Zonnebloemolie dankzij cacaobonen

Geplaatst op 28 februari 2024 door Redactie

Energie uit biomassa is mooie optie, maar niet gemakkelijk voor installatiebedrijven

Tekst: Kees Groeneveld

Zonnebloemolie produceren met behulp van cacaodoppen, dat is wat bij Cargill Multiseed in Amsterdam staat te gebeuren. Inderdaad, energietransitie; van een gasgestookte stoomketel, naar verbranding van biomassa, bijproduct van een andere Cargill-fabriek. Om stoom te maken, die nodig is voor het ‘crushen’ van zaden. Er is heel wat innovatiekracht nodig om het voor elkaar te krijgen.
Een verbrandingsproces realiseren, waarbij je niet steeds hoeft te stoppen omdat reststoffen het systeem hebben vervuild. Tegelijk de NOx uitstoot zo laag houden dat je voldoet aan de regels en niet alsnog het milieu belast. Het zijn geen kleine uitdagingen. De vraag rijst in hoeverre van installatiebedrijven verwacht kan en mag worden dat zij in staat zijn op industriële schaal dergelijke technologische veranderingen te faciliteren. Betalen zij hun mensen wel genoeg om de gevraagde ondersteuning te kunnen leveren aan de industrie?

De partners in het CBC project

Verschillende betrokkenen vertellen over het CBC, ‘Clean Biomass Combustion’ boiler project. “We nemen als Cargill een risico”, zegt Henk Beukers,projectleider binnen Cargill Oilseeds. “Dat risico proberen we te beperken door enerzijds eigen mensen in te brengen, die kijken naar slimme lees verder op pagina 47 manieren om het proces te realiseren. Daarnaast is de firma Optimum, als kleine technologiefirma, de eerste partner.”

spelen met vuur

Directeur/oprichter Niels Rozendaal van Optimum heeft heel specifieke, hoogtechnologische kennis van, en ervaring met, het ontwerpen en realiseren van verbrandingsinstallaties. “We spelen met vuur, om het zo maar eens te zeggen.” Optimum werd als bedrijf in 2018 overgenomen door de West-Vlaamse familie-onderneming Callens, technologie-marktleider in België voor industriële stoom- en thermische olie-installaties. Sinds de overname heet het bedrijf van Rozendaal ‘Optimum by Callens’. Het waren de mensen van Cargill die bij Optimum een specialist aandroegen op het gebied van ‘poederbranders’, de Zweedse firma WTS, World Thermal Service AB. “Die hebben we er doelgericht bij gezocht” herinnert Cargill- oudgediende, energiespecialist, Chris Velzeboer zich van zo’n vijftien jaar geleden.
Met poederbranders van WTS werden in Scandinavië al heel wat fossielgestookte stadsverwarmingsinstallaties omgebouwd naar biomassaverbranding. Qua proces blijkt dat overeenkomsten te vertonen met de verbranding van aardgas en vloeibare brandstof.
Cargill en Optimum leerden veel van een pilotinstallatie die in 2010 en 2011 succesvol heeft gedraaid. Sinds die tijd is gezocht naar een locatie en omstandigheden waarbinnen Cargill op industriële schaal een haalbare business case zou kunnen realiseren, met een  anvaardbaar risicoprofiel.

Installateur in beeld

Je vraagt je af waar en hoe een installateur in beeld komt bij een dergelijk project. “Toen we besloten het CBC-concept door te gaan zetten naar industriële schaal, hebben we gezegd, ‘we moeten daar iemand bij hebben die verstand heeft van biomassaketels’, recapituleert Henk Beukers. “We wilden het risico verder beperken door de firma Vyncke te betrekken bij het project”. Vyncke is bouwer van energie installaties, met een trackrecord van eerdere projecten binnen Cargill wereldwijd. De mensen van Vyncke zeiden overigens geen keiharde garanties te kunnen geven voor een vlekkeloze realisatie van opgeschaalde CBC technologie. Ze kenden het proces niet. Velzeboer waardeert en respecteert vanuit Cargill die houding. “Maar Vyncke heeft natuurlijk wel baat bij succes”.

onmogelijke NOx-eisen

Vincent Weyne, verkoopdirecteur van Vyncke vindt het project desgevraagd inderdaad ‘zeer disruptief’. “Het is hier niet de gemakkelijkste omgeving om te decarboniseren”. Weyne blijkt te doelen op de wet- en regelgeving in Nederland. “Vanwege de NOx-eisen is het bijna onmogelijk om installaties te bouwen zonder zeer complexe en peperdure rookgaswassing”. Ook procestechnisch is het project disruptief, fundamenteel nieuw, voor de firma Vyncke. Nu is dit ook al West-Vlaamse familiebedrijf geen klassieke ‘standaard’ installatiebouwer. “In 1912 begon hoefsmid Louis Vyncke zijn skills aan te wenden voor het ‘rivetteren’, het maken van verbindingen voor ketels, om de afvalresten van de lokale vlasindustrie te kunnen verstoken” verhaalt Vincent Weyne. Biomassa verbranding avant la lettre dus.

Inmiddels wordt het bedrijf geleid door de vierde generatie Vynckes en werkt men veel voor de voedingsmiddelenindustrie. “We doen een twintigtal projecten per jaar, altijd heel specialistisch van aard”. Op de suggestie om biomassa verbrandingsinstallaties als standaard ‘skids’ te bouwen, noemt Weyne dat “onze droom”. Maar alles is custom built. Vyncke bouwt eigenlijk bijna niets zelf. “Van de vierhonderd medewerkers zitten er niet meer dan zestig in de workshops. De anderen zijn vooral engineers, die meest werken aan design, berekeningen en het begeleiden van de subcontracting. Het bouwen van ketels laten we over aan lokale subcontractors”.

Het verbrandingsproces

Het technologisch meest opvallende en bepalende aspect van de CBC-installatie is de ‘keelbrander’. Daarbij gaat het om de vlamvorming. Chris Velzeboer weet te vertellen hoe dat tot dusverre ging in de installaties van Vyncke. “De biomassa, houtsnippers of zo, werd naar binnen geschept, op een rooster, een soort lopende band. Dat geheel gaat door het vuur, in wat is te vergelijken met iets als een grote open haard. Daarbinnen probeer je zone-gewijs te optimaliseren, maar het kan alleen met een relatief zware biomassa brandstof.
Met cacaodoppen is dat lastiger. Die kunnen met rookgas meegenomen worden en de ketel in waaien.” Niels Rozendaal beschrijft hoe het nu gaat werken met de poederbrander, de keelbrander.

getrapte verbranding

“Een keelbrander is een brander waar brandstof en lucht gemengd wordt op een nozzle of een keel, of hoe je dat noemen wil. Doordat de brandstof vermalen is, is de samenstelling veel homogener dan bijvoorbeeld houtpellets die op een rooster van Vyncke gestookt kunnen worden. Bij zo’n poederbrander lijkt de manier van vlamvorming veel op die van een olie- of een gasbrander, zoals we die kennen. En wat we met olie- en gasverbranding al gedaan hadden, was de verbranding eigenlijk in stukjes knippen”.
Rozendaal beschrijft hoe je daardoor het chemisch proces zo kunt inrichten dat er stap voor stap stikstof wordt gebonden door het minder of meer toevoegen van zuurstof. “We noemen dit getrapte verbranding, staged combustion.” Resultaat is minimale stikstofuitstoot, en dat was de bedoeling.

Meet- regel- en besturingstechniek

Het delicate proces vraagt uiteraard om een adequaat meet- en regelsysteem. In de pilot-installatie bleek de overgang van aardgas- naar biomassa-verbranding nog niet zo eenvoudig te zijn.
Niels Rozendaal: “We moesten zorgen dat de oven in het uitbrandingsgebied overal goed op temperatuur was. Het reactorontwerp was in één keer goed.” Op basis van de ervaringen met de pilotinstallatie kon ter validatie aan CFD, Computational Fluid Dynamics modelling gedaan worden door Optimum, eerst met Cargill en later ook met Vyncke. “Dat heeft wel geleid tot wat kleine wijzigingen, qua manier van injecteren en verblijftijden”.
Vincent Weyne ziet vooral een uitdaging in de opschaling van de twee megawatt pilot naar de installatie van vijftien megawatt. “De vraag is of de thermodynamica en fysica die zich afspeelt in de reactor op diameterschaal van de pilot, zich hetzelfde gedraagt als je het bijna tien keer zo groot maakt. Het antwoord is ‘nee’, dus zullen we meer inzicht moeten proberen te krijgen met behulp van cfd- analyse.

opschaling is uitdaging

“Er is”, volgens Niels Rozendaal, “een Siemens PLC-systeem voorzien om het proces te besturen. Of eigenlijk verschillende Siemens PLC-systemen die met elkaar samenwerken. De opbouw en de beveiliging is vergelijkbaar met wat we voor de pilot hebben gebouwd. Er is wel een verschil met een ‘normale’ gasbrander. Daarbij werk je met klepstanden.
Als de luchtklep in een bepaalde strand staat, dan staat de gasklep ook in een bepaalde stand. Omdat we hier met ‘staged combustion’ werken, kun je niet met een klepstand gebaseerd burnermanagement systeem uit de voeten. Daarom wordt alles in PLC-systemen geprogrammeerd. De beveiliging is ook anders dan bij een gasbrander.” Voor de CBC -installatie is het Vyncke die alles programmeert, op basis van de kennis uit de pilot. “Wij schrijven de hele filosofie van het besturingssysteem samen met de partners” bevestigt Vincent
Weyne, “en gaan dan zelf programmeren en implementeren”. Daar zit wel een spanningsveld binnen Cargill Multiseed.

“We zijn er eigenlijk niet blij mee dat CBC op een Siemens-gebaseerd systeem gaat draaien”, zegt Jesse Göbel, Continuous Improvement Lead, verantwoordelijk voor de totale procesautomatisering op de Cargill-plant. “Onze systemen draaien op IFIX technologie van General Electric, die we in principe zelf programmeren en beheren. Er is enig conflicterend belang tussen het CBC-project en de projecten waarmee we toe willen naar een volledig autonoom draaiende fabriek, de ‘Plant of the Future’”. Doel van de automatiseringsprojecten is volgens Göbel een stabiel draaiend proces waarbij een minimaal aantal operators nodig is. “We willen graag dat de operators ruimte krijgen om zich te ontwikkelen tot ‘process improvement engineers’. Het CBC project is gebaseerd op de duurzaamheidsdoelstellingen die Cargill wereldwijd heeft omarmd. Dat betekent dat er een langere ‘payback time’ geaccepteerd wordt en dat de automatisering van dat project extern wordt gerealiseerd”. Dan is er interfacing nodig met het iFIX systeem.

De verschillende rollen van installateurs op de industriële plant

Sprekend over de besturings- en automatiseringsproblematiek vertelt Jesse Göbel ook over de verschillende rollen van installatiebedrijven op de plant bij Cargill. CroonWolter&Dros, is al decennialang ‘huisinstallateur’ voor E&I, electrical & instrumentation. Dat houdt in, storingsdienst en onderhoud. “Verbeterprojecten worden bij inschrijving aanbesteed, ook het E&I deel van het CBC-project”.

installateurs betalen te weinig

De strategie van Cargill is eigenlijk om meer installatiewerk uit te besteden, liefst op basis van gestandaardiseerde specificaties en eisen. Maar in de praktijk lijkt het op dit moment beter om juist meer zelf te doen. “Probleem is dat contractors te vaak een boete betalen omdat

ze de mensen niet kunnen leveren. Reden te meer om onze operators vrij te spelen”. Jesse Göbel heeft eigenlijk een belangrijke boodschap voor installatiebedrijven: “Ik denk dat de installateurs hun mensen meer moeten gaan betalen. Men kiest er nu liever voor om operator
te worden, omdat dat beter verdient. Maar de klant betaalt liever tien procent meer, dan dat hij de mensen niet kan kan krijgen”.

Als het gaat om de mogelijkheid, in het kader van de groei naar de autonome Plant of the Future, complete projecten bij de huis- installateur neer
te leggen, ziet Göbel wel wat beperkingen. “Hij kan soms wel wat deeloplossingen leveren, zoals bijvoorbeeld een monitoringdeelsysteem. Maar de general purpose installateur mist toch de overview over de hele plant. Dat willen we natuurlijk ook in eigen hand houden”.

Technologieovereenkomst

Des te meer bijzonder is het dat Vyncke nu de CBC installatie compleet bouwt. “Dat komt doordat zij specifieke technologie in huis hebben. Ook al was die technologie was niet één op één toepasbaar”, weet ook Jesse Göbel. De input van Cargill zelf, met die van Optimum, maakte het CBC-concept feasible. Overigens is Vyncke een installatiebouwer die zich concentreert op het ontwerpen, engineeren, van installaties en het voeren van regie over de daadwerkelijke bouw door onderaannemers. Het is meer een technologiebedrijf dan de doorsnee general purpose installateur.

technologie om te delen

CBC projectverantwoordelijke, Henk Beukers wijst er op dat de drie partijen een technologieovereenkomst hebben gesloten. Vyncke mag straks de technologie gaan toepassen bij andere bedrijven, desnoods concurrenten van Cargill, maar niet zonder overleg en honorering van de input van Cargill en Optimum. Pieter Koenraads, onafhankelijk deskundige in verduurzamingsprojecten, met een life time trackrecord in internationale engineering contracting, is er van onder de indruk. “Het gaat hier echt om energietechnologie, die Cargill als  voedingsmiddelenproducent zelf ontwikkelt met twee, drie partners. En energie is inmiddels eigenlijk een openbaar, publiek onderwerp. Prachtig dat Cargill de technologie vrij geeft om te delen!”

Leerpunten

Er valt veel te leren van het CBC biomassa project. Ten eerste dat de energietransitie in de industrie op basis van technologische innovatie niet op een achternamiddag is te realiseren. Ten tweede dat implementatie visie, gedrevenheid en bereidheid tot verlenging van payback time vereist van de eindgebruiker.
Voor de installatiewereld is van belang te weten dat er heus een rol kan zijn voor installatiebedrijven bij energietransitieprojecten in de industrie. Maar dat vereist wel de bereidheid en het vermogen om specifieke kennis en capaciteiten in huis te halen en door te ontwikkelen. Bijzonder leerpunt is het gegeven dat de industrie geneigd is minder werk bij contractors neer te leggen, omdat die hun mensen onvoldoende belonen en koesteren!