm3 (16 g/GJ, onder aanname van 5% O2) en CO < 150 mg/Nm3, waarmee de
emissiegrenswaarden voor Stadt Zürich goed haalbaar zijn. De aardgasmotoren met
deze techniek zijn commercieel beschikbaar in ieder geval in vermogens van 52, 80,
115, 175 en 280 kWe (Avesco Schwissmotor, 2009b, 2012a).
Overigens zijn er ook kleine motoren, die naast aardgas ook op propaan worden
bedreven en met een driewegkatalysator zijn uitgevoerd. Zo verkoopt ECOPOWER op
grote schaal motoren van 2 tot 4,7 kWe die aan 56 mg NOx/Nm3 bij 3% O2 voldoen (16 g
NOx/GJ) en aan 129 mg CO/Nm3 bij 3% O2 (36 g CO/GJ) (Lebbe, 2008)
(www.ecopower.de).
In een overzicht wordt het Zwitserse gasmotorpark onder meer uitgesplitst naar het
toegepaste type emissiebestrijdingstechnologie voor WKK (Blockheizkraftwerke). Dat
was in 2010 als volgt verdeeld voor aardgasgestookte installaties: 5% geen
bestrijdingsmaatregel, 52% driewegkatalysator, 31% lean-burn bedrijf van motor, 7%
SCR-toepassing en 6% andere maatregelen (Kaufmann, 2011). Het totaal aantal
installaties is 642 en het totaal vermogen van deze installaties is 80 MWe (Kaufmann,
2011). Hieruit blijkt dat alle genoemde technologieën ook regelmatig in de markt
worden toegepast en zich dus hebben bewezen.

20

Wageningen University rapporteert regelmatig kwantitatieve informatie voor de
glastuinbouw, kortweg KWIN. V
Vergelijking
ergelijking van de KWIN edities van 2008, 2010 en 2012
laten een opvallende kostendaling voor rookgasreinigers zien (Vermeulen, 2012).
Omdat de kostencijfers voor rookgasreinigers uit de editie van 2010 en 2012 als
bandbreedte zijn opgenomen, is hier ook de
de daling als een bandbreedte berekend: de
kosten zijn over de periode 2008 tot 2012 met 24%
24%-50%
50% gedaald. De daadwerkelijke
kostendaling varieert enigszins per vermogenscategorie, maar vermoedelijk hangen de
uiteindelijke marktkosten ook af van de katalysatorfabrikant.
katalysatorfabrikant. De primaire reden voor de
inzet van rookgasreinigers in de glastuinbouw is de wens om het rookgas te gebruiken
voor CO2-bemesting
bemesting in de kas; daarnaast zijn de kostencijfers afkomstig van de situatie
voor inwerkingtreding van Bems voor nieuwe installaties.
installaties. De waargenomen
kostendaling zal dan ook niet volledig samenhangen met de inwerkingtreding van Bems
Bemseisen. Toch laat deze kostendaling zien wat de kostendaling van marktprijzen voor
technologie kan zijn bij grootschalige afname. Bij toenemende afname van
rookgasreinigers ten gevolge van de Bems-besluiten
Bems besluiten zal de prijs naar verwachting nog
verder dalen, waardoor de kosteneffectiviteit van de maatregelen zal toenemen.
Bij de toepassing van SCR is continu gebruik van een reduceermiddel noodzakelijk,
veelal ammoniak of ureum in oplossing. Het is ook mogelijk om NOx op een katalysator
te adsorberen in de lean burn mode van een
een motor en de katalysator te regeneren door
de motor om te schakelen naar de rich burn mode. Het rookgas fungeert tijdens de rich
burn mode als reduceermiddel. Hiermee kan de inkoop van een apart reduceermiddel
worden vermeden (Scholz, 2007). Een recente review laat zien dat ontwikkelingen voor
beide systemen nog sterk gaande zijn (Granger & Parvulescu, 2011).
Katalysatorfabrikant Johnson Matthey heeft voor dieselmotoren NOx Storage Reduction
katalysatoren ontwikkeld (JM, 2012). Wellicht dat (operationele) kosten van een NSR
systeem goedkoper zijn, afhankelijk van de brandstofkosten, kosten reduceer
reduceermiddel en
het rendement en betrouwbaarheid van de motor onder een wisselende
verbrandingsconditie. Een rapport uit Japan claimt dat deze technologie succesvol is
toegepast op aardgasmotoren voor warmtepompen en dat de technologie commercieel
toepasbaar is (Matsui et al, 2001).

Kostendaling van
rookgasreinigers waargenomen

Potentiële alternatieven voor
SCR: NOx Storage Reduction
(NSR) en andere mogelijkheden

De SQ2 rookgasreiniger van Knook Energy Solutions International BV heeft een
technologie die niet werkt met ureum. Deze technologie wordt onder andere toegepast
voor CO2-dosering
dosering in de glastuinbouw en werkt middels adsorptie-desorptie.
adsorptie
. De SQ2
rookgasreiniging is een continu proces, dat gebruik maakt van meerdere parallelle
katalysator
katalysator-kamers. Na verzadiging van een katalysator wordt op een
e volgende
katalysator overgeschakeld. Vervolgens wordt de verzadigde katalysator geregenereerd
door de NOx met een uit aardgas bereid gasmengsel te reduceren.
reduceren. De katalysatoren
werken op basis van platina dat, afhankelijk van het gebruik, na vijf tot zeven jjaar zijn
reinigende vermogen verliest. Eenmaal per jaar worden de katalysatoren gewassen. In
2008 is een eerste pilot systeem geïnstalleerd bij kwekerij Fontijn in Nes aan de Amstel
(Knook, 2008). Verder blijkt uit berichtgeving dat deze rookgasreiniger praktijkrijp
praktijkrijp is
bevonden en in 2009 is volgens informatie uit de sector een rookgasreiniger bij tuinder
W. Limburg uit IJsselmuiden geplaatst (Agritica, 2008). In 2012 is via TU Delft bevestigd
dat deze katalysator nog steeds commercieel wordt aangeboden en reeds is geplaatst
bij meer tuinders dan voornoemd. De tuinders zouden tevreden zijn met dit systeem,
gezien de hoge NOx-verwijdering
verwijdering waardoor vrijwel NOx-vrij
vrij rookgas kan worden
aangewend voor CO2-bemesting,
bemesting, resulterend in meeropbrengsten van de teelt.

ECN
ECN-E--13-029

NOx eis voor kleine aardgasmotoren 21

Voor het gebruik van de gasmotoren zelf zijn er ook mogelijke alternatieven. Zo zijn er
inmiddels gasturbines op de markt die in dezelfde vermogensrange kracht/elektriciteit
en warmte produceren. Wel ligt het elektrische rendement bij deze installaties lager in
vergelijking met gasmotoren. In de ontwikkelingsfase zijn nog de brandstofcellen en
zogenaamde stirlingmotoren, hoewel de laatstgenoemde techniek wel wordt
gedemonstreerd op het niveau van huishoudens.

2.3 Wetgeving kleine gasmotoren (tot 1 MWe/2,5
MWth)
De meeste landen kennen geen wetgeving met voorgeschreven emissielimieten die het
niveau van de onderzochte, aangescherpte emissie-eis van 100 mg NOx/Nm3 bij 3% O2
(28 g NOx/GJ) benaderen. In enkele landen en regio’s zijn scherpere eisen van kracht,
zoals de SCAQMD regio in de VS en Zürich in Zwitserland.

Wetgeving in een regio in
Californië

In het South Coast Air Quality Management District van California zijn inmiddels
vergelijkbare eisen van kracht als het voorstel voor Bems (SCAQMD, 2012), zie Tabel 3.
De eisen zijn in de tabel omgerekend naar in Nederland gangbare eenheden. De VOCeis richt zich hoofdzakelijk op stoffen die ozon veroorzaken3. De gestelde emissie-eis
geldt voor het gemiddelde van een emissiemeting gedurende een kwartier. Motoren
die minder dan 500 uur per jaar draaien zijn uitgezonderd. Ook moet het asvermogen
boven de 37 kW (50 bhp) liggen en het brandstofverbruik boven 1 miljard BTU liggen
(bovenwaarde)4. Het lijkt erop dat het beleid in SCAQMD-regio er op gericht is om waar
mogelijk motoraandrijving uit te faseren en over te schakelen naar elektrische
aandrijving. Voor zover direct uit de tekst af te leiden, gelden de eisen voor bestaande
installaties en nieuwe installaties die niet bedoeld zijn voor elektriciteitsopwekking.
Voor nieuwe installaties bedoeld voor elektriciteitsopwekking, staan de eisen in Tabel 4.
De eisen zijn gekoppeld aan de productie van elektriciteit, maar bij WKK-installaties mag
ook de warmteproductie worden meegeteld. De eisen zijn in de tabel omgerekend bij
een verondersteld WKK-rendement van 90%. In Tabel 3 wordt de VOC gemeten in het
gewicht aan koolstof, terwijl in Tabel 4 de hoeveelheid koolstof nog wordt omgerekend
naar methaan (ondanks dat methaan niet tot VOC wordt gerekend); beide VOC eisen
zijn dus niet direct vergelijkbaar.

xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
3

Definitie volgens SCAQMD Rule 102: Volatile Organic Compound (VOC) is any volatile compound of carbon,
excluding methane, carbon monoxide, carbon dioxide, carbonic acid, metallic carbides or carbonates,
ammonium carbonate, and exempt compounds.

4

Voor een motor met een asvermogen van 37 kW en een aangenomen asrendement van ongeveer 35%, ligt de
limitering op brandstofverbruik op ongeveer 2750 vollasturen per jaar.

22

Tabel 3: SCAQMD
SCAQMD-eisen
eisen aan gasmotoren (z
(zie
e Table II uit (SCAQMD, 2012)); omrekening
omrekening naar g/GJ met
aardgas als brandstof
brandstof.
Concentration limits
[NOx]

[VOC]

[CO]

als koolstof
bhp ≥ 500: 36 ppmvd bij 15% O2

250 ppmvd bij 15% O2

2000 ppmvd bij 15% O2

bhp < 500: 45ppmvd bij 15% O2
Asvermogen ≥ 373 kW: 223 mg/Nm

3

bij 3% O2 of 62 g/GJ
Asvermogen < 373 kW: 279 mg/Nm

3

3

404 mg/Nm bij 3% O2

7540 mg/Nm bij 3% O2

of 113 g/GJ

of 2113 g/GJ

bhp ≥ 500: 30 ppmvd

bhp ≥ 500: 250 ppmvd

bij 15% O2

bij 15% O2

bhp < 500: 250 ppmvd

bhp < 500: 2000

bij 15% O2

bij 15% O2

3

bij 3% O2 of 78 g/GJ
Concentration limits effective July 1, 2010
bhp ≥ 500: 11 ppmvd bij 15% O2
bhp < 500: 45 ppmvd bij 15% O2
3

Asvermogen ≥ 373 kW: 68 mg/Nm

Asvermogen ≥ 373 kW:

Asvermogen ≥ 373 kW:

3

49 mg/Nm bij 3% O2

943 mg/Nm bij 3% O2

of 13,6 g/GJ

of 264 g/GJ

Asvermogen < 373 kW:

Asvermogen < 373 kW:

404 mg/Nm bij 3% O2

3

7540 mg/Nm bij 3% O2

of 113 g/GJ

of 2113 g/GJ

11 ppmvd bij 15% O2

30 ppmvd bij 15% O2

250 ppmvd bij 15% O2

3

49 mg/Nm bij 3% O2

3

943 mg/Nm bij 3% O2

of 13,6 g/GJ

of 264 g/GJ

bij 3% O2 of 19 g/GJ
Asvermogen < 373 kW: 279 mg/Nm

3

bij 3% O2 of 78 g/GJ

3

3

Concentration limits effective July 1, 2011

68 mg/Nm bij 3% O2 of 19 g/GJ

3

De bovenstaande eisen gelden dus voor bestaande gasmotoren. De navolgende
uitzonderingsregels zijn daarbij opgenomen (SCAQMD, 2012).
(Requirement 1B) The concentration limits effective on and after July 1, 2010 shall not
apply to engines that operate less than 500 hours per year or use less than 1 x 109
British Therm
Thermal
al Units (Btus) per year (higher heating value) of fuel.
If the operator of a two
two-stroke
stroke engine equipped with an oxidation catalyst and insulated
exhaust ducts and catalyst housing demonstrates that the CO and VOC limits effective
on and after July 1, 2010
0 are not achievable, then the Executive Officer may, with United
States Environmental Protection Agency (EPA) approval, establish technologically
achievable, case
case-by-case
case CO and VOC limits in place of the concentration limits effective
on and after July 1
1,, 2010. The case
case-by--case
case limits shall not exceed 250 ppmvd VOC and
2000 ppmvd CO.
If the operator of an engine that uses non-pipeline
non pipeline quality natural gas demonstrates
that due to the varying heating value of the gas a longer averaging time is necessary,
the Executive Officer may establish for the engine a longer averaging time, not to exceed
six hours, for any of the concentration limits of Table II. Non
Non-pipeline
pipeline quality natural gas

ECN
ECN-E--13-029

NOx eis voor kleine aardgasmotoren 23

is a gas that does not meet the gas specifications of the local gas utility and is not
supplied to the local gas utility.
Er zijn dus uitzonderingsbepalingen opgenomen voor gasmotoren waar nageschakelde
technieken reeds zijn geïnstalleerd. Uitzonderingsbepalingen ten aanzien van NOx
emissies blijken niet opgenomen te zijn.

Tabel 4: SCAQMD-eisen aan nieuwe motoren voor elektriciteitsopwekking (zie Table IV uit (SCAQMD,
2012)). Eisen mogen worden gecorrigeerd voor nuttige warmte-afzet; omrekening naar g/GJ onder
aanname van aardgas als brandstof en WKK-toepassing van de motor met een rendement van 90%
(thermisch en elektrisch totaalrendement).
[NOx]

[VOC]

[CO]

berekend als CH4
In lbs/MW-hr

0,07

0,10

0,20

In g/kWh

0,031

0,045

0,091

In g/GJ bij 90% efficiency

8

11

23

31

40

80

3

In mg/Nm bij 3% O2 en 90% efficiency

This subparagraph does not apply to: engines installed prior to February 1, 2008;
engines issued a permit to construct prior to February 1, 2008 and installed within 12
months of the date of the permit to construct; engines for which an application is
deemed complete by October 1, 2007; engines installed by an electric utility on Santa
Catalina Island; engines installed at remote locations without access to natural gas and
electric power; engines used to supply electrical power to ocean-going vessels while at
berth, prior to January 1, 2014; or landfill or digester gas-fired engines that meet the
requirements of subparagraph (d)(1)(C).
Daarnaast zijn er eisen van kracht voor nieuwe motoren, welke niet worden gebruikt
voor elektriciteitsopwekking en dan ook vervangen zouden kunnen worden door
elektromotoren, zie Tabel 5.

Tabel 5: SCAQMD-eisen aan nieuwe motoren, welke in principe ook vervangen kunnen worden door
elektromotoren (zie Table I uit (SCAQMD, 2012)). Omrekening naar g/GJ met aardgas als brandstof.
[NOx]

[VOC]

[CO]

als koolstof

Wetgeving in Europese landen

24

11 ppmvd bij 15% O2

30 ppmvd bij 15% O2

70 ppmvd bij 15% O2

68 mg/Nm bij 3% O2

3

49 mg/Nm bij 3% O2

3

264 mg/Nm bij 3% O2

of 19 g/GJ

of 13,6 g/GJ

of 74 g/GJ

3

Een inventarisatie uit 2008 van InfoMil (Boom, 2008) laat zien dat er geen Europese
landen zijn die nu al eisen stellen vergelijkbaar met het onderzochte Nederlandse
voornemen. De cijfers uit de inventarisatie staan in Tabel 6 en zijn daar aangevuld met
het in dit rapport veronderstelde onderzochte Nederlandse voornemen en enkele
gevonden ranges uit dit hoofdstuk.

Tabel 6: Overzicht eisen aan stationaire motoren,
motoren, (Boom, 2008) een
n aanvullingen uit de inventarisatie in
dit hoofdstuk
NOx-normen [g/GJ]
Gas

Vloeibaar

Gothenborg Protocol

80 - 160

160 - 190

Wereldbank

1700 - 2000

1700 - 2000

Japan

300

600 - 770

Duitsland

80 - 320

160 - 320

Oostenrijk

110 - 160

110 - 160

Italië

160

600 - 1200

Finland

130 -1700

1200 - 1700

Frankrijk

80 - 115

190 - 320

Zwitserland

130

80

België,

160 - 830

160 - 1600

Denemarken

180 - 210

64 - 180

Verenigd Koninkrijk

86 - 430

260 - 1100

Nederland, Bees B

140 - 800

400 - 1200

Nederland, Bems

28 - 95

129

Nederland, voorstel/onderzoek

28

40

Uit de inventarisatie in dit rapport
Ontwikkeling gekoelde EGR met driewegkatalysator

< 3 - 15

Motoren in Duitsland met driewegkatalysator

16 – 40

USA SCAQMD regio na 2011

8 - 19

Regio’s Zwitserland

16/38/22

In Zwitserland zijn echter al geruime tijd regionaal strengere eisen van kracht, zie Tabel
7.. Mogelijk is dit overzicht onvolledig. De genoemde 50 mg NOx/Nm3 bij 5% O2 voor
Stadt Zurich komt overeen met 56 mg/Nm3 bij 3% O2 (16 g/GJ). De genoemde 70 mg
NOx/Nm3 bij 5% O2 voor Stadt Zur
Zurich
ich komt overeen met 79 mg/Nm3 bij 3% O2 (22 g/GJ).
Overigens zijn de gegevens uit (BMWA, 2001) verouderd ten aanzien van de NOx-eis
voor aardgasmotoren in de Kanton Zürich en is de eis in 2012 aldaar overeenkomstig de
Luftreinhalte
Luftreinhalte-Verordnung
Verordnung (LRV) (Kanton
(Kanton Zürich, 2012). De reden voor deze regionaal
strenge normen is de wens om de luchtkwaliteit op regionaal niveau te verbeteren.

ECN
ECN-E--13-029

Wetgeving in Zwitserse regio’s

NOx eis voor kleine
kleine aardgasmotoren 25

Tabel 7: Emissie-eisen voor gasmotoren op biogas & stortgas/aardgas (mg/Nm3, 5% O2)
Doelstof

LRV-97t
Schweiz

NOx-belasting in Noorwegen

Stadt
5,6

Zürich

Diverse Zwiterse
5,7

Regio’s

Kanton Basel

10

8,9

NOx

400/250

50/50

-/120

70/70

CO

650/650

650/650

-/-

-/-

NMVOS

-/-

-/-

-/-

-/-

In Noorwegen wordt door een NOx-belasting reductie van NOx-emissies nagestreefd,
ook voor motorinstallaties. Onder dit handelssysteem vallen voortdrijving systemen
met een totale installatiecapaciteit van 750 kW of meer, motoren, ketels en turbines
met een installatiecapaciteit van 10 MW of meer en fakkels. Ook offshore installaties op
het Noors continentaal plat vallen onder dit systeem. De NOx-belasting is met ingang
van 1 Januari 2012 16,69 Noorse kronen per kg NOx emissies (Toll Customs, 2012). Dat is
afhankelijk van de gehanteerde wisselkoers ongeveer € 2 - 2,30 per kg NOx. De partijen
die deze vorm van accijns moeten betalen, mogen deelnemen aan een fonds waar
financiële steun kan worden aangevraagd om NOx-reducerende maatregelen te betalen
(NHO, 2012).

2.4 Verwachte kosten en effecten
In het kader van werkzaamheden aan het Optiedocument (Daniëls, 2006; Smekens,
2010) is een inschatting gemaakt van de kosten en effecten van de invoering van de
voorgenomen eisen. Het effect van de aanscherping levert in 2020 circa 1 kton NOxreductie op tegen reductiekosten tussen de 15 en 25 €/kg NOx. Omdat er weinig
recente statistieken zijn omtrent de ontwikkelingen van het gasmotorpark kleiner dan 1
MWe, is de omvang van het effect in 2020 onzeker. Het reductiepotentieel is berekend
ten opzichte van het huidige Bems. Indien de berekening ten opzichte van het oude
Bees B wordt uitgevoerd, is het effect groter en zijn de kosten per kg NOx-reductie lager,
te weten ongeveer 10 €/kg voor de toepassing van SCR. Deze kosten kunnen lager
uitvallen indien de driewegkatalysatoren zonder rendements- en vermogensverlies
toegepast kunnen worden. De meerkosten voor de installatie vallen in de range 0,6 tot
xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
5

Bron: (Humm, 2001)

6

De genoemde waarden zijn overeenkomstig met de Luftreinhalte-Verordnung (LRV), stand am 15. Juli 2010

7

Bron: (Zürich, 2012). Opgemerkt wordt dat genoemde norm geldt voor alle vermogensklassen.
Uitzonderinsgbepaling: mogelijk vanaf 2 MW opgesteld vermogen, rekening houdend met het motorrendement.
Uitzonderingsbepaling: mogelijk bij minder dan 480 vollasturen per jaar (noodvermogen). Art 12 - Reglement
zum Massnahmenplan Luftreinhaltung 2011 der Stadt Zürich.

8

Bron: (BMWA, 2001)

9

Diverse Zwiterse regio’s omvatten: Kanton Zürich Land, Region Bern, Biel, Thun, Langenthal, Region St. Gallen,
Rohrschach, Linthgebiet en Wil. In deze bron worden emissiegrenswaarden voor Kanton Basel genoemd van 110
mg/Nm3, maar op basis van (Basel, 2012) blijkt dit de eis voor dieselmotoren te zijn.

10

Bron: (Basel, 2012). Opgemerkt wordt dat genoemde norm geldt voor alle vermogensklassen en ofhankelijk is
van het brandstofverbruik. Uitzonderingsbepaling: mogelijk bij minder dan 30 vollasturen per jaar
(noodvermogen). Er is geen uitzonderingsbepaling voor biogas opgenomen.

26

1,1 €ct/kWh
ct/kWhe. Indien de kosten en effecten zwaar meewegen bij besluitvorming
omtrent aanscherping, verdient het aanbeveling deze nauwkeuriger te inventariseren.

2.5 Conclusies kleine gasmotoren
De toepassing van rookgasreiniging met SCR bij gasmotoren kleiner dan 1 MWe is een
bestaande techniek en wordt regelmatig toegepast. Er is dus geen technische
belemmering om aan de onderzochte eis van 100 mg NOx/Nm3 bij 3% O2 te voldoen. De
specifieke reductiekosten nemen wel toe bij kleinere motoren, maar in de praktijk
worden
en toch ook installaties van 100 kW met SCR uitgerust. Uit eerder onderzoek
(Kroon, 2008) blijkt dat de reductiekosten op kunnen lopen van circa 5 €/kg NOxreductie voor een 1 MWe motor tot meer dan 10 €/kg NOx-reductie
reductie bij motoren kleiner
dan 250 kW. De ttoepassing
oepassing van driewegkatalysatoren met gekoelde rookgasrecirculatie
kunnen resulteren in lagere NOx reductiekosten. Deze motoren hebben niet alleen
betere rendementen tegen beperkte meerinvesteringskosten, maar ook de
rookgasreinigingstechnologie is aanzienlijk
aanzienlijk goedkoper. Deze combinatie van bestaande
technieken is rond 2000 ontwikkeld en vanaf 2004 in de VS verder uitgerold. De scherpe
emissie-eisen
eisen aan gasmotoren in bepaalde delen van de VS zijn een belangrijke reden
voor toepassing van dit type motor, naast
na emissie-eisen
eisen voor de transportsector. Een
aantal regio’s in Zwitserland kent eveneens scherpe emissie
emissie-eisen
eisen voor gasmotoren.
Ook in deze regio’s zijn enkele toepassingen bekend van gasmotoren met
driewegkatalysator en gekoelde rookgasrecirculatie als WKK-installatie
installatie voor
stadverwarming.
Hoewel de eis technisch implementeerbaar is,
is, kan overwogen worden om op termijn
toch een minder ver aangescherpte eis in te voeren voor nieuwe motoren op het niveau
van 140 mg/
mg/Nm3 bij 3% O2 (omgerekend 40 g/GJ). Dit vormt een versoepeling ten
opzichte van de initieel onderzochte eis, maar deze emissie
emissie-eis
eis zal voor diverse typen
motoren haalbaar zijn, zodat het aanbod van motoren ook met goedkopere
reductietechnieken, voldoende ggegarandeerd
egarandeerd is. Voor bestaande motoren kan een
overgangsregeling worden ontworpen. Overwogen kan worden om draagvlak te
creëren door meer informatie beschikbaar te stellen over gasmotoren met
driewegkatalysator en gekoelde rookgasrecirculatie. Dit kan ook middels
demonstratieprojecten, waarbij tegelijkertijd methaanemissies van dit type motoren
nader kunnen worden geanalyseerd.

ECN
ECN-E--13-029

Eis welke het Ministerie kan
overwegen

NOx eis voor kleine aardgasmotoren 27

3
Scherpere NOx-eis voor
Biogasmotoren
3.1 Aanscherping NOx-eisen biogasmotoren
Voorstel aanscherping

Het voorstel is onderzocht om de NOx-eis bij biogasmotoren aan te scherpen van 340
mg/Nm3 bij 3% O2 in het rookgas naar 100 mg/Nm3 bij 3% O2. Deze emissie-eis geldt
sinds 1 april 2010 al voor nieuwe aardgasmotoren van 2,5 MWth en groter. In dit
hoofdstuk worden de mogelijkheden voor emissiereductie bij biogasmotoren
geïnventariseerd. Hierbij zal veel worden verwezen naar hoofdstuk 2 waar de
mogelijkheden voor emissiereductie bij aardgasmotoren zijn beschreven.
Bij de invoering van Bems is de emissie-eis voor biogasmotoren aangescherpt van
500 mg/Nm3 x 1/30% x elektrisch motorendement naar 340 mg/Nm3 bij 3% O2. Voor
nieuwe motoren geldt deze eis sinds 1 april 2010, terwijl voor bestaande installaties een
overgangstermijn van kracht is tot uiterlijk 2017 of 2019. Aan deze eis kan in de meeste
gevallen worden voldaan door de motor armer (lean burn) af te stellen. Dit gaat
gepaard met een klein rendementsverlies en extra emissie van (onverbrande)
koolwaterstoffen. Een complicatie bij het armer afstellen van biogasmotoren is dat
biogas een lagere verbrandingswaarde heeft dan aardgas en vaak ook een wisselende
samenstelling kent (KIWA, 2008). Dit betekent dat voor elke motor en brandstof
combinatie een optimale afstelling gevonden moet worden.
De centrale vraag bij de eisen aan biogasmotoren is of SCR-technologie nog niet wordt
toegepast, omdat dit elders nauwelijks wordt geëist of omdat dit technisch nog niet
mogelijk is. In ieder geval zal de toepassing van SCR tot hogere kosten leiden, wat niet
gunstig is voor de rentabiliteit of, indien de overheid dit compenseert via een subidie,
voor de overheidsfinanciën.
Opgemerkt moet nog worden dat in Bems de definitie van biogas volgens het Bems
artikel 2.1.4, lid 2 het navolgende is: gas dat voor ten minste 95 procent uit gas bestaat
dat door vergisting van organisch materiaal, zoals afval van groente, fruit en tuin (GFT),

28

mest, rioolslib, actief slib, gestort huisvuil of een mengsel daar
daarvan
van met
hoofdbestanddelen als methaan en koolstofdioxide is ontstaan. Daarmee vallen andere
gassen, bijvoorbeeld gas dat ontstaat door het vergassen van biomassa, net als aardgas
onder de algemene eis voor gasmotoren (InfoMil, 2012).

3.2 Technische analyse biogasmotoren
biogasmotoren
In een overzicht van WKK in Zwitserland wordt het Zwitserse gasmotorpark onder meer
uitgesplitst naar het toegepaste type emissiebestrijdingstechnologie voor WKK
(Blockheizkraftwerke). In dit overzicht zijn statistieken opgenomen omtrent motoren
die worden bedreven op biogas afkomstig uit waterzuiveringsinstallaties, in het rapport
“klärgas” genoemd. Dat was in 2010 als volgt verdeeld voor deze biogasgestookte
installaties: 18% geen bestrijdingsmaatregel, 5% driewegkatalysator, 73% lean
lean-burn
bedrijf
ijf van motor, 0% SCR
SCR-toepassing
toepassing en 4% andere maatregelen (Kaufmann, 2011).
Het totaal aantal installaties is 360 en het totaal vermogen van deze installaties is 28,8
MWe. In absolute aantallen wordt in deze bron melding gemaakt van één biogasmotor
op dit type gas dat met SCR is uitgerust, wat door afronding resulteert in 0% SCR
SCRtoepassing (Kaufmann, 2011).
SCR als rookgasreinigingstechnologie wordt veel minder toegepast bij biogasmotoren
motoren
dan bij aardgas
aardgasmotoren
motoren (Ruch, 2005)
2005).. Een overzicht van projecten waarin
waarin SCR
technologie en andere rookgasreinigingstechnologie is gecombineerd met diverse
biogasmotoren,
motoren, is opgenomen in Tabel 10. In deze en volgende paragraaf
p
worden
diverse projecten uitgelicht
uitgelicht.. Het belangrijkste knelpunt dat door actoren naar voren
wordt gebracht
gebracht, zijn sporenelementen in het biogas die de werking van de katalysator
kunnen aantasten. Sporenelementen kunnen inderdaad problematisch zijn voor
voor de
werking van katalysatoren, maar deze zijn vaak
aak ook schadelijk voor de gasmotoren,
zodat vanuit
uit dat oogpunt verwijdering nuttig of zelfs noodzakelijk is. Vanwege deze
sporenelementen, maar ook wegens het risico op uitval van de gasreiniging, zijn
leveranciers
eranciers terughoudend
erughoudend om bij biogas-installaties
biogas installaties garantiess af te geven voor de
levensduur van de katalysator. Overigens is er wel vveel
eel ervaring met SCR-technologie
SCR technologie bij
andere installaties met diverse sporenelementen in het rookgas.
De SCR-technologie
technologie wordt toegepast bij kolencentrales en een aantal grotere
industriële stookinstallaties. Ook bij gasmotoren wordt SCR op grote schaal toegepast,
maar voor zover bekend wordt deze technologie
technologie nog weinig toegepast bij gasmotoren
op biogas.. Zoa
Zoals hiervoor geschetst is een veelgenoemd probleem de aanwezigheid van
sporenelementen in de uitlaatgassen die
d katalysator
tor beschadigen. Hier staat tegenover
dat SCR-installaties
installaties al tientallen jaren worden
worden gebruikt bij kolengestookte installaties en
ook al jaren bij vuilverbrandingsinstallaties worden toegepast
toegepast.

SCR technologie en
driewegkatalysatoren
beschikbaar voor
biogasmotoren
motoren

Daarnaast wordt er melding gemaakt van organische
rganische siliciumverbindingen, sil
siloxanen,
die de katalysator bedekken en de werking ervan hinderen. D
Deze
eze siloxanen kunnen
aanwezig zijn in biogas van afvalwaterzuivering en zijn afkomstig van anorganische
vetten, zoals toegepast in sommige zeepsoorten. Siloxanen zijn ook schadelijk voor de
gasmotoren. Waar nodig kunnen ze worden verwijderd, bijvoorbeeld door
door toepassing

ECN
ECN-E--13-029

Scherpere NOx-eis
NOx eis voor Biogasmotoren 29

van een actief kool filter (BTG, 2005; Credner, 2004; Avesco Swissmotor, 2012b). Ook
alkalimetalen als natrium en kalium kunnen de werking van de katalysator in de SCRinstallatie aantasten. Dit effect wordt onder andere genoemd bij het bijstoken van hout
in kolencentrales (Baxter, 2005). Omdat deze alkalimetalen goed oplosbaar zijn in
water, zijn deze niet aanwezig in biogas dat via vergisting is gemaakt. Deze
componenten kunnen wel aanwezig zijn als het gas via vergassing is gemaakt; zoals
beschreven in Paragraaf 3.1 valt dit type biogas onder dezelfde eisen als aardgas.
SCR-technologie wordt verder ook toegepast bij bio-olie (palmolie). Een
katalysatorfabrikant die hierover benaderd is, gaf ad hoc aan geen problemen te
verwachten.
Technisch is het mogelijk om stortgas en biogas, zowel uit mest als uit slib van
afvalwaterzuiveringsinstallaties, met commercieel beschikbare technieken zodanig te
reinigen en op te werken dat het aan de specificaties voor aardgaskwaliteit voldoet en
in het aardgasnet kan worden geïnjecteerd. Bij deze kwaliteit biogas is het eveneens
technisch mogelijk om een gasmotor met SCR te bedrijven. Avesco Schwissmotor biedt
commercieel gasmotoren aan voor diverse soorten biogas welke voldoet aan de eisen
van de Zwiterse Luftreinhalte-Verordnung (Avesco Schwissmotor, 2012a).

Commerciële beschikbaarheid
van de diverse
rookgasreinigingstechnologieën

In een Duits overzicht voor WKK gasmotoren als Blockheizkraftwerke is een lijst met
fabrikanten opgenomen, die motoren aanbieden in combinatie met diverse
rookgasreinigingstechnologieën (BHKW, 2011). Uit deze lijst blijkt dat diverse
leveranciers biogasmotoren leveren met oxidatiekatalysator, driewegkatalysator of
lean-burn technologie voor diverse vermogensklassen. SCR-technologie wordt in deze
lijst expliciet genoemd voor biogasmotoren vanaf 9 MWth/4 MWe. Biogasmotoren met
driewegkatalysator worden in deze lijst expliciet genoemd tot ongeveer 150 kWth/50
kWe. Dit wordt in (BHKW, 2011) ook aangeboden voor biogas uit
waterzuiveringsinstallaties (Klärgas), maar niet voor stortgas (Deponiegas). In de lijst
met leveranciers worden ook haalbare emissies in het rookgas genoemd. Deze zijn zeer
divers, ook bij toepassing van een katalytische reinigingstechnologie. Diverse
leveranciers noemen emissies die samenvallen met de Duitse TA Luft
emissiegrenswaarden, waardoor praktijkemissies niet altijd opgenomen lijken te zijn. Er
zijn diverse leveranciers die emissiegrenswaarden voor NOx noemen tussen 50 en 120
mg/Nm3 voor motoren met driewegkatalysator. Uitgaande van een referentiewaarde
van 5% O2, overeenkomstig de systematiek van de Duite TA Luft, komt dit neer op 56135 mg/Nm3 bij 3% O2 (BHKW, 2011).
Als voorbeeld kan Avesco Schwissmotor worden genoemd die driewegkatalysatoren bij
biogasmotoren commercieel aanbiedt en op de techniek met tussenkoeling een patent
heeft (Avesco Schwissmotor, 2012a, 2012b). Dit is ook mogelijk voor stortgas
(Deponiegas) en biogas van waterzuiveringsinstallaties (Klärgas), eventueel in
combinatie met een actief kool filter (Avesco Schwissmotor, 2012b). Dit actief kool filter
absorbeert diverse stoffen die regelmatig als problematische sporenelementen worden
genoemd: silanen, siloxanen, ammoniak, chloor, fluor en zwavel. Er blijft dus een goedgezuiverde brandstof over (Avesco Schwissmotor, 2012b). Hiermee zou kunnen worden
voldaan aan de eisen van de Zwiterse Luftreinhalte-Verordnung (LRV) (Avesco
Schwissmotor, 2012a). Ook uit het overzicht van projecten, zie Tabel 10, blijkt dat de
driewegkatalysator in de praktijk wordt toegepast op een aantal plaatsen.

30

Mede door de lagere verbrandingsw
verbrandingswaarde
aarde en de soms wissel
wisselende
de samenstelling kan het
zijn dat technieken die bij aardgas
aardgasverbranding
verbranding toegepast worden,
worden, niet zonder meer
geschikt zijn voor biogasverbranding.
verbranding. Lean-burn
Lean burn technologie om NOx-emissies
emissies te
reduceren kan problematisch zijn, vanwege de verbrandingssnelheid van biogas
(BMWA, 2007). In een Oostenrijks rapport wordt melding gemaakt van optimale
verbranding bij lambda 1,3
1,3-1,4
1,4 (BMWA, 2007). Technische regelingen voor optimale
brandstofbenutting van biogas in gasmotoren worden niet standaard toegepast;
toegepast; wel
zijn er lambda
lambda-regelingen
regelingen beschikbaar die resulteren in een acceptabel rendement en
beperking van de NOx-emissies.
emissies. Er zijn ook nog nieuwe technische ontwikkelingen die
lage NOx-emissie
emissie mogelijk maken zonder katalysator. Deze bevinden zich nog sterk in de
onderzoeks
onderzoeks- en demonstratiefase. Belangrijke ontwikkelingen zijn Homogeneous
Charge Compression Ignition (HCCI)
(HCCI),, wat een ander ontstekingsconcept voor een
gasmotor is, en Hydrogen Assisted Lean Operation (HALO),
), waarbij een deel van de
brandstof wordt vervangen door waterstof.
waterstof
HCCI, Homogeneous Charge Compression Ignition,
Ignition, is een concept waarbij de brandstof
en verbrandingslucht voor de verbranding wordt gemengd
gemengd en spontaan ontbrandt door
toename van de temperatuur tijdens de compressieslag in de motor. Ontbranding
ontstaat daarbij op meerdere locaties en er is geen duidelijke vlamvoortgang (enkele
bronnen spreken van vlamloze verbranding). De verbranding vvindt
indt daardoor plaats bij
lagere temperatuur en resulteert in een lagere NOx-uitstoot, waarbij wel de
hoeveelheid onverbrande koolwaters
koolwaterstoffen
toffen en CO toeneemt ((Yao,
Yao, 2009). Voor stortgas
(landfill gas) is een project in Californië bekend bij Makel Engineering,
Engineering, waarbij het
concept HCCI wordt gebruikt als Low NOx generator. Afhankelijk van het rendement
(31-39%)
39%) wordt een NOx-emissie
emissie van 2-14
2 14 ppm gegenereerd (bij lager rendement
rendement,
minder NOx) (Tiangco, 2007)
2007).. Het zuurstofpercentage is niet gerapporteerd; op grond
van een ander rapport over hetzelfde project, dat is (Dibble, 2006), kan 15-16%
15 16% O2
3
worden aangenomen en resulteert 22-14
14 ppm in 2,5
2,5-104 mg NOx/Nm bij 3% O2.
Uitgebreide metingen laten zien dat lage emissies na een catalytic converter
(katalysator) haalbaarr zijn, zie Tabel 8 (Blizman, 2006). De emissieniveaus liggen hier
gemiddeld voor het gesimuleerde stortgas, omgerekend naar 3% O2, op 38 mg
NOx/Nm3, < 20 mg CO/Nm3 en 21 mg UHC/Nm3 (UHC=onverbrande
HC=onverbrande koolwaterstoffen).
Daarbij
arbij is voor de omrekening van UHC uitgegaan van gemeten methaan. Dit betekent
dat deze techniek ook leidt tot een lage methaanuitstoot.

ECN
ECN-E--13-029

Potentieel alternatief:
demonstratie van
ontstekingsconcept
concept HCCI bij
stortgas

Scherpere NOx-eis
NOx eis voor Biogasmotoren 31

Tabel 8: Overzicht emissies HCCI motor met aardgas en stortgas. De equivalence ratio geeft de
luchtovermaat aan en wordt berekend als inverse van de lambda. Tussen haakjes is de emissie in de
eenheid mg/Nm3 bij 3% O2 weergegeven.
Inlet condition

Engine output

Equiv

Intake

Power [kW]

ratio

temp

3

Exhaust gas

Emissies [ppm] en (mg/Nm bij 3% O2)

Eff.

O2

CO2

[%]

[%]

[%]

CO

UHC

NOx

(Meting CH4

[°C]

aangenomen)

Aardgas
0,34

165

26,8

33,1

15,4

~7,5

0,36

165

26,9

33,4

15,4

~7,5

0,38

165

27,2

32,2

15,4

~7,5

< 5,0

5,9

3,8

(< 20)

(14)

(25)

< 5,0

6,3

6,6

(< 20)

(15)

(44)

< 5,0

8,3

9,4

(< 20)

(19)

(62)

< 5,0

7,8

4,4

(< 20)

(18)

(29)

< 5,0

9,7

5,2

(< 20)

(22)

(35)

< 5,0

9,9

7,6

(< 20)

(23)

(50)

Gesimuleerd stortgas
0,35

175

25,6

28,3

15,3

~11,0

0,38

175

26,5

29,5

15,4

~11,5

0,41

175

28,3

31,7

15,3

~11,0

Tabel 9: Overzicht emissies HCCI motor op aardgas

Cat.

3

Inlet condition

Engine output

Emissies [ppm] en (mg/Nm bij 3% O2)

Equiv

Intake

Power

Eff.

O2

CO2

ratio

temp

[kW]

[%]

[%]

[%]

26

33

~16,0

~7,5

Converter
CO

UHC (Meting CH4

NOx

aangenomen)

[°C]
No
Yes

0,33
0,34

165
165

27

33

~15,5

~7,5

[< 90]

[< 150]

[~4]

(< 408)

(< 390)

( ~30)

[< 5]

[~6]

[~4]

(< 20)

(~14)

( ~27)

Dat de catalytic converter noodzakelijk is om de emissie-eisen te halen, laat een meting
met aardgas zien, zie Tabel 9 (Dibble, 2006). De emissiecijfers zijn in de tabel met
behulp van het aanwezige zuurstofpercentage ook omgerekend naar mg/Nm3 bij 3% O2.
Veel metingen zijn uitgevoerd met gesimuleerd stortgas, maar een HCCI-test met echt
stortgas is eveneens opgestart (Dibble, 2006).

Potentieel alternatief:
demonstratie van toevoeging
van waterstof (HALO)

32

Om de uitstoot van NOx (en ook CO) verder terug te dringen, zou ultra lean operatie van
gasmotoren de ideale oplossing zijn: de zuurstofconcentratie neemt toe en de
piektemperatuur in de cilinder gaat omlaag. Bovendien gaat het thermisch rendement
van de motor omhoog. Ultra lean operatie wordt beperkt door de ontvlambaarheid van
de brandstof. Waterstof ontvlamt bij een veel bredere ratio van lucht/brandstof,
oftewel de lambda, en kan in principe onder ultra lean condities opereren. Hydrogen

Assisted Lean Operation (HALO) van gasmotoren is een techniek waarbij een deel van
het aardgas wordt vervangen door waterstof. Daardoor kan de lambda toenemen van
1,6 (wat een commerciële waarde is) naar 2,5. Bij een lambda van 2,2 is de NOx-uitstoot
praktisch nul ((TIAX,
TIAX, 2006
2006).
Bio-HALO
HALO is eveneens uitgevoerd door TIAX LLC met
met behulp van synthetisch stortgas
met syntheti
synthetisch reformate in opdracht van California Energy Commission (Tiangco,
Tiangco,
2007; Couch, 2007). Reformate is hier een mengsel van waterstof, CO en een inert gas
(bijvoorbeeld N2) dat uiteindelijk ter plekke uit het “biogas” gemaakt moet worden.
Resultaten laten zien dat door ultra lean operatie met deze techniek de NOx-uitstoot
uitstoot
inderdaad fors omlaag wordt gebracht,
gebracht zie Figuur 4 met de resultaten van twee
proeven (Couch, 2007)
2007). De vvierkante
ierkante symbolen in de figuur representeren resultaten bij
8-15% H2; ruitsymbolen representeren resultaten bij lagere H2-percentages.
percentages. Om de NOxuitstoot op 5 respectievelijk 7 ppm bij 15% O2 (dit referentie
referentie-zuurstofpercentage
zuurstofpercentage wordt
veelvuldig gehanteerd in Californië
Californië)) te verkrijgen, is op basis van de onderste
verbrandingswaarde een energetische verhouding gebruikt van 13,5%
13,5 respectievelij
ectievelijk
11,4% H2 LHV/CH4 LHV. Een meting die resulteerde in 10 ppm NOx (bij 15% O2), is
uitgevoerd bij 7,5% H2 LHV/CH4 LHV. Er is dus een vrij hoog percentage waterstof nodig
om deze lage NOx-emissies
emissies te bereiken (Couch,
Couch, 2007). Een eis van 100 mg NOx/Nm3
komt overeen
ereen met 16 ppm NOx bij 15% O2. De investeringskosten van een HALO
installatie is circa 10% van de totale investeringskosten van de gasmotor.

Figuur 4: NOx
NOx-effect
effect van ultra arme afstelling door waterstof gebruik (HALO). De vierkante symbolen in
de figuur representeren resultaten bij 88-15%
15% H2; ruitsymbolen representeren resultaten bij lagere H2percentages

Er zijn meer dan 10 projecten waarbij SCR na gasmotoren op biogas wordt toegepast.
Dit betreft een diversiteit aan biogassen zoals uit slib van een waterzuivering, stortgas,
biogas uit mestvergisting, co
co-vergisting
vergisting en vergisting van GFT.. Ook zijn er 3 projecten
waar een driewegkat
driewegkatalysator
alysator bij gebruikt wordt, zie Tabel 10.. Bij afvalwaterzuivering
moeten ook de siloxanen verwijderd worden omdat deze de motor beschadigen. De
diverse projecten worden hierna verder toegelicht.

ECN
ECN-E--13-029

Projecten met rookgasreiniging

Scherpere NOx-eis
NOx eis voor Biogasmotoren 33

Tabel 10: Biogasmotoren met rookgasreiniging
Techniek

Locatie

Jaar

Bron

5 locaties in Zwitserland. Waarvan twee

2005

(Genesys, 2005)

2005

(Genesys, 2005),

Zwitserland
SCR

hieronder toegelicht.
SCR bij covergisting
SCR bij mestvergisting

e

1 installatie 100 kWe Zündstrahlmotor;
Ittigen in Zwitserland (heeft ook roetfilter).

(BFE, 2005)

Andere installatie 75 kWe Wiggertal

(Schneeberger,

Zwitserland.

2006)

Duitsland
3 weg katalysator

190 kWe in Köttingen (gemeente Erftstadt)

bij waterzuivering

Duitsland. Voor de motor worden o.a.

2003

(Energieprojecten,
2004)

siloxanen verwijderd.
SCR-Katalysator

Berlin Wannsee (stortgas). Gaat over 3

1993

(Tallner, 1993)

1993

(Tallner, 1993)

2005

(Dambrink, 2005)

2009

(VAR, 2009)

maal 1500 kWe met SCR.
3-Wege-Katalysator

Deponie Weinheim

(mit λ =1)

Gesloten?

Nederland
SCR bij stortgas voor

Dual fuel motor van 100 kW Stainkoel’n

450 draaiuren

stortplaats in Groningen.

SCR bij GFT vergisting

Twee 1 MWe Jenbacher gasmotoren bij VAR
B.V., Wilp-Achterhoek.

Verenigde Staten
SCR

Ocean County Utility

(Tower, 2003)

Authority.

Biogasmotoren in Zwitserland

Biogasmotoren in Duitsland

SCR

Sacramento County in California.

1996

(Tower, 2003)

SCR Bergen County

Bergen County Utility

2002

(Tower, 2003)

Afvalwater.

Authority s in Little Ferry.

Mestvergisting met

Gallo Cattle Company in San Joaquin,

2005

(Dusault, 2009)

driewegkatalysator

Californië.

Mestvergisting met

Fiscalini Farms & Fiscalini Dairy in San

2007

(Dusault, 2009)

SCR

Joaquin in San Joaquin, Californië.

Stortgas met HCCI

Makel Engineering,

2007

(Tiangco, 2007)

motor

Californië.

Een onderzoeksprogramma van het Bundesamt für Energie BFE in Zwitserland spreekt
over 5 biogas gasmotoren met SCR in april 2005 (Genesys, 2005), zie ook Tabel 10. Van
een tweetal motoren van 100 kW en 75 kW geeft de beschrijving aan dat het om
mestvergisting of co-vergisting gaat11 (Schneeberger, 2006; BFE, 2005).
In Duitsland wordt een aantal biogasmotoren gerapporteerd met rookgasreiniging, zie
ook Tabel 10.

xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
11

Bij Genesys Biogas AG verwijzen ze door naar katalysator-bedrijf Hug Engineering in Zwitserland. Hug
Engineering (www.hug-eng.ch/) is een belangrijke speler op het gebied van DeNOx-installaties. Voor meer
informatie wordt naar Hanwel in Nederland verwezen.

34

Het bedrijf Menag heeft in 2003 een gasmotor geplaatst, bij de waterzuivering van de
Duitse plaats Köttingen (gemeente Erftstadt), die met een driewegkatalysator werkt. De
gasmotor werkt zonder overmaat aan verbrandingslucht ((=1)
=1) en maakt gebruik van
rookgasrecircul
rookgasrecirculatie.
atie. Menag claimt voor deze gasmotor, die op basis van de Zwitserse
Liebherr dieselmotor is ontwikkeld, een hoog rendement. De opgegeven waarde voor
het asrendement van de zescilinder gasmotor is 39,5% en voor het elektrische
rendement van motor plus gene
generator
rator 37,6%. Dit elektrisch
elektrische rendement is hoog in
relatie tot het bescheiden vermogen van 190 kW. Op de proefstand leverde het
aggregaat zelfs eeen
en elektrisch rendement van 38% (Energieprojecten, 2004).
Een studie uit 1993 noemt een tweetal voorbeelden. Het eerste heeft betrekking op
een drietal grote 1,5 MWe motoren met SCR op stortgas, zie Figuur 5 (Tallner, 1993).
Het lijkt erop dat deze afvalstortplaats inmiddels is gesloten en de gaswinning is
stopgezet. De andere motor bij Deponie Weinheim werkt met een geregelde
driewegkatalysator. Om beschadiging van de katalysator te voorkomen moet het gas
eerst gereinigd worden van arseen, chloor en fluor. Het  -venster
venster is met  = 0,988
(±0,2%) kleiner dan voor benzine auto’s. Er dient precies genoeg lucht te worden
toegevoerd voor volledige verbranding. Alleen zo kan de stikstofoxide worden
afgebroken met de aanwezige CO en koolwaterstoffen (Tallner, 1993). Van beide
motoren
en is geen recente informatie aangetroffen.

Figuur 5: Schema van gasmotor op stortgas bij Deponie Wannsee

Ook in Nederland zijn een aantal biogasmotoren geplaatst met rookgasreiniging (zie
Tabel 10).
). IIn
n Nederland is door Host in opdracht van SenterNovem onderzoek gedaan
naar SCR bij biogas (Dambrink, 2005). Het gaat hierbij om een 100 kW dual fuel motor
die zowel diesel als biogas gebruikt (verhouding 10% diesel, 90% stortgas).
stortgas) De locatie
was de Stainkoel’n stortplaats in Groningen.
Groningen De door Steuler geleverde SCR gaf een
normale verwijderingsgraad (80%); in dit geval genoeg om aan 140 g/GJ te voldoen. De
metingsduur
ngsduur iiss met 450 uur wel te beperkt om over de levensduur een conclusie te
trekken.

ECN
ECN-E--13-029

Biogasmotoren in Nederland

Scherpere NOx-eis
NOx eis voor Biogasmotoren 35

Vooruitlopend op de Bems-regelgeving zijn in de stimuleringsregeling voor duurzame
energie (SDE) scherpe eisen geformuleerd aan de NOx-emissie biogasmotoren. Door de
VAR in Wilp zijn daarop de twee 1 MWe gasmotoren van Jenbacher behorend bij een
nieuwe installatie voor het vergisten van GFT uitgevoerd met een SCR installatie. Beide
nieuwe SCR-installaties voldoen (nog) ruimschoots aan de voorgenomen eis. Er zijn door
de leverancier echter geen lange termijn garanties afgegeven. Omdat de SDE inmiddels
deze scherpe eisen niet meer stelt, is de ureumdosering om bedrijfseconomische
redenen inmiddels gestopt. Omdat de katalysator nog steeds in het rookgaskanaal
aanwezig is, is het wel mogelijk om, indien gewenst, te meten in hoeverre deze in de
loop van de tijd achteruit is gegaan.

Biogasmotoren in de Verenigde
Staten

Biogasmotoren in Californië

In de VS wordt melding gemaakt van diverse biogasmotoren met rookgasreiniging (zie
Tabel 10). Daarnaast zijn er ook motoren gerealiseerd met reinigingsinstallaties voor
siloxanen. De motoren staan op een referentielijst van een bedrijf die deze apparatuur
levert (Tower, 2003). In Paragraaf 3.3 is verwijdering van siloxanen uitgebreider
beschreven.

In Californië wordt aan biogasmotoren de NOx-eis gesteld van 0,15 g/bhp-hr. Dit komt
volgens (Dusault, 2009) overeen met 9 tot 11 ppmv bij 15% O2 ofwel circa 56-68
mg/Nm3 bij 3% O2. Controle van deze omrekening laat zien dat een NOx-eis van 0,15
g/bhp-hr resulteert in circa 22 g/GJ (voor omrekening zie ook Bijlage A). Voor
aardgasmotoren resulteert dit is 78 mg/Nm3 bij 3% O2 en voor biogasmotoren
resulteert dit in 72 mg/Nm3 bij 3% O2 12. Deze laatste waarde komt nagenoeg overeen
met 11 ppmv volgens (Dusault, 2009). Door (Dusault, 2009) wordt een bandbreedte
vermeld, namelijk 9 tot 11 ppmv, vanwege variabele verbrandingskarakteristieken van
het biogas (Dusault, 2009). Gallo Cattle Company in San Joaquin, Californië, is vanaf
november 2005 een project begonnen met een biogasmotor, waarbij biogas van een
mestvergistingsinstallatie wordt ingezet onder rijke condities en een driewegkatalysator
wordt gebruikt om emissies te reduceren. San Joaquin bepaalde dat deze emissielimiet
was ‘achieved in practice’. Gallo was echter niet in staat om de emissies consistent
beneden deze limiet te houden en het bereiken van deze limiet werd geclassificeerd als
‘with marginal success’ (Dusault, 2009).
Vanaf september 2007 begon Fiscalini Farms & Fiscalini Dairy in San Joaquin, Californië,
een mestvergistingsinstallatie te bedrijven. Deze installatie werd uiteindelijk vergund
voor een bedrijf boven 0,15 g/bhp-hr (22 g/GJ, omrekening zie Bijlage A), onder
voorwaarde van installatie van een SCR (Selective Catalytic Reduction) en bij
overschrijding van 0,60 g/bhp-hr (89 g/GJ, omrekening zie Bijlage A) diende de
installatie te worden afgeschakeld. Sinds Juni 2009 draait deze unit; meetresultaten zijn
niet bekend (Dusault, (2009).
Opgemerkt wordt dat er melding wordt gemaakt van annulering of ombuiging van
projecten, onder meer vanwege deze strenge emissie-eisen, maar ook wegens een
langdurige vergunningprocedure (Dusault, 2009; Biomass Magazine, 2010). De laatste
xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx

12

36

Biogassamenstellingen variëren sterk, waardoor de omrekening van emissies en eisen eveneens kan variëren. De
omrekening hier is uitgevoerd voor een aangenomen biogassamenstelling van 55 vol-% CH4 en 45 vol-% CO2.
Deze samenstelling wijkt niet sterk af van een aantal biogassamenstellingen uit (KIWA, 2008).

motor in Tabel 10 heeft betrekking op de demonstratiemotor van het HCCI concept,
zoals hiervoor reeds beschreven.
De fabrikant Cummins brengt gasmotoren op de markt voor gassen met een lagere
verbrandingswaarde (waarbij expliciet biogas genoemd wordt) en geeft daarbij aan dat
SCR als extra optie bijgeleverd kan worden. De factsheet maakt echter niet 100%
duidelijk dat ook de combinatie mogelijk is (Cummins
Cummins, 2007a).. In de alinea waar ook SCR
genoemd wordt varieert de grootte van 315 kW tot 2 MW. Overigens is de onbestreden
emissie, dus zonder SCR,, lager dan 0,5 of 0,7 g NOx/bhp
/bhp-hrr (75 respectievelijk 105 g
NOx/GJ, voor omrekening zie Bijlage A;
A; uitgaande van biogas12, resulteert dit in circa 250
respectievelijk 350 mg/Nm3 bij 3% O2) (Cummins, 2007a, 2009).

Motorfabrikant Cummins

3.3 Reiniging van het biogas
Een belangrijk probleem bij de toepassing van biogas in gasmotoren is de aanwezigheid
nwezigheid
van sporenelementen. Deze kunnen de levensduur van een eventuele
eventuele katalysator
beperken. Ook kunnen ze problemen geven in de gasmotoren door afzetting en corrosie
of doordat ze oplossen in de motorolie. Dit kan leiden tot meer onderhoud of een
kortere
tere levensduur van de gasmotor. Biogasreiniging is dan ook een belangrijke stap.
Siloxanen, die aanwezig zijn in biogas van waterzuiveringinstallaties, is de bekendste
bekendste,
problematische
atische component
component.. Een bedrijf dat apparatuur voor siloxaanverwijdering
siloxaanverwijdering
levert,, Applied Filter Technology en sinds Augustus 2012 onderdeel van Robinson Group
LLC, geeft een lange lijst van toepassingen van zijn techniek bij het reinigen van
biogas/stortgas (Tower, 2003). De belangrijkste reden voor deze reiniging
reinig is om
apparatuur te beschermen, maar in een aantal gevallen wordt expliciet gemeld dat er
ook een SCR
SCR-installatie
installatie aanwezig is. Het in 1996 ontwikkelde Selective Active GradientTM
proces (SAGTM) gebruikt het gasreinigende medium
medium PMGTM (PolyMorphous Poro
Porous
TM
Graphite ) genoemd. De eerste installatie op vergistingsgas werd in 1996 geplaatst bij
Sacramento County MSD Carson Cogeneration facility in Californië. Het doel was om de
SCR te beschermen en op het moment van publicatie (na zeven jaar) werkte de SCR
SCRinstallatie nog naar behoren (Tower, 2003).

Siloxanen in biogas

In februari 2002 was het Bergen County die het SAGTM-systeem
systeem installeerde om hun
Caterpillar motor te beschermen. Tot dan toe had de SCR
SCR-installatie
installatie achter de gasmotor
niet goed gewerkt wegens vervuiling met siloxanen.
siloxanen. Het gaat hierbij waarschijnlijk om
de afvalwater behandelingsinstallatie in Little Ferry van Bergen County Utility Authority
(BCUA). Een derde project uit februari 2003 betreft een Waukesha motor met een SCR
SCRinstallatie bij de Ocean County Utility Authority (Tower, 2003)
2003).
Ook Makel Engineering heeft in een project laten zien dat reiniging van stortgas met
een actief kool filter afdoende was om siloxanen te verwijderen. Voor het filter werden
twee typen siloxanen gedetecteerd, maar na filtratie waren deze volledig verwijderd.
Filtratie werd uitgevoerd door het gas door een vat gevuld met actief
actie kool te leiden
(Dibble, 2006)
2006).

ECN
ECN-E--13-029

Scherpere NOx-eis
NOx eis voor Biogasmotoren 37

Zoals eerder beschreven in paragraaf 3.2 lijken meerdere aanbieders op de markt
aanwezig te zijn met reinigers voor biogas. Avesco Schwissmotor heeft een vrij
uitgebreide beschrijving van een commercieel aangeboden biogas-reiniger op basis van
actief kool, welke ook geschikt is voor stortgas (Deponiegas) en biogas van
waterzuiveringsinstallaties (Klärgas). Dit actief kool filter absorbeert diverse
componenten die regelmatig als problematische sporenelementen worden genoemd:
silanen, siloxanen, ammoniak, chloor, fluor en zwavel. Er blijft dus een goed-gezuiverde
brandstof over. De actief kool kan worden vervangen door de leverancier als
aanvullende service (Avesco Schwissmotor, 2012b).

Kosten van gasreiniging

In het rapport van Stowa wordt gesproken over biogas gasreiniging bij vergistingsgas
van een rioolwaterzuiveringsinstallaties. De gasreiniging betreft water, stof en H2S.
Hierbij is gekozen voor een biogasdroger met H2S verwijdering op basis van een direct
contact condensor (Stowa, 2005). Kosten van de gasreiniging bedragen 27.000 euro
(een gasmotor van 300 kWe kost in hetzelfde rapport 225.000 euro). De hulpstof voor
de reiniger (natronloog) kost minder dan 1000 €/jaar. Per saldo kost de gasreiniging
minder dan 2% van de hele vergistingsinstallatie inclusief gasmotor.
Een ander rapport van Stowa uit 2011 geeft eveneens kosten voor gasreiniging, zie
Tabel 11 (Stowa, 2011). In dit rapport worden cases vergeleken van gasmotoren op gas
van rioolwaterzuiveringsinstallaties (RWZI-gas) met en zonder gasreiniging. Het verschil
in investeringskosten wat wordt gehanteerd, is 25% tussen de beide cases. Het
investeringsverschil overstijgt de eveneens weergegeven kosten voor het actief kool
filter ruimschoots zonder dat hier een verdere toelichting op wordt gegeven.
Desalniettemin blijkt uit de betreffende studie dat WKK voor RWZI-gas met gasreiniging
een attractieve case is met terugverdientijden van 2,5 jaar voor 750 kWe, 4,8 jaar voor
300 kWe en 21,1 jaar voor 120 kWe (Stowa, 2011). Hierbij wordt opgemerkt dat er geen
correctie in de berekening is doorgevoerd voor verminderde onderhoudskosten, wat
financieel gunstiger is voor de case met gasreiniging (Stowa, 2011).

Tabel 11: Kosten van twee gaszuiveringstechnieken: Actief kool filter en diepkoeling
Schaalgrootte

Investering

Vervanging

Investering

Onderhoud +

biogasproductie +

Aktief-kool

filtervulling

diepkoeling

energie

bijbehorende installatie

(€)

(€/j)

(€)

diepkoeling (€/j)

47.600,-

7.100,-

167.000,-

9.000,-

3

95.200,-

12.000,-

179.000,-

12.800,-

3

154.700,-

25.000,-

300.000,-

22.000,-

3

45 m /h, 120 kWe
115 m /h, 300 kWe
285 m /h, 750 kWe

Een ander rapport over stortgas noemt ook een kostencijfer van 2500 euro voor
gasreiniging bij een 30 kWe microturbine. Uit dit rapport: “Een andere mogelijkheid om
stortgas van slechte kwaliteit te benutten is het inzetten in een minigasturbine. Een
dergelijke machine kan door de werking met een grote natuurlijke luchtovermaat veel
makkelijker brandstoffen omzetten met een lage energie-inhoud en daarmee ook
stortgas van een slechte kwaliteit. Het is wel van belang om het stortgas in een wasser
te reinigen van siloxanen in het stortgas, omdat dit de turbineschoepen kan
beschadigen door afzettingen te vormen. Overigens wordt tegenwoordig ook bij
gasmotoren de noodzaak van verwijdering van siloxanen onderkend.”

38

Per saldo zou geconstateerd kunnen worden dat de investeringskosten voor het
reinigen van biogas met een actief kool filter circa 12
12-14%
14% van de kosten van de totale
installatie (Stowa, 2011). Indien dit alleen zou plaatsvinden ten behoeve van de
rookgasreiniging (en niet voor de levensduur van de gasmot
gasmotor
or of de onderhoudskosten)
kunnen de investeringskosten voor de rookgasreiniging via SCR met 50% toenemen bij
kleine gasmotoren (< 300 kW). De variabele kosten stijgen echter veel minder.

Figuur 6: Gaszuivering bij waterzuiver
waterzuivering
ing in Kottingen (Duitsland)

Een voorbeeld van gaszuivering wordt beschreven in een lijst met energieprojecten
(Energieprojecten, 2004). Hierbij wordt de volgende toelichting gegeven: “Om
“Om een
lange levensduur van de driewegkatalysator te waarborgen, ondergaat het biogas van
de waterzuivering in Köttingen meerdere behandelingen. Hierbij is gebruik gemaakt van
de kennis van het Duitse bedrijf Siloxa, die een gasreiniging gebouwd heeft voor een
brandstofcel op biogas. Het gas wordt door koeling gedroogd. In het daarbij
vrijkomende condenswater worden siloxanen gedeeltelijk uit het gas gewassen. Het gas
wordt gekoeld tot 2
2°C en daarna opgewarmd
opgewarmd tot 20
20°C.
°C. Het biogas heeft dan een
gunstige temperatuur en relatieve vochtigheid voor de volgende stap. Het droge biogas
wordt door drie in serie geplaatste actief
actie kool filters geleid, waarin siliciumverbindingen
(siloxanen), halogenen en zwavelwaterstoffen worden geadsorbeerd. Door deze
reiniging wordt niet alleen de katalysator beschermd, maar ook de gasmotor zelf. De
onderhoudskosten van de motor komen daardoor op hetzelfde niveau als bij gebruik
van aardgas
aardgas.”

3.4 Wetgeving biogasmotoren

ECN
ECN-E--13-029

Scherpere NOx-eis
NOx eis voor Biogasmotoren 39

De meeste landen hebben nog geen emissielimieten voor biogasmotoren die bij de
voorgestelde 100 mg/Nm3 bij 3% O2 in de buurt komen. In aantal regio’s zijn deze eisen
al wel aangekondigd of van kracht.

Wetgeving in Duitsland

Wetgeving in Californië

In Duitsland geldt voor de meeste biogasmotoren13 een eis van 500 mg NOx/Nm3 bij 5%
O2. Dit is circa 560 mg bij 3% O2. Voor stortgasmotoren (en aardgasmotoren) die niet via
lean burn werken geldt een eis die op de helft ligt, namelijk 250 mg NOx/Nm3 bij 5% O2
(circa 280 mg/Nm3 bij 3% O2) (VDMA, 2011a). Deze eis heeft waarschijnlijk een relatie
met de goedkope toepasbaarheid van de driewegkatalysator bij de niet-lean burn
motoren (en dan met name de aardgasmotoren) en het lichte rendementsverlies bij
strenge eisen aan lean burn motoren. Het UN-ECE Gothenburg Protocol heeft de eisen
juist andersom gesteld: 250 voor lean burn en 500 voor andere type motoren.
In de South Coast Air Quality Management District van Californië zijn vanaf 2016 wel
vergelijkbare eisen van kracht. In Tabel 12 zijn de eisen aangegeven voor
biogasmotoren zoals deze voor de SCAQMD regio in de VS gelden (SCAQMD, 2012). Het
referentie-zuurstofpercentage is 15%. De VOC emissie is uitgedrukt in gram koolstof14.
De waarden zijn hier ook omgerekend naar in Nederland gangbare eenheden. Op basis
van de gepubliceerde tekst kan geconcludeerd worden dat er diverse
stimuleringsmaatregelen zijn om aan de normen die per 1 Juli 2016 ingaan, reeds nu al
te voldoen.

Tabel 12: SCAQMD eisen aan biogasmotoren; de originele, Amerikaanse eis is aangegeven met (USA),
de omrekening naar Nederlandse eenheden is aangegeven met (NL)
Table III; Concentration limits for landfill and digestor gas-fired engines
NOx
USA

bhp ≥ 500: 36 ppmvd x ECF

15

USA

bhp < 500: 45 ppmvd x ECF

15

NL

Asvermogen ≥ 373 kW: 223

VOC (als koolstof)

CO

Landfill gas: 40 ppmvd and

2000 ppmvd

Digestor gas: 250 ppmvd x ECF

3

mg/Nm bij 3% O2 x rend corr

3

Stortgas 65 mg/Nm bij 3% O2;

3

7540 mg/Nm bij 3% O2

3

Vergistingsgas 404 mg/Nm bij
3% O2 x rend corr

NL

Asvermogen < 373 kW: 279
3

mg/Nm bij 3% O2 x rend corr
Concentration limits effective July 1, 2016
USA
NL

11 ppmvd

30 ppmvd
3

68 mg/Nm bij 3% O2

250 ppmvd
3

49 mg/Nm bij 3% O2

3

943 mg/Nm bij 3% O2

xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
13

Een uitzondering vormden de ‘Zündstrahlmotoren’ (pilot injectie of jet ignition) op biogas kleiner dan 3 MWe.
Voor deze geldt een eis van 1000 mg NOx/Nm3 bij 5% O2.

14

Definitie volgens SCAQMD Rule 102: Volatile Organic Compound (VOC) is any volatile compound of carbon,
excluding methane, carbon monoxide, carbon dioxide, carbonic acid, metallic carbides or carbonates,
ammonium carbonate, and exempt compounds.

15

De ECF is een rendementscorrectiefactor. ECF = 9250 Btus/hp-hr gedeeld door het gemeten verbruik in Btus/hphr. Of anders geformuleerd: ECF is 1 of, als dit gemeten is, het rendement gedeeld door 27%.

40

In andere delen van Californië zijn ook eisen gesteld bijvoorbeeld aan mestvergisting. In
het San Joaquin Valley Air Pollution Control District (‘San Joaquin’) en Sacramento
Municipal Air Quality Management District (‘Sacramento’) ten Noorden van Los Angel
Angeles
wordt een eis gest
gesteld
eld voor biogasmotoren van 0,15 g NOx/bhp-hr
hr of circa 56-68
56 68
mg/Nm3 bij 3% O2 (Dusault, 2009). Deze eisen zijn gebaseerd op de Best Available
Control Technology (BACT) Guideline; een versie op de site van San Joaquin laat zien dat
0,15 g NOx//bhp-hr sinds 2009 nog steeds als haalbaar wordt gezien voor gasgestookte
motoren op afvalgassen. Deze grenswaarde lijkt (nog) niet in een Rule te zijn
geïmplementeerd in zowel San Joaquin als Sacramento: de diversiteit aan eisen aan
gasmotoren is vri
vrijj groot, maar veruit de meeste eisen zijn (aanzienlijk) soepeler. Wel
geldt er in de bestaande Rules voor diverse situaties, inclusief afvalgassen, een
minimalisatieverplichting ten aanzien van NOx emissies met een ordegrootte 80
80-95%,
afhankelijk van de si
situatie.
tuatie. De referentie daarbij is de emissiesituatie voor bestrijding
van emissies (San Joaquin, 2012; Sacramento, 2012).
Zoals uit Paragraaf 2.3 blijkt, worden er ook in Zwitserland lokaal strenge eisen aan
biogasmotoren gesteld. Zo wordt in Stadt Zürich een eis gesteld van 50 mg NOx/Nm3 bij
5% O2 wat overeen komt met 56 mg/Nm3 bij 3% O2.
Een overzicht van de diverse emissie
emissie-eisen
eisen welke zijn gevonden in de wetgeving is
opgenomen in Tabel 13.

Wetgeving in Zwitserse regio’s

Tabel 13: Overzicht
verzicht van diverse NOx emissie--eisen
eisen van biogasmotoren in dit hoofdstuk
3

NOx-emissie
emissie [mg/Nm

Opmerkingen

bij 3% O2]
Eis in Bems

340

Onderzochte, voorgestelde eis

100

Duitsland

560/280

Zwitserland - Stadt Zürich

56

USA SCAQMD

68

USA 2 andere regio‘s

56-68

Overgezet in Activiteitenbesluit
lean burn/niet lean burn
Invoering in 2016

3.5 Verwachte kosten en effecten
In het kader van lopende werkzaamheden aan het optiedocument is een inschatting
gemaakt van de kosten en effecten van de invoering van de voorgenomen eisen
(Daniëls,
s, 2006; Smekens, 2010). Het effect van de aanscherping levert in 2020 circa 0,4
kton NOx-reductie
reductie op tegen gemiddelde reductiekosten van 10 tot 15 €/kg. De omvang
van de reductie hangt sterk af van de veronderstelde ontwikk
ontwikkelingen
elingen in de omvang van
het biogasmotorpark (hier ingeschat op 135 MWe) die weer afhangt van de
subsidieverlening voor duurzame elektriciteitsopwekking. Indien dit niet in de subsidie
verrekend wordt, komen de extra kosten voor de eigenaar van de installatie
installatie uit op 0,6
tot 0,9 €ct/kWhe. Indien de kosten en effecten zwaar meewegen bij besluitvorming
omtrent aanscherping, verdient het aanbeveling deze nauwkeuriger te inventariseren.

ECN
ECN-E--13-029

Scherpere NOx-eis
NOx eis voor Biogasmotoren 41

In een studie van EMPA (Soltic, 2008) wordt een offerte aangehaald voor een SCR bij
een 250 kWe biogasmotor. De aanschaf hiervan zou circa 20.000 euro kosten en de
totale jaarlijkse kosten van 4000 euro (bij 3000 bedrijfsuren). Deze installatie komt per
kg NOx-reductie nog wat lager uit dan hier aangegeven.

3.6 Conclusie biogas in gasmotoren
Net als bij gasmotoren op aardgas kunnen ook biogasmotoren met een SCR toepassing
worden bedreven om aan de voorgestelde eis van 100 mg NOx/Nm3 bij 3% O2 te
voldoen. Voor toepassing bij biogasmotoren bij waterzuiveringsinstallaties of
stortplaatsen is gasreiniging noodzakelijk om onder andere de silicium-, chloor- en
fluorverbindingen te verwijderen uit het biogas. Geschikte filters hiervoor zijn
commercieel beschikbaar, zodat beschadiging aan zowel katalysatoren als de motor zelf
kan worden voorkomen. Bij mestvergisting kunnen zwavelcomponenten, met name in
de vorm van H2S, problematisch zijn voor katalysatoren. De meest genoemde richtlijn
voor de H2S concentratie is maximaal 0,02 vol% oftewel 200 ppm. Een standaard
biologische zwavelverwijdering kan hieraan voldoen. Voor biogas van zowel
waterzuiveringsinstallaties, afvalstortplaatsen als mest(co)vergisters zijn diverse
projecten gevonden waarbij SCR wordt toegepast. Ook zijn er een aantal projecten
gevonden waar een driewegkatalysator voor een biogasmotor wordt toegepast.
Diverse leveranciers hebben biogasmotoren met driewegkatalysator, SCR en
biogasfilters in hun portfolio. Commerciële beschikbaarheid van deze technieken lijkt
dan ook geen probleem te zijn. Daarnaast zijn er enkele regio’s waar emissie-eisen
worden gesteld die vergelijkbaar zijn met het voorstel van 100 mg NOx/Nm3 bij 3% O2.
In de SCAQMD-regio in Californië is vanaf 2016 een vergelijkbare eis van kracht als het
hier besproken voorstel. Het kennisniveau en de ervaring met rookgasreiniging bij
biogas zal in de loop van de tijd verder toenemen.
De aanscherping kan hier leiden tot een additionele emissiereductie van 0,4 kton in
2020. Dit is echter wel sterk afhankelijk van de ontwikkeling van het biogasmotorpark.

Eis welke het Ministerie kan
overwegen

42

Geconcludeerd kan worden dat de eis technisch implementeerbaar is. Overwogen kan
worden om op termijn de hier besproken aangescherpte eis in te voeren voor nieuwe
biogasmotoren in de vermogensklasse vanaf 1 MWe/2,5 MWth. Verder zou voor
biogasmotoren kleiner dan deze vermogensgrens een emissie-eis op termijn ingevoerd
kunnen worden op het niveau van 140 mg/Nm3 bij 3% O2 (43 g/GJ; voor omrekening zie
ook voetnoot 12 op pag 36). Deze eis zal voor diverse typen motoren, ook met
goedkopere reductietechnieken, haalbaar zijn en het aanbod aan motoren kan
zodoende gegarandeerd worden. Men zou deze eisen inwerking kunnen laten treden
vanaf 2016, zodat dit gelijk loopt met de datum van inwerkingtreding van vergelijkbare
eisen in de SCAQMD-regio in Californië. Voor bestaande motoren kan een
overgangsregeling worden ontworpen. Tenslotte zou draagvlak kunnen worden
gecreëerd door meer informatie beschikbaar te stellen over biogasfilters, gasmotoren
met driewegkatalysator en gekoelde rookgasrecirculatie. Dit kan ook middels
demonstratieprojecten, waarbij tegelijkertijd methaanemissies van dit type motoren
nader kunnen worden geanalyseerd.

4
Aanscherping fijnstof-eis
fijnstof eis bij
(bio)dieselmotore
(bio)dieselmotoren
4.1 Aanscherping fijnstof-eis
fijnstof eis bij
(bio)dieselmotoren
3
Met de invoering van Bems is een emissie-eis
emissie
voor totaal stof van 50 mg/Nm
mg
bij 3% O2
in het rookgas van kracht voor dieselmotoren. Deze eis komt overeen met 14,3 g totaal
stof/GJ dieselbrandstof
dieselbrandstof.. Deze eis is met de invoering van Bems in april 2010 van kracht
geworden. Bij de invoering van Bems is overwogen om deze eis aan te scherpen tot 15
mg totaal stof/Nm3 (3% O2; omgerekend is dit 4,3 g/GJ
g/GJ).
). Gezien het karakter van de
stofemissies
sies uit (bio)dieselmotoren, kleiner dan PM10, wordt deze eis in dit rapport
gerefereerd als fijnstof
fijnstof-eis.
eis. In dit hoofdstuk wordt de haalbaarheid van deze eis met
bestaande filtertechnieken, dan wel met aanpassingen aan de motor of brandstofkeuze,
geanalyseerd.
eerd.

Voorstel aanscherping

Opgemerkt kan worden dat er veel publieke informatie beschikbaar is over stofemissies
van dieselmotoren en mogelijkheden om via filters, met ingebouwde
reductiemogelijkheden, deze stof
stofemissies
emissies af te vangen. Deze informatie heeft echter
vooral betre
betrekking
kking op vrachtwagenmotoren. De Europese EURO V norm voor nieuwe
vrachtwagens die in 2008 is ingegaan
ingegaan,, ligt op 2 g NOx/kWh en 0,02
02 g fijnstof/kWh
/kWh. De
EURO VI norm, die per 1 januari 2013 geldt, ligt op 0,5 g NOx/kWh en 0,01 g
fijnstof/kWh.
/kWh. Voor ffijnstof
ijnstof is dit een aanscherping van circa 2 naar 1 g/GJ (omrekening
zie Bijlage A
A), ofwel een factor 4 scherper dan het hier onderzochte voorstel.
voor
Er zijn
echter een
n aanta
aantall belangrijke verschillen tussen de zware dieselmotoren in vrachtauto’s
en stationaire motoren. Stationaire motoren hebben vaak een grotere cilinderinhoud
en een lager toerental om zo tot een beter rendement te komen. Daarnaast maken
vrachtwagens tegenwoor
tegenwoordig
dig gebruik van zeer schone en duurdere diesel, welke
nagenoeg zwavelvrij is
is. Stationaire motoren kunnen, door gebruik te maken van
nageschakelde technieken, ook op andere brandstofkwaliteiten worden bedreven en

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping fijnstof
fijnstof-eis
eis bij (bio)dieselmotoren 43

toch aan de eisen omtrent zwavelemissies voldoen. De best beschikbare technieken
voor vrachtwagenmotoren om aan EURO VI normen te voldoen, zijn dus niet
noodzakelijk ook beschikbaar voor stationaire dieselmotoren.

4.2 Technische analyse stof-eis
(bio)dieselmotoren
In deze paragraaf zullen technische mogelijkheden voor emissiereductie van fijnstof uit
dieselmotoren worden behandeld.

BIOX vergunning

In Tabel 14 staan meetgegevens voor enkele biodieselmotoren. De representativiteit
van deze gegevens voor het gehele biodieselmotorpark is echter beperkt. Zichtbaar is
dat de 1 MWe motoren aan de voorgestelde eis voldoen, maar wellicht dat hier naast
een SCR ook een oxidatiekatalysator geplaatst is die als roetfilter dienst doet. De
vergunningen van BIOX (zonder roetfilter) geven een indicatie voor emissielimieten
voor palmolie gestookte (grote) dieselmotoren (Groningen, 2006, 2007). Door de
initiatiefnemer van BIOX is gesteld dat binnen vijf jaar de NOx-emissie naar 40 g/GJ zou
kunnen gaan. Overigens zijn de BIOX-installaties uiteindelijk niet gebouwd. In de
stukken rond de vergunningverlening wordt wat fijnstof betreft wel verwezen naar
emissies van 15 tot 20 mg/Nm3 zonder toepassing van filters. Maar dit is, zeer
waarschijnlijk, bij 15% zuurstof; bij 3% zuurstof liggen de emissiefactoren een factor 3
hoger.

Tabel 14: Emissiegegevens bio-olie motoren
Type installatie

NOx

SOx

Fijnstof/PM10

NMVOS

NH3
[g/GJ]

[g/GJ]

[g/GJ]

[g/GJ]

[g/GJ]

Biodieselmotor orde 1 MWe

40-160

1-23

3-4

Circa 4

BIOX 3 maal 15 MWe

max 130

9

13-17

31 (CxHy)

max 4,4 SCR
aanname

Volgens de vergunningaanvraag zijn filters (nog) niet mogelijk. In de
vergunningaanvraag van BIOX voor motoren in 2006 staat o.a. dat er tot op heden
weinig tot geen ervaring is met de toepassing van roetfilters voor dergelijke installaties
met biobrandstoffen:
 Gezien het lage as-gehalte in de brandstof wordt een lage stofemissie verwacht.
Daarnaast is het de verwachting dat door de inzet van biobrandstoffen minder
organisch stof zal worden geëmitteerd. Het effect op fijnstof (PM10) is echter (nog)
niet duidelijk.
 De bestaande ervaring met ESP's (elektrostatische filters) is dat deze niet effectief
zijn. Dit komt door de combinatie van de relatief lage concentraties en de
eigenschappen van het geëmitteerde stof met betrekking tot elektrische geleiding.

44

 Het gebruik
ebruik van doekenfilters wordt, gezien de relatief hoge temperaturen van de
afgassen
sen (> 200°C),
°C), de hoge relatieve vochtigheid (RV=100%) en de abbrasiviteit
(ruwheid, schurende werking) van de stofdeeltjes niet mo
mogelijk
elijk geacht.
 Tot slot kunnen biobrandstoff
biobrandstoffen
en nog sporenelementen bevatten die mogelijk
nadelig zijn voor de effici
efficiëntie van de katalysator en filter.
Van een drietal kleine dieselmotoren op plantenolie (zogenaamde PPO) die in WKK voor
blokverwarming worden gebruikt, zijn meetgegevens gepubliceerd (Widmann, 2002).
De rapportage bevat ook gegevens over opop en afregelen en over deellast die van de
hier gepresenteerde emissies afwijken. De grootste motor is voorzien van een roetfilter.
Bij regeneratie van dit filter ontstaan er tijdelijk veel
veel hogere emissies. De in Tabel 15
gepresenteerde stofemissies liggen in de range van de meeste grenswaarden voor grote
dieselmotoren zoals gegeven in Figuur 9 (Hellén, 2006).

Tabel 15: Diverse emissies van dieselmotoren op plantenolie
Vermogen

CO

CxHy

NOx

Stof

[kWe]

[g/GJ]

[g/GJ]

[g/GJ]

[g/GJ]

Motor 1

110

64

4,0

912

25 zonder en 1 met

Motor 2

40

16

8,0

1024

29

Motor 3

8

7

1,4

632

29

roetfilter

Op pagina 378 en 405 van de IPPC BREF Large Combustion Plants uit 2005 wordt
ingegaan op de stofemissie van grote dieselmotoren (IPPC, 2005). Daar wordt
geconstateerd dat voor motoren tot 1,3 MWth filters beschikbaar zijn en emissies
beneden de 20 mg/Nm3 bij 15% O2 (17 g/GJ) mogelijk zijn. Deze emissiewaarde ligt nabij
de bestaande Bems
Bems-eis
eis van 14,3 g/GJ. Voor de grotere motoren zijn filters nog in
ontwikkeling. In de genoemde BREF is BAT voor dit type motoren een emissie van < 30
mg/Nm3 (bij 15% O2, omgerekend 25 g/GJ) indien de motor wordt bedreven op diesel
en LFO. Voor HFO is BAT < 50 mg/Nm3 (15 vol-% O2, omgerekend 43 g/GJ). Een
ondergrens is dus niet gegeven.
Verwacht mag worden dat de Amerikaanse Tier 4 stofeisen de toepassing van stoffilters
noodzakelijk maakt (Gsgnet, 2009). Ook door een motor
motorfabrikant
fabrikant wordt de noodza
noodzaak
van stoffilters aangegeven om aan de Amerikaanse Tier 4 eisen te voldoen
voldoe (Cummins,
2012). In Figuur 8 staat een schema van het filter met een Diesel Oxidation Cata
Catalyst
(DOC) en een Diesel Particulate Filter (DPF) (Cummins, 201
2012).
). Volgens de beschrijving
zal veel stof, dat op de wanden wordt opgevangen, in het DPF deel door de hoge
temperatuur vanzelf worden verbrand. Bij actieve zelf
zelf-regeneratie
regeneratie wordt bij te lage
temperatuur,
mperatuur, een kleine hoeveelheid diesel ingespoten om het stof te verwijderen. Bij
gebruik van de vereiste dieselkwaliteit (low-ash
(low ash diesel) is het voldoende om eens per
5000
000 uur het filter schoon te maken; dit neemt ongeveer een half uur in beslag. Het
filter
lter is bedoeld voor dieselmotoren van 130-447
130 447 kW en is begin 2011
201 al 650.000
50.000 keer
geleverd. Het filter verwijdert ongeveer 90% van het ffijnstof
ijnstof (Cummins, 2012)
2012).

ECN
ECN-E--13-029

BREF document:
document filters
beschikbaar tot 1,3 MW

Stoffilters voor dieselmotoren

Aanscherping fijnstof
fijnstof-eis
eis bij (bio)dieselmotoren 45

Figuur 7: Stoffilter voor dieselmotoren van Cummins

DCL heeft een MINE-X sootfilter op de markt gebracht, welke kan worden toegepast bij
stationaire motoren. In een brochure van DCL, zie Figuur 8, wordt het filtereffect
weergegeven (DCL, 2012a). Een slechtere brandstofkwaliteit met bijvoorbeeld meer
zwavel, heeft direct effect op de emissies. De aanscherping tot 15 mg/Nm3 komt
ongeveer overeen met 0,04 g/kWh (zie ook Bijlage A voor aannames) en is dus met dit
filter te realiseren. Het filter uit de figuur, wordt geleverd tot 634 kWoutput en moet elke
1000 uur handmatig schoongemaakt worden (DCL, 2012a).
Daarnaast heeft DCL ook filters gefabriceerd voor grote, stationaire dieselmotoren tot 5
MW. Deze filters worden ingebouwd in een apart gefabriceerd filterhuis en kunnen in
principe ook bovenop de omkasting van een dieselmotor worden geplaatst in de
buitenlucht. De gerapporteerde emissiereducties zijn > 85% PM (gravimetrisch), 90% CO
en 80% HC (DCL, 2012b). Dit is ook een systeem gebaseerd op de MINE-X sootfilter: een
systeem van met een katalysator gecoate cordierite filters. Dit systeem is geschikt voor
stationaire dieselmotoren met een relatief continue belasting. Het gebruik van ultra-low
sulfur diesel wordt aanbevolen en de bestaande emissies zijn gelijk aan Tier 1 of beter
(DCL, 2012c). Het systeem lijkt overigens nog maar op zeer beperkte schaal te zijn
verkocht.

46

Figuur 8: Effect MINE
MINE-X
X SOOTFILTER van DCL op de stofuitstoot

Het bedrijf CleanAIR systems is momenteel onderdeel van Caterpillar en levert
eveneens diesel particulate filters voor stationaire motoren. Ook voor deze filters
gelden er voorwaarden aan de bestaande dieselmotor: tenminste 30% van de
operationele tijd is de uitlaatgastemperatuur 300°C of hoger en is de motorbelasting
tenminste 40%, de brandstof bevat niet meer dan 15 ppm zwavel (dat is ultra low sulfur
diesel) en de onbestreden PM emissie is niet hoger dan 0,2 g/bhp-hr
g/bhp hr (30 g/GJ,
3
omrekening zie Bijlage A ; dat is ongeveer 105 mg/Nm bij 3% O2 voor diesel). Behaalde
emissiereducties zijn dan > 85% PM, 90-95%
90 95% HC en 90
90-95%
95% CO; ook het geluid wordt
gereduceerd. Er wordt geen melding gemaakt van een maximum in vermogen voor
dieselmotoren; blijkens een aantal afgebeelde praktijkvoorbeelden geldt ook hier dat
grote dieselmotoren met dit systeem kunnen worden uitgerust (CleanAIR, 2012).

4.3 Wetgeving stofemissie
De bestaande Bems-eis
eis van 50 mg ffijnstof
ijnstof/Nm3 bij 3% O2 komt overeen met eisen die in
België en Zwitserland gesteld worden. In Duitsland ligt de fijnstof-eis
fijnstof
bij
vloeistofbedreven motoren op 20 mg/m3 bij 5% O2 in de TA-luft;; dat is omgerekend 22,5
mg fijnstof/Nm
/Nm3 bij 3% O2. Het voorstel van 15 mg ffijnstof/Nm3 bij 3% O2, dat in dit

ECN
ECN-E--13-029

Wetgeving België, Zwitserland
en Duitsland

Aanscherping fijnstof
fijnstof-eis
eis bij (bio)dieselmotoren 47

rapport wordt onderzocht, vormt wel een aanscherping ten opzichte van deze eis, maar
ligt wel in dezelfde grootte-orde.
In 2006 is een inventarisatie van eisen in diverse landen uitgevoerd (Hellén, 2006). In
Figuur 9 staat overzicht van emissienormen uit verschillende landen. Men dient bij deze
figuur rekening te houden met het referentie zuurstofpercentage: voor omrekening
naar 3% O2 is vermenigvuldiging met een factor 3 noodzakelijk. De Bems-eis van 50
mg/Nm3 bij 3% O2 ligt in deze figuur op het niveau van 15, terwijl het voorstel van 15
mg/Nm3 bij 3% O2 op het niveau van 5 ligt in de figuur. Alleen de Duitse TA-Luft ligt in de
Nederlandse range. In deze bron wordt gewezen op de plannen van de EPA, zie
volgende alinea en Tabel 16. Daarnaast is er relevante wetgeving in Californië en in een
stedelijke regio in Chili van kracht.

Figuur 9: Voorbeeld van internationale PM-emissienormen voor grote zuigermotoren (Hellén, 2006). De
huidige Bems-eis ligt bij het overeenkomstige referentie-zuurstofpercentage (15% O2) op een niveau
van 15 mg/Nm3 en de voorgestelde eis op het niveau van 5 mg/Nm3 in deze figuur.

Tier 4 eisen in de Verenigde
Staten

48

In 2006 heeft de United States Environmental Protection Agency (EPA) besloten tot
nieuwe emissie-eisen, de zogenaamde Tier 4 eisen, voor nonroad dieselmotoren in de
landbouw- en bouwsector, zoals tractors en bulldozers. Met de New Source
Performance Standards (NSPS) zijn deze emissie-eisen ook van kracht voor stationaire
motoren. In Tabel 16 is een selectie van emissie-eisen voor diverse motorvermogens
opgenomen. Deze eisen zijn van kracht voor motoren die niet voor 2007 op de markt
zijn gebracht. Onder voorwaarden kunnen generator-sets worden aangemerkt als
noodaggregaat, waaraan soepelere eisen worden gesteld (EPA, 2012). In het verleden
zijn soepelere eisen van kracht geweest voor zeer grote, stationaire motoren. Door de
EPA is dit met de NSPS fors ingeperkt (EPA, 2006). Op grond van meetvoorschriften in
de wetsteksten en (Californië, 2012) is geconcludeerd dat alle hierna vermelde
vermogens betrekking hebben op de motor-output, meestal het asvermogen. Dieselnet
verschaft op toegankelijke wijze enige achtergronden in de regelgeving en daar is
gesteld dat de volgende, nieuwe motoren onder de volgende regelgeving vallen: ≤ 3000
hp (dat is ongeveer 2,2 MW) en D < 10 L per cilinder (D = verplaatst volume per cilinder)
valt vanaf 2007 onder Tier 4 nonroad, terwijl de categorie > 3000 hp en D < 10 L per
cilinder vanaf 2011 onder Tier 4 nonroad valt (zie ook Tabel 16). Motoren van D ≥ 10 L
per cilinder vallen onder Marine Cat Tiers, zie Tabel 17. Met name de categorie
10 ≤ D < 30 L per cilinder moeten in toekomstige bouwjaren aan scherpe stofeisen
voldoen. Bestaande motoren vallen onder een overgangsregeling, welke met name
gebaseerd is op Tier 1 (Dieselnet, 2012; EPA, 2006, 2011)

Tabel 16:: EPA: uitlaat emissielimieten voor nonroad, compression
compression-ignition
ignition motoren. Deze limieten
ieten zijn ook van kracht voor stationaire motoren met D < 10 L per cilinder. De omrekening naar brandstofbrandstof
input is uitgevoerd om een grootte
grootte-orde
orde van de emissiegrenswaarde aan te geven; zie voor omrekening Bijlage A.
A Gen-sets
sets staat voor generator-sets.
generator sets.
Rated Power

16

Year

Tier

[kW]
< 8 kW
75 < kW < 130

130 < kW < 560

560 < kW < 900

> 900 kW

NMHC+NOx

NMHC

[g/kWh]

[g/GJinput]

[g/kWh]

NOx
[g/GJinput]

[g/kWh]

CO
[g/GJinput]

PM

[g/kWh]

[g/GJinput]

[g/kWh]

[g/GJinput]

2005-2007

2

7,5

833

8

889

0,8

89

2008+

4

7,5

833

8

889

0,4

44

2007-2011

3

4

444

5

556

0,3

33

2012-2013

4

4

444

5

556

0,02

2

2014+

4

5

556

0,02

2

2006-2010

3

4

444

3,5

389

0,2

22

2011-2013

4

4

444

3,5

389

0,02

2

2014+

4

3,5

389

0,02

2

2006-2010

2

3,5

389

0,2

22

2011-2014

3,5

389

0,1

11

0,19

21

0,4

44

0,19

21

0,4

44

4

0,4

44

3,5

389

2015+

4

0,19

21

3,5 / gen-sets:
sets:

389 / gen-sets:

0,67

74

2006-2010

2

2011-2014

4

2015+

4

6,4

6,4

711

711
0,4
0,19

44
21

0,04 / gen-sets:
sets: 4 / gen-sets: 3
0,03
3,5

389

0,2

22

3,5 / gen-

389 / gen-sets: 3,5

389

0,1

11

sets: 0,67

74

3,5 / gen-sets:
sets:

389 / gen-sets: 3,5

389

0,04 / gen-sets:
sets: 4 / gen-sets: 3

0,67

74

0,03

xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxx
16

Op grond van meetvoorschriften in de wetsteksten en (Californië, 2012) is geconcludeerd dat de vermelde vermogens betrekking hebben op de motor-output,
motor output, meestal het asvermogen.

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping fijnstof-eis
fijn
eis bij (bio)dieselmotoren

49

Tabel 17: EPA: uitlaat emissielimieten voor stationaire, compression-ignition motoren met D ≥ 10 L per cilinder (EPA, 2011; Dieselnet, 2012). De omrekening naar brandstof-input is uitgevoerd om een
grootte-orde van de emissiegrenswaarde aan te geven; zie voor omrekening Bijlage A.
16

Rated Power

Engine displacement

Model Year

Tier

NMHC+NOx

NMHC

NOx

PM

(liters per cilinder)
[kW]

[g/kWh]

[g/GJinput]

[g/kWh]

[g/GJinput]

[g/kWh]

[g/GJinput]

[g/kWh]

[g/GJinput]

< 2000

10,0 ≤ D < 15,0

2013+

Tier 3

6,2

689

0,14

15,6

2000 ≤ P < 3700

10,0 ≤ D < 15,0

2013+

Tier 3

7,8

867

0,14

15,6

< 2000

15,0 ≤ D < 20,0

2014+

Tier 3

7,0

778

0,34

37,8

< 2000

20,0 ≤ D < 25,0

2014+

Tier 3

9,8

1089

0,27

30,0

< 2000

20,0 ≤ D < 25,0

2014+

Tier 3

11,0

1111

0,27

30,0

600 ≤ P < 1400

All

2017+

Tier 4

0,19

21,1

1,8

200

0,04

4,4

1400 ≤ P < 2000

All

2016+

Tier 4

0,19

21,1

1,8

200

0,04

4,4

2000 ≤ P < 3700

All

2014+

Tier 4

0,19

21,1

1,8

200

0,04

4,4

≥ 3700

< 15,0

2014-2015

Tier 4

0,19

21,1

1,8

200

0,12

13,3

≥ 3700

15,0 ≤ D < 30,0

2014-2015

Tier 4

0,19

21,1

1,8

200

0,25

27,8

≥ 3700

All

2016+

Tier 4

0,19

21,1

1,8

200

0,06

6,7

-

-

14,4-7,7

17

1600-856

-

-

3,4-1,96

17

378-218

-

-

All
All

D ≥ 30,0
D ≥ 30,0

2011+
2016+

Tier 2
Tier 3

CO [g/kWh]

CO [g/GJinput]

-

-

CO limit 5,0

555

2,0

222

xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
17

50

Afhankelijk van toerental motor, in lijn met IMO Tier. Hoogste emissie van kracht bij toerental n < 130 en laagste emissie bij n ≥ 2000. 130 ≤ n < 2000 geldt voor Tier 2: 44 x n-0,23 en voor Tier 3: 9 x n-0,2 (Dieselnet, 2012).

Om vergelijking met de eisen in Tabel 16 en Tabel 17 te vergemakkelijken dienen de
Nederlandse eisen te worden omgerekend. Een Bems
Bems-eis van 50 mg fijnstof/Nm3 komt
bij 3% O2 in het rookgas overeen met 14,3 g/GJ dieselbrandstof
dieselbrandstof. De voorgestelde eis van
15 mg fijnstof/Nm3 komt bij 3% O2 in het rookgas overeen met 4,3 g/GJ dieselbrandstof.
Vergelijkbare, enigszins aangescherpte eisen zijn momenteel van kracht volgens de EPA
voor vrijwel alle nieuwe dieselmotoren tot D = 30 L (verplaatst volume per cilinder), zie
Tabel 16 en Tabel 17; hoewel niet weergegeven in Tabel 16,, zijn ook vergelijkbare eisen
van kracht voor dieselmotoren vanaf 19 kW. De inwerkingtreding varieert enigszins
tussen 2011 en 2014 voor deze categorie en de stofeis varieert tussen 0,02 en 0,03
g/kWh (EPA, 2012). Er wordt vanuit gegaan dat de nieuwste eisen haalbaar zijn met
laagzwavelige diesel en reinigingstechnieken aan de uitlaat, zoals stoffilters en
katalysatoren voor NOx-reductie
reductie (EPA 2011; Gsgnet, 2009)18.
Naast de hiervoor beschreven eisen die in de VS door EPA worden gesteld, kan op llokaal
of regionaal niveau hiervan afgeweken worden, indien
indien de autoriteiten hiertoe
aanleiding zien in de gemeten luchtkwaliteit. In Californië is al sinds 2007 een stof
stofeis
van 0,02 g/kWh (2 g/GJinput) van kracht voor dieselmotoren vanaf 37 kW tot 560 kW;
boven deze vermogensgrens geldt deze eis voor generator sets, waarbij geen
maximumvermogen is aangegeven. Vanaf 2011-2013
2011 2013 is deze eis versoepeld tot 0,03
g/kWh (3 g/GJinput) voor de generator sets vanaf 560 kW en motoren van 37 ≤ kW < 56
(California, 2012). Vermoedelijk is deze versoepeling doorgevoerd om op één
één lijn te
komen met de toekomstige EPA
EPA-eisen
eisen voor deze vermogens
vermogens-categorieën,
categorieën, zie ook Tabel
16.. Eisen worden niet alleen gesteld aan nieuwe motoren, maar ook aan bestaande
bestaande
motoren. Deze moeten worden ondergebracht in diverse programma’s. Hierbij wordt
een onderscheid gemaakt naar bouwjaar, vermogen, draaiuren en locatie (bijvoorbeeld
nabijheid van scholen). Afhankelijk van de situatie worden er strengere of soepelere
emissie-eisen
eisen gesteld. Niet duidelijk is of deze diversificatie is bedoeld als
overgangstermijn voor bestaande motoren; in een aantal gevallen worden er echter
eisen gesteld aan bestaande motoren die gelijk zijn aan de eisen voor nieuwe motoren.
Vrijstellingen
gen zijn mogelijk in het bijzonder voor noodvermogen en motoren in de
agrarische sector. Hiervoor gelden veelal soepelere emissie
emissie-eisen
eisen (California, 2012).
Dat in steden soms strenge
strengere eisen gesteld worden blijkt uit de concept eisen die in
Oktober 2006 in Chili zijn gepubliceerd voor de Santiago Metropolitan Region. Hierin
wordt een eis voor bestaand
bestaande en nieuwe motoren genoemd van 45 mg fijnstof/Nm3 bij
5% O2 (51 mg/Nm3 bij 3% O2) als deze
ze kleiner zijn dan 300 kW en 5 mg fijnstof/Nm3 bij
5% O2 (5,6 mg/Nm3 bij 3% O2) voor 300 kW en groter (Gsgnet, 2009). De ingangsdatum
van de eis zou 2008 zijn; bevestiging van deze ingangsdatum is echter niet gevonden.
In Zwitserland is op basis van de Luftreinhalte-Verordnung
Luftreinhalte Verordnung (LRV; stand am 15. Juli 2010)
3
een fijnstof
fijnstof-eis
eis van 50 mg/Nm (5% O2) voor stationaire motoren van kracht.
Omgerekend is dit een eis van 56 mg/Nm3 (bij 3% O2). Deze eis ligt dichtbij het niveau
van de bestaande eis in Bems. In Stadt Zürich is een aanscherping ten opzichte van de
LRV van kracht, namelijk 5 mg/Nm3 (5% O2) voor stationaire motoren (Zürich,
(
2012).

Wetgeving in Californië

Wetgeving in een regio in Chili

Wetgeving in Zwitserse regio

xxxxxxxxxxxxssssssssxxx
xxxxxxxxxxxxxx
18

Over de kosten wordt het volgende geschreven: ”The EPA estimated that the rule will affect 81,500 new
stationary diesel engines. Emission reductions will occur gradually from 2005 to 2015, with the total nationwide
annual costs for the rule to be $ 57 million in 2015” (Gsgnet, 2009). Dit komt neer op $ 700 per motor pe
per jaar;
dit is echter waarschijnlijk niet representatief voor de kosten van de strengste eisen.

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping fijnstof-eis
fijnstof eis bij (bio)dieselmotoren 51

Omgerekend is dat 5,6 mg/Nm3 bij 3% O2 of 1,6 g/GJdiesel. Lokaal geldt hier dus een zeer
scherpe eis.

Wetgeving in diverse Europese
landen

In Tabel 18 staan de eisen uit Duitse de TA-luft. Zoals eerder opgemerkt, vormt het hier
onderzochte Nederlandse voorstel van 15 mg/Nm3 bij 3% O2 wel een aanscherping ten
opzichte van de Duitse eis, maar het ligt wel in dezelfde orde-grootte. In Italië gelden
nog de eisen uit de oude TA-luft van 130 mg fijnstof/Nm3 bij 5% (146 mg/Nm3 bij 3%
O2). In 2003 heeft Finland een richtlijn van 50 mg/Nm3 bij 15% O2 ingevoerd (150
mg/Nm3 bij 3% O2). In Frankrijk geldt een stofeis van 100 mg/Nm3 bij 5% O2 (112
mg/Nm3 bij 3% O2), zoals hiervoor vermeld is in Zwitserland een eis van 50 mg/Nm3 bij
5% O2 van kracht (VDMA 2011a). De Zwitserse eis is gelijk aan de VLAREM 2 eis uit
België die voor nieuwe motoren na 2000 van kracht is. In Tabel 19 is een overzicht
opgenomen van de diverse fijnstof eisen die zijn gevonden.

Tabel 18: Duitse eisen aan dieselmotoren (actueel November 2012)
[MWth]

3

3

3

Dust in mg/Nm

CO in mg/Nm

NOx in mg/Nm

bij 5% O2 (bij 3% O2)

bij 5% O2 (bij 3% O2)

bij 5% O2 (bij 3% O2)

<3

20 (22,5)

300 (337)

1000 (1125)

>= 3

20 (22,5)

300 (337)

500 (562)

Tabel 19: Overzicht diverse fijnstof eisen uit dit hoofdstuk
Fijnstof emissie

Opmerkingen

3

[g/GJ]

[mg/Nm bij 3% O2]

Eis in Bems-wetgeving

14,3

50

Onderzochte, voorgestelde eis

4,3

15

Duitsland

6,4

22,5

Duitsland TA luft

België / Zwitserland

16

56

Motoren groter dan 10 l

Frankrijk

32

112

Finland

43

150

Zwitserland - Stadt Zürich

1,6

5,6

USA EPA (na 2014/2015)

2-4

7 - 14

Motoren, D < 10 L

USA EPA (na 2016)

4,4 - 6,7

15,4 – 23,5

Motoren, D ≥ 10 L

Mondiale eisen diverse landen

48 - 95

168 - 333

UK/India/Japan etc.

Overige gegevens
Euro V en VI norm vrachtauto‘s

2 resp 1

Metingen motoren op biodiesel

25 - 29

Zonder filter

Metingen motoren op biodiesel

1

Met filter

4.4 Verwachte kosten en effecten
Het aantal diesel- en biodieselmotoren in Nederland is beperkt. Offshore zijn er circa 19
grotere dieselmotoren geïnstalleerd met een totaal brandstofverbruik circa 1,5 PJ. Dit
aantal neemt langzaam af. Onshore is het aantal stationaire dieselmotoren niet bekend,
maar wordt geschat op ongeveer 15 motoren; dit aantal kan echter variëren tussen 5 en

52

100 motoren (Kroon, 2008). Daarnaast zijn er nog een aantal noodstroomaggregaten
die van Bems
ems-eisen
eisen zijn vrijgesteld
vrijgesteld.
Het aantal dieselmotoren dat op dierlijk vet draait is ook niet groot. Volgens Unica zijn
er op een achttal plaatsen in Nederland dergelijke motoren opgesteld,
opgesteld variërend in
vermogen van 600 kW tot 6 MW (Toom, 2009).
2009). Deze zijn onder
nder andere geplaatst bij
zwembaden in Ermelo (600 kWe) en Eindhoven (2,1 MWe). Nauwkeurige
auwkeurige statistieken
zijn niet bekend
bekend, maar naar schatting betreft het hier een jaarlijks energieverbruik van 1
tot 2 PJ.
Onder aanname van een totaal brandstofverbruik van 3 PJ en een reductie van 14,3
naar 4,3 g/GJ is de potentiële emissiereductie
emissieredu
jaarlijks 30 ton fijnstof.
fijnstof. Dit cijfer kan lager
zijn, als de emissie van dieselmotoren lager is dan het hier veronderstelde maximum
niveau van 14,3 g/GJ. Door een mogelijk toenemende inzet van bio-olie
bio olie in de toekomst,
zou de potentiële emissiereductie hoger kunnen uitvallen. Mede door discussie
discussies
rondom de duurzaamheid van bio-olie
olie en de vraag naar bio
bio-olie
olie vanuit de
transportsector lig
ligt de verwacht
verwachte
e brandstofinzet van dit type olie nu wat lager dan een
aantal jaren geleden.
In 2007 stelt de EPA dat de kosten van filters bij dieselmotoren bij mobiele werktuigen
in de orde van $ 5,000 tot $ 10,000 liggen. Hierbij wordt aangegeven dat het
zwavelgehalte voor een goede werking wel beneden de 15 ppm moet liggen (ICF, 2007).
De huidige diesel voor wegtranspor
wegtransportt en de meeste biodiesel soorten voldoen aan deze
kwaliteitseis
kwaliteitseis.. Een andere bron
bron,, die ook mobiele motoren behandelt, haalt kosten aan
van $ 8000 tot $ 16000 voor passieve filters en $ 18000 tot $ 40000 voor filters met
actieve reductie van opgevangen roet,
roet via bijvoorbeeld elektrische verhitting of
brandstof-inspuiting
inspuiting (Schmidt, 2007). De California Air Resource Board meldt de
volgende kosten voor vrachtauto’s: $ 8500 voor passieve en $ 14000 voor actieve filters
(California, 2006b). Een andere bron vermeldt
vermeldt de filterkosten voor motoren van 1500
hp (1,1 MW)
MW), namelijk $ 6800 (Thompson, 2003). Op een motorprijs van $ 150.000 tot $
180.000 betekent dit circa 4% meerkosten. Een Nederlands onderzoek naar plaatsing
van een Emigreen roetfilter met katalytische werking op een binnenschip met een 127
kWe motor vermeldt een prijs van € 6300 (Plage, 2007).
Het gaat hierbij veelal om gegevens voor niet-stationaire
niet stationaire dieselmotoren,
dieselmotoren, bedreven op
een schone brandstof. Onder aanname van kosten
sten van 15.000 €/MWe, een standtijd
van 5 jaar, 10% rente, een totaal vermogen van 30 MWe en 200 €/jaar/MWe aan
onderhoud, zijn de jaarlijkse kosten in Nederland ongeveer 120.000 euro. Bij een
reductie van 30 ton zijn de reductiekosten dan 4 euro per kg o
off omgerekend naar
elektriciteitsproductie circa 0,1 €ct/kWhe.

Berekende kosten-effectiviteit
kosten

Als er veel stof tijdens de verbranding vrijkomt, kan
kan een filter snel dichtslaan. Een
mogelijk alternatief is om in dat geval een elektrostatisch (ESP) filter te gebruiken. Deze
zijn aanzienlij
aanzienlijkk duurder en levert daarmee een bovengrens voor de kosten. In Tabel 20
is een overzicht gegeven van de kosten van ESP’s. Deze zijn berekend uit de kosten van
filters bij houtketels (Nussbaumer, 2010), waarbij door ECN verondersteld is dat
hoeveelheid rookgas van een 1,4 MWth houtketel gelijk is aan 1 MWe van een
dieselmotor. De kosten voor het ESP
ESP-filter
filter zijn met circa € 135.000 bij 1 MWe bijna een
factor 10 duurder dan de hier voornoemde filters. Hierbij moet worden opgemerkt dat

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping fijnstof-eis
fijnstof eis bij (bio)dieselmotoren 53

fijnstof van een dieselmotor moeilijk is af te vangen met een ESP. Voor een brandstof
met veel asdeeltjes is dit wel een goede optie. Een berekening met ESP’s laat zien dat
een reductie van 30 ton resulteert in reductiekosten van 20 euro per kg (0,5 €ct/kWhe).
Deze laatste kosteneffectiviteit dient als de maximumkosten te worden opgevat. Deze
kosteneffectiviteit is niet 10 keer zo hoog als bij andere type filters; dit wordt
veroorzaakt door de langere levensduur van een ESP. Indien de kosten en effecten
zwaar meewegen bij besluitvorming omtrent aanscherping, verdient het aanbeveling
deze nauwkeuriger te inventariseren.

Tabel 20: Kosten voor elektrostatische filters omgerekend vanuit houtketels
Motorvermogen

Investering in ESP filter

Investering in ESP filter

[kWe]

[€]

[€/kWe]

350

100.000

280

700

120.000

168

1400

150.000

105

4.5 Conclusie fijnstof-eis bij (bio)dieselmotoren
De eis van 15 mg fijnstof/Nm3 bij 3% O2 is technisch haalbaar en er zijn installaties
uitgerust met commercieel verkrijgbare filters die aan deze voorgestelde eis voldoen.
Stoffilters zijn wel geïnstalleerd bij dieselmotoren groter dan 1 MWe, maar het wordt
weinig toegepast. Voor een goede werking van commercieel verkrijgbare installaties
worden ook voorwaarden gesteld aan de brandstofkwaliteit, in het bijzonder aan het
gehalte zwavel. In de transportsector worden wel veel roetfilters toegepast, maar daar
wordt vrijwel uitsluitend gebruik gemaakt van laagzwavelige diesel. Een fijnstof-eis aan
grote dieselmotoren lijkt daarmee vooralsnog alleen haalbaar door ook
brandstofkwaliteits-eisen aan te scherpen tot het niveau van laagzwavelige diesel.
Mogelijk dat in de toekomst filters beschikbaar komen die ook met andere
brandstofkwaliteiten een goede werking laten zien. Ontwikkelingen op de Amerikaanse
filtermarkt zijn bijzonder relevant in deze context.
De huidige situatie laat zien dat deze aangescherpte eis resulteert in een fijnstofreductie van circa 30 ton tegen 4 tot 20 €/kg. Zeer waarschijnlijk is de eis van 15 mg
fijnstof/Nm3 bij 3% O2 eis niet haalbaar zonder roetfilter. In veel landen gelden
nagenoeg vergelijkbare dan wel soepelere eisen dan de bestaande Bems-eis. Slechts in
enkele landen zijn eisen van kracht die vergelijkbaar of scherper zijn dan het hier
beschreven voorstel. Eisen in Duitsland en de VS zijn in deze context met name
relevant.

Eis welke het Ministerie kan
overwegen

Overwogen kan worden om de voorgestelde fijnstof eis te implementeren voor nieuwe
motoren en de inwerkingstrededatum zoveel mogelijk gelijk te laten lopen met
invoering van de eisen in VS. Op deze wijze is de beschikbaarheid van motoren, en
eventuele nageschakelde technieken, gegarandeerd. De EPA laat de Tier 4 fijnstof-eisen,
die vergelijkbaar zijn met het hier besproken voorstel, in de periode 2014-2017 in
werking treden. De zeer kleine vermogenscategorie zou, gelijk aan de eisen in de EPA,

54

onder een ssoepeler
oepeler emissie
emissie-eis
eis kunnen vallen. Voor bestaande motoren zou een
overgangsregeling ontworpen kunnen worden, naar het voorbeeld in de VS.

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping fijnstof-eis
fijnstof eis bij (bio)dieselmotoren 55

5
Scherpere NOx-eis bij
(bio)dieselmotoren
5.1
Voorstel aanscherping

Aanscherping NOx-eis bij (bio)dieselmotoren

Sinds de inwerkingtreding van Bems is een NOx emissie eis van 450 mg/Nm3 bij 3% O2
van kracht voor stationaire dieselmotoren. Er is enige tijd sprake geweest van een
voorstel om de emissie-eis van 450 mg NOx/Nm3 naar 140 mg NOx/Nm3 bij 3% O2 (van
circa 129 g/GJdiesel naar 40 g/GJdiesel) te verlagen. De laatstgenoemde eis is van
vergelijkbaar niveau als dat aan vrachtwagenmotoren gesteld gaat worden met de
EURO VI normen. De Europese EURO V norm voor nieuwe vrachtwagens, die in 2008 is
ingegaan, is 2 g NOx/kWh en 0,02 g fijnstof/kWh. De EURO VI norm, die vanaf 1 januari
2013 van kracht is, is 0,4 g NOx/kWh en 0,01 g fijnstof/kWh. Voor NOx is dit een
aanscherping van circa 222 naar 44,5 g/GJ (zie Bijlage A voor omrekening). Deze
aanscherping maakt de toepassing van SCR noodzakelijk. De hier voorgestelde
aanscherping en de EURO VI eis liggen redelijk dicht bij elkaar.
De grootte van de installatie vormt wel een belangrijk verschil bij vergelijking van deze
eisen: het vermogen van vrachtwagenmotoren is maximaal ongeveer 400 kWoutput. Deze
motoren zijn ook ontworpen op een lage NOx-emissie en worden vrijwel zonder
uitzondering bedreven op laagzwavelige diesel. Dit zijn kenmerken die niet noodzakelijk
op grote motoren van toepassing zijn.

5.2 Technische analyse NOx-eis
(bio)dieselmotoren
Bij kleine dieselmotoren kan met een SCR met een hoog rendement aan de
voorgestelde eis worden voldaan. Bij toenemende vermogensgrootte van de motoren is

56

SCR met een zeer hoog verwijderingsrendement nodig
nodig,, wat kan toenemen tot een
verwijderingsrendement van 98%
98%.. Bij scheepsmotoren wordt er gewerkt aan
maatregelen om de NOx--emissie
emissie terug te dringen. Als deze ook beschikbaar komen voor
stationaire dieselmotoren kan met een gewone SCR met 90
90-95%
95%
verwijderingsrendement worden volstaan.
Om aan de voorgestelde Bems-eis te voldoen is SCR, of een an
andere
dere techniek om
uitlaatgassen
laatgassen te reinigen, noodzakelijk. SCR is beschikbaar voor kleine en grote
stationaire dieselmotoren
motoren en voor voertuigen, van vrachtauto’ss tot zeeschepen
zeeschepen. Bij
vrachtauto’s is er onder druk van steeds strengere emissie
emissie-eisen
eisen veel gedaan om de
NOx-emissies
emissies te reduceren. Dankzij motoraanpassingen is het voldoende om een SCR te
plaatsen met een conventioneel verwijderingsrendement; zodoende kan een lage NOxemissie bereikt worden.

SCR ontwikkeld,
ontwikkeld maar ook
motoraanpassingen nodig

Een kenmerk van stationaire motoren (en scheepsmotoren) is de veelal grote
cilinderinhoud,
inderinhoud, een hoger rendement en een lager toerental met dito langere
verblijftijd. Een langere verblijftijd betekent dat de brandstof en verbrandingsproducten
langer in de cilinder verblijven en er dus meer tijd is om NOx te vormen. Een oude
vrachtwage
vrachtwagenmotor,
nmotor, zonder de verbeteringen van de afgelopen decennia, heeft een
NOx-emissies
emissies van 1200 tot 1400 g NOx/GJ brandstof. Bij een grote scheepsmotor ligt
deze rond de 2000 g/GJ. Het zijn de vaak de ‘scheepsmotoren’ die voor de grotere
biodiesel-WKK
WKK-installaties
ies worden gebruikt. Om een lage emissie te bereiken moeten er
dus de nodige motoraanpassingen worden ontwikkeld. Omdat het niveau van een
moderne vrachtwagenmotor wellicht niet bereikt kan worden, zal waarschijnlijk een
SCR met een hoog verwijderingsrendement
verwijderingsrendement moeten worden geplaatst. Er kan overigens
veelvuldig gebruik worden gemaakt van de kennisontwikkeling van
verbrandingsprincipes bij vrachtwagenmotoren; kennis welke in toenemende mate ook
bij grotere motoren wordt ingezet.
Indien een kleine dieselmotor gebruikt wordt (< 1 MWe) met een hoog toerental en een
techniek die direct van vrachtauto’s is afgeleid, is de eis van 140 mg/Nm3 bij 3% O2
haalbaar. Dit vergt alleen een goed werkende SCR met een hoog rendement. Het is
denkbaar dat er al (bio)diesel motoren zijn die deze emissie bereiken. Daarmee is de eis
niet per definitie eenvoudig haalbaar voor tal van andere stationaire motoren.
Bij de motoren met grote ci
cilinder
linder diameters
diam ers en lage toerentallen ligt
lig de NOx-emissie
emissie
hoog. Door af
afstelling
telling kan hier enig
enige
e verbetering in worden aangebracht.
aangebracht. Mede door de
eisen aan zeeschepen wordt er door motorfabrikanten
motorfabrikanten onderzoek uitgevoerd om de
NOx-emissie
emissie tte
e verminderen. Een voorbeeld hiervan is de combinatie van waterinjectie,
bijvoorbeeld 50 tot 70% ten opzichte van de brandstoftoevoer
brandstoftoevoer, en rookgasrecirculatie
(EGR).. Volgens Wä
Wärtsilä
rtsilä kkan
an de emissie hiermee teruggebracht worden van ongeveer 16
g/kWh naar 5 g/kWh.
/kWh. Het brandstofverbruik stijgt hiermee met 2 tot 3% (Brown, 2007).
Een emissie van 5 g/kWh komt ongeveer overeen met 55
555 g NOx/GJ (omrekening zie
Bijlage A) en ligt daarmee nog beduidend boven de voorgestelde norm. Indien het
daarna nog mogelijk is om SCR toe te passen met 85 tot 95% NOx-reductie (Hellén
Hellén,
2007), komt het doel van 40 g/GJ goed in zicht. Deze combinatie wordt door Wä
Wärtsilä
echter niet als mogelijk
mogelijkheid
heid genoemd.

ECN
ECN-E--13-029

Scherpere NOx-eis
NOx eis bij (bio)dieselmotoren 57

Ook MAN uit Kopenhagen noemt de opties van waterinjectie en EGR. Omdat in 2016
nieuwe normen voor schepen (Tier III)19 van kracht zullen zijn, worden diverse
technieken, zoals EGR, verder ontwikkeld om deze spoedig op de markt te brengen
(Kjemtrup, 2009). MAN verwacht Tier III te kunnen halen zonder SCR. Een SCR met 90%
verwijderingsrendement, wat vrij standaard is, kan daarna het hier onderzochte niveau
van 140 mg/Nm3 bij 3% O2 bereiken.

Motoraanpassingen bij enkele
fabrikanten

Enkele motorfabrikanten hebben relatief recente informatie naar buiten gebracht.
Blijkens een bericht omtrent een demonstratiemotor, heeft MAN tot op heden nog niet
succesvol een motor op de markt gebracht, die aan Tier III voldoet met alleen
motoraanpassingen. De tweetakt MAN B&W 6546MC-C8 met maximaal 7 MWoutput
behaalt wel Tier III, maar met toepassing van urea-SCR technologie (MAN, 2012).
Wärtsilä maakt in een brochure melding van ontwikkeling van SCR als zijnde meest
kosteneffectief voor een aantal scheepsmotorseries, waarbij het vermogen vanaf circa 6
MWoutput voor deze series ligt. In de brochure wordt vermeld dat exhaust gas
recirculation problematisch kan zijn bij het gebruik van heavy fuel oil door de
zwavelcomponenten. Daarnaast kunnen de veelgebruikte tweetaktmotoren voor grote
vermogens niet zonder meer gebruik maken van low NOx tuning voor viertaktmotoren.
Ook is het gebruik van direct water injection (DWI) nog niet bewezen om het Tier III
niveau bij scheepsmotoren te behalen. Ook voor SCR kan heavy fuel oil een
problematische brandstof betekenen en wordt de operationele temperatuur-window
ingeperkt; daarbij geldt dat een te hoge temperatuur resulteert in oxidatie van de
reductant, terwijl te lage temperatuur resulteert in condensatie van bijvoorbeeld
ammoniumsulfaten en verstopping van de katalysator kan veroorzaken (Wärtsilä,
2012). Caterpillar heeft een 3500C motorserie ontwikkeld, welke wel aan Tier III voldoet
zonder nageschakelde technieken. Deze motorserie wordt aangeboden van 1,341 tot
3,386 bhp, ofwel 1-2,5 MWoutput (Caterpillar, 2012).
Het beeld wat uit deze praktijkvoorbeelden ontstaat, is dat voor de zeer grote
vermogenscategorie, ongeveer vanaf 5 MWoutput, SCR de standaard techniek blijkt om
aan Tier III te voldoen. Er is daarmee geen ruimte om SCR technologie als sluitstuk te
zien om aan scherpe eisen te voldoen. Naar verwachting zal door motoraanpassingen in
combinatie met SCR technologie weliswaar scherper dan Tier III gerealiseerd kunnen
worden, maar dat lijkt momenteel zeker nog niet commercieel beschikbaar te zijn noch
op redelijk korte termijn beschikbaar te komen.
Met behulp van SCR technologie kunnen verwijderingsrendementen van 85% tot 95%
behaald worden (MAN, 2003). MAN geeft een reeks voorbeelden van SCR met een
reductie in de range van 93% tot 95% bij dieselmotoren op zeeschepen. Er is zelfs een
voorbeeld van SCR bij een stationaire motor, geplaatst in 1993, met 98% reductie
(12K80MC-GI-S in Chiba, Japan). Deze motor van 40 MW heeft een netto rendement
van 42,6% en voldoet aan de lokale norm van 13 mg/Nm3 bij een niet nader genoemd
zuurstofpercentage. De motor draait op diesel met een laag zwavelgehalte als
xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
19

De Tier I eis was 17 g NOx/kWh. Sinds 2011 is de Tier II eis van kracht, namelijk 14,4 g NOx/kWh. In 2016 volgt de
Tier III eis van 3,4 g NOx/kWh die alleen geldt in de zogenaamde ECA gebieden: Emission Controlled Areas,
waaronder de Noordzee en de Oostzee. De 3,4 g/kWh is circa 400 g/GJ brandstof of circa 1400 mg/Nm3 bij 3%
O2, zie Bijlage A en een aangenomen motorrendement van 42-43%. Deze eis geldt voor nieuwe schepen en
motoren met minder dan 130 toeren per minuut. Voor motoren met een hoger toerental wordt de eis evenredig
aangescherpt tot 1,96 g/kWh (bij een toerental van 2000 toeren per minuut of meer).

58

startbrandstof, maar de hoofdbrandstof is daarna LNG (MAN 2009, 2001). Voor een
motor die alleen aan Tier II voldoet
voldoet, is een SCR rendement van 98% nodig om het niveau
3
van 140 mg/Nm bij 3% O2 te bereiken.

5.3 Wetgeving NOx-em
emissie
issie (bio)dieselmotoren
In Paragraaf 4.3 wordt ing
ingegaan
egaan op de emissie-eisen
emissie eisen voor dieselmotoren. Uit Tabel 16
en Tabel 17 en (EPA,
PA, 2012) blijken de Tier 4 eisen in de VS, ingaande in 2014, voor
motoren tussen 56 en 560 kW op het niveau van ongeveer 44 g/GJ te liggen. Dit is zeer
goed vergelijkbaar met de hier voorgestelde eis. Voor motoren groter dan 560 kW heeft
de EPA een dergel
dergelijke
ijke eis niet geformuleerd; feitelijk worden eisen soepeler gesteld
naarmate het vermogen toeneemt. Hiermee wordt ook zichtbaar gemaakt dat scherpe
NOx-eisen
eisen moeilijker haalbaar zijn voor grotere vermogenscategorieën.
Ook de International Maritime Organisation (IMO) heeft NOx-eisen
eisen voor motoren
gesteld, welke overeenkomstig is met de onderste twee rijen in Tabel 17. Tier 2 is
wereldwijd ggeldig,
eldig, terwijl Tier 3 van kracht is voor de Emission Controlled Areas (ECA).
Overigens wordt er geen melding gemaakt van een beperking op basis van
cilinderinhoud in tegenstelling tot de EPA eisen (IMO, 2012).
In de South Coast Air Quality Management District van Californië is inmiddels Rule
1110.2 van kracht waarin eisen aan gasgas en vloeistof
vloeistofmotoren
motoren worden gesteld (SCAQMD,
2012). Uit de tekst blijkt
lijkt dat er geen onderscheid gemaakt word
wordtt tussen stationaire
diesel- en aardgasmotoren. De eisen uit Tabel 3 zouden dan ook voor dieselmotoren
gelden. Een eis van 11 ppm NOx bij 15% O2 is omgerekend naar diesel ongeveer 20 g/GJ.
Het lijkt er wel op dat het beleid er in SCAQMD-regio
SCAQMD regio op gericht is om waar mogelijk
geen motoren
motoren, maar elektrische aandrijving te gebruiken. De vraag is dan ook of de
haalbaarheid van de eisen voor dieselmotoren een rol heeft gespeeld bij het formuleren
van deze eisen.
isen. Voor zover direct uit de tekst is af te leiden, gelden de eisen voor
bestaande installaties en nieuwe installaties die niet bedoeld zijn voor
elektriciteitsopwekking. Voor nieuwe installaties bedoeld voor elektriciteitsopwekking
staan de eisen in Tabel 4
4.. De eisen zijn gekoppeld aan de productie van elektriciteit,
maar bij WKK installaties mag ook de warmteproductie worden meegeteld. De eisen
zijn in de tabel o
omgerekend
mgerekend bij een verondersteld WKK rendement van 90% (thermisch
en elektrisch totaalrendement). Noodaggregaten zijn van deze normen vrijgesteld
vrijgesteld.
In de Duitse TA Luft worden eisen gesteld van 1000 mg NOx/Nm3 en 500 mg NOx/Nm3
bij 5% O2 voor installaties kleiner respectievelijke groter dan 3 MWth (zie ook Tabel 18).
Omgerekend betekenen deze eisen 1125 respectievelijk
respectievelijk 562 mg NOx/Nm3 bij 3% O2. In
Zwitserland geldt een eis van 250 mg NOx/Nm3 bij 5% O2, wat overeenkomt met 281 mg
NOx/Nm3 bij 3% O2, conform LRV stand am 15. Juli 2010. Lokaal gelden er scherpere
normen in Zwitserland: 50 mg NOx/Nm3 bij 5% O2 in Zürich (Zürich, 2012), terwijl in
Kanton Basel een eis van 110 mg NOx/Nm3 bij 5% O2 geldt (Basel, 2012); omgerekend
betekenen deze eisen 56 respectievelijk 124 mg NOx/Nm3 bij 3% O2. Een overzicht van
diverse emissie
emissie-eisen
eisen is opgenomen in Tabel 21.

ECN
ECN-E--13-029

IMO-eisen
eisen in ECA-gebieden
ECA

Wetgeving in een regio in
Californië

Wetgeving in Duitsland,
Zwitserland en Zwitserse
regio’s

Scherpere NOx-eis
NOx
bij (bio)dieselmotoren 59

Zoals beschreven in paragraaf 2.3 wordt er in Noorwegen een accijns geheven op NOx.
De hier beschreven installaties vallen daar ook onder.

Tabel 21: Overzicht diverse NOx emissie-eisen voor dieselmotoren
NOx-emissie

Opmerkingen

3

[mg/Nm bij 3% O2]
Eis in Bems-wetgeving

450

Overgezet in Activiteitenbesluit

Onderzochte, voorgestelde eis

140

Duitsland

1125 / 562

Zwitserland

281

Zwitserland lokaal

56 / 124

Stadt Zürich / Kanton Basel

USA EPA; D < 10 L (na 2014/2015)

154 / 1361 / 259

< 560 kWoutput / > 560 kWoutput / Generatorsets

USA EPA; D ≥ 10 L (na 2016)

700

Tier 4 eisen

IMO Tier 3 na 2016

763 - 1423

Zeeschepen

kleiner / groter dan 3 MWth

5.4 Verwachte kosten en effecten
Uitgaande van 3 PJ brandstofverbruik en een reductie van 130 naar 40 g/GJ is de
mogelijke reductie 330 ton NOx (0,3 kton NOx). Door (Kroon, 2008) is er vanuit gegaan
dat een hoger NOx-verwijderingsgraad bereikt kan worden door een groter katalysator
volume te gebruiken. Mede wegens de relatief hoge NOx-reductie en omdat het
eigenlijk om een uitbreiding van de reeds aanwezige SCR-installatie gaat, zijn de kosten
beperkt. De kosteneffectiviteit is iets hoger dan 1 €/kg NOx-emissie vermeden. Voor de
eigenaar van de installatie stijgen de kosten met circa 5% (circa 0,3 €ct/kWhe). Indien de
kosten en effecten zwaar meewegen bij besluitvorming omtrent aanscherping, verdient
het aanbeveling deze nauwkeuriger te inventariseren.

5.5 Conclusie NOx-eis voor (bio)dieselmotoren
De aangescherpte eis van 140 mg NOx/Nm3 bij 3% O2 (40 g/GJ) is technisch niet zo
gemakkelijk haalbaar. Indien de emissie zonder SCR al redelijk laag is, zoals bij nieuwe,
kleinere motoren met een hoog toerental het geval is, kan met een goede SCR aan de
eis voldaan worden. Bij de zeer grote motoren, die vergelijkbaar zijn met wat op
zeeschepen gebruikt wordt, ligt de NOx-emissie, door de grote cilinderdiameter, zodanig
hoog dat een SCR verwijderingsrendement van 97-98% nodig is. Dit vergt bijvoorbeeld
een groot katalysator volume en een nageplaatste oxidatiekatalysator om een
overschot aan reductiemiddel af te breken. Omdat er ook nu al een SCR nodig is, zijn de
meerkosten beperkt. Er zijn hier wel enkele voorbeelden van bekend. De Amerikaanse
EPA stelt vanaf 2012 eisen aan dieselmotoren van 75 tot 560 kW die richting het
Nederlandse voorstel van 40 g/GJ gaan.

60

Er wordt internationaal onderzoek gedaan om, met behulp van rookgasrecycling en
waterinjectie, de NOx-emissie
emissie van zeer grote motoren terug te dringen. Er wordt naar
gestreefd om dit, voorzien van de nodige praktijkervaring, in 2014 commercieel op de
markt te zetten. Bij nieuwe motoren zou, mits deze technologie op de markt
verkrijgbaar is, met een gewone SCR aan de gestelde eis voldaan kunnen worden.
Overwogen
n kan worden om een aangescherpte NOx eis te implementeren voor nieuwe
motoren, maar niet op het niveau van de voorgestelde 140 mg NOx/Nm3 bij 3% O2 (40
g/GJ). Hoewel voor een deel van de vermogens een gelijkwaardige eis is geformuleerd
onder Tier 4 in de VS, vallen de grotere vermogenscategorieën onder een soepelere eis,
namelijk 74 g/GJ. Omgerekend zou een nagenoeg gelijke emissie-eis
emissie eis op een niveau van
250 mg NOx /Nm3 bij 3% O2 kunnen liggen. De zeer grote motoren vallen onder Tier 4
onder soepelere eisen dan voornoemd. Vanwege eenduidigheid in de regelgeving en
het creëren van een gelijk speelveld voor de diverse vermogenscategorieën zou aan alle
overige vermogenscategorieën een gelijke eis gesteld kunnen worden, zowel voor
categorie kleiner dan 560 kW al
alss voor motoren met een cilinderinhoud van 10 liter of
meer.

Eis welke het Ministerie kan
overwegen

Men zou de inwerkingstrededatum zoveel mogelijk gelijk kunnen laten lopen met
invoering van de eisen in VS. Op deze wijze is de beschikbaarheid van motoren, en
eventuele nageschakelde technieken
technieken,, gegarandeerd. De EPA laat de Tier 4 NOx-eisen,
die vergelijkbaar zijn met het hier besproken voorstel, in de periode 2014-2017
2014 2017 in
werking treden. De zeer kleine vermogenscategorie zou, gelijk aan de eisen in de EPA,
onder een soepeler emissie
emissie-eis
eis kunnen vallen. Voor bestaande motoren zou een
overgangsregeling ontworpen kunnen worden.
Tenslotte zou meer draagvlak gecreëerd kunnen worden voor een dergelijke eis door in
samenwerking met leveranciers een bestaande biodieselmotor (> 1 MWe) aan te passen
zodatt deze aan de voorgestelde eis voldoet.

ECN
ECN-E--13-029

Scherpere NOx-eis
NOx eis bij (bio)dieselmotoren 61

6
Aanscherping methaan-eis
bij gasmotoren
6.1 De methaan-eis bij gasmotoren
Voorstel aanscherping

Technische oorzaak van
methaanemissies

Het voorstel beschreven in dit hoofdstuk betreft een aanscherping van de eis aan
emissie van (onverbrande) koolwaterstoffen bij aardgasverbranding in gasmotoren van
1 MWe/2,5 MWth of groter. De bestaande eis is 1500 mg C/Nm3 bij 3% O2 en de
overwogen aanscherping ligt op het niveau van 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2. Deze laatste
waarde wordt momenteel voorgeschreven bij aanvraag voor een groen label kas
certificaat (SMK, 2012). De eis is uitgedrukt in gewicht aan koolstof en heeft betrekking
op alle koolwaterstoffen in het rookgas. De bestaande eis is sinds 1 april 2010, de
datum van inwerkingtreding van Bems, van kracht voor nieuwe aardgasmotoren.
Omdat het grootste deel van deze koolstof bij aardgasverbranding zich bevindt in de
vorm van methaan, wordt deze eis de ‘methaan-eis’ genoemd. Onverbrand aardgas in
het rookgas betekent feitelijk een efficiëntieverlies bij de motor en was bij voorkeur wel
verbrand tijdens het motorbedrijf. Het wordt ook wel ‘methaanslip’ genoemd.
De methaanslip wordt veroorzaakt doordat het brandstofmengsel in de cilinder
gedeeltelijk, en in extreme gevallen zelfs geheel, niet deelneemt aan de verbranding.
Dit wordt bepaald door zowel het motorontwerp, in het bijzonder de spleetvolumes in
de cilinder, als de afstelling, zoals de luchtovermaat. Uit het onderzoek van (KEMA,
2011) blijkt dat de methaanemissie uit gasmotoren in hoofdzaak wordt bepaald door
spleetvolumes in de cilinder en de verbrandingscondities in de cilinder. Hoewel veel
ontwikkelingen zijn gericht op het minimaliseren van delen in de cilinder die niet
deelnemen aan de verbranding, zullen spleetvolumes in de cilinder altijd technisch
noodzakelijk blijven voor het stabiel bedrijven van een motor (Van Dijk, 2004).
De toepassing van lean-burn, ofwel een motorbedrijf bij zeer hoge luchtovermaat, zorgt
er mede voor dat de hoeveelheid onverbrande koolwaterstoffen hoog blijft, ondanks
motortechnische ontwikkelingen (Van Dijk, 2004; KEMA, 2011). Het vlamfront kan bij
zeer hoge luchtovermaat worden gedoofd nabij de cilinderwand en de spleetvolumes,

62

waardoor delen van de brandstof onverbrand de cilinder verlaten (KEMA, 2011). De
oorzaak van dit effect wordt geïllustreerd in Figuur 10 (Cummins, 2007b). In deze figuur
is de luchtovermaat uitgedrukt in lambda, welke direct gerelateerd is aan het
volumepercentage zuurstof in het rookgas (zie onder meer Paragraaf 2.2 en Figuur 1
voor aanvullende informatie over het effect en het belang van luchtovermaat).
Door de motor te bedrijven bij een hogere, gemiddelde effectieve druk (BMEP: brake
mean effective pressure), wordt het asrendement verhoogd. Tegelijkertijd is het stabiel
bedrijven van de motor met betrekking tot de luchtovermaat kritischer: een zeer hoge
luchtovermaat verhoogt de kkans
ans dat een motor last heeft van ‘misfiring’, wat de
koolwaterstofemissies zal verhogen (Cummins, 2007b).

Figuur 10: Detonatiegrafiek volgens Cummins (Cummins, 2007b)

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping methaan-eis
methaan eis bij gasmotoren 63

Methaanslip bij WKK-gasmotoren vernietigt aanzienlijk deel van de CO2-reductie
De inzet van gasmotoren voor WKK-toepassingen bespaart ten opzichte van gescheiden
opwekking van warmte en kracht, energie en emissies van het broeikasgas CO2. De
methaanslip resulteert in de uitstoot van het broeikasgas methaan, waardoor een
aanzienlijk deel van de CO2-reductie weer wordt vernietigd.
Hier is een rekenvoorbeeld uitgewerkt, uitgaande van WKK-karakteristieken voor de SDE
(Hers & Wetzels, 2009):
 Case grote gasmotor: 41% electrical efficiency, 49%thermal efficiency
 Case kleine gasmotor: 34% electrical efficiency, 52%thermal efficiency
 Referentie 2006-2011 gescheiden opwekking elektriciteit, STEG, bij gebruiker: 50,5%
(Wetzels et al, 2011)
 Referentie gescheiden opwekking warmte: 90% (Wetzels et al, 2011)
Onder deze rekenvoorwaarden levert een grote gasmotor een besparing op in
energiegebruik en CO2-emissies van 26% en voor een kleine motor is dat 20%. De
bestaande en voorgestelde methaan-eis, 1500 respectievelijk 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2,
zijn omgerekend 420 respectievelijk 336 g C/GJaardgas. Onder de aanname dat de
gasmotoren emitteren op het niveau van de bestaande en voorgestelde methaan-eis,
dat 90% van de koolwaterstof-emissies bestaat uit methaan en een GWP van 21 CO2-eq
voor methaan , is berekend dat 10,6 respectievelijk 8,6 kg CO2-eq per GJ aardgas wordt
geëmitteerd; hierbij moet ook een gewichtscorrectie voor koolstof naar methaan
worden toegepast. Hierdoor daalt de netto CO2-reductie; de resultaten staan in
tabelvorm hieronder.

Case grote gasmotor
Case kleine gasmotor

CO2 reductie
zonder
methaanslip
26%
20%

CO2 reductie bij
CH4 emissie van
1200 mg C/Nm3
15%
8%

CO2 reductie bij
CH4 emissie van
1500 mg C/Nm3
12%
5%

6.2 Metingen aan methaanemissies
De emissie van methaan heeft een relatie met de grootte van de motor (Dueck et al,
2008). Deze relatie is zeker niet lineair: er blijken grote verschillen te zijn tussen de
diverse fabrikanten (KEMA, 2007, 2009 en 2011). Dit duidt erop dat ontwerp,
technische parameters en motorafstellingen een belangrijke rol spelen. Door een niet al
te grote motor te kiezen dan wel door een bepaald motormerk te kiezen, kunnen de
methaanemissies gereduceerd worden. Daarnaast zullen nog enkele andere
mogelijkheden worden behandeld in Paragraaf 6.3.

64

Door KEMA zijn diverse meetcampagnes aan aardgasmotoren uitgevoerd in 2007, 2009
en 2011 (KEMA, 2007, 2009 en 2011). De meetcampagne in 2007 is uitgevoerd aan tien
gasmotoren in de vermogensklasse 1,5 MWe tot 5 MWe. Van deze tien gasmotoren
zouden er twee niet hebben voldaan aan de eis van 1500 mg C/Nm3; één van deze ging
zelfs ruim
uim boven 2000 mg C/Nm3 (bij 3% O2). Vijf motoren (inclusief de voornoemde
twee) zouden niet hebben voldaan aan de voorgestelde eis. Slechts twee motoren
emitteerden minder dan 1000 mg C/Nm3 bij 3% O2 (KEMA, 2007).
In
n het voorjaar 2009 is een dertigtal
tal gasmotoren doorgemeten (KEMA, 2009).
2009). Van de
deze
3
gasmotoren bleken er 5 meer te emitteren dan
dan 1500 mg C/Nm (bij 3% O2),
geconcentreerd bij twee fabrikanten, en 12 meer te emitteren dan
d 1200 mg C/Nm3 (bij
3% O2), verspreid over 5 verschillende fabrikanten.
fabrikanten. Opvallend en zorgelijk is dat een
drietal motoren, die in 2007 ook door KEMA zijn gemeten (KEMA, 2007), nu 400 tot 600
mg/Nm3 hoger uitkomen en fors boven de 1500 mg C/Nm3 emitteren bij 3% O2. Tien
motoren emitte
emitteerden
erden minder dan 1000 mg C/Nm3 bij 3% O2 (KEMA, 2009).
In twee meetcampagnes, namelijk de winter en het voorjaar van 2011, zijn door KEMA
opnieuw tien motoren doorgemeten; er zijn dus twintig metingen verzameld (KEMA,
2011). Van de twintig metingen bleken er 4 meer te emitteren dan
d 1500 mg C/Nm3 (bij
3% O2), waarbij 1 motor tot 2x dit niveau emitteert. Er bleken 8 metingen, inclusief de
voornoemde, meer te emitteren dan het niveau van 1200 mg C/Nm3 (bij 3% O2). Hierbij
zaten drie motoren die bij beide metingen boven dit niveau emitteerden. Vier metingen
lieten een emissie zien van minder dan 1000 mg C/Nm3 bij 3% O2, waarvan twee
metingen bij dezelfde motor lagen. Sommige motoren namen deel aan de
meetcampagnes
pagnes van 2007 en 2009. Het is opvallend dat een aantal motoren, hetzij ten
opzichte van deze eerdere meetcampagnes, hetzij ten opzichte van twee metingen in
2011 zelf, een sterk fluctuerende methaanemissie laten zien. Oorzaken hiervan ten
opzichte van de meetcampagnes van 2007 en 2009 zijn onbekend. Binnen de 2011
2011meetcampagnes werd in twee gevallen, de WKK-motoren
WKK motoren 5 en 6, een relatief groot
verschil in methaanemissie waargenomen, waarbij tegelijkertijd ook een verschil in
luchtovermaat, de lambda, is waa
waargenomen.
rgenomen. Voor deze twee motoren is ook enige
variatie in ontstekingstijdstip waargenomen tussen de twee verschillende
meetcampagnes; volgens (Van Dijk, 2004) is het effect hiervan op de methaanemissie
echter beperkt. Opvallend is dat een lagere luchtoverm
luchtovermaat
aat in deze gevallen ook
resulteert in een meetbaar lagere methaanemissie en een hoger motorrendement. Een
van de conclusies van KEMA is dat het park aan de methaan
methaan-eis
eis van Bems kan voldoen
(gemeten range op twee motoren na: 1000-1500
1000 1500 mg C/Nm3). De onderkant
onderkant van de
3
bandbreedte, 1000 mg C/Nm , vormt gelijk de praktische onderkant voor de komende
jaren voor het gasmotorpark volgens KEMA.

Meetcampagnes in Nederland:
2007 door KEMA

Meetcampagnes in Nederland:
2009 door KEMA

Meetcampagnes in Nederland:
2011 door KEMA

Tenslotte heeft KEMA ook enkele biogasmotoren in meetcampagnes meegenomen,
maar deze blijven allen onder het niveau van de bestaande Bems-eis;
Bems eis; er is één motor
welke boven de 1200 mg C/Nm3 uitkwam.
KEMA heeft eveneens waargenomen dat de voorgeschreven meetmethode resulteert in
een overschatting van de methaanemissie. De overschatting van de methaanemissie
bedraagt ongeveer 12
12%
% (KEMA, 2011). Een betere meetmethode zou wenselijk zijn.
Indien deze meetmethode wordt verbeterd en voorgeschreven, zullen meer
gasmotoren uit de voornoemde meetcampagnes voldoen aan de bestaande en
voorgestelde eis.

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping methaan-eis
methaan eis bij gasmotoren 65

Meetcampagnes in Nederland:
2008 door Wageningen UR
Glastuinbouw

Ook is er in 2008 een meetcampagne uitgevoerd door Wageningen UR Glastuinbouw en
Plant Research International (Dueck et al, 2008). Drie van de vijf gemeten motoren
hadden een methaanemissie hoger dan de eis van 1500 mg C/Nm3 (bij 3% O2). Eén
motor had een emissie lager dan 1000 mg C/Nm3 bij 3% O2. Deze studie concludeert
een redelijk duidelijke relatie van de methaanemissie met de vermogensgrootte van de
motor (Dueck et al, 2008). Op deze relatie wordt verderop uitgebreid teruggekomen.
De NOx-metingen bij de installaties met SCR, waarbij ureum ook daadwerkelijk werden
gedoseerd, kwamen in (KEMA, 2007; KEMA, 2011; Dueck, 2008) allemaal ruim onder de
emissiewaarde van 100 mg/Nm3 (bij 3% O2). Veruit de meeste motoren in deze
meetcampagnes waren uitgerust met SCR; alleen tijdens de meetcampagne van 2011
waren drie motoren zonder SCR uitgerust.
Tijdens de meetcampagne van KEMA in 2009 waren van de 30 motoren 9 zonder SCR
uitgerust. Van de 21 motoren met een SCR waren 2 met afgeschakelde ureumdosering,
6 met een wisselende ureumdosering en 13 met ureumdosering. Van de 13 met
ureumdosering werd waargenomen dat er 2 een NOx-emissie van meer dan 100
mg/Nm3 (bij 3% O2) hadden; degene met de hoogste emissie zat op het niveau van
158 mg/Nm3 (bij 3% O2). De 6 motoren met een wisselende ureumdosering zaten,
evenals de overige 11 met ureumdosering, ruim onder het niveau van 100 mg NOx/Nm3
(bij 3% O2) ten tijde van de dosering. Hoewel in het verleden een mogelijke relatie van
de methaanemissie met de NOx-emissie is gesuggereerd (o.a. KEMA, 2009), is het in
ieder geval duidelijk uit de diverse meetcampagnes dat SCR niet tot hogere
methaanemissies leidt. De metingen uit 2011 zijn ook tussen de motor en de
katalysator en na de katalysator uitgevoerd; hieruit kan worden geconcludeerd dat de
aanwezigheid van een SCR leidt tot enige reductie van de totale methaanemissie. Voor
zover achterhaalbaar zijn al deze motoren uitgerust met een SCR inclusief
oxidatiekatalysator om eventuele ammoniakslip af te vangen. Deze
oxidatiekatalysatoren zijn over het algemeen in staat om de hogere koolwaterstoffen
(vanaf C2) ook weg te oxideren; dat resulteert in een beperkte reductie van de totale
methaanemissie. Analyse van de diverse motoren in de meetcampagne van 2011 laat
zien dat de hoogte van de NOx-emissies direct uit de motor geen enkele relatie vertoont
met de hoogte van de methaanemissie. Het enige opvallende is dat de eerder
beschreven twee gevallen binnen de 2011-meetcampagne een relatief groot verschil in
methaanemissie laten zien, waarbij tegelijkertijd ook een verschil in luchtovermaat, de
lambda, is waargenomen. Bij de lagere luchtovermaat resulteerde dit in een meetbaar
lagere methaanemissie en een hoger motorrendement, maar ook in hogere NOxemissies direct uit de motor. Als binnen hetzelfde motorsysteem deze parameter wordt
aangepast, lijkt dat dus gevolgen te hebben voor deze emissies. Vanwege de
aanwezigheid van een SCR-katalysator heeft de verhoging van de NOx-emissies direct
uit de motor geen gevolgen voor het emissieniveau na de katalysator.

Motorvermogen versus
methaanemissie

Analyse van het motorvermogen versus de methaanemissie op basis van alle
voornoemde meetcampagnes laat zien dat er wel een zekere relatie is met het
vermogen, maar dat deze niet lineair verloopt, zie ook Figuur 15 in Bijlage B. Vermogens
kleiner dan 1 MWe laten emissies zien tussen 190 en 1205 mg C/Nm3 (bij 3% O2), terwijl
vermogens groter dan 1 MWe een spreiding laten zien in methaanemissies, welke niet
lineair toeneemt met vermogen. De uitschieters tussen 1 en 2 MWe liggen tussen 770

66

en 2220 mg C/Nm3 (bij 3% O2), waarbij 8 van de 36 motoren niet aan de bestaande
Bems eis voldoen. Tussen 3 en 4 MWe liggen de uitschieters tussen 600 en 3300 mg
C/Nm3 (bij 3% O2), waarbij slecht 1 van de 8 motoren niet aan de bestaande Bems eis
voldoet. Feitelijk zou in elke vermogenscategorie een gelijkwaardig aantal en variatie
aan motoren moeten worden geanalyseerd om tot een robuuste conclusie te komen,
maar gezien de huidige spreiding van de meetresultaten lijkt een lineair
lineair verband vrij
onwaarschijnlijk. Overigens wordt hier opgemerkt dat in vrijwel alle
vermogenscategorieën, motoren zijn te vinden die zowel minder dan 1500 als minder
dan 1200 mg C/Nm3 (bij 3% O2) emitteren.
Naar aanleiding van de eerder beschreven twee gevallen binnen de 20112011
meetcampagne waarbij een relatief groot verschil in methaanemissie waargenomen in
combinatie met een verschil in luchtovermaat, is het zuurstofpercentage versus de
methaanemissie
anemissie geanalyseerd. In Figuur 11 en Tabel 22 is een grafische en cijfermatige
indeling van de diverse metingen weergegeven naar methaanemissie en het gemeten
zuurstofpercentage
stofpercentage in het rookgas. Het zuurstofpercentage en de lambda hangen direct
met elkaar samen: hoe meer luchtovermaat tijdens het motorbedrijf, hoe hoger het
zuurstofpercentage. In Figuur 11 en Tabel 22 is duidelijk te zien dat bij hogere
zuurstofpercentages, een groter deel van de motoren hoge methaanemissies laat zien.
Voor een robuuste conclusie verdient het aanbeveling om bij elk zuurstofpercentage
een gelijkwaardig aantal en variatie aan motoren te analyseren, maar de hier
uitgevoerde analyse duidt erop dat een motorbedrijf bij hoog zuurstofpercentage
resulteert in een gro
grotere
tere kans op hoge koolwaterstofemissies. Niet elk motortype
reageert op gelijke wijze op hetzelfde zuurstofpercentage en zelfs dezelfde motor kan
een variërende methaanemissie laten zien, terwijl het zuurstofpercentage nauwelijks is
veranderd. Deze resulta
resultaten
ten lijken er wel op te duiden dat een motorbedrijf bij hoog
zuurstofpercentage kritischer wordt, waardoor de kans op een hoge methaanemissie
toe lijkt te nemen. Feitelijk zou er meer onderzoek gericht moeten zijn op deze
parameter; indien juist, zou dit b
betekenen
etekenen dat het gebruik van lean-burn
lean burn technologie
om de NOx--emissies
emissies te reduceren, resulteert in een toename van de methaanemissies.
Analyse van het motorvermogen naar het actueel zuurstofpercentage tijdens het
motorbedrijf laat zien dat tussen 0,5 MWe en 2 MWe veruit de meeste motoren worden
bedreven tussen 8 en 10 vol
vol-% O2, terwijl vanaf 2 MWe de motoren vrijwel zonder
uitzondering worden bedreven tussen 10 en 11,5 vol
vol-% O2.

ECN
ECN-E--13-029

Zuurstofpercentage tijdens
motorbedrijf versus
versu
methaanemissie

Aanscherping methaan-eis
methaan eis bij gasmotoren 67

Figuur 11: Gasmotormetingen uit (KEMA, 2007, 2009, 2011; Dueck, 2008) ingedeeld naar
methaanemissie en zuurstofpercentage.

Hydrocarbon emission (mg C/Nm3 @ 3% O2)

3500
3000
2500

KEMA Meetcampagne
2007 - catalyst on

2000

KEMA Meetcampagne
2009

1500

KEMA Meetcampagne
Winter 2011

1000

KEMA Meetcampagne
Spring 2011

500

WUR Meetcampagne 2008

0
5,5

6,5
7,5
8,5
9,5
10,5
Measured Oxygen content (vol-% O2; dry)

11,5

Tabel 22: Absoluut en procentueel aantal motormetingen naar methaanemissie (mg C/Nm3 bij 3% O2,
droog) en zuurstofpercentage (droog, vol-%). Totaal aantal motormetingen is 65; indien een katalysator
aanwezig is, is de meting na de katalysator leidend geweest. Metingen afkomstig uit (KEMA, 2007,
2009, 2011; Dueck, 2008).

0-1000 mg C/Nm

3

5,5-8 vol% O2

8-9 vol% O2

9-10 vol% O2

10-11,5 vol% O2

3

7

10

2

1000-1200 mg C/Nm

3

-

3

10

5

3

1200-1500 mg C/Nm

1

1

7

3

3

1500-2000 mg C/Nm

-

-

7

2

3

-

-

-

4

2000-3500 mg C/Nm

Omgerekend naar percentage van totaal aantal motormetingen
0-1000 mg C/Nm

3

4,6%

10,8%

15,4%

3,1%

3

-

4,6%

15,4%

7,7%

3

1,5%

1,5%

10,8%

4,6%

1500-2000 mg C/Nm

3

-

-

10,8%

3,1%

3

-

-

-

6,2%

1000-1200 mg C/Nm
1200-1500 mg C/Nm
2000-3500 mg C/Nm

68

Tabel 23: Aardgasmotormetingen in Denemarken (Brændselsforbrug
ndselsforbrug = brandstofconsumptie; Lugt =
geur in Deense Lugt Enheder
Enheder;; Elvirkningsgrad = elektrische efficiëntie) (Tabel 18 uit Nielsen & Thomsen,
2010)
Fabrikat

Type

Brændselsfo
ndselsfo NOx

UHC (C)

CO

N2O

Lugt

Formaldehyd

Elvirkningsgrad

rbrug

(g/GJ)

(g/GJ)

(g/GJ)

(g/GJ)

(LE/m )

(g/GJ)

(%)

3

(TJ/jaar)
Caterpillar

3500

3805

142

423

41

0,44

5650

0,28

37,2

Caterpillar

3600

2723

94

569

57

0,57

-

18,48

38,7

Caterpillar

GM34

538

123

484

49

0,76

-

-

43,3

Deutz

604/620

726

143

182

46

0,65

-

-

34,8

Jenbacher

300

4221

149

352

66

0,67

-

8,28

37,7

Jenbacher

400

452

-

-

-

-

-

-

-

Jenbacher

600

2203

104

314

34

0,56

7008

7,70

41,7

MAN

Rollo

538

143

66

137

-

-

-

33,0

Niigata

Alle

28

87

1188

161

-

-

-

37,0

Rolls-Royce

K

6417

159

470

60

0,59

1800

15,02

41,6

Rolls-Royce

B

364

139

330

47

0,77

-

-

45,5

Wärtsila

25SG

1369

132

372

64

0,63

-

-

-

Wärtsila

34SG

2162

111

448

67

0,48

-

14,86

42,1

Wärtsila

Øvrige

1390

125

537

25

-

-

-

39,2

Waukesha

Alle

252

-

-

-

-

-

-

-

Cummins

Alle

60

157

324

48

-

4150

-

39,6

Øvrige

Alle

785

-

-

-

-

-

-

-

In Tabel 23 staan metingen die aan gasmotoren in Denemarken zijn uitgevoerd (Nielsen
& Thomsen
Thomsen,, 2010). Om de cijfers om te rekenen naar mg/Nm3 bij 3% O2 moeten deze
door 0,28 gedeeld worden. De NOx-emissies
emissies liggen op het niveau van wat in
in Nederland
nu gangbaar is. De methaan
methaan-eis in Bems ligt omg
omgerekend
erekend op ongeveer 420 g/GJaardgas,
gronings. Ongeveer de helft van de gemeten motoren in Denemarken heeft een hogere
UHC-emissie
emissie dan de Nederlandse eis (UHC=onverbrande
C=onverbrande koolwaterstoffen). Aan de eis
3
van 1200 mg/Nm , omgerekend is dat 336 g/GJaardgas, gronings, wordt door 40% van de
motoren voldaan. De gemiddelde emissiefactor
emissie
van aardgasmotoren laat de laatste
jaren wel een daling zien richting de genoemde emissie
emissie van 1200 mg (C in CxHy)/Nm3 bij
3% O2, zie Figuur 14.. Meer emissiemetingen, bijvoorbeeld over emissies tijdens het
opstarten, zijn te vinden in (Jensen, 2007).

Meetcampagnes in
Denemarken

6.3 Reductie van de methaanemissie bij
gasmotoren
Methaan laat zich lastiger afbreken dan andere koolwaterstofverbindingen:
koolwaterstofverbindingen eer zijn veel
hogere temperaturen nodig voor methaanoxidatie in vergelijking met de oxidatie van
andere koolwaterstoffen
koolwaterstoffen. De zelfontbrandingstemperatuur
zelfontbrandingstemperatuur van methaan, 537°C, ligt
aanzienlijk hoger dan dat van andere typische componenten in aardgas (Haynes, 2013).
De rookgastemperaturen variëren tussen 350°C
350 C en 600
600°C
C en zijn met name afhankelijk
van de toepassing van turbo en open
open--chamber of pre
pre-chamber
chamber bij de motor (De Wit &
Mofid, 2005). Tijdens de meetcampagne van 2011 varieerde de rookgastemperaturen

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping methaan-eis
methaan eis bij gasmotoren 69

tussen 385°C en 495°C en was de gemiddelde temperatuur 445°C over de tien
verschillende motoren (KEMA, 2011). Er zijn wel nageschakelde technieken beschikbaar
om de emissies in het rookgas te reduceren, maar het zijn geen eenvoudige en
goedkope technieken. Het voorkomen van methaanemissies via motorzijdige
aanpassingen heeft dan ook de voorkeur. Enkele motorzijdige aanpassingen zullen
hieronder worden behandeld.
Zoals hiervoor vermeld, is het ook mogelijk om methaanemissies op enkele manieren
rookgaszijdig te reduceren. Allereerst kan een katalysator gebruikt worden om methaan
bij lagere temperaturen weg te oxideren. Katalysatoren voor beperking van
formaldehyde uitstoot en methaanuitstoot uit aardgasauto’s zijn in dit kader mogelijk
ook relevant.
Een tweede optie is om het rookgas eerst te verhitten en dan over een katalysator te
leiden. Omdat bij de methaanverbranding warmte vrijkomt, kan er voldoende warmte
ontstaan om het ingaande uitlaatgas weer te verhitten.
Een laatste optie is om te verhitten tot spontane verbranding. Dit systeem is al meer
dan 200 keer geleverd en kost ongeveer 0,5 eurocent/kWh. Ook bedrijven die systemen
leveren voor de afbraak van industriële ventilatielucht met verdunde koolwaterstoffen
of methaan uit de ventilatielucht van kolenmijnen, kunnen dergelijke systemen leveren.

Motorzijdige aanpassingen

In een rapport van Gasunie worden reeds enkele motorzijdige aanpassingen behandeld,
waarvan de motorafstelling de meest kansrijke aanpassing is voor lean-burn motoren.
Voor de methaanemissie is de afstelling van de luchtfactor daarbij de meest relevante
parameter (Van Dijk, 2004). Wel geldt er een wet van communicerende vaten: verlaging
van de luchtfactor resulteert bij verlaging in minder methaanemissies, maar hogere
NOx-emissies en vice versa (Van Dijk, 2004). De diverse meetcampagnes in Nederland
laten zien dat veel gasmotoren reeds met een SCR zijn uitgerust, zoals eerder
beschreven. Het rookgas van de meeste motoren lag pas na de SCR op een emissie van
100 mg NOx/Nm3 (bij 3% O2) (KEMA, 2007; KEMA, 2011; Dueck, 2008). Voor nieuwe
motoren die moeten voldoen aan een Bems-eis van 100 mg/Nm3 (bij 3% O2), zal
toepassing van SCR vrijwel standaard zijn. Omdat toepassing van SCR verhoging van
NOx-emissies in het rookgas zal reduceren, creëert dit ruimte voor motorzijdige
aanpassingen voor de reductie van methaan. Zoals reeds is geanalyseerd in Tabel 22,
lijken de diverse meetcampagnes er wel op te duiden dat een motorbedrijf bij hoog
zuurstofpercentage (dus hogere lambda) kritischer wordt, waardoor de kans op een
hoge methaanemissie toe lijkt te nemen. Aanpassing van de lambda is technisch goed
mogelijk (Van Dijk, 2004). Ook uit Figuur 10 blijkt dat er een optimale luchtfactor is
tussen “detonation” en “misfiring”, waarop de motor bedreven dient te worden. De
zeer hoge luchtovermaat zal de kans op “misfiring” waarschijnlijk doen toenemen. Door
nieuwe motorafstelling zullen de meeste gasmotoren met hoge luchtovermaat een
emissiereductie ten aanzien van methaan laten zien, terwijl de toegenomen NOxemissies met behulp van een SCR gereduceerd kunnen worden.
Volgens (KEMA, 2011) was er in de meetcampagne van 2011 maar beperkt sprake van
“misfiring”. De bijdrage ten gevolge hiervan is dus zeer beperkt geweest in deze
meetcampage. Zoals eerder beschreven kan het vlamfront bij zeer hoge luchtovermaat
worden gedoofd nabij de cilinderwand en de spleetvolumes, waardoor delen van de

70

brandstof onverbrand de cilinder verlaten (KEMA,
(KEMA, 2011). Voor een aantal gasmotoren
vormt dit effect ten gevolge van een wijziging van de luchtovermaat een goede
verklaring (KEMA, 2011).
In het rapport van Gasunie worden verder minimalisatie van spleetvolumes in de
cilinder, monitoring methaanemissies,
methaanemissies, waterinjectie en HCCI genoemd (Van Dijk, 2004).
De laatste drie vinden (nog) vrijwel geen toepassing in de markt. Het effect en belang
van spleetvolumes is reeds beschreven in Paragraaf 6.1.. Spleetvolumes worden met
name beïnvloed door de zuigers. Bij één van de onderzochte motoren zijn de aluminium
zuigers vervangen door stalen zuigers. Het effect van deze stalen zuigers is onderzocht.
Volgens (KEMA, 2011) was he
hett onduidelijk of het ontwerp van deze stalen zuigers
inderdaad ook minimalisatie van het spleetvolume omvatte. In ieder geval bleek tijdens
de meetcampagne van 2011 deze stalen zuigers ongunstig te zijn voor de
methaanemissies; een verklaring kan niet worden
worden gegeven, gezien het gebrek aan
gegevens omtrent deze stalen zuigers (KEMA, 2011). In dit rapport wordt daarom
geadviseerd het effect van stalen zuigers opnieuw te onderzoeken (KEMA, 2011).
Reductie van methaanemissies door minimalisatie van spleetvolumes
spleetvolumes zal vermoedelijk
niet eenvoudig zijn (Van Dijk, 2004).
Anders dan bij andere vluchtige koolwaterstoffen (VOS) is het niet mogelijk
mogelijk om
methaan met een standaard oxidatiekatalysator af te breken.. Methaan is in
tegenstelling tot andere koolwaterstoffen (NMVOS) weinig reactief;
reactief; de afbraak van CO
en hogere koolwaterstoffen vindt plaats bij lagere temperaturen dan nodig is voor
methaan (Sklorz , 2003
2003;; De Wit & Mofid,
Mofid, 2005). Bij TNO heeft onderzoek
plaatsgevonden
gevonden naar een SCR die met plasma ondersteund wordt. Deze zou naast NOx
ook CH4 kunnen afbreken. Dit
it systeem lijkt echter niet vverder doorontwikkeld
doorontwikkeld te zijn.

Katalytische methaanreductie

Door Knook Energy Solutions International BV in Hoofddorp wordt momenteel een
katalysator ontwikkeld om methaan
methaanemissies
emissies van gasmotoren af te breken. Volgens
olgens de
internetsite van Knook wordt binnenkort ook een methaankatalysator geleverd (Knook,
2012). In 2012 is via TU Delft bevestigd dat dit type katalysator op laboratoriumschaal
wel is ontwikkeld en getest, maar dat verdere
verdere praktijktests nog moeten worden
uitgevoerd. Dit staat op de planning voor 2013. Overigens wordt hier opgemerkt dat
deze katalysator geïntegreerd moet worden met het besproken katalysatorsysteem in
Paragraaf 2.2
2.2,, wegens een aanwezige SOx-trap
trap in dat katalysatorsysteem. Deze SOxemissie komt vrij door verbranding van het geuradditief tetrahydrothiofeen in aardgas;
verwijdering hiervan lijkt dus voorlopig noodzakelijk voor deze techniek. Toepassing van
de methaankatalysator op het gehele gasmotorpark, ook als het bewezen technologie
is, is dus niet zonder meer mogelijk.
Wegens een methaan
methaan-eis
eis aan aardgasmotoren in Denemarken is door de Danish Gas
Technologyy Centre onderzoek verricht naar oxidatiekatalysatoren om de
methaanemissies uit het uitlaatgas van aardgasmotoren te reduceren . In een rapport
uit 2005 wordt beschreven dat de onderzochte katalysatoren, palladium/metaaloxide
katalysatoren van Kanthan AF, onvoldoende verwijderingsrendement hebben (De Wit &
Mofid,, 2005
2005).
). Het beeld dat methaanverwijdering met katalysatoren nog sterk in de
onderzoeksfase verkeert, wordt bevestigd door een review van Gélin.
Palladiumkatalysatoren blijken nog het meest veelbelo
veelbelovend
vend te zijn volgens deze review
(Gélin, 2009). Mede onder invloed van eisen aan formaldehyde
formaldehyde-emissies
emissies heeft

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping methaan-eis
meth
eis bij gasmotoren 71

Jenbacher onderzoek gedaan naar oxidatiekatalysatoren. De door hun ontwikkelde
oxidatiekatalysator voor formaldehyde heeft een standtijd van 4000 uur en is erg
gevoelig voor de aanwezigheid van zwavel (bij biogas wordt volledige ontzwaveling
aanbevolen) (Elsenbruch, 2009).
Door ECN is onderzoek verricht naar methaan en NOx reducerende katalysatoren bij
lage temperaturen. In het geval van gasmotoren vindt er gelijktijdige verwijdering plaats
van NOx én CH4, maar ook van andere koolwaterstoffen, aldehyden en CO zonder
toevoeging van de hulpstoffen ureum of ammoniak. De kracht van het concept is de
eenvoud: een hoogwaardige katalysator verwijdert alle ongewenste stoffen in het
rookgas zonder verdere hulpbronnen en appendages. De benodigde energie voor de
katalyse wordt gehaald uit het rookgas. Temperaturen beneden 500°C resulteerden in
onvolledige methaanverwijdering en bij 400°C was de methaanconversie verlaagd tot
ongeveer 10%. De katalysatoren ondervonden ook hinder door zwavelverontreinigingen
in het rookgas (Pieterse & Van de Brink, 2006).
De verdere opkomst van auto’s met aardgasmotoren zal eveneens leiden tot een
verhoging van methaanemissies door onvolledige verbranding in de motor. Hier wordt
regelmatig onderzoek naar verricht; enkele recente publicaties zijn (Cargnello et al,
2012; Farrauto, 2012). Een aantal bedrijven biedt oxidatiekatalysatoren voor
aardgasmotoren; lang niet altijd wordt vermeld of methaan eveneens wordt
gereduceerd door de aangeboden katalysator. Het bedrijf Donaldson claimt wel een
katalysator te hebben met een methaanverwijdering uit het rookgas tot ongeveer 80%
bij een automotor op gecomprimeerd aardgas (CNG) (Donaldson, 2012). Het is niet
duidelijk of dit aangeboden systeem geschikt zou zijn voor toepassing op het
Nederlandse gasmotorpark.

Methaanverwijdering met
verhitting en katalysator

REGENOX commercieel
beschikbaar

Zoals opgemerkt in het rapport van (De Wit & Mofid, 2005), heeft de Danish Gas
Technology Centre een systeem ontwikkeld met rhodiumkatalysatoren voor
methaanreductie, welke voldoende actief is voor rookgassen met een temperatuur van
440°C of meer (De Wit et al, 2000). Om een voldoende hoge temperatuur te bereiken
voor lage temperatuur rookgassen, is een systeem met naverbrander en
warmterecuperatie ontworpen: REGENOX. Alleen bij het opstarten is er hulpwarmte
nodig van de naverbrander, daarna produceert de gekatalyseerde reactie voldoende
warmte, die, middels warmte-uitwisseling, het inkomende rookgas op de gewenste
temperatuur brengt. Daarbij worden de volgende kostencijfers genoemd: € 50.000 voor
een oxidatiekatalysator met naverbrander (waarvan € 15.000 voor de naverbrander)
voor 1 MWe installatie. Het totale systeem met warmterecuperatie kost initieel
€ 270.000 voor 1 MWe installatie; de kosten hiervan kunnen dalen door een
eenvoudiger en efficiënter systeem met minder kleppen en katalysatorcapaciteit tot
€ 70.000 voor 1 MWe installatie (De Wit et al, 2000). Een naverbrander is weliswaar zeer
goedkoop, maar vereist continue brandstoftoevoer.
Technisch is het mogelijk om dit principe verder uit te werken met een SNCR: NOxverwijdering met NH3 bij hoge temperatuur. Op deze manier kunnen alle ongewenste
componenten in het rookgas worden verwijderd (Kristensen et al, 2001). Haldor Topsøe
biedt katalytische oxidatiesystemen commercieel aan onder de handelsnamen CATOX
en REGENOX, waarbij laatstgenoemde het meest geschikt is voor de
koolwaterstofconcentraties in rookgas van gasmotoren (Haldor Topsøe, 2012).

72

Er zijn diverse systemen om llage
age concentraties aan koolwaterstof af te breken. Een
nieuw toepassingsgebied betreft het verbranden van het methaan
methaan dat zich in lage
concentraties in de ventilatielucht van kolenmijnen bevindt. Deze concentraties zijn
vergelijkbaar met die van het uitlaatgas van gasmotoren. Sinds 1995 is door CANMET
CANMET,
het Energy Technology Centre in Canada,
Canada, een systeem ontwikkeld om methaan
methaan uit de
ventilatielucht van mijnen te verwijderen: het CH4MIN systeem (Sapoundjiev, 2004
2004;
Sapoundjiev, 2005
2005). In
n dit systeem wordt gebruik gemaakt van warmtewisselaars en de
warmte die bij het verbranden van methaan
methaan vrijkomt; verder is het systeem bruikbaar
tussen 0,1 en 1 vol
vol-%
% methaan in de ventilatielucht
ventilatielucht. De lucht moet middels een
ventilator door het systeem worden geblazen, waarmee energie verloren gaat. Bij
voldoende hoge concentratie methaan kan de thermische energie die vrijkomt,
aangewend w
worden
orden voor elektriciteitsopwekking. Voor een schema van het CH4MIN
systeem, zie Figuur 12,, in dit ggeval
eval toegepast op mijngas (Sapoundjiev, 2005).

Figuur 12: CH4MIN systeem om methaan uit ventilatiegas van mijnen te verwijderen (Sapoundjiev,
2005)

Een voorbeeld van een systeem dat al 30 jaar op de markt wordt gebracht, om sterk
verdunde koolwaterstoffen af te breken uit gasstromen, is de VOCSIDIZERtm van
MEGTEC. Dit is net als CH4MIN een zogenaamde flow
flow-reversal
reversal oxidizer waarbij
beurtelings de ene helft van de het keramische materiaal gebruikt wordt om op te
warmen en de andere helft om af te koelen. Het systeem is zelfvoorzienend bij 700 tot
2000 mg CH4/Nm3 en opereert bij ongeveer 1000°C. Nadeel is wel dat het keramische
materiaal bij aanvang eerst elektrisch moet worden opgewarmd (MEGTEC 2010).
MEGTEC brengt ook andere systemen op de markt en noemt op andere plaatsen ook
lagere methaanco
methaanconcentraties,
ncentraties, zo heeft de kleinste uitvoering van de EPSILON een
gasdebiet van 5000 Nm3/h (vergelijkbaar met een gasmotor van circa 2 tot 3 MWe). Een
ander bedrijf
bedrijf, Biothermica
Biothermica, heeft een vergelijkbaar systeem, VAMOXtm genaamd,
bruikbaar bij concentraties vvan
an 200 tot 1200 mg CH4/Nm3 en met voorverhitting door
propaanbranders (Duplessis, 2009).
Hoewel nog niet toegepast bij gasmotoren,
gasmotoren zouden deze systemen zich er wel voor
lenen. Problematisch kan de start
start-stop
stop operatie van een gasmotor zijn en langdurige
stilstand
ilstand van de motor. Er is wel enig drukverlies, maar afgezien van een paar kleppen

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping methaan-eis
methaan eis bij gasmotoren 73

en een extra ventilator zijn er geen bewegende delen. Ook hebben de systemen geen
last van storende stoffen in het gas.

Methaanreductie met
naverbranding

Regeneratieve naverbrander
commercieel beschikbaar

In een Gasunie rapport uit 2004 zijn de opties voor NOx- en CH4-reductie bij gasmotoren
geïnventariseerd (Van Dijk, 2004). Het rapport geeft de mogelijkheid van naoxidatiesystemen aan. Hierin wordt de rookgastemperatuur tijdelijk verhoogd om zo de
koolwaterstoffen inclusief methaan alsnog af te breken. Volgens Gasunie zijn deze
systemen op de markt beschikbaar en kunnen ze minimaal 95% van de methaan
omzetten. De installaties vergen wel veel ruimte (net als SCR), wat plaatsing bij
bestaande installaties (retrofit) duur maakt. Gasunie schat de CH4-reductiekosten voor
installaties van circa 1 MWe in de range van 1700 €/ton CH4 (nieuwbouw en gunstige
afschrijvingscondities) tot 4100 €/ton CH4 (retrofit en ongunstige afschrijvingscondities).
De resulterende specifieke emissiereductiekosten zijn in de range van ongeveer 0,5
€ct/kWhe tot 1,2 €ct/kWhe20. In de praktijk komt volgens het Gasunie rapport slechts
een beperkt deel van het bestaande gasmotorpark in aanmerking voor retro-fit met een
na-oxidatiesysteem. Als referentie noemt Gasunie gasmotorfabrikant Jenbacher die een
dergelijk systeem heeft draaien.
Naast de eerder beschreven oxidatiekatalysatoren voor formaldehyde-reductie, heeft
Jenbacher ook een regeneratieve naverbrander ontwikkeld: het CL.AIR© systeem
(GE Jenbacher, 2012), zie Figuur 13. Dit systeem heeft geen energie-ondersteuning
nodig bij vollastbedrijf. Het CL.AIR© systeem wordt in een container geleverd en is al op
meer dan 200 plaatsen gebruikt (Elsenbruch, 2009). Op het systeem wordt een garantie
afgegeven dat de emissie van zowel CO als THC (Total Hydro Carbon; inclusief methaan)
gereduceerd wordt tot minder dan 225 mg/Nm3 bij 3% O2 en formaldehyde tot (veel)
minder dan 45 mg/Nm3. De levensduur van ligt op 15 jaar. Volgens de toelichting wordt
geen gebruik gemaakt van een katalysator en vindt de afbraak bij 740-800°C plaats. Als
voorbeeld wordt een installatie genoemd met een 526 kWe gasmotor op biogas uit
varkensmest, vetafval en etensresten. Het CL.AIR© systeem vraagt een extra investering
van 100.000 euro (op een totale investering van 1,5 mln). De totale kosten van het
CL.AIR© systeem bedragen 0,4 tot 0,525 €ct/kWhe. Op basis van enkele praktijkmeting
wordt verwacht dat de THC emissie onder de 140 mg/Nm3 bij 3% O2 uit gaat komen
(Elsenbruch, 2009).

xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
20

Gasunie: “In de fictieve situatie dat deze maatregel op het gehele Nederlandse gasmotorpark (stand 2002)
toegepast zou kunnen worden, bedraagt het reductiepotentieel ongeveer 7,7 kton tot 12,5 kton CH4 op een
totale uitstoot in 2002 van 10,1 kton tot 16,5 kton. De bijbehorende specifieke reductiekosten liggen in de orde
van grootte van € 2640 tot bijna € 4300 per ton CH4. Inclusief correctie voor de CO2-uitstoot verbonden aan de
hulpenergie voor het thermisch opstarten van het na-oxidatiesysteem bedragen de reductiekosten ongeveer €
145 tot € 260 per ton CO2-equivalent.”

74

Figuur 13: CL.AIR© systeem om methaan te reduceren

Door KEMA zijn in 2009 metingen gedaan aan een gasmotor met naverbranding ((KEMA,
2010). Het gaat hierbij om een Rolls Royce motor van 2,4 MWe. Het gemiddelde
verwijdingsrendement van de naverbrander voor CxHy is 99,7% (en voor CO 99,6%), zie
ook Tabel 24.. Het methaangehalte van de koolwaterstoffen in het uitlaatgas van de
motor voor de naverbrander ligt op 89%. Er zijn bij de motor ook aldehyde metingen
uitgevoerd21; ook deze componenten
ponenten worden naverbrand en dalen met 96%. De
temperatuur in de naverbrander ligt tussen de 860 oC en 890oC. Volgens dee beschrijving
betreft het een gesloten naverbrander, maar geeft verder niet veel technische details.

Tabel 24: Metingen aan ingang en uitgang naverbander bij gasmotor
3

In mg/Nm

[CO]

[NOx]

bij 3% O2

CxHy
(uitgedrukt in C)

Meting 1 ingang

855

353

2417

Meting 2 ingang

854

346

2420

Meting 1 uitgang

4

229

4

Meting 2 uitgang

3

236

7

Meting 3 uitgang

3

227

10

Er zijn ook andere opties zoals de ‘Lean NOx Trap Catalysis’ van het Oak Ridge National
Laboratory (Parks, 2005). Deze katalysator neemt NOx op, en breekt gelijktijdig ook ca.
50% van het methaan af. Bij mijngas wordt er verder nog gesproken over het
verbranden in een gasturbine (in plaats van een oxidatiekatalysator tussen de
warmtewisselaars) of een eerste processtap waarbij de methaan eerst geconcentreerd
wordt. Deze technieken zijn, voor zover bekend, niet marktrijp.

Enkele andere opties

xxxxxxxxxxxxssssssssxxx
xxxxxxxxxxxxxx
21

Tijdens WKK
WKK-metingen
metingen in 2007 zijn aldehyde concentraties bepaald van 0,3 en 0,5 mg/m3 bij 3 vol-%
% O2. Deze
concentraties zijn duidelijk lager dan de in 2009 gemeten aldehyde concentraties van > 4,5 en > 7,0 mg/m3 bij 3
vol-% O2 voor de betreffende gasmotor (KEMA, 2010).

ECN
ECN-E--13-029

Aanscherping methaan-eis
methaan eis bij gasmotoren 75

Waterstoftoevoeging aan aardgas ofwel het HALO-concept, zoals besproken in
Paragraaf 3.2, zou ook de emissies van onverbrande koolwaterstoffen moeten
reduceren. Er worden in de betreffende studie geen emissieresultaten met betrekking
tot dit concept gerapporteerd, maar de verbranding vindt vollediger plaats (TIAX, 2006).
Experimenten worden uitgevoerd tot 15% H2, wat relatief hoge bijmengpercentages
zijn. Toepassing in de markt is daarmee niet eenvoudig; ook bevindt het HALO-concept
zich nog in de demonstratiefase.

6.4 Wetgeving methaanemissie gasmotoren
Op dit moment heeft Nederland, voor zover bij ECN bekend, de scherpste eisen aan
koolwaterstofemissies voor stationaire gasmotoren geformuleerd. Met de eisen aan
groen label kassen, welke verderop nader worden toegelicht, wordt zelfs alvast een
voorschot genomen op de voorgenomen aanscherping. Alleen in Denemarken zijn ook
emissie-eisen voor methaan bekend. Deze zijn ruimer dan in Nederland en gelden ook
voor biogasmotoren.
Er zijn wel landen met eisen ten aanzien van koolwaterstoffen of vluchtige organische
stoffen, maar de definitie omvat vaak niet de methaanemissie (VDMA, 2011a). Ook de
eisen in sommige regio’s in de VS sluiten de methaanemissie uit (SCAQMD, 2012).
Hoewel concrete wetgeving in de meeste landen ontbreekt, is er wel sprake van
belangstelling voor de CH4-emissies bij het gebruik van biogas in gasmotoren. Het CO2effect komt terug in ketenstudies, maar ook in EU-rapporten wordt de methaanslip ten
gevolge van het gebruik van gasmotoren aangekaart (Arcadis, 2010).

Formaldehyde-eisen

Methaan-eis in Denemarken

In deze context is het relevant om te vermelden dat de uitstoot van formaldehyde als
problematisch voor de luchtkwaliteit wordt gezien. Denemarken noemt een gemiddelde
uitstoot van 67 mg/Nm3; verderop wordt de formaldehyde-eis in Denemarken
beschreven. In Duitsland is de emissie-eis inmiddels aangescherpt naar 45 mg/Nm3 bij
3% O2. Metingen in Nederland laten een veel lagere uitstoot zien. Het is niet duidelijk
hoe dit komt. Maatregelen die de methaan-uitstoot reduceren, doen dit ook voor
formaldehyde. Andersom is dit niet noodzakelijk het geval22.
Denemarken is één van de weinige landen die expliciet een emissie-eis voor de
koolwaterstofemissie van gasmotoren heeft. Het niveau is 1500 mg C/Nm3 bij 5%
zuurstof en een elektrisch rendement van 30% (De Wit & Mofid, 2005) voor motoren
> 120kW. Dit komt overeen met 470 g C/GJ brandstof (1688 mg C/Nm3 bij 3%); hier gaat
nog een rendementscorrectie overheen van het elektrische rendement gedeeld door 30
(Denemarken, 2005). In Paragraaf 6.1 zijn karakteristieken gegeven voor twee
gasmotorcases. Op basis van de genoemde rendementen kan de Deense eis worden
omgerekend voor de case kleine gasmotor naar een eis van 1913 mg C/Nm3 (bij 3% O2)
en voor de case grote gasmotor naar een eis van 2307 mg C/Nm3 (bij 3% O2). Dit is
aanzienlijk ruimer dan de Nederlandse eis. In 2006 zijn de eisen ook gaan gelden voor
xxxxxxxxxxxxssssssssxxxxxxxxxxxxxx
22

In http://www.gasteknik.dk/gasteknik/pdf/gasteknik04_4.pdf uit 2004 is bijvoorbeeld sprake van een absorptie
proces dat 66% van de formaldehyde verwijdert.

76

bestaande gasmotoren. Deze eis geldt ook voor biogasmotoren (bij NOx en CO zijn de
Deense eisen aan biogasmotoren wel ruimer dan voor aardgasmotoren).
In Figuur 14 is de emissie
emissie-ontwikkeling
ontwikkeling van gasmotoren in Denemarken zichtbaar. De
emissiefactor bij biogas is (aanvankelijk) lager.
lager. Dit kan worden verklaard door het
gebruik van lean-burn
burn ope
open
n kamer motoren en geen voorverbrandingskamer motoren
zoals bij aardgas het geval is. Ook de grootte van de motoren kan verschillen,, wat
overigens niet in de publicatie is aangegeven.

Figuur 14: Ontwikkeling methaanemissiefac
methaanemissiefactor
tor van gasmotoren in Denemarken

In 2003 is er in Denemarken een formaldehyde eis ingevoerd voor nieuwe gasmotoren
(> 5 MWe) van 10 mg/Nm3 bij 5% O2 (11 mg/Nm3 bij 3% O2); hier gaat nog een
rendementscorrectie, van het elektrische rendement gedeeld door 30, overheen. Uit
onderzoek was gebleken dat de gemiddelde emissie op 67 mg/Nm3 lag, terwijl voor
andere bronnen maxima van 5 mg/Nm3 tot 20 mg/Nm3 worden voorgeschreven (bij
10% O2). Volgens informatie uit 2003 gaan er drie
drie fabrikanten katalysatoren uittesten
die formaldehyde reduceren: Enmaco Motorer, Jenbacher en Rolls Royce. De
fabrikanten betalen zelf de noodzakelijke aanpassingen (Denemarken,
(Denemarken 2003). Op de
website wordt eveneens vermeld dat de inwerkingstrededatum van de formaldehyde
eis is uitgesteld tot 1 januari 2006. Voor zover achterhaalbaar, is de hier vermelde eis
nog steeds van kracht.
Indien een ondernemer in de glastuinbouw voor een nieuw
nieuwe kas aan het GLKGLK-label
voldoet, kan hij deelnemen
elnemen aan de Regeling groenprojecten, de overheidsregelingen
MIA en VAMIL en het Borgstellingsfonds. Sinds januari 2005 werd in het kader van het
Groen Label Kas (GLK) certificatieschema een methaan
methaan-eis aan gasmotoren gesteld van
max. 240 g/GJ (1,2% niet verbrand) voor kleine motoren met directe ontsteking en max.
320 g/GJ (1,6% niet verbrand) voor grotere motoren met ‘voorkamerontsteking’. In het
Certificatieschema Groen Label Kas van eind 2007 w
werd
rd gesproken over een
3
koolwaterstofemissie
koolwaterstofemissie-eis
eis van 1100 mg/Nm
mg
(bij 3% O2) (SMK, 2007). In het
certificeringschema van 2010 en 2012 staat de emissielimiet voor
koolwaterstofemissies op 1200 mg/Nm3 (bij 3% O2) (SMK, 2010
2010;; SMK, 2012).
2012). Volgens de

ECN
ECN-E--13-029

Formaldehyde--eis
eis Denemarken

Groen label kas Nederland

Aanscherping methaan-eis
methaan eis bij gasmotoren 77

voorgeschreven meetprocedure en berekening in de regeling gaat het hierbij om het
gewicht aan koolstof dat in de koolwaterstoffen aanwezig is. De eis komt daarmee exact
overeen met het voorstel dat hier onderzocht wordt. Navraag bij Stichting Milieukeur
(SMK) leert dat:
 In 2012 zijn 22 voorlopige certificaten afgegeven aan kassen met een WKKgasmotor, op een totaal van 31 certificaten.
 In 2011 zijn 18 voorlopige certificaten afgegeven aan kassen met een WKKgasmotor, op een totaal van 28 certificaten.
 In 2010 zijn 18 voorlopige certificaten afgegeven aan kassen met een WKKgasmotor, op een totaal van 39 certificaten.
Omdat de methaan-eis een verplichte basiseis is om een GLK-label te verkrijgen voor
kassen met een WKK-gasmotor, geldt dat voornoemde aantallen WKK-gasmotoren aan
de voorgestelde methaan-eis voldoen.

Formaldehyde-eis Duitsland

In Duitsland geldt een emissie-eis voor formaldehyde van 60 mg/Nm3 bij 5% O2 (67
mg/Nm3 bij 3% O2) en in 2009 is deze eis aangescherpt naar 40 mg/Nm3 bij 5% O2 (45
mg/Nm3 bij 3% O2) voor biogasmotoren (Elsenbruch, 2009; VDMA, 2011b). Daarbij is
voor biogasmotoren (< 500 kW) een extra subsidie van 1 ct/kWe beschikbaar gekomen
ter compensatie van extra investeringen. Maatregelen zoals een na-oxidatiesysteem om
de formaldehyde uitstoot te beperken, hebben ook effect op de emissie van methaan
(Elsenbruch, 2009).

6.5 Verwachte kosten en effecten
In scenarioberekeningen van ECN en PBL is een verwachte methaanslip in 2020 van
gasmotoren in de sector land- & tuinbouw berekend van ongeveer 1 Mton CO2-eq
(Daniëls & Kruitwagen, 2010). Doorrekening van het effect van de voorgestelde eis,
1200 mg/Nm3 bij 3% O2, levert een reductiepotentieel op van ongeveer 0,1 Mton CO2eq in 2020. Voor een deel van de aardgasmotoren met hoge methaanemissies zal
nageschakelde techniek, zoals naverbranders, toegepast moeten worden om aan een
dergelijke eis te voldoen. Vanwege de zeer hoge verwijderingsgraad van de
naverbranders zal de gerealiseerde reductie in dat geval aanzienlijk groter zijn dan hier
berekend.
De diverse meetcampagnes laten zien dat voor veel vermogensklassen motoren op de
markt beschikbaar zijn, die aan de voorgestelde eis kunnen voldoen zonder enige
aanpassing. Verder lijkt het motorbedrijf bij zeer hoge lambda ook te resulteren in een
kritisch motorbedrijf, waardoor methaanemissies gemiddeld genomen toenemen. Door
nieuwe afstelling van deze motoren en hoge NOx-emissies, ten gevolge van deze nieuwe
afstelling, te verwijderen met een SCR en een eenvoudige oxidatiekatalysator, zou een
deel van de bestaande motoren aan de voorgestelde norm kunnen voldoen. Het
opnieuw afstellen van motoren moet voor beperkte kosten uitvoerbaar zijn. Een nieuwe
afstelling bij lagere lambda zal in een aantal gevallen ook gepaard gaan met een
efficiëntieverbetering.

78

Een
en ander optie is dat bij motoren met een te hoge
ho e emissie een nageschakelde techniek
wordt geplaatst. Jenbacher noemt voor een regeneratieve naverbrander gemiddelde
kosten van 0,4-0,525 €ct
€ct/kWhe. Er is hier een kosteffectiviteit berekend
berekend op basis van
een dergelijk systeem inclusief benodigde extra energie
energie-inzet,
inzet, waarbij de
karakteristieken voor een regeneratieve naverbrander is gehanteerd volgens
(Elsenbruch, 2009). Er is hier aangenomen dat de methaanuitstoot met 95% wordt
gereduceerd. Bij volledige toepassing van deze technologie op het gasmotorpark,
betekent dit een reductiepotentieel van 0,95 Mton CO2-eq
eq in 2020. Uitgaande van de
karakteristieken van een grote gasmotor (zie Paragraaf 6.1 en (Hers & Wetzels, 2009
2009)),
zijn de reductiekosten 60
0-80 €/ton
/ton CO2-eq.
eq. In de diverse meetcampagnes zijn enkele
motoren gerapporteerd op een structureel hoger niveau dan de bestaande eis. Emis
Emissies
3
op het niveau van 2
2000
00 mg/Nm bij 3% O2 (560 g/GJ)
g/GJ),, resulteren in een
kosteneffectiviteit van 44
44-58 €/ton
/ton CO2-eq.. Voor de kosteneffectiviteitsberekeningen is
er vanuit gegaan dat gasmotoren op dit emissieniveau en hoger, een naverbrander
zullen moeten toepassen. Indien de kosten en effecten zwaar meewegen bij
besluitvorming omtrent aanscherping, verdient het aanbeveling deze nauwkeuriger te
inventariseren.

Berekende kosten
osten-effectiviteit

6.6 Conclusie methaan-eis
methaan
bij gasmotoren
Nederland loopt voorop met de bestaande methaan
methaan-eis
eis aan stationaire
stationaire gasmotoren.
Alleen in Denemarken is eveneens een emissie-eis
eis geformuleerd, die echter soepel
soepeler is
dan de Nederlandse B
Bems
ems-eis. Het aantal gasmotoren dat in Nederland staat en het
effect van de methaanslip van deze motoren, vormt echter een belangrijke
belangrijke drijfveer om
eisen aan deze installaties op te leggen.
Technisch is ook d
de aangescherpte koolwaterstof-eis
koolwaterstof eis van 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2
goed haalbaar voor nieuwe motoren zonder nageschakelde technieken.
technieken. Dit betekent
waarschijnlijk dat een aantal motorfabrikanten ofwel
ofwel hun motor aan moet passen of
deze niet meer aan zal bieden op de Nederlandse markt. Voor bestaande motoren is
het technisch
echnisch mogelijk om aan de eis te voldoen met nageschakelde technieken
technieken,
bijvoorbeeld door het plaatsen van een (regeneratieve)
eratieve) naverbrander of een
oxidatiekatalysator in combinatie met verhitting middels warmte-uitwisseling
warmte uitwisseling. Ook
motorzijdige aanpassingen, in het bijzonder de lambda
lambda-afstelling,
afstelling, lijkt voor een deel van
het bestaande gasmotorpark voldoende mogelijkheden te bieden om de
methaanemissies tot beneden gewenste niveau’s te reduceren. Een mogelijke toename
van de NOx-emissie
emissie door motorzijdige aanpassingen kan, door nageschakelde
technieken die toch veelal toegepast dienen te worden voor nieuwe motoren, alsnog
gereduceerd
uceerd worden.
Een belangrijke afweging bij de keuze voor de methaan
methaan-eis
eis is of alleen motorzijdige
aanpassingen gewenst zijn, of dat ook end-of-pipe
end pipe technieken acceptabel zijn. Men kan
overwegen om de voorgestelde eis, 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2, in te voeren voor nieuwe
motoren, zodat reeds bij aanschaf, zonder toepassing van nageschakelde technieken,
een beperktere methaanslip wordt gecreëerd. Voor bestaande motoren zou een

ECN
ECN-E--13-029

Eis welke het Ministerie kan
overwegen

Aanscherping methaan-eis
methaan eis bij gasmotoren 79

overgangsregeling overwogen kunnen worden. Het niveau van de bestaande eis vormt
daarvoor een goede basis, zodanig dat in ieder geval een deel van de motoren met
motorzijdige afstelling tot methaanreductie kan komen. Motoren met een extreem
hoge methaanslip zullen waarschijnlijk een naverbrander moeten toepassen in dat
geval. Tenslotte is gebleken op grond van een van de meetcampagnes dat de
voorgeschreven meetmethode resulteert in een overschatting van de methaanemissie
met ongeveer 12%. Het Ministerie kan overwegen de meetmethode te herzien.

80

7
Invoering methaan
methaan--eis
eis bij
biogasmotoren en kleine
aardgasmotoren
7.1

Invoering m
methaan
ethaan-eis bij biogasmotoren en
kleine aardgasmotoren

In de Bems--wetgeving
wetgeving is geen eis ten aanzien van emissies van koolwaterstoffen
vastgesteld voor motoren op biogas en voor aardgasmotoren kleiner dan 1 MWe/2,5
MWth. In dit hoofdstuk is een technische basis voor invoering van een methaan
methaan-eis
nader geanalyse
geanalyseerd.
erd. Een eventuele methaan-eis
methaan eis zou op het niveau van de bestaande eis
voor grote gasmotoren (1500 mg C/Nm3 bij 3 vol-%
% O2) of op het niveau van de in
Hoofdstuk 6 beschreven
eschreven aangescherpte eis (1200 mg C
C/Nm3 bij 3% O2) kunnen liggen
liggen.
De emissie--eisen
eisen in Bems voor biogasmotoren ten aanzien van NOx en SO2 zijn
geformuleerd voor verbranding van vergistingsgas. De definitie van vergistingsgas
volgens Bems is beschreven in Paragraaf 3.1.. Biogas kent een lagere
verbrandingswaarde
dingswaarde dan aardgas en heeft vaak ook een wisselende samenstelling
(KIWA, 2008). Dit vormt mogelijk een complicatie om biogasmotoren aan methaan
methaaneisen te laten voldoen.

Voorstel aanscherping

Biogasmotoren

In een aanzienlijk deel van de gevallen zou een groot gedeelte van het spontaan
ontstane
tstane biogas bij afwezigheid van een nuttige aanwending, zijn geëmitteerd. Dit is
bijvoorbeeld het geval bij mestopslag, waar door spontane vergisting het gas diffuus
wordt geëmitteerd. Nuttige aanwending van dit gas resulteert in deze gevallen dus in
een reductie van methaanemissie van bijvoorbeeld mest. Ook als de nuttige
aanwending van biogas plaatsvindt in een biogasmotor, waar methaanslip plaatsvindt,
resulteert dit in een netto reductie van diffuse biogas
biogas-emissie.

ECN
ECN-E--13-029

Invoering methaan-eis
methaan eis bij biogasmotoren en kleine aardgasmotoren
aardgasm
81

Men dient zicht echter ook bewust te zijn dat bij stortgas affakkelen als referentie geldt,
in lijn met (Buck et al, 2010). Hier zou vrije methaanemissie dus niet hebben
plaatsgevonden, als het biogas niet nuttig zou zijn aangewend. Door het affakkelen van
stortgas vindt immers volledige verbranding van methaan plaats.
Tenslotte wordt bij mest-covergisting extra biogas geproduceerd door de inzet van het
co-substraat. Dit extra biogas wordt vanwege een nuttige toepassing geproduceerd en
zou anders niet zijn geproduceerd. Onvolledige verbranding van vergistingsgas in een
biogasmotor verdient in een aanzienlijk deel van de gevallen dus de voorkeur boven
vrije methaanemissie, maar er zijn ook diverse situaties waarin vrije methaanemissie
geen correcte referentie is. Vanuit deze optiek valt een emissie-eis voor dit type
biogasmotoren te rechtvaardigen.

Kleine aardgasmotoren

Aardgasmotoren worden veel toegepast als WKK-installatie. Deze toepassing bespaart
ten opzichte van gescheiden opwekking van warmte en kracht, energie en CO2-emissies.
Emissie van het broeikasgas methaan resulteert echter in vernietiging van een
aanzienlijk deel van deze CO2-reductie. In een rekenvoorbeeld in Paragraaf 6.1 is het
effect van methaanemissies op de totale CO2-emissie verder uitgewerkt. Uit dat
rekenvoorbeeld blijkt dat bij gelijke methaanemissie voor kleine aardgasmotoren de
CO2-besparing door WKK-toepassing meer wordt gereduceerd dan voor grote
aardgasmotoren. Kleine aardgasmotoren met hoge methaanemissies zijn dan ook
minstens zo ongewenst vanuit dat perspectief, als grote aardgasmotoren met hoge
methaanemissies. Het emissiepatroon van kleine aardgasmotoren wijkt wel sterk af van
grote aardgasmotoren: naar het zich laat aanzien is de methaanemissie uit kleine
aardgasmotoren lager dan uit grote aardgasmotoren, zie ook Figuur 15 in Bijlage B.

7.2 Technische analyse methaanemissie
biogasmotoren en kleine gasmotoren
In hoofdstuk 6, paragraaf 6.3 is een uitvoerige beschrijving gegeven van technische
mogelijkheden om methaanemissies te reduceren. Rookgaszijdige en motorzijdige
maatregelen voor reductie van methaanemissies zijn aldaar beschreven. Daarnaast kan
reeds bij aanschaf van de motor rekening worden gehouden met methaanemissies.

Metingen aan biogasmotoren

Door KEMA zijn in de meetcampagne van 2009 een drietal biogasmotoren doorgemeten
met koolwaterstofemissies van 1174, 1442 en 190 mg C/Nm3 bij 3% O2 (KEMA, 2009).
De bijbehorende vermogens bij deze emissies zijn respectievelijk 1400, 1000 en 360
kWe. Daarnaast is in de meetcampagne van 2011 ook een biogasmotor gemeten van
360 kWe, welke een emissie van 292 en 295 mg C/Nm3 bij 3 vol-% O2 liet zien tijdens de
twee metingen (KEMA, 2011).
In Tabel 25 is een aantal metingen aan Deense biogasmotoren opgenomen (Nielsen &
Thomsen, 2010). De tabel maakt duidelijk dat er grote verschillen zijn tussen de diverse
motoren. Omdat de Bems-eis voor NOx ongeveer 95 g NOx/GJaardgas of 104 g
NOx/GJbiogas12 is, zijn deze cijfers niet direct te vertalen naar de Nederlandse situatie: de

82

extra arme ((lean-burn)
burn) afstelling die veelvuldig wordt toegepast om aan de Nederlandse
NOx eis te voldoen, resulteert veelal in hogere koolwaterstofemissie. Wellicht kan de
Jenbacher motor zowel aan de NOx-eis
eis in Bems als aan een mogelijke methaan
ethaan-eis
voldoen met enkel een lean
lean-burn afstelling.
afstelling Voor de overige motoren zal lean
lean-burn
afstelling vermoedelijk niet resulteren in de gewenste emissieniveau’s. Het is voor de
Jenbacher- en MAN-motor
motor ook mogelijk met behulp van SCR aan scherpe
sc
NOx-eisen te
voldoen en zo
zonder
nder verdere aanpassingen aan een m
methaan-eis van 1200 mg/Nm3 bij 3%
O2 te voldoe
oen.
n. De metingen geven geen directe aanleiding om biogasmotoren anders te
behandelen
andelen dan aardgasmotoren met betrekking tot methaanemissies.

Tabel 25: Emissiecijfers van bio
biogasmotoren
gasmotoren gemeten in Denemarken (Tabel 21 uit Nielsen & Thomsen,
2010)
Motorfabrikant

NOx (g/GJ)

UHC ( g C/GJ) [omrekening
3

CO (g/GJ)

12

naar mg C/Nm bij 3% O2 ]
Deutz/MWM

12

228

525 [1720]

MAN

365

121 [400]

12

228

Jenbacher

161

284 [930]

12

344

Rolls Royce

205

535 [1750]

12

306

240

Tijdens de diverse meetcampagnes in Nederland zijn niet veel kleine gasmotoren
doorgemeten. Er zijn in totaal 6 metingen verzameld voor motoren kleiner dan 1 MWe,
waarvan een aantal biogasmotoren zijn (KEMA, 2009, 2011; Dueck et al, 2008), zie
eventueel ook Figuur 15 in Bijlage B.. De hoogste gemeten emissie is 1205 mg/Nm3 (bij
3% O2). De overige metingen lieten methaanemissies zien die daar aanzienlijk onder
liggen. Methaanemissies lijken over het algemeen dus geen gr
groot
oot probleem te vormen
voor deze vermogenscategorie. Meer gegevens in deze vermogenscategorie zijn
wenselijk om een beter inzicht te krijgen in het emissiepatroon van deze gasmotoren.
Daarnaast zouden NOx-eis
eisen
en voor kleine gasmotoren een extra arme (lean burn)
burn)
afstelling noodzakelijk kunnen maken, waardoor de methaanemissie van een aantal
kleine motoren in de toekomst kan toenemen.
toenemen Het resultaat van dit effect zou nader
geanalyseerd moeten worden. Overigens is het goed mogelijk dat kleine motoren met
een driewegkatalysator
iewegkatalysator (zie Paragraaf
aragraaf 2.2) aan methaan
methaan-eisen
en kunnen voldoe
oen; bij
gebrek aan meetresultaten aan dit type motoren kan dit echter niet verder
verder worden
onderbouwd
onderbouwd.

Metingen aan kleine
gasmotoren

7.3 Wetgeving methaanemissie
methaanemissie
In Hoofdstuk
oofdstuk 6,, Paragraaf 6.4 is een uitvoerige
uitvoerig beschrijving gegeven ten aanzien van
emissie-eisen.
eisen. Alleen Denemarken heeft op dit moment m
methaan
ethaan-eisen aan
biogasmotoren, die gelijk zijn aan die voor aardgasmotoren
aardgasmotoren,, inclusief
inclusief kleine vermogens
tot 120 kW
kW. Deze eis is soepeler dan de Nederlandse methaan-eis
eis voor grote
3
aardgasmotoren van 1500 mg C/Nm bij 3% O2. Ten aanzien van formaldehyde wordt er
in Denemarken wel een eis aangekondigd voor aardgasmotoren
aardgasmotoren,, maar niet voor
biogasmotoren.
ogasmotoren. Wellicht heeft dit te maken met het zwavelgehalte in biogas en
mogelijke problemen met de gebruikte oxidatiekatalysator. In Duitsland zijn wel

ECN
ECN-E--13-029

Wetgeving in Denemarken en
Duitsland

Invoering methaan-eis
methaan eis bij biogasmotoren en kleine aardgasmotoren 83

formaldehyde eisen van kracht voor biogasmotoren en aardgasmotoren, waarbij voor
aardgasmotoren, voor zover bij ECN bekend, geen ondergrens aan het vermogen is
gegeven, zie ook Paragraaf 6.4.

7.4 Verwachte kosten en effecten
Kosten en effecten
biogasmotoren

Kosten en effecten kleine
aardgasmotoren

Recente rapportage omtrent hernieuwbare energie in Nederland laat zien dat in 2010
1,9 PJ RWZI-gas op circa 80 locaties, 0,9 PJ stortgas (berekend bij benadering), 5,7 PJ
biogas uit mest(co)vergisters op 97 locaties en 2,2 PJ overig biogas op circa 45 locaties,
is toegepast voor elektriciteitsopwekking (CBS, 2012). Dit vindt vrijwel volledig
toepassing in gasmotoren en betreft dus ongeveer 10,7 PJ biogas. De productie van
biogas zal in de toekomst waarschijnlijk toenemen, maar toepassing van biogas kan ook
plaatsvinden als aardgas substituut of voor de opwekking van hernieuwbare warmte.
Recente aanvragen voor Stimulering Duurzame Energie (SDE) geven een beeld dat alle
drie de technieken toegepast zullen worden. De recente aanvragen voor SDE laten
eveneens zien dat diverse vermogens gasmotoren zijn gerealiseerd dan wel
aangevraagd; een aanzienlijk deel hiervan zit boven 1 MWe. Naar verwachting zal de
toepassing van biogas in gasmotoren blijven bestaan. Uitgaande van 10,7 PJ biogas, een
gelijk emissiepatroon als dat bij aardgasmotoren en de energie-inzet behorend bij de
berekende methaanslip in paragraaf 6.5, is de methaanslip voor biogasmotoren hier
ingeschat op 0,13 Mton CO2-eq. Verder is hier ingeschat dat een eis van 1500 deze
emissie reduceert met circa 0,02 en een eis van 1200 dit reduceert met circa 0,03 Mton
CO2-eq. Plaatsing van naverbranders zal 95% van de methaanslip verwijderen. Voor de
kosten van deze technologie wordt hier verwezen naar berekeningen in paragraaf 6.5.
Het Nederlandse gasmotorpark is in 2008 geïnventariseerd voor een studie van ECN
(Kroon & Wetzels, 2008). Uit de inventarisatie van diverse vermogensklassen bleken
toen ruim 3000 gasmotoren kleiner dan 1 MWe opgesteld te staan; daarvan stonden
meer dan 1650 gasmotoren in de sector Land- & Tuinbouw en ongeveer 450
gasmotoren in de sector Gezondheid en ongeveer 450 gasmotoren in de sector
Diensten. De CBS statistieken van de productiemiddelen elektriciteit laten zien dat het
gemiddelde gasmotorvermogen is toegenomen in de Land- & Tuinbouw (van 0,44 MWe
in 1998 naar 1,09 MWe in 2010), maar voor de overige sectoren is het gemiddelde
vermogen over deze periode niet of slechts beperkt toegenomen (CBS, 2013). Voor de
sectoren Gezondheid en Overige Producenten, waar de sector Diensten onder is
gebracht door CBS, is het gemiddelde motorvermogen over deze periode vrijwel
constant (gemiddeld 0,33 MWe per motor). Het overgrote deel van het gasmotorpark,
bij benadering dus 3000 van de in totaal ongeveer 4250 gasmotoren, is dus kleiner dan
1 MWe (statistieken berekend op basis van (CBS, 2013)).
Zoals beschreven in Paragraaf 7.2 zal op basis van de meetcampagnes, naar het zich laat
aanzien, een methaan-eis voor kleine aardgasmotoren een beperkt effect sorteren,
tenzij deze eis geformuleerd zou worden op een scherper niveau dan 1200 mg C/Nm3
bij 3% O2. Wegens de hogere reductiekosten voor kleine vermogens, lijkt het stellen van
een eis scherper dan 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2 niet voor de hand liggend. Vanwege het
beperkte effect van een methaan-eis op het niveau van 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2, is het

84

reductiepotentieel hier niet verder kwantitatief uitgewerkt. Mogelijk dat enkele
motoren met een excessief hoge methaanemissie aanwezig zijn in het bestaande park.
Middels een eis kan bij deze motoren methaanreductie worden afgedwongen. Een
belangrijke reden om methaan
methaan-eisen
eisen te stellen voor kleine aardgasmotoren zijn
mogelijke toekomstige wijzigingen in het gasmotorpark ten gevolge van nieuwe
technologie
gie en het mogelijke effect van emissie-eisen,
emissie eisen, met name voor NOx, op
methaanemissies uit kleine gasmotoren. Zoals berekend in Paragraaf 6.1,, hebben hoge
methaanemi
methaanemissies
ssies uit kleine gasmotor
gasmotor--WKK’s
WKK’s een sterk negatief effect op de totale CO2reductie. Daarnaast is het overgrote deel van het gasmotorpark kleiner dan 1 MWe,
zodat het voornoemde effect mogelijk grote gevolgen heeft voor de totale hoeveelheid
methaanemissie
methaanemissies.
s. Ondanks dat het bestaande gasmotorpark geen directe aanleiding
lijkt te geven om methaan
methaan-eisen
eisen te stellen, vormt dit een belangrijk motief om in de
toekomst toch methaan
methaan--eisen
eisen te stellen voor kleine gasmotoren.

7.5 Conclusie methaan-eis
methaan
bij biogasmotoren
In het buitenland worden vrijwel geen methaan-eisen
methaan eisen aan biogasmotoren opgelegd.
Alleen
lleen Denemarken kent een methaan
ethaan-eis, die relatief ruim is.. Hoewel er niet veel
metingen zijn verricht aan biogasm
biogasmotoren,
otoren, is het technisch mogelijk om dit type
motoren aan een methaan
methaan-eis
eis te laten voldoen. Daarnaast is ongelimiteerde
methaanslip van dit type motoren ongewenst en kan in de toekomst, door extra arme
afstelling om aan NOx-eisen
eisen te voldoen, de methaanemis
methaanemissie
sie toenemen. Daar tegenover
staat dat voor een deel van de biogasmotoren onvolledige verbranding de voorkeur
heeft boven een veel grotere methaanemissie door natuurlijke vergisting als het biogas
niet nuttig wordt aangewend. Ook de wisselende samenstellin
samenstellingg van biogas en de matige
inventarisatie van de prestaties van biogasmotoren maken dat een methaan-eis
methaan eis
vooralsnog niet op een scherp niveau geformuleerd kan worden. Op basis van de
huidige inzichten kan men overwegen een methaan
methaan-eis
eis te stellen op het nivea
niveau van
1500 mg C/Nm3 bij 3% O2 voor nieuwe motoren. Voor deze categorie zal deze eis vrijwel
probleemloos haalbaar zijn. Voor de meeste bestaande motoren zal een eis op dit
niveau ook haalbaar zijn zonder technische maatregelen te moeten nemen. Voor deze
categorie
tegorie kan een overgangsregeling worden overwogen. Tenslotte is een uitgebreidere
inventarisatie van het biogasmotorpark in Nederland en de methaanemissies, ook ten
gevolge van andere emissie
emissie-eisen,
eisen, gewenst.
In het buitenland worden vrijwel geen methaan-eisen
methaan eisen aan kleine aardgasmotoren
opgelegd. A
Alleen
lleen Denemarken kent een methaan-eis
m
eis voor aardgasmotoren met een
minimumvermogen van 120 kW. De eis is relatief ruim
ruim.. Over het algemeen is de
methaanemissie uit kleine aardgasmotoren aanzienlijk lager dan de methaanemissie uit
grote aardgasmotoren. De methaanemissie uit kleine aardgasmotoren kan in de
toekomst toenemen door een extra lean-burn
lean burn afstelling van de motoren om aan NOxeisen te vol
voldoen.
doen. Dit effect, gecombineerd met een aanzienlijk aantal kleine
aardgasmotoren in Nederland en het negatieve effect van hoge methaanemissies op de
CO2-besparing,
besparing, rechtvaardigt de formulering van een emissie
emissie-eis.
eis. Overwogen kan
worden om een methaan
methaan-eis voorr kleine aardgasmotoren te formuleren op een gelijk
niveau als dat voor grote aardgasmotoren. Overeenkomstig de conclusies in hoofdstuk

ECN
ECN-E--13-029

Eis welke het Ministerie kan
overwegen voor
biogasmotoren

Eis welke het Ministerie kan
overwegen voor kleine
aardgasmotoren

Invoering methaan-eis
methaan eis bij biogasmotoren en kleine aardgasmotoren 85

6 is dat dus een eis van 1200 mg C/Nm3 bij 3% O2. Voor nieuwe aardgasmotoren zal
formulering van een dergelijke eis naar verwachting niet problematisch zijn. Ook voor
de meeste bestaande motoren zal een dergelijke eis haalbaar zijn zonder toepassing
van technische maatregelen. Tenslotte is het wenselijk om de bestaande, kleine
aardgasmotoren uitgebreider te inventariseren ten aanzien van methaanemissies,
inclusief inventarisatie van het effect van een lean-burn afstelling om aan
aangescherpte NOx-eisen te voldoen. Naast de voornoemde inventarisatie zouden ook
emissieprestaties van kleine gasmotoren met een driewegkatalysator (zie Paragraaf 2.2)
geïnventariseerd kunnen worden.

86

Referenties
Agritica (2008): SQ2 rookgasreiniger praktijkrijp.
praktijkrijp. Nieuwbericht 24 oktober 2008.
http://www.agritica.com/show_news.asp?v=1&jaar=8&id=11992&lang (laatst
bezocht o
oktober
ktober 2012)
Arcadis (2010): Assessment of the options to improve the management of bio
bio-waste in
the European Union. Arcadis, Duerne, Belgium, 12 februari 2010.
Website:
http://ec.europa.eu/environment/waste/compost/pdf/ia_biowaste%20
http://ec.europa.eu/environment/waste/compost/pdf/ia_biowaste%20%20ANNEX%20F%20
%20ANNEX%20F%20-%20environmental%20assumptions.pdf
%20environmental%20assumptions.pdf
Attainment Technologies (2004): Emission Solutions For Today
Today.. Attainment
Technologies, L.L.C, EPA CHP Partnership, May 2004.
http://www.attainmenttech.com/solutions.html#lean (laatst bezocht maart
2013)
Austin, A. (2010): Methane Migraine - Are stringent air quality regulations impeding
dairy digester implementation in California?
California?, Biomass Magazine, January 2010.
Avesco Swissmotor (2009a): Erdgas Kompakt-BHKW
Kompakt BHKW mit patentierter, geregelter
Abgasrückführung
Abgasrückführung;; Biogas Module auf Anfrage. Avesco AG, Langenthal,
Zwitserland, op internet in 2009. Website:
http://www.avesco.ch/fileadmin/Bilder/Energiesysteme/bhkw/070719_bh
http://www.avesco.ch/fileadmin/Bilder/Energiesysteme/bhkw/070719_bhkw2
.1..pdf
Avesco Swissmotor (2009b): Avesco Kompakt BHKW 50 - 280 kW elektrische Leistung
(Brochure).
Brochure). Avesco AG, Langenthal, Zwitserland, op internet in 2009. Website:
http://www.avesco.ch/fileadmin/Bilder/Energiesysteme/bhkw/kompakt.pdf
Avesco Swissmotor (2012a): Avesco Kompakt BHKW 30 - 280 kW elektrische Leistung
(Brochure).
Brochure). Avesco AG, Langenthal, Zwitserland. Website:
http://www.avesco.ch/fileadmin/Bilder/Energiesysteme/bhkw/070719_bhkw2
.1..pdf (laatst bezocht november
ovember 2012)
Avesco Swissmotor (2012b): Avesco-Blockheizkraftwerke
Blockheizkraftwerke für Klär-/Biogasanlagen
Klär /Biogasanlagen
(Brochure). Avesco AG, Langenthal, Zwitserland. Website:
http://www.avesco.ch/fileadmin/Dokumente/News/Energiesysteme/BHKW
http://www.avesco.ch/fileadmin/Dokumente/News/Energiesysteme/BHKWMAILING_d_LOW_31.3..pdf (laatst bezocht november
ovember 2012)

ECN
ECN-E--13-029

87

Basel (2012): Verordnung über die Verschärfung von Emissionsbegrenzungen für
stationäre Anlagen. Vom 14. August 1990. Umweltschutz, Kanton Basel.
http://www.baselland.ch/786-14-htm.294384.0.html (download november
2012)
Baxter, L. (2005): Biomassa impact on SCR catalyst; Technical report. IEA Bioenergy Task
32, Brigham Young University, Provo, UT, USA, October 2005.
BFE (2005): Biogasanlage Reidermoos Energie- und Düngerproduktion. EnergieSchweiz
Bundesamt für Energie BFE, Bern, juni 2005. Website:
http://www.biomasseenergie.ch/Portals/0/1_de/01_Wie_produzieren/Pdf/bio
gas-reidermoos.pdf
BHKW (2011): BHKW-Kenndaten 2011 – Module, Anbieter, Kosten. Arbeitsgemeinschaft
für Sparsamen und Umweltfreundlichen Energieverbrauch E.V. Berlin.
http://asue.de/themen/blockheizkraftwerke/broschueren/bhkw_kenndaten_2
011.html (download november 2012)
Bining, A (2006): California Advanced Reciprocating Internal Combustion Engine (ARICE)
Program and Collaborative – Status and Update. 3rd Annual Advanced
Stationary Reciprocating Engines Meeting, Argonne, 2006.
http://lasersparkpluginc.com/uploads/sp1.pdf (laatst bezocht oktober 2012)
BIOX (2006): Betreft definitieve vergunningaanvraag BIOX krachtens de Wet
milieubeheer, de Wet verontreiniging oppervlaktewateren en de Wet op de
waterhuishouding. Ten behoeve van de voorgenomen bouw van een terminal
en biomassa-installatie op het Sloehavengebied te Vlissingen. BioX Group B.V.,
De Bilt, 12 mei 2006.
Blizman, B.J, D.B. Makel, J.H. Mack, R.W. Dibble (2006): Landfill Gas Fueled HCCI
Demonstration System. Proceedings of ICEF2006 ASME Internal Combustion
Engine Division 2006, Fall Technical Conference, Sacramento, California, USA,
November 2006. Website: http://escholarship.org/uc/item/0qp039sp
BluePoint (2005a): Online informatie. Website:
http://www.energysolutionscenter.org/resources/PDFs/GT_SP04_SmallEngine
_CHP.pdf
BluePoint (2005b): The Lean-One™; Solving Tomorrow’s Energy Needs Today Solving
Tomorrow’s Energy Needs Today. BluePoint Energy inc Carson City, NV, USA,
2005. Website:
http://www.energysolutionscenter.org/distgen/AppGuide/DataFiles/BluePoint
260Spec.PDF
BluePoint (2005c): Online informatie. Website:
http://www.energysolutionscenter.org/distgen/AppGuide/Manf/BluePoint.ht
ml
BMWA (2001): Technische Grundlage für die Beurteilung von Emissionen aus
Stationärmotoren. BMWA, 2001.
http://www.bmwfj.gv.at/Unternehmen/gewerbetechnik/Documents/Emission
en%20aus%20Stationaermotoren.pdf (download november 2012)
BMWA (2007): Technische Grundlage für die Beurteilung van Biogasanlagen. BMWA
Oostenrijk, 2007.

88

http://www.lea.at/download/Biogas/TechnischeGrundlageBiogasanlagen_BM
WA_2007.pdf (laatst bezocht november
ovember 2012)
Boom, T. (2008): Internationale verkenning aanscherping emissie-eisen
emissie
WKK
install
installaties. Concept rapport, InfoMil, 14 maart 2008.
Brown, D., R. Holtbecker (2007): Next steps in exhaust emissions control for Wärtsilä
low
low-speed
speed engines. In Detaill Wärtsilä Technical Journal, issue no 1, 2007.
Website:
http://www.wartsila.com/Wartsila/global/docs/en/about_us/in_detail/1_200
7/indetail1_07_LR_final.pdf
BTG (2005): BTG-Factsheet
Factsheet biogas
biogas.. Biomass technology group, Enschede, 2005.
Buck, S. te, B. van Keulen, L. Bosselaar, T. Gerlagh (2010): Protocol Monitoring
Hernieuwbare Energie Update 2010.
2010. AgentschapNL, Ministerie van EZ,
Publicatienummer 2DENB1013. Website:
http://www.agentschapnl.nl/sites/default/files/bijlagen/Protocol%20Monitori
ng%20Hernieuwbare%20Energie%20Update%202010%20DEN.pdf (laatst
bezocht januari
uari 2013)
Buderus (2012): Warmtekrachtkoppelingen. SES WKK
WKK.. Nefit B.V., Deventer, 2012.
Website: http://www.buderus.nl/
Burgess, J. ((2009): Low Emission Gas Engine Technology
Technology.. Cummins Westport, June
2009. Website: http://divacreative.com/biomethane/downloads/Low
http://divacreative.com/biomethane/downloads/LowEmission
Emission-Bus-Technology
Technology-John%20Burgess
John%20Burgess
John%20Burgess-Cummins.ppt
Cummins.ppt
California (2006a): Frequently Asked Questions Regarding the Stationary Diesel Engine
California Environmental Protection Agency. Air Resources Board. May 8, 2006.
Website:
http://www.empi
http://www.empirecat.com/cm/emissionssolutions/FAQ_Stationary_Diesel_E
recat.com/cm/emissionssolutions/FAQ_Stationary_Diesel_E
ngines_atcmfaq.pdf
California (2006b): Proposed Emission Reduction Plan for Ports and Goods Movement in
California
California.. California Environmental Protection Agency, 21 maart 2006.
Website:
http://www.arb.ca.gov/planning/gmerp/march21plan/march22_plan.pdf
California (2012): Final Regulation Order, amendments to the airborne toxic control
measure for stationary compression ignition
ignition engines. Section 93115, effective
May 19, 2011. http://www.arb.ca.gov/diesel/documents/FinalReg2011.pdf
(laatst bezocht november
ovember 2012)
Cargnello, M, J. J. Delgado Jaén
Jaén, J. C. Hernández Garrido
Garrido, K. Bakhmutsky,
Bakhmutsky T. Montini
Montini, J. J.
Calvino Gámez
Gámez,, R. J. Gorte, P. Fornasiero (2012): Exceptional activity for
methane combustion over modular Pd@CeO2 subunits on functionalized Al2O3.
Science, 10 augustus 2012, Vol. 337 no. 6095 pp. 713-717,
717, DOI:
10.1126/science.1222887
Caterpillar (2012): Caterpillar to offer 3500C Tier 3 Marine Power Solutions.
Solutions Press
release van Augustus 2011. Website:
www.cat.com/cda/files/2988453/7/M11PR6.doc (laatst bezocht december
ecember
2012)

ECN
ECN-E--13-029

89

CBS (2012): Hernieuwbare energie in Nederland 2011. Centraal Bureau voor de
Statistiek, Den Haag/Heerlen, 2012. ISBN: 978-90-357-1658-2
CBS (2013): CBS Statline – Productie en Productiemiddelen Elektriciteit.
http://statline.cbs.nl/ (laatst bezocht januari 2013)
CleanAIR (2012): The CleanAIR PERMIT™ DPF – Catalyzed Particulate Filter for Diesel
Engines, CleanAIR systems, Caterpillar. Website:
http://www.cleanairsys.com/products/filters/index.htm (laatst bezocht
november 2012)
Coenen J. M., van Gastel, K. de Jong (2004): Potentieel voor duurzame energie met
stortgas uit afvalstorten. Cogen Projects en Energieprojecten.com in opdracht
van SenterNovem, Utrecht, September 2004.
Couch, P. (2007): Application of Hydrogen Assisted Lean Operation to a Biogas Engine
(BioHALO). 4th Annual Advanced Stationary Reciprocating Engines Conference,
Downey, CA. TIAX Company, September 2007. Website:
http://sites.energetics.com/recips07/pdfs/Day2_1pm_trackA/Couch_TIAX.pdf
Credner, M. (2004): Energetische und wirtschafliche Analyse des
Aufbereitungsverfahrens für Biogas zum Betreib einer Mikrogastrubine.
Fachhochschule Trier Umwelt Campus Birkenfeld, Birkenfeld. 2004.
Cummins (2007a): Low BTU gas generator sets; > 1570-1750 kW | GQ series. van
internet. Website: www.cumminspower.com (laatst bezocht december 2012)
Cummins (2007b): Lean-burn engine technology increases efficiency, reduces NOx
emissions. Paper written by Keith Packham, Power topic #7009, Cummins
Power Generarion. Website:
http://cumminspower.com/www/literature/technicalpapers/PT-7009LeanBurn-en.pdf (laatst bezocht december 2012)
Cummins (2009): Lean-Burn Gas Generator Sets. Van internet. Website:
http://www.cumminspower.com/en/products/generators/leanburn/ (laatst
bezocht december 2012)
Cummins (2011): Every Alternative ISL G, Natural gas engines for truck and bus. Bulletin
4103996, Cummins Westport Inc., 2011. (geraadpleegd december 2012)
Cummins (2012): Cummins Particulate Filter - Meeting Low Emissions With The Right
Technology. Website:
http://cumminsengines.com/sites/every/misc/Technology/tier4info/tier_4_inf
o_cpf_.page (laatst bezocht november 2012)
Dambrink, K. (2005): Onderzoek biogas/biodieselmotor met deNOx. Novem ref.: 202004-11-14-004. HoSt B.V., Hengelo, 30 december 2005.
Daniëls, B.W., J.C.M. Farla, L.W.M Beurskens,. Y.H.A Boerakker,. H.C. de Coninck,
A.W.N. van Dril, R. Harmsen, H. Jeeninga, P. Kroon, P. Lako, H.M. Londo, M.
Menkveld, A.J. Seebregts, G.J. Stienstra, C.H. Volkers, H.J. de Vries, J.R. Ybema
(2006): Verkenning klimaatdoelstellingen en energiebesparing 2020; Analyses
met het Optiedocument energie en emissies 2005. ECN-C--05-106, Petten,
februari 2006.
Daniëls, B.W., S. Kruitwagen (2010): Referentieraming energie en emissies 2010-2020.
ECN-E--10-004, april 2010.

90

DCL (2012a): MINE-X
X SOOTFILTER. DCL International Inc., brochure van internet
Website: http://www.dcl
http://www.dclinc.com/images/stories/PDF/Products/Product05/00.pdf (laatst bezocht
nove
ovember
mber 2012)
DCL (2012b): DPF Systems for Stationary Engines. DCL International Inc., presentatie
beschikbaar op internet. Website: http://www.dcl
http://www.dclinc.com/images/stories/PDF/DPFs%20for%20Large%20Stationary%20Engines.
pdf (laatst bezocht november
ovember 2012)
DCL (2012c): Diesel Particulate Filters for Large Engines. DCL International Inc..
Website: http://www.dcl
http://www.dcl-inc.com/products/stationary/diesel
inc.com/products/stationary/diesel particulateinc.com/products/stationary/diesel-particulate
filters
filters-for-large
large-engines (laatst bezocht november
ovember 2012)
DE solutions, (2004): Clean Distributed Generation Performance and Cost Analys
Analysis.
Subcontract Number: 4000026015. DE Solutions, Encinitas, CA, April 2004.
Website:
http://www.gulfcoastchp.org/Library/Type?id=Presentations&pageNumber=2
http://www.gulfcoastchp.org/Library/Type?id=Presentations&pageNumber=2.
Denemarken (2003): 2. supplement til Luftvejledningen; Grænseværdien for
formaldehyd for gasmotorer i Luftvejledningen, vejledning nr. 2 2001 fra
Miljøsty
Miljøsty-relsen.. Miljoministriet, Industrikontoret, Journalnr. bedes anført ved
besvarelse, J.nr.M 4021
4021-0001,
0001, Ref.: ET/9, 30. september 2003. Website:
http://www.mst.dk/NR/rdonlyres/1D18DD3E
http://www.mst.dk/NR/rdonlyres/1D18DD3E-CA63-4830
4830-B4917144DA9ACDCF/0/2aEmissionsgr%C3%A6nsev%C3%A6rdienforformaldehydfo
rgasmotorerfortolkning.pdf
rgasmotorerfortolkning.pdf.
Denemarken (2005): 621 af 23/06 2005. Bek. om begrænsning af emission af
nitrogenoxider, uforbrændte carbonhydrider og carbonmonooxid m.v. fra
motorer og turbin
turbiner.. Status volgens internetsite December 2012: geldende
wetgeving. Miljøministeriet, 23 juni 2005. Website:
https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=12836&exp=1
Dibble,
e, R. (2006): Landfill Gas Fueled HCCI Demonstration System. 3rd Annual Advanced
Stationary Reciprocating Engines Meeting, June 2006, Argonne, IL. Makel
Engineering. Website:
htt
http://sites.energetics.com/recips06/Presentations/Dibble.pdf
p://sites.energetics.com/recips06/Presentations/Dibble.pdf
Dieselnet (2006): Retrofitting America’s Diesel Engines: A Guide to Cleaner Air Through
Cleaner Diesel
Diesel. November 2006. Diesel Technology Forum. Website:
http://www.dieselforum.org/fileadmin/templates/Resources/RetrofitMaterials
FactSheets/Retrofitting_America_s_Diesel_Engines_11--2006.pd
FactSheets/Retrofitting_America_s_Diesel_Engines_11
Dieselnet (2012): Emission Standards – USA, Stationary Diesel Engines / Nonroad Diesel
Engines
Engines.. November 2012, Diesel Technology Forum. Websites:
http://www.dies
http://www.dieselnet.com/standards/us/stationary.php
elnet.com/standards/us/stationary.php
http://www.dieselnet.com/standards/us/nonroad.php
Dijk, C.J. van, J.P. van der Knaap, T.J. Dijkstra, J.J. Hanemaaijer, A.E.G. Tonneijk (2003):
Rookgasschade in beeld Risico’s van NOx en etheen bij CO2 dosering uit WKK
WKKinstallaties
installaties.. Nota 255, Plant Research International B.V., Wageningen, juli 2003.
Dijk, G.H.J. van (2004): Inventarisatie CH4- en NOx-emissiereductie
emissiereductie voor
aardgasmotoren. RE 2003.R.0612.
0612. Gasunie Research, Energy Innovation &
Consultancy, Groningen, 17 februari 2004.

ECN
ECN-E--13-029

91

Donaldson (2012): Donaldson is now offering oxidation catalysts for compressed
natural gas engines. Download brochure:
http://www.asia.donaldson.com/en/exhaust/support/datalibrary/1053777.pdf
(laatst bezocht december 2012)
DTE Energy (2004): On-Site CHP Energy Systems emply CEGR technology. Press release
from DTE Energy, January 16, 2004. Website:
http://news.thomasnet.com/fullstory/29802 (laatst bezocht maart 2013)
Dueck, Th. A., C.J. van Dijk, F. Kempes, T. van der Zalm (2008): Emissies uit WKKinstallaties in de glastuinbouw. Methaan, etheen en NOx concentraties in
rookgassen voor CO2 dosering. Nota 505, Wageningen UR Glastuinbouw,
Wageningen, januari 2008.
Duplessis, N. (2009): Ventilation air methane oxidation using a VAMOXtm system at an
active coal mine in the USA. Biothermica Technolgies Inc, Montreal, Canada.
Website:
http://www.biothermica.com/brochure_pdf/vam_oxy_2009_05_08.pdf
Dusault, A. (2009): Difficulties Posed by Air District Permitting Practices for Dairy
Methane Digesters in San Joaquin and Sacramento Air Districts. Memorandum,
July 31st 2009, Docket 09-IEP-1G. Website: http://www.energy.ca.gov/
EBM (2004): WKK und Gaskessel; Birseckstrasse, Münchenstein. Elektra Birseck
Münchenstein, Münchenstein. Zwitserland, 2004. Website:
http://www.ebm.ch/fileadmin/Bilder/Waerme/W_rmekraftkopplung_und_Gas
kessel_Birseckstrasse_M_nchenstein.pdfin
Elsenbruch, T. (2009): Formaldehyd-Emissionen Status & Lösungen. GE Energy.
Jenbacher Gasmotoren, 26. Nov. 2009. Website: http://www.sachsenanhalt.de/fileadmin/Elementbibliothek/Bibliothek_Politik_und_Verwaltung/Bi
bliothek_LLFG/dokumente/KoNaRo/veranstaltungsbeitraege/FG_09_11_26/fo
rmaldehyd_.GEJppt.pdf (laatst bezocht maart 2013)
Energieprojecten (2004): Gasmotor met katalysator op waterzuivering Köttingen. Van
internet 2004. Website: http://www.Energieprojecten.com.
EPA (2006): Standards of Performance for Stationary Compression Ignition Internal
Combustion Engines. 40 CFR Parts 60, 85, 89, 94, 1039, 1065, and 1068 [EPAHQ-OAR-2005-0029, FRL- ] RIN 2060-AM82. 6560-50-p, Environmental
Protection Agency. Website:
http://www.epa.gov/ttnatw01/nsps/cinsps/cinspspg.html (laatst bezocht
december 2012)
EPA (2011): Standards of Performance for Stationary Compression Ignition and Spark
Ignition Internal Combustion Engines. 40 CFR Parts 60, 1039, 1042, 1065 and
1068 [EPA-HQ-OAR-2010-0295, FRL-9319-5] RIN 2060-AP67. Environmental
Protection Agency. Website:
http://www.epa.gov/ttnatw01/nsps/cinsps/cinspspg.html (laatst bezocht
december 2012)
EPA (2012): Nonroad Compression-Ignition Engines – Exhaust Emission Standards. Code
of Federal Regulations: 40 CFR 89.112, 40 CFR 1039.101, 40 CFR 1039.102.
http://www.epa.gov/otaq/standards/nonroad/nonroadci.htm (laatst bezocht
november 2012)

92

Factor (2003): Kleiner is besser
besser.. Factor Wärme&Kraft, no 1 2003. Website:
http://www.faktor.ch/pdf/1/16_17.pdf
Farrauto, R.J. (2012): Low
Low-temperature
temperature oxidation of methane
methane.. Science, 10 augustus
2012, Vol. 337, no. 6095, pp. 659-660,
659 660, DOI: 10.1126/science.1226310.
GE Jenbacher (2012): GE’s CL.AIR Exhaust After-Treatment
After Treatment System. Website:
http://www.ge
http://www.ge-energy.com/products_and_services/products/gas_engines_power_generation
/ges_clair_exhaust_after_treatment_system.jsp (laatst bezocht december
/ges_clair_exhaust_after_treatment_system.jsp
ecember
2012)
Gélin,P (2009): Catalytic complete oxidation of methane at low temperature. CNRS –
Lyon University. Presentation at Topsøe Catalysis Forum 2009
Genesys (2005): BHKW-Optimierung
Optimierung und SCR-Katalysator
SCR Katalysator Kompaktbiogasanlage
Küssnacht. Projekt Nr. 46598 Vertrag Nr. 86716, Im Auftrag des Bundesamtes
für Energie, Genesys GmbH, Frauenfeld (Zwitserland) Dezember 2005.
Granger, P, V.I. Parvulescu (2011): Catalytic NOx abatement systems for mobile sources:
form tthree-way
way to lean burn after-treatment
after treatment technologies.
technologies Chemical Reviews,
2011, 111, p 3155
3155-3207.
Groningen (2006): Vergunning Wet Milieubeheer, BIOX Vlissingen, location Delfzijl
Delfzijl,
Gedeputeerde Staten van Groningen, februari 2006.
Groningen (2007): Aanvullend besluit vergunning Wet Milieubeheer, BIOX Vlissingen
Vlissingen,
locatie Delfzijl, Gedeputeerde Staten van Groningen, Groningen, april 2007.
Gsgnet (2009): 2009 Global Sourcing Guide.
Guide. Uitgebracht door www.gsgnet.net en
www.dieselnet.com
www.dieselnet.com. Website:
http://www.gsgnet.net/gsgpdfs/09_EmisStandrds.pdf
Haldor Topsøe (2012): Catalytic oxidation – removing volatile organic compounds.
http://www.topsoe.com/business_areas/air_pollution_control/processes/catal
ytic_oxidation.aspx (laatst bezocht december
ecember 2012
2012)
Haynes, W.M. (2013): Flammability of Chemical Substa
Substances. CRC Handbook of
Chemistry and Physics, 93rd Edition (Internet Version 2013), CRC Press/Taylor
and Francis, Boca Raton, FL.
Hellén, G. (2006): Hiukkaspäästöjen rajoitustarpeet ja haasteet moottorivalmistajalle
moottorivalmistajalle.
Göran Hellén is Hoofd van de Wärtsilä Afdeling
Afdeling ‘Emission Control’.
Gepresenteerd tijdens FINE -teknologiaohjelman
-teknologiaohjelman päätösseminaari, Tampere
Tamperetalo, 13 en14 maart 2006. Website:
http://akseli.tekes.fi/opencms/opencms/OhjelmaPortaali/ohjelmat/FINE/fi/Do
kumenttiarkisto/Viestinta_ja_aktivointi/Seminaarit/Paatosseminaari_2006/Ain
eisto/Maanantai/Hellen.pdf
Hellén, G. (2007): Marine Emission Control Technologies by Wärtsilä. Wärtsilä Green
Solutions Seminar
Seminar,, Gothenburg, 26 September 2007.
Herdin, G.R. (2002): Standesanalyse des Gasmotors im Vergleich zu den
Zukunftstechniken (Brennstoffzellen und Mikroturbine) bei der Nutzung von aus
Biomasse gewonnenen Kraftstoffen.
Kraftstoffen Jenbacher AG, Austria, 2002. Website:
http://www.herzo
http://www.herzo-agenda21.de/_PDF/AnalyseGasmotorMitBiomasse.pdf
agenda21.de/_PDF/AnalyseGasmotorMitBiomasse.pdf

ECN
ECN-E--13-029

93

http://www.wartsila.com/Wartsila/sweden/docs/locals/sweden/press/env_se
minar_2007/NOx_reduction_techniques.pdf
Hers, J.S., W. Wetzels (2009): Onrendabele top berekeningen voor nieuw WKKvermogen 2009. ECN-E--08-082, Februari 2009.
Humm, O. (2001): Blockheizkraftwerke Mehr Leistung, weniger Emissionen. Internet
artikel. Website:
http://www.energie.ch/themen/haustechnik/blockheizkraftwerke/index.htm
(laatst bezocht november 2012)
ICF (2007): Cleaner Diesels: Low Cost Ways to Reduce Emissions from Construction
Equipment. Gemaakt voor U.S Environmental Protection Agency, ICF
Interna.tional, Fairfax, maart 2007. Website:
http://www.epa.gov/cleandiesel/documents/100r07002.pdf
IenM (2012): Besluit van 31 oktober 2012 tot wijziging van het Activiteitenbesluit
milieubeheer en het Besluit omgevingsrecht en enkele andere besluiten
(nieuwe activiteiten, integratie Besluit emissie-eisen middelgrote
stookinstallaties milieubeheer, vereenvoudigingen en reparaties in het
Activiteitenbesluit milieubeheer). Staatsblad van het Koninkrijk der
Nederlanden, jaargang 2012, no. 558, 16 november 2012
IMO (2012): Nitrous Oxides - Regulation 13. Website:
http://www.imo.org/ourwork/environment/pollutionprevention/airpollution/
pages/nitrogen-oxides-(nox)-%E2%80%93-regulation-13.aspx (laatst bezocht
december 2012)
InfoMil (1999): NOx-bestrijding bij oude gasmotoren. InfoMil Nieuwsbrief, nummer 16
december 1999.
InfoMil (2012): Informatieblad Bems, Werkingssfeer. http://www.infomil.nl/ (laatst
bezocht november 2012)
InfoMil (2013): Meten luchtemissies, herleiding van meetgegevens.
http://www.infomil.nl/ (laatst bezocht maart 2013).
IPPC (2005): Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion
Plants. May 2005. Website: http://eippcb.jrc.es
Jensen, T.K. (2007): Faster CHP gas engine start with less emission. Project summary.
Report. File Number : 727-71, Danish Gas Technology Centre 30.09.2007.
Website: http://www.dgc.eu/publications/pdf/start_stop.pdf
JM (2010): Emissions Control Products for Stationary Diesel Engines. van internet,
Johnson Matthey, Londen. 2010. Website:
http://ect.jmcatalysts.com/site.asp?siteid=836&pageid=888&furtherid=945.
JM (2012): New NOx catalyst gives Chrysler’s Dodge ram the edge. Johnson Matthey,
laatst bezocht Oktober 2012.
http://www.matthey.com/sustainability/sustainability_2/sustainability_case_s
tudies_2009_10/new_nox_catalyst
Kanton Zürich (2012): Vollzug periodische Emissionskontrolle bei stationären Motoren
im Kanton Zurich. Stand 20101221, Baudirektion Kanton Zürich.
http://www.awel.zh.ch/internet/baudirektion/awel/de/betriebe_anlagen_bau
stellen/feuerungen.html (download november 2012)

94

Kaufmann, U. (2011): Thermische Stromproduktion inklusive Wärmekraftkopplung
(WKK) in der Schweiz – Ausgabe 2010.
2010. Dr. Eicher+Pauli AG, Liestal. Publication
fürr die Bundesamt für Energie in Bern. www.bfe.admin.ch/ (laatst bezocht
november
ovember 2012)
KEMA (2007): Overzichtsrapportage emissieonderzoek methaanemissies bij gasmotoren
op continu vollast – juli 2007. Auteurs H.J. Olthuis & P.A.C. Engelen, 50792926
50792926TOS/TCM 07
07-7080.
7080. KEMA, Arnhem, 4 September 2007.
KEMA (2009): Overzichtsrapportage vervolgonderzoek methaanemissies bij gasmotoren
op continu vollast - voorjaar 2009.
2009. Auteur: P.A.C. Engelen, 5096418350964183-TOS/TCM
09
09-6715.
6715. KEMA, Arnhem, 3 november 2009.
KEMA (2010): Vervolgonderzoek gasvormige emissies bij gasmotoren op continu vollast
- meetresultaten 31e motor bij HB Energy te Honselersdijk.
Honselersdijk. Auteur: H.J.
Olthuis., 50964225
50964225-TOS/TCM
TOS/TCM 10-5677,
10 5677, KEMA, Arnhem, 28 januari
januari 2010.
Rapport beschikbaar via:
http://www.rwsleefomgeving.nl/onderwerpen/broeikasgassen/wkkhttp://www.rwsleefomgeving.nl/onderwerpen/broeikasgassen/wkkinstallaties/ (laatst bezocht januari
anuari 2013)
KEMA (2011): Hydrocarbon em
emissions
issions from gas engine CHP
CHP-units
units 2011 measurement
program. Auteur: G.H.J. van Dijk, 74100741
74100741-GCS 12-1002
1002 (anonymized report).
KEMA, Groningen, 28 Juni 2012. Rapport beschikbaar via:
http://www.rwsleefomgeving.nl/onderwerpen/broeikasgassen/wkkhttp://www.rwsleefomgeving.nl/onderwerpen/broeikasgassen/wkkinstallaties/ (laatst bezocht jjanuari
anuari 2013)
Kjemtrup, N. (2009): Future emission control for marine vessels
vessels.. Gepresenteerd tijdens
Topsøe Catalysis Forum, 27/28 September 2009. Website:
http://www.topsoe.com/sitecore/shell/Applications/~/media/PDF%20files/To
psoe_Catalysis_Forum/2009/Kjemtrup.ashx
KIWA (2008): Analyse van biogassen uit vergistingsinstallaties
vergistingsinstallaties.. KIWA, 2 September
2008. GT
GT-080142
080142.
Knook (2008): Typegoedkeuring voor KNOOK SQ2 rookgasreiniger door Interpolis.
Nieuwsbericht Knook Energy Solutions International BV, Hoofddorp, 08
september 2008. Website:
http://www.kesi.nl/cms/index.php?option=com_content&view=article&id=11
&Itemid=14
Knook (2012): Binnenkort levert Knook ook een methaankatalysator.
methaankatalysato Knook Energy
Solutions International BV, Hoofddorp. Website:
http://www.kesi.nl/cms/index.php?option=com_content&view=article&id=5&I
temid=8 (laatst bezocht december
cember 2012)
Kristensen, P.G., B. Karll, G. Horstmann (2001): Reduction of emissions from lean
lean-burn
gas engines through regenerative incineration and SNCR. Danish Gas
Technology Centre. Proceedings of the International Gas Research Conference,
Pages: IUO18
IUO18/1
/1-IUO18/13,
IUO18/13, 2001. ISSN: 0736
0736-5721.
Kroon, P., W. Wetzels, (2008): Onderbouwing actualisatie Bees B; Kosten en effecten
van de voorgenomen wijziging van het besluit emissie
emissie-eisen
eisen stookinstallaties B
B.
ECN
ECN-E--08-020,
020, ECN, Petten, April 2008.

ECN
ECN-E--13-029

95

Kroon, P., P. Lako, J.A.Z. Pieterse, (2009): Technologieverkenning. Kansrijke nieuwe
technieken voor minder emissies naar de lucht in 2030. ECN-E--09-047, ECN,
Petten, Juni 2009.
Lebbe, Y. (2008): (μ)-WKK voor residentieel gebruik; Hernieuwbare energie en
warmtekrachtkoppeling : haalbaarheid en rendabiliteit. Onderdeel van de
cursus Opleiding ‘Energieadviseurs’ 2007-2008, Brussel, 7 januari 2008.
Website: http://www.curbain.be/download/09_4_Cogen_nl.pdf
MAN (2001): Very Large Diesel Engines for Independent Power Producers and Captive
Power Plants. MAN Diesel, Copenhagen, 2001. Website:
http://www.new4stroke.com/large.pdf
MAN (2003): Emission Control MAN B&W Two-stroke Diesel Engines. MAN B&W Diesel
A/S, Copenhagen, Denmark.
MAN (2009): Two-stroke Low Speed Diesel Engines for Independent Power Producers
and Captive Power Plants. MAN Diesel, Copenhagen, May 2009. Website:
http://www.mandieselturbo.com/files/news/filesof11743/tech_paper_low%2
0speed.htm.pdf
MAN (2012): MAN Diesel & Turbo has launched the world’s first marine engine that
meets the IMO”s strictest Tier III emission standards. Bericht op internet van 28
maart 2011. http://www.dieselnet.com/news/2011/03man.php (laatst bezocht
december 2012)
Matsui, T, M. Hondo, A. Machino, K. Yokoyama, H. Sasaki, Y. Taniguchi, S. Matubayashi,
K. Nishimoto, T. Nakazono (2001): NOx storage reduction catalyst system for
lean-burn gas engines. Rapport op internet.
www.kgu.or.kr/download.php?tb=bbs_017&fn=Rcp30.pdf (laatst bezocht
oktober 2012)
MEGTEC (2010): VOCSIDIZERtm Regenerative thermal VOC oxidation. MEGTEC, brochure
van internet in 2010. Website:
http://www.megtec.com/documents/UK_Vocsidizer.pdf
Nellen, C., K. Boulouchos, (2000): Natural Gas Engines for Cogeneration: Highest
Efficiency and Near-Zero Emissions through Turbocharging, EGR and 3-way
Catalytic Convertor. I.C. Engines and Combusion Laboratory, Swiss Federland
Institue of Technology ETH Zurich, SAE paper 2001-01-2825, oktober 2000.
NERI (2010): Denmark’s National Inventory Report 2008; Emission Inventories 19902008 - Submitted under the United Nations Framework Convention on Climate
Change. NERI Technical Report No. 667, 2008. Website:
http://www2.dmu.dk/Pub/FR784.pdf
Nielsen, M., O.K. Nielsen & Thomsen, M. (2010): Emissionskortlægning for decentral
kraftvarme, Energinet.dk miljøprojekt nr. 07/1882. Delrapport 5.
Emissionsfaktorer og emissionsopgørelse for decentral kraftvarme, 2006.
National Environmental Research Institute, University of Aarhus. April 2010.
Website: http://www2.dmu.dk/pub/fr781.pdf (laatst bezocht december 2012)
NHO (2012): The Business Sector’s NOX Fund. Website:
http://www.nho.no/nox/english/ (laatst bezocht december 2012)

96

Nussbaumer, T. (2010): Overview on Technologies for Biomass Combustion and
Emission Levels on Particulate Matter (PM)
(PM).. Verenum, Zurich/ Lucerne
University of Applied Sciences. Presentatie tijdens de Expert Group on Techno
TechnoEconomic Issues, EGTEI, Meeting Zurich,
Zurich 3 februari 2010.
Parks, J., J. Tassitano, J. Storey (2005): Lean NOx Trap Catalysis:NOx Reduction for Lean
Natural Gas Engine. Oak Ridge National Laboratory. 2nd Annual Advanced
Stationary Reciprocating Engines Conference, Di
Diamond
amond Bar, CA, March 15
15-16,
2005.
Pieterse, J.A.Z., R.W. van de Brink (2006): Selective catalytic reduction of NOx in real
exhaust gas of gas engines using unburned gas – catalyst deactivation and
advances toward long
long-term
term stability. Report of ECN, February
February 2006. ECN
ECN-RX-06
06-053.
Plage, F. (2007): Onderzoeksverslag ‘Schone motor voor de binnenvaart’. Projectgroep
2, afdeling werktuigbouw, Hogeschool Rotterdam, 1 februari 2007. Website:
http://www.bartdijkman.nl/werktuigbouwkunde/ENH%20
http://www.bartdijkman.nl/werktuigbouwkunde/ENH%20%20Onderzoeksverslag%20
%20Onderzoeksverslag%20-%20PRG%202%20
%20PRG%202%20
%20PRG%202%20-%20Vdef.pdf
%20Vdef.pdf.
Roser, R. (2005): Ultra-Clean
Clean Engine Based CHP.
CHP. BluePoint Energy, Inc., 2nd Annual
Advanced Stationary Reciprocating Engines Conference, Diamond Bar, CA,
March 16, 2005. Website:
http://events.energetics.com/recip05/pdfs/presentations/roser.pdf.
http://events.energetics.com/recip05/pdfs/presentations/roser.pdf
ip05/pdfs/presentations/roser.pdf.
Ruch, D. (2005): BHKW-Optimierung
Optimierung und SCR Katalysator Kompaktbiogasanlage
Küssnacht. In opdracht van Bundesamt für Energie, Genesys GmbH,
Frauenfeld, December 2005.
S&L Energieprojekte (2013): Technische Daten S&L Erdgas motoren bis 1225 kW.
http://www.sl
http://www.sl-energie.com/index.php?id=2
energie.com/index.php?id=2 (laatst bezocht maart
aart 2013)
Sacramento (2012): Sacramento Municipal Air Quality Management District.
District
http://www.airquality.org/ (laatst bezocht November 2012)
San Joaquin (2012): San Joaquin Valley Air Pollution Control District.
http://www.valleyair.org/Home.htm (laatst
aatst bezocht november
ovember 2012)
Sapoundjiev, H. (2004): CH4MIN Technology A Sustainable Energy Solution for
Destruction of Dilute Methane Emissions and the Production of Useful Energy
Energy.
Catalytic Solutions for Vents, Fugitives and Incomplete Combustion Emis
Emissions,
Calgary, Canada, 1 april 2004.
Sapoundjiev, H., J. Gilles (2005). Introduction of catalytic flow
flow-reversal
reversal reactor
(CH4MIN) technology and its potential in China coal mines.
mines CANMET Energy
Technology Centre, Varennes, Québec, Canada. 2005. Website:
http://www.coalinfo.net.cn/coalbed/meeting/2203/papers/coal
http://www.coalinfo.net.cn/coalbed/meeting/2203/papers/coalmining/CM051.pdf (laatst bezocht december
ecember 2012)
SCAQMD (2012): Rule 1110.2 - Emissions from Gaseous
Gaseous- and Liquid-Fueled
Liquid Fueled Engines.
SCAQMD South Coast Air Quality Management District, Diamond Bar,
California, Amended September 7, 2012. Website:
http://www.aqmd.gov/rules/rulesreg.html
Schmidt, E. (2007) Diese
Diesell Emissions Control Systems, Donaldson, September 19 2007.

ECN
ECN-E--13-029

97

Schneeberger, L. (2006): Biogas - eine alternative Energiequelle mit Zukunft.
Maturaarbeit von Lucius Schneeberger, Klasse 1c,Gymnasium KönizLerbermatt, 14. September 2006. Website:
http://www.biomasseenergie.ch/Portals/0/1_de/01_Wie_produzieren/Pdf/bio
gas-reidermoos.pdf
Scholz, C.M.L. (2007): NOx storage and reduction over a lean-burn automotive catalyst.
Proefschrift Technische Universiteit Eindhoven, 2007.
Sklorz, M., et al. (2003): Katalysatoren an Biogasmotoren; Schlussbericht
Untersuchungen zum Einsatz von Oxidationskatalysatoren an
landwirtschaftlicchen Biogas-Verbrennungsmotoren. Nr. 182,
www.lfu.bayern.de, Bayerisches Landesamt für Umweltschutz (LfU), Augsburg,
oktober 2003.
Smekens, K.E.L., et al. (2010, in voorbereiding): Actualisatie Optiedocument 2009:
opties voor het verminderen van broeikasgas- emissies, energiegebruik en
luchtverontreiniging. ECN, Petten.
Smit, P.X., N.J.A. van der Velden (2008): Energiebenutting warmtekrachtkoppeling in de
Nederlandse glastuinbouw. Rapport 2008-019, Mei 2008, LEI, Den Haag.
https://www.wageningenur.nl/en/Publications.htm?publicationId=publicationway-333636393139
SMK (2007): Certificatieschema Groen Label Kas. GLK.8-2007, Stichting Milieukeur, Den
Haag, ingaande 24 oktober 2007. Website:
http://www.milieukeur.nl/upload/schema/glkschema_nl8.pdf
SMK (2010): Certificatieschema Groen Label Kas; datum van ingang: 1 maart 2010;
geldig tot: 1 januari 2011. Code: GLK.9-2010, Stichting Milieukeur, Den Haag,
2009. Website:
http://www.smk.nl/files/categories/5/545/GLKSCHEMA_NL9%20versie%20201
0-2%20010310.pdf
SMK (2012): Certificatieschema Groen Label Kas; datum van ingang: 1 januari 2013;
geldig tot: 1 januari 2014. Code: GLK.10-2013, Stichting Milieukeur, Den Haag,
2012. Website:
http://www.smk.nl/files/categories/5/545/certificatieschema%20GLK%2010%
202013.pdf
Soltic, P., D. Edenhauser, A. Winkler (2008): Energetische Optimierung von Biogas BHKW'S; Schlussbericht. EMPA, Dübendorf, 10 juli 2008. Website:
http://www.bfe.admin.ch/
Stachowitz, R.W., D.E. Watson, D.M. Newburry (2005): Design and Development of
Waukesha’s Stoichiometric, Cooled EGR Engine for the California ARICE
Program. ASME 2005 Internal Combustion Engine Division Fall Technical
Conference, September 11-14, 2005, Canada, paper no ICEF2005-1329, pp 609619.
Stowa (2005): Potentieel voor Duurzame Energie met Biogas uit
Rioolwaterzuiveringsinstallaties. Rapport W03 2005, ISBN 90.5773.291.2,
Stowa, Utrecht, 2005.

98

Stowa (2011): Optimalisatie WKK en Biogasbenutting. 2011, Rapport 33, ISBN
978.90.5773.549.3. Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA).
Tai, C., T. Reppert, J. Chiu, L. Christensen, K. Knoll, J. Stewart, A. Williams (2006): US10
Capable Prototype Volvo MG11 Natural Gas Engine Development: Final Report.
2003
2003-2006,
2006, NREL/SR
NREL/SR-540-40756,
40756, October 2006.
Tallner, L. (1993): Produktion und Nutzung von Deponiegas. (Stand 1993 aber immer
noch aktuell), Diplomarbeit Fachhochschule Nordostniedersachsen, 1993.
Websites: http://lotall.heim.at/dgas/index
http://lotall.heim.at/dgas/index-d.htm; http://www.fhhttp://www.fh
wolfsburg.de/cms/de/pws/wilhelms/downloads/et
wolfsburg.de/cms/de/pws/wilhelms/downloads/et-folien
folienverbrennungsmotoren.pdf
Thompson, J. Stewart, A (2003): Diesel Engine Retrofit Cost. AM/7, Memo voor Caroline
Garber, March 17, 2003. Website:
http://dnr.wi.gov/air/pdf/attach5_final_WI_diesel_retrofit_tech_cost_analyis.
pdf
Tiangco, V. (2007): Research, Development & Demonstration of Advanced Bioenergy
Concepts in California
California,, Presentation for California Biomass Collaborative 4th
Forum, March 27
27-28
28 2007. Obtained via: www.energy.ca.gov
TIAX (2006): Application of Hydrogen Assisted Lean Operation to Natural
Natur Gas--Fueled
Reciprocating Engines (HALO).
(HALO). Report for project contract DE-FC26-04NT42235
04NT42235
for US DoE, January 2006. Website:
http://www.osti.gov/energycitations/serv
http://www.osti.gov/energycitations/servlets/purl/885936
lets/purl/8859365UDKxt/885936.pdf
Toll Customs (2012): Excise duty on emissions of NOx 2012. English Translation of
Circular no. 14/2012 S, Oslo, 1 January 2012. Website:
http://www.toll.no/templates_TAD/Article.aspx?id=219620&epslanguage=en
(laatst bezocht d
december
ecember 2012)
Toom, B. den (2009): Duurzame energieopwekking in Zwembaden; Structurele
Structurele
kostenverlaging en ‘groen’imago. ISSO ThemaTech april 2009. Website:
http://www.unica.nl/documenten/publicaties/_imago.pdf (laatst bezocht
maart
aart 2013)
Tower, P. (2003): New Technology for Removal of Siloxanes in Digester gas Results in
lower Maintenance Costs and air Quality Benefits in Power Generation
Equipment
Equipment.. Applied Filter Technology. Snohomish, WA, USA, WEFTEC 03 78th
Annual Technical Exhibition and Conference, October 11-15,
11 15, 2003. Website:
http://www.appliedfiltertechnology.com/Userfiles/Docs/WEFTEC03AFTSAG.pd
f
VAR (2009): Bouw gft-vergistingsinstallatie
vergistingsinstallatie afgerond
afgerond.. VAR B.V., Wilp-Achterhoek,
Wilp chterhoek, In
VAR Magazine voorjaar 2009.
VDMA (2011a): Exhaust Emission Legislation Diesel
Diesel- and Gas engines. VDMA Engines
and Systems, Frankfurt am Main, November 2011. Website:
http://www.cimac.com/cimac_cms/uploads/explorer/Working%20groups/bro
schuere_2011_en.pdf (laatst bezocht december
ecember 2012)
VDMA (2011b) : Abgasgesetzgebung DieselDiesel und Gasmotoren. VDMA e.V., Motoren und
Systeme, Frankfurt am Main, November 2011. Website: http://vdma
http://vdma-

ECN
ECN-E--13-029

99

motoren.de/sites/www.vdmaengines.com/files/emi_2011_teil2_stationaer_1.pdf (laatst bezocht december
2012)
Vermeulen, P.C.M. (2012): Kwantitatieve Informatie voor de Glastuinbouw, KWIN
edities 20 (2008), 21 (2010) en 22 (2012-2013). Wageningen UR Glastuinbouw.
Vreuls, H.H.J.; P.J. Zijlema (2011): Nederlandse lijst van energiedragers en standaard
CO2-emissiefactoren, versie Januari 2011. 20 Januari 2011, AgentschapNL,
Utrecht.
VROM (1998): Besluit emissie-eisen stookinstallaties milieubeheer B. Staatsblad 1998,
nr. 166, 18 maart 1998.
VROM (2008): Ontwerp-Besluit emissie-eisen middelgrote stookinstallaties
milieubeheer. Tweede Kamer, vergaderjaar 2008-2009, 29 383, nr. 119, 9
december 2008.
VROM (2009a): Meerjarenprogramma herijking van de VROM-regelgeving; Nr. 134 Lijst
van vragen en antwoorden inzake het Ontwerp-Besluit emissie-eisen
middelgrote stookinstallaties milieubeheer. Tweede Kamer, vergaderjaar 20082009, 29 383, nr. 134, 15 juli 2009.
VROM (2009b): Besluit van 7 december 2009, houdende nieuwe regels voor de emissie
van middelgrote stookinstallaties (Besluit emissie-eisen middelgrote
stookinstallaties milieubeheer). Staatsblad 2009, nr. 547, 24 december 2009.
Vronay, J.C. (2007): Challenges Facing Developers of Air/Fuel Ratio Control Systems for
or High Speed, Spark-Ignited, Stationary Reciprocating Engines Fitted with NSCR
Systems. Continental Controls Corporation. 4th Annual Advanced Stationary
Reciprocating Engines Conference, Downey, California, 18-19 September 2007.
Website: http://sites.energetics.com/recips07/index.shtml
Wärtsilä (2012): Wärtsilä RT-flex50 Technology Review. Brochure uit 2008.
www.wartsila.com (laatst bezocht december 2012)
West, J. (2006): MAN Diesel Engines for Power Generation. MAN Unlimited. Annual
Customer Conference, October 18th & 19th, 2006, Dublin.
Wetzels, W., I. Blezer, J.M. Sipma (2011): Beleidsstudie naar WKK- en
warmtepomptechnologieën. Eindrapport 21 juni 2011. ECN-E--10-096, 21 juni
2011.
Widmann, B.A., et al. (2002): Pflanzenölbetrieben Blockheizkraftwerke; Betriebs- und
Emissionsverhalten ausgewählter bayerischer Anlagen Schwachstellenanalyse
aund Bewertung. Abschlussbericht 176, Bayerisches Landesambt für
Umweltschutz (LfU), Augsburg, Juli 2002.
Wit, J. de, K. Johansen, P.L. Hansen, H. Rossen, N.B. Rasmussen (2000): Catalytic
emission control with respect to CH4 and CO for highly efficient gas fueled
decentralized heat and power production. Paper at the 5th International
Conference on Furnaces and Boilers (INFUB), Porto, Portugal, April 2000.
Wit, J. de, I. Mofid. (2005): Methane Oxidation Catalyst for Gas Engines. Danish Gas
Technology Centre, Hørsholm, 2005. Project report, ISBN 87-7795-298-7.
http://www.dgc.eu/publications/pdf/catalyst.pdf (laatst bezocht december
2012)

100

Yao, M. (2009): Progress and recent trends in homogeneous charge compression
ignition (HCCI) engines. Progress in Energy and Combustion Science, 35, p. 398
398437, 2009.
Zürich (2012): Emissionsgrenzwerte Stationäre Verbrennungsmotoren.
Verbrennungsmotoren Stadt Zürich,
Umwelt
Umwelt- und Gesundheitsschutz. http://www.stadt
http://www.stadtzuerich.ch/content/gud/de/index/umwelt/luft/feuerungen/stationaere_verbre
nnungsmotoren.html (download november
ovember 2012)

ECN
ECN-E--13-029

101

Bijlage A. Afkortingen &
Omrekeningen
bhp = brake horsepower. Bij motoren: eenheid voor output-vermogen oftewel het
asvermogen. Omrekening: 1 bhp = 745,70 W (Bron: Handbook of Chemistry and
Physics).
bhp-hr = brake horsepower-hour. Bij motoren: eenheid voor energie als kinetisch
output. Omrekening: 1 bhp-hr = 745,70 W/1000 = 0,746 kWh = 2,685 MJ
EGR = Exhaust Gas Recirculation oftwel rookgas recirculatie. Technologie waarbij (een
deel van) het rookgas/uitlaatgas van de motor wordt gemengd met de
verbrandingslucht en opnieuw door de verbrandingsmotor gaat, zie ook Paragraaf
2.2.

Standaard omrekening:
g/bhp-hr

Standaard omrekening:
g/kWh

g/bhp-hr = gram per brake horsepower-hour; eenheid voor emissie. Omrekeningen van
g/bhp-hr naar g/GJ zijn bij benadering gegeven om een grootte-orde van emissies
aan te geven; bij de omrekening speelt namelijk het rendement van de motor een
rol, welke onbekend is en varieert van motor tot motor. Tenzij anders aangegeven,
is een motorrendement van 40% verondersteld (zie ook Paragraaf 1.2). Standaard
omrekening in dit rapport: 1 g/bhp-hr = 1/((745,70 W/40%) x 3600 sec) =
149,00 g/GJ. Indien met andere motorrendementen is gerekend, dient men in
voorgaande omrekening 40% te vervangen door het aangegeven motorrendement.
g/kWh = gram per kilowatt hour; eenheid voor emissie. De omrekening van g/kWh naar
g/GJ brandstofverbruik is uitgevoerd om een grootte-orde van de emissies aan te
geven. Bij de omrekening speelt namelijk het motorrendement een rol en deze
varieert van motor tot motor; een motorrendement van 40% is verondersteld (zie
ook Paragraaf 1.2). Voor de omrekening van g/kWhoutput naar g/GJinput is dus
vermenigvuldigd met 1000/3,6 x 40%. Indien met andere motorrendementen is
gerekend, dient men in voorgaande omrekening 40% te vervangen door het
aangegeven motorrendement.
kWh = kilowatt hour; eenheid voor energie. Bij motoren is dit meestal kinetisch output,
zie ook Paragraaf 1.2. Omrekening: 1 kWh = 3,6 MJ (Bron: Handbook of Chemistry
and Physics).
LHV = Lower Heating Value oftewel de onderste verbrandingswaarde. Bij deze
verbrandingswaarde wordt, in tegenstelling tot de bovenste verbrandingswaarde,
de mogelijke condensatiewarmte van het rookgas genegeerd.
ppm(vd) = parts per million (volumetric dry); eenheid voor emissies, zie ook Paragraaf
1.2.

102

SCR = Selective Catalytic Reduction. Technologie waarbij NOx wordt gereduceerd met
behulp van een katalysator. Als reductiemiddel wordt veelal urea gebruikt.
THC = total hydrocarbons oftew
oftewel
el de totale hoeveelheid onverbrande koolwaterstoffen
(zie ook UHC).
UHC = unburned hydrocarbons oftewel de totale hoeveelheid onverbrande
koolwaterstoffen (zie ook THC).

ECN
ECN-E--13-029

103

Bijlage B. Methaanemissie
versus vermogen
Figuur 15: Gasmotormetingen uit (KEMA, 2007, 2009, 2011; Dueck, 2008) ingedeeld naar
methaanemissie (mg C/Nm3 bij 3% O2, droog) en motorvermogen (kWe). De vermogensgrens voor grote
versus kleine gasmotoren zoals beschreven in Paragraaf 1.2 ligt bij 1000 kWe in deze figuur.

Hydrocarbon emission (mg C/Nm3 @ 3% O2)

3500
3000
2500

KEMA Meetcampagne
2007

2000

KEMA Meetcampagne
2009

1500

KEMA Meetcampagne
Winter 2011

1000

KEMA Meetcampagne
Spring 2011

500

WUR Meetcampagne
2008

0
0

2000

4000

Rating power (kWe)

104

6000

Bijlage C. Commentaar van
PlaGaMo
Commentaar van Platform Gasmotoren (PlaGaMo), vertegenwoordigd door dhr. Stijn
Schlatmann (Energy Matters) en dhr. Jacob Klimstra (Jacob Klimstra Consultancy). Er is
commentaar ontvangen 25 februari 2013 en op 12
2 maart 2013 via het Ministerie van
Infrastructuur en Milieu. Een samenvatting van de hoofdpunten is hieronder
weergegeven.
PlaGaMo merkt ten aanzien van een NOx-eis
eis bij gasmotoren o
op
p aardgas < 2,5 MWth
op:
 De toepassing van SCR is te duur voor deze categorie motoren en wordt momenteel
alleen maar toegepast voor CO2 bemesting in de glastuinbouw. De kosten voor NOxbestrijding liggen hoger dan alhier geciteerd,
geciteerd, in de orde van 10 €/kg en hoger
hoger.
 De toepassing van een driewegkatalysator is alleen geschikt voor stoichiometrische
gasmotoren en is daarmee ongeschikt voor gasmotoren waarbij een hoog elektrisch
rendement wordt nagestreefd. Een hoog elektrisch rendement wordt namelijk
gerealisee
gerealiseerd
rd middels toepassing van lean burn technologie bij gasmotoren. Juist een
hoog elektrisch rendement kent veel toepassing in Nederland.
 Andere methoden voor NOx-reiniging
reiniging of warmte
warmte-kracht
kracht aandrijving zijn niet
gangbaar of commercieel beschikbaar. Daaronder vallen rookgasrecirculatie (in
combinatie met een driewegkatalysator) en de SQ2 rookgasreiniger, die beide voor
de grotere gasmotoren alleen in proefopstellingen zijn toegepast met overwegend
onbevredigend resultaat.
 De huidige Bems
Bems-eis is een waarde die scherp is voor de gangbaar geleverde
gasmotoren. Met deze eis zit Nederland aan de onderkant van de range van emissie
emissieeisen die wereldwijd worden gehanteerd. Aanscherping is op dit moment niet
mogelijk.

Reactie ECN:
 De geciteerde kosten zijn 15
15-25 €/kg NOx waarbij als referentie de Bems-wetgeving
Bems wetgeving
dient. Alleen indien de oude Bees B-wetgeving
B wetgeving als referentie dient (wat voor
bestaande motoren nog van toepassing is), zijn de reductiekosten 5-10
5
€/kg NOx,
afhankelijk van het motorvermogen. Er is in een eerder stadium reeds kennis
genomen van de kosteninschatting volgens PlaGaMo.
 Zoals eerder beschreven kan het Ministerie kan een NOx-eis
eis van 140 mg/Nm3 (bij 3%
O2) overwegen voor deze categorie motoren. Dit is enigszins soepeler dan het
initiële voorstel; nagesc
nageschakelde
hakelde techniek zal, ook bij dit voorstel, veelal noodzakelijk
zijn om aan deze eis te voldoen. Er wordt echter wel ruimte gecreëerd om met
meerdere typen nageschakelde technologie deze eis te realiseren, inclusief de
goedkopere driewegkatalysator. De warmte-kracht
war
kracht verhouding behorend bij
stoichiometrische gasmotoren, ligt inderdaad anders dan bij lean burn motoren.
Toepassing van gekoelde rookgasrecirculatie kan deze wel verbeteren.

ECN
ECN-E--13-029

105

 In het rapport is omschreven wat de status is van de overige technieken voor NOx
reiniging of warmte-kracht aandrijving; diverse methoden bevinden zich inderdaad
in de demonstratiefase. In het bijzonder voor driewegkatalysatoren, al of niet in
combinatie met rookgasrecirculatie, wordt verwezen naar het betreffende
hoofdstuk, alwaar diverse referenties omtrent de beschikbaarheid van deze
technologie zijn gegeven.

PlaGaMo merkt ten aanzien van een NOx-eis bij gasmotoren op biogas op:
 Voor aanscherping van de NOx-emissie-eis is een SCR nodig. Deze zijn zeer gevoelig
voor verontreinigingen; er zijn reinigingstechnologieën beschikbaar, maar die zijn
onvoldoende betrouwbaar. Actief kool is relatief betrouwbaar maar leidt tot
onacceptabel hoge kosten. De overige technologieën worden nog nergens op de
schaal van Nederlandse WKK’s commercieel toegepast.
 Aanscherping van emissie-eisen voor biogasmotoren < 1 MWe zal het economisch
plaatje voor dit type installaties nog onaantrekkelijker maken.
 De huidige Bems-eis is een waarde die scherp is voor de gangbaar geleverde
gasmotoren. Met deze eis zit Nederland aan de onderkant van de range van emissieeisen die wereldwijd worden gehanteerd. Het is zeer twijfelachtig of de
aangekondigde eis in Californië technisch haalbaar is, omdat toepassing van
vergistingsgas in gasmotoren nauwelijks plaatsvindt. Duitsland is toonaangevend
voor biogasmotoren en daar vindt de meeste technologieontwikkeling plaats. Het
voorstel is dan ook om de Duitse wetgeving te volgen.

Reactie ECN:
 Er wordt verwezen naar het betreffende hoofdstuk waar de
gasreinigingstechnologie is beschreven en ook kostencijfers zijn opgenomen. De
kosten liggen in een range welke niet op voorhand als onacceptabel kan worden
bestempeld. Daarnaast wordt opgemerkt dat biogasmotoren in aanmerking komen
voor subsidie om een terugverdientijd te garanderen; de subsidiabele kosten dienen
aangepast te worden indien de emissie-eisen inderdaad aangescherpt worden,
zodanig dat de gehanteerde terugverdientijd gegarandeerd blijft.

PlaGaMo merkt ten aanzien van een Fijnstof-eis bij dieselmotoren op:
 De genoemde reductietechnologie is niet gangbaar of commercieel beschikbaar.
 De voorgestelde emissie-eis geldt niet voor grote motoren in de VS en is scherper
dan de eis in Duitsland. Voorgesteld wordt om niet de emissie-eisen in de VS als
uitgangspunt te nemen, wegens andere marktomstandigheden aldaar, maar de
Duitse regelgeving, dat is de TA-Luft. De Duitse markt is leidend in Europa en dit
leidt tot een beter level playing field.

106

Reactie ECN:
 Er wordt verwezen naar het betreffende hoofdstuk waar de beschikbaarheid
beschikbaarheid van de
noodzakelijke filters is beschreven. Ook wordt gewezen op het advies omtrent de
inwerkingstrededatum en niet vooruit te lopen op Amerikaanse wetgeving. De
genoemde reductietechnologie zal namelijk tegen die tijd zeer ruimschoots
beschikbaar
baar zijn.
 De voorgestelde eis is 15 mg fijnstof/Nm3 (bij 3% O2), terwijl de Duitse eis 22,5 mg
fijnstof/Nm3 (bij 3% O2) betekent. Het verschil tussen beide eisen is zeer beperkt.

PlaGaMo merkt ten aanzien van een NOx-eis
eis bij (bio)dieselmotoren op:
 Veel fabrikanten van grote dieselmotoren werken aan LNG/aardgas-gedreven
LNG/aardgas gedreven
motoren in plaats van dieselmotoren om aan Tier eisen te kunnen voldoen. Er zijn
echter situaties waar gas als brandstof niet mogelijk is. De voorgestelde eis biedt
geen ruimte voor het to
toepassen
epassen van dieselmotoren in dergelijke situaties. Gezien de
kosten verbonden aan dieselolie zullen dergelijke motoren alleen sporadisch
toegepast worden. Het opleggen van belemmerende eisen aan deze kleine categorie
resulteert nauwelijks in emissiereductie.
emissiereducti
 Voorgesteld wordt om niet de emissie-eisen
emissie eisen in de VS als uitgangspunt te nemen,
wegens andere marktomstandigheden aldaar, maar de Duitse regelgeving, dat is de
TA-Luft.
Luft. De Duitse markt is leidend in Europa en dit leidt tot een beter level playing
field.

Reactie ECN:
 Het reductiepotentieel is ingeschat en is, zoals beschreven in het betreffende
hoofdstuk, relatief beperkt. Het is technisch echter mogelijk aan een eis van 250 mg
NOx/Nm3 (bij 3% O2) te voldoen. Niet duidelijk is waarom deze eis belemmerend zou
werken voor deze categorie. De motoren die worden aangemerkt als noodvermogen
worden op grond van het jaarlijkse aantal vollasturen reeds uitgesloten van eisen in
de bestaande wetgeving.

PlaGaMo merkt ten aanzien van een Methaan-eis
Methaan eis bij gasmotoren ≥ 2,5 MWth op
aardgas op:
 Het CO2 equivalent van de totale methaan emissie wordt door ECN geschat op
1 Mton CO2-eq.
eq. Uitgaande van recente cijfers komt PlaGaMo op een emissie van
0,66 Mton CO2-eq
eq voor de 3000 MWe in de tuinbouw en 0,8 Mton CO2-eq
eq voor het
totaal opgestelde vermogen (ca. 3600 MWe). Hierbij is uitgegaan van een gewogen
gemiddelde emissie op basis van de meetrapporten van KEMA en een afname van
het aantal draaiuren tot ca 3000.
 De berekeningen in ““Methaanslip
Methaanslip bij WKK-gasmotoren
WKK gasmotoren vernietigt aanzienlijk
aanzienlijk deel
van de CO2-reductie”
reductie” in paragraaf 6.1 zijn zeer gevoelig voor uitgangspunten.
Uitgaande van een moderne, grote gasmotor m
met 43% E-rend
rend en 49% W-rend
W rend wordt
de CO2-besparing
besparing 28,4%, 17,6% respectievelijk 14,9%. Als in plaats van een STEG, het
gemiddelde
iddelde Nederlandse elektriciteitspark als referentie wordt gehanteerd,
resulteert dit in een CO2-besparing
besparing van 37,8%, 28,5% respectievelijk 26,1%. Bij
toepassing van een kolencentrale als referentie zijn deze rekenresultaten nog

ECN
ECN-E--13-029

107

gunstiger. Ook moderne, kleine gasmotoren presteren beter dan de gehanteerde
referenties.
 Katalytische of regeneratieve naverbranders zijn uitermate kostbaar.
 Een groot gedeelte van de gasmotoren heeft een methaanemissie tussen 1200 en
1500 mg C/Nm3 terwijl een gewogen emissie (naar aantal toegepaste motoren)
dicht bij de 1200 mg C/Nm3 uitkomt. Door de eis op 1200 te zetten wordt nu een te
groot aantal motoren uitgesloten. Bovendien tonen de metingen van KEMA aan dat
de spreiding in emissie van één type motor aanzienlijk kan zijn. Dat vereist ook een
zekere marge in de harde emissie-eis. Daar komt nog bij dat de gaskwaliteit meer
gaat variëren, zelfs binnen de huidige voorgeschreven bandbreedte en dit leidt ook
tot ruimere afstelling met daarbij tevens hogere methaanemissies.
 Met de huidige methaan-eis van 1500 mg C/Nm3 loopt Nederland internationaal
voorop. Met deze eis worden extreme hoge waarden van methaanemissie
voorkomen. Bij de huidige gemiddelde emissie van 1200 mg C/Nm3 wordt, zoals
hiervoor berekend, nog steeds een aanzienlijke CO2 emissiereductie gerealiseerd.
De CO2 prestatie van gasmotor-WKK is zelfs met deze methaanemissie van alle
fossiele bronnen nog superieur.

Reactie ECN:
 Er is kennis genomen van de emissieberekening volgens PlaGaMo; overigens wordt
hier op gewezen dat de in het rapport geciteerde methaanslip een raming betreft
voor 2020. De onderliggende cijfers van PlaGaMo, met name het aantal vollasturen
van 3000, wijken naar beneden af in vergelijking met de geciteerde methaanslip in
dit rapport. Dit aantal vollasturen wijkt ook zeer sterk af van de bedrijfsvoering in de
glastuinbouw volgens recente statistieken. Er wordt melding gemaakt van 4140
vollasturen in 2010 en 4000 vollasturen in 2011, terwijl over de gehele periode
2005-2011 het minimum aantal vollasturen voor WKK in de glastuinbouw 3500 was
(Van der Velden & Smit, 2012). Niet uitgesloten wordt dat het geciteerde potentieel
van 1 Mton CO2-eq onder invloed van toekomstverwachtingen anders komt te
liggen.
 Voor de berekeningen in “Methaanslip bij WKK-gasmotoren vernietigt aanzienlijk
deel van de CO2-reductie” is aangesloten bij (Wetzels et al, 2011). PlaGaMo vergelijkt
in de berekening moderne motoren met het gemiddelde, bestaande STEG-park over
2006-2011, waarbij voor het STEG-park ook is gecorrigeerd voor distributieverliezen.
De vergelijking van PlaGaMo zou echter met een moderne STEG (circa 59%, exclusief
distributieverliezen) uitgevoerd moeten worden. Ook de vergelijking met het
bestaande Nederlandse elektriciteitspark zou met het moderne deel van het
Nederlandse elektriciteitspark uitgevoerd moeten worden. Tenslotte kan men zich
afvragen of vergelijking van diverse brandstoftypes, namelijk kolen en gas, wel
opportuun is. Desalniettemin laten ook de berekeningen van PlaGaMo zien dat een
aanzienlijk deel van de gerealiseerde CO2-reductie, ondanks andere referenties,
wordt vernietigd.
 Voor de kosten van de technologie wordt verwezen naar het betreffende hoofdstuk.
Naar verwachting zal echter een aanzienlijk deel van het gasmotorpark aan de
voorgestelde eis kunnen voldoen middels optimalisatie van de motorafstelling en
dus zonder nageschakelde techniek. Optimalisatie van de motorafstelling levert ook
een geringe brandstofbesparing op voor de motoreigenaar.

108

 Met betrekking tot variatie in de gaskwaliteit wordt onder andere verwezen naar
het hoofdrapport van de Evaluatie Bems:
Bems
InfoMil,
il, ECN, Min
Ministerie
isterie van IenM (2013): Evaluatie Besluit emissie-eisen
emissie
middelgrote stookinstallaties. ECN-E--13-025,
ECN
025, mei 2013.
De effecten van de mogelijke variatie in aardgaskwaliteit zijn niet gestaafd met
praktijkgegevens. Aangezien de bandbreedte in de Wobbe
Wobbe-index
index (en het
methaangetal) in het Nederlandse aardgasnet slechts in zeer beperkte mate wordt
gebruikt, zijn er op dit moment geen of te weinig gegevens beschikbaar om een
uitspraak te doen in welke mate methaan-eisen
methaan eisen zouden moeten worden bijgesteld.
In een later stadium zal dit opnieuw worden onderzocht.
 In het betreffende ho
hoofdstuk
ofdstuk is reeds beschreven dat Nederland internationaal
voorop loopt met een methaan
methaan-eis.
eis. Het belang van en de potentiële reductie van
methaanslip is eveneens uitgebreid beschreven in het betreffende hoofdstuk.

PlaGaMo merkt ten aanzien van een Methaan-eis
eis bij gasmotoren op biogas en kleine
motoren (< 2,5 MWth) op:
 Er zijn onvoldoende metingen aan de methaanemissie van kleinere motoren
uitgevoerd om daadwerkelijk een uitspraak over de emissie te kunnen doen. Verder
gelden grotendeels dezelfde arg
argumenten
umenten als hierboven. Over het algemeen zal de
methaanemissie voor deze categorie wat lager liggen dan voor grote motoren.
Daarom wordt voorgesteld geen emissie-eis
emissie eis op te nemen. Een zelfde eis als voor
grotere motoren zal geen effect hebben terwijl het we
well tot een kostenverhoging zal
leiden.

Reactie ECN:
 Een opmerking omtrent het aantal metingen is eveneens genoteerd in het
betreffende hoofdstuk. Zowel PlaGaMo als ECN concluderen dat kleine gasmotoren
over het algemeen een lagere methaanslip zullen hebbe
hebben
n dan grote gasmotoren.
Indien voor de meeste motoren niet problematisch, vormt dat voldoende grond om
wel een emissie
emissie-eis
eis op te nemen om eventuele excessieve emissies bij kleine
gasmotoren te reduceren, zoals ook opgemerkt in de conclusies. Onduidelijk is
waarom een emissie
emissie--eis
eis voor kleine gasmotoren resulteert in een kostenverhoging.

ECN
ECN-E--13-029

109

Bijlage D. Commentaar van
Platform Bioenergie
Commentaar van Platform Bio-Energie (PBE) op conceptrapport ‘De mogelijke
aanscherping van vijf eisen in het Besluit emissie-eisen middelgrote stookinstallaties’,
ontvangen 26 Februari 2013 via het Ministerie van Infrastructuur en Milieu
PBE heeft de wijze waarop ze de afgelopen periode heeft kunnen kennis nemen van de
ontwikkelingen rond de evaluatie van de Bems zeer gewaardeerd. Hierbij willen we kort
reageren op het conceptrapport ‘De mogelijke aanscherping van vijf eisen in het Besluit
emissie-eisen middelgrote stookinstallaties’.
In algemene zin vindt PBE dat bij het vaststellen van de hoogte van emissie-eisen dient
te worden uitgegaan van best bewezen technieken waarmee die eisen kunnen worden
gerealiseerd. In onze visie zijn dat technieken die hebben aangetoond in een normale
bedrijfssituatie (het specifieke proces, de specifieke schaalgrootte) voldoende
bedrijfsuren in de praktijk te functioneren. Op basis van de gepresenteerde studie zijn
we er niet van overtuigd dat die technieken er voor alle vijf situaties, waarvoor
mogelijke aanscherping van de emissie-eisen wordt overwogen, dat het geval is. De
studie hanteert regelmatig onderbouwing als ‘offerte’ informatie, of ad hoc
opmerkingen van leveranciers ‘dat geen problemen worden verwacht’, die in de politiek
als ‘boterzacht’ zou worden gekwalificeerd.
Daarnaast gaat het vanuit ons standpunt niet alleen om de technische haalbaarheid. De
economische consequenties zijn in het rapport slechts op hoofdlijnen aangetipt, waarbij
de kanttekening is gemaakt dat bij verdere besluitvorming daar uitgebreidere studie
naar dient te worden gedaan. Er wordt een aantal rookgasreinigingstechnieken
overwogen die vooral voor kleinschalige toepassingen ons inziens qua kosten buiten
proportie zijn en de ontwikkeling van biogasprojecten in bijvoorbeeld de agrarische
sector volledig zullen blokkeren.
Een aantal van de overwogen rookgasreinigingstechnieken, zoals SCR, is zeer complex
en vergt in de bedrijfsvoering extra kosten, inspanning en gespecialiseerde kennis die
niet kan worden gevraagd van de gemiddelde initiatiefnemer, dikwijls boeren.
Scherpere NOx-eis voor Biogasmotoren:
Volgens ECN hebben de meeste landen nog geen emissielimieten voor biogasmotoren
die bij de 100 mg NOx/Nm3 en 3% O2 in de buurt komen. De conclusie dat de eis
‘technisch implementeerbaar’ is, vinden wij te weinig onderbouwd met ervaringen en
resultaten uit de praktijk. Zoals ook door ECN zelf aangegeven, is voor verdere
besluitvorming een betere economische onderbouwing van de consequenties
noodzakelijk. Ons voorstel is een proefprogramma te ontwikkelen waarin
bedrijfservaringen en meetresultaten ons verder brengen op de weg naar wat

110

daadwerkelijk in de praktijk haalbaar is, alvorens besluiten worden genomen tot
aanscherping
rping van emissie
emissie-eisen
eisen voor nieuwe en mogelijk zelfs bestaande installaties.
Aanscherping fijnstof
fijnstof-eis
eis bij (bio)dieselmotoren
Ook hier blijken volgens ECN de beoogde aangescherpte emissie-eisen
emissie eisen slechts in enkele
landen van kracht, die vergelijkbaar of scherper
scherper zijn. Tevens blijkt er weinig
praktijkervaring te zijn met rookgasreinigingstechnieken om aan die eisen te voldoen.
Daarmee is er ons in ziens nog geen sprake van een nu bewezen techniek om aan een
aanscherping van fijnstof
fijnstof-eisen
eisen te kunnen voldoen. Ons voorstel is om te leren van
toekomstige ontwikkelingen in de VS voor tot aanscherping van eisen over te gaan,
waarbij niet exact de invoeringsdata van emissieregelgeving in de VS wordt gevolgd,
maar na-ijlend
ijlend om de ervaringen te kunnen implementeren.
Invoering methaan
methaan-eis
eis bij biogasmotoren
Het mogelijk stellen van methaan
methaan-eisen
eisen aan een per definitie juist sterk
methaanemissie
methaanemissie-reducerend
reducerend proces als vergisting komt ons, zoals ook al eerder is
aangegeven, als technocratische benadering van emissie
emissie-regelgeving
eving voor. Zonder de
vergistingsprocessen zou er een veel grotere methaan emissie plaatsvinden die niet
door emissie
emissie-regels
regels wordt gelimiteerd.
Deelvraag 6: Biomassa en BEMS
Beschrijvingen als ‘inmiddels blijkt vloeibare biomassa nu eenduidig in het
Activiteitenbesluit
teitenbesluit onder biomassa te vallen’ en ‘pyrolyse olie (uit biomassa) (ook witte
lijst stoffen) staat niet in de witte lijst en valt derhalve niet onder biomassa’, laten zien
dat het met de definitie van ‘biomassa’ nog altijd lastig is. De vervolgvraag doet zich
voor: hoe zit het dan met getorreficeerde biomassa? Voor initiatiefnemers is de definitie
van biomassa in de verschillende contexten nog steeds ingewikkeld, hopelijk voor
bevoegde gezagen niet. PBE zou graag in overleg met u eraan willen bijdragen
bijdragen om tot
een inzichtelijke, voor de markt hanteerbare definitie van ‘biomassa’ in de verschillende
contexten te komen.
Afsluitend willen wij aangeven graag met u een industrie gerichte dialoog te willen
opzetten waar, naast de hiervoor genoemde definitie van biomassa, ook meer praktijk
verbonden ervaringen worden betrokken in de ontwikkeling van emissieregelgeving,
van belang voor biomassa.
De voorliggende studie is sterk gebaseerd op literatuur/internetonderzoek en ‘hear
‘hear-say’
van leveranciers van rookg
rookgasreinigingsapparatuur
asreinigingsapparatuur die een ander belang kunnen hebben
dan het geven van realistische praktijkwaarden. Een industrieel gerichte dialoog,
waardoor wijzigingen integraal op haalbaarheid worden getoetst en de
kosteneffectiviteit van de maatregelen wordt bekeken.
bekeken. Vanuit de verschillende
achtergronden van het Platform denken wij daar een bijdrage aan te kunnen leveren.

ECN
ECN-E--13-029

111

Reactie ECN:
De (cursief afgedrukte) paragraaf “Deelvraag 6: Biomassa en Bems” is niet van
toepassing op dit rapport, maar op het samenvattend rapport van de Evaluatie Bems,
alwaar het is behandeld. Daartoe wordt verwezen naar:
InfoMil, ECN, Ministerie van IenM (2013): Evaluatie Besluit emissie-eisen middelgrote
stookinstallaties. ECN-E--13-025, mei 2013.
 PBE maakt enkele, algemene opmerkingen ten aanzien van de bronnen en
referenties waarop het rapport is gebaseerd en stelt vraagtekens bij de kwaliteit
ervan. ECN wijst erop dat de gevonden informatie is onderbouwd met referenties,
welke duidelijk zijn opgenomen in het rapport met bijbehorende detailinformatie,
zoals gebruikelijk in een onderzoeksrapport. PBE onderbouwt deze statements
verder niet.
 PBE merkt op dat de economische consequenties voor biogasprojecten summier zijn
behandeld, maar een fors effect zal hebben op de financiële haalbaarheid van
projecten. ECN verwijst naar het betreffende hoofdstuk waar de
gasreinigingstechnologie is beschreven en uit referenties blijkt dat de kosten
acceptabel zijn. Daarnaast wordt opgemerkt dat een deel van de biogasmotoren in
aanmerking komt voor subsidie om een terugverdientijd te garanderen; de
subsidiabele kosten dienen aangepast te worden indien de emissie-eisen inderdaad
aangescherpt worden, zodanig dat de gehanteerde terugverdientijd gegarandeerd
blijft. De wijze van subsidiëring en de voorwaarden voor subsidietoekenning voor
hernieuwbare energie is in de afgelopen jaren diverse malen gewijzigd.
Kostprijsverhoging resulteert in een hogere, benodigde subsidie om een
terugverdientijd te garanderen. Onder eerdere subsidiestelsels had dit geen
nadelige consequenties voor de toekenning. Onder de huidige SDE+ systematiek
resulteert een hogere, benodigde subsidie in een lagere kans op subsidietoekenning.
 PBE merkt op dat de genoemde technologie niet kan worden gevraagd van de
initiatiefnemer. Ten aanzien van kosten wordt verwezen naar het voorgaande punt.
Ten aanzien van de benodigde inspanning en gespecialiseerde kennis die niet van de
initiatiefnemer kan worden gevergd volgens PBE, kan men zich afvragen of
dergelijke argumenten geëigend zijn om de milieubelasting te vergroten.
 Ten aanzien van een scherpere NOx-eis voor biogasmotoren verwijst ECN naar het
betreffende hoofdstuk, alwaar een overzicht met diverse projecten voor
biogasmotoren is opgenomen. Ook wordt verwezen naar de diverse fabrikanten die
technologie aanbieden om aan de betreffende eisen te voldoen. Uiteraard staat het
PBE vrij om een aanvullend proefprogramma te bepleiten.
 Ten aanzien van een aanscherping fijnstof-eis bij (bio)dieselmotoren merkt ECN op
dat de landen met vergelijkbare of strengere wetgeving, onder meer Duitsland en de
VS omvat. Diverse partijen zien dit als toonaangevende landen. Uiteraard staat het
PBE vrij om een latere inwerkingtrededatum te bepleiten
 Ten aanzien van invoering methaan-eis bij biogasmotoren verwijst ECN naar het
betreffende hoofdstuk, waar een gedeelte is opgenomen omtrent de vrije
methaanemissie ten gevolge van spontane (mest)vergisting. Dit argument is
gedeeltelijk terecht. Echter, juist co-vergisting, wat wordt uitgevoerd door substraat
aan mest toe te voegen in de vergister, wordt bewust uitgevoerd om meer biogas te

112

produceren dan het geval zou zijn geweest door spontane vergisting in de
mestopslag. Daarnaast wordt in het bijzonder stortgas gefakkeld, indien niet nuttig
aangewend. De referentie van volledig
volledig diffuse methaanemissie is dus slechts
gedeeltelijk terecht. Daarnaast vormt dit direct een reden om de emissie-eis
emissie eis
soepeler te formuleren dan voor aardgasmotoren, zoals opgenomen in het
betreffende hoofdstuk. Tenslotte zal de emissie
emissie-eis
eis voor biogasmotoren
biogasmotoren veelal
zonder nageschakelde techniek gerealiseerd kunnen worden. De betere
energetische benutting van het biogas in de installatie brengt tenslotte ook een
voordeel voor exploitant met zich mee, omdat het rendement van de installatie
enigszins toeneemt
toeneemt.

ECN
ECN-E--13-029

113

ECN
Westerduinweg 3
1755 LE Petten

Postbus 1
1755 ZG Petten

T 088 515 4949
F 088 515 8338
info@ecn.nl
www.ecn.nl

114