BIOGASANLÄGGNINGEN på Nynäs

Transkript

1

2

3

4 BIOGASANLÄGGNINGEN på Nynäs Christer Johansson LRFKonsult

5 Förord Under nov 2013 kom en förfrågan från verksamhetschef Ann-Charlotte Lindberg- Thompson om en utredning angående framtiden för biogasanläggningen på Nynäs Gård. Uppdraget har genomförts genom besök på plats, kontakt med leverantörer, kontakt med personal som arbetat med anläggningen samt kontakt med andra naturbruksgymnasier som har biogasanläggningar.. Det är min förhoppning att rapporten ger ett bra underlag för att fatta ett beslut om hur biogasanläggningen på Nynäs skall hanteras. Linköping mars 2014 Christer Johansson Energiråd och teknikrådgivare LRF Konsult 2

6 Innehållsförteckning Förord 2 1. Sammanfattning 4 2. Uppdraget 6 3. Anläggning 7 4. Intryck från besök på anläggningen 8 5. Förutsättningar för fortsatt drift 9 6. Försäljning av anläggningen 12 Bilagor 13 Bilaga 1 Kalkyl Enbart Gödsel Bilaga 2 Kalkyl Gödsel + Vall 3

7 1. SAMMANFATTNING Biogasanläggningen som invigdes 2005 är konstruerad för att röta matavfall, gödsel samt vall ensilage. Via en blandningsbrunn matas det mixade matavfallet in i en hygieniseringstank varefter det pumpas in i reaktorn. Gödsel och vallensilage har blandats i en mindre separat brunn varefter det pumpats direkt in i reaktorn. Rågasen som producerats har samlats i en gasklocka varefter den använts till kraftvärmeproduktion eller fordonsgasproduktion. En konverterad dieselmotor har används för elproduktion vilken varit ansluten till elnätet. Överskottvärmen från motorn har används till det interna värmebehovet, där även en elpanna varit inkopplad. När gasen använts för fordonsgasproduktion har rågasen leds till en komplett uppgraderingsanläggning av skrubbertyp som installerats i en separat byggnad av containertyp. Det uppgraderade gasen har lagrats i ett högtryckslager som rymt 2m3 fordonsgas med ett maxtryck på 200 bar. Via en dispenser har fordon kunnat tankas. Förutsättningar för framtida drift med befintlig anläggning De direkt tillgängliga substraten är flytgödsel från 180 dikor samt vallsubstrat. Ingen lämplig mark finns för odling av majs. En gödselmängd av ca 4000 m3 med ca 7,8 % ts finns lagras i anslutning till den nya ladugården. Denna gödselmängd kan producera en energimängd i biogas motsvarande ca kwh. Av denna bruttomängd kan ca kwh el produceras samt ett värmeöverskott på ca kwh utnyttjas på årsbasis. Gödseltillgången är dock koncentrerad till oktober april, då djuren går på bete under resten av året. Idag finns ingen möjlighet att samla färsk gödsel i pumpbrunn då den flyter ut direkt i en samlingsbehållare. För att ha en rationell hantering av gödseln behöver anläggningen kompletteras med en pumpbrunn samt en pumpledning på ca 750 m för att få färsk gödsel samt att minimera antalet vägtransporter. För att kunna hantera större mängder vallsubstrat måste anläggningen kompletteras med en stationär mixer som skruvar in substratet direkt i reaktorn. Förutom detta måste en rejäl översyn och utbyte göras av pumpar, ventiler och ledningar. Detsamma gäller kraftvärmeverk och uppgraderingsanläggning då dessa stått still en längre tid. Handlingsalternativ Biogasanläggning på Nynäs har bidragit med kunskap och erfarenheter hur biogas kan produceras och användas. Anläggningen har tagit emot många studiebesök och många besökare har fått inspiration och erfarenheter. Anläggningen har dock kommit till en status där underhållsbehovet är stort. Skall nystart genomföras krävs också betydande investeringar för att få rationell och ekonomisk drift. 4

8 I närområdet finns idag även en biogasanläggning för fordonsgasproduktion och flera är planerade. En gårdsanläggning för småskalig biogasproduktion där gasen används till kraftvärmeproduktion finns också. Behovet av att ha Nynäs som utbildnings och demonstrationsanläggning är därmed ej längre så stort. Alternativ i prioriteringsordning 1. Anläggningen stängs och komponenter säljs ut. a. Marknaden finns! b. Plönningeskolan har gått den vägen 2. Anläggningen rustas upp och körs på enbart gödsel a. Investeringar krävs b. En resursperson med intresse krävs c. En satsning görs i första hand på att producera el för internkonsumtion och uppgraderingensanläggningen avyttras. 5

9 2. Uppdraget Följande uppdrag fick undertecknad av Lotta Lindberg-Thompson, Sörmlands Naturbruk 1. Göra ett besök och en visuell bedömning av dagsläget, vilken teknik och utrustning finns på plats? 2. En skriftlig rapport med beskrivning av : Dagsläget samt möjligheter till igångkörning. Behov om ombyggnation. Vilken typ av produktion. Alternativt försäljning av anläggningen. Kostnader beroende på inrikning. 6

10 3. Anläggningen Undertecknad gjorde ett besök på anläggningen den 19/ Tillsammans med driftschef Ulf Segerström och gårdsmästare Kalle Ohlin gjordes en rundvandring. Undertecknad fick också en beskrivning över anläggningen historik. Följande historik beskrevs: Biogasanläggningen på Nynäs invigdes våren 2005 Anläggningen är konstruerad för att röta matavfall, gödsel och vallensilage i syfte att försörja odlingen på gården med växtnäring samt att öka självförsörjningsgraden av energi. Gödsel och vallensilage produceras på Nynäs. Matavfall levereras av Nyköpings och Trosa kommuner. Matavfallet har matats ned i en sluten blandningsbrunn där det materialet pumpas vidare till en tank om ca 1,5m3 där hygienisering sker. Gödsel späds med rötrest i en mindre brunn och pumpas direkt till rötkammaren som rymmer ca 350 m3. Rötning har skett mesofilt vid ca 37ºC. Uppehållstiden har varit 3-4 veckor. Processen är totalomblandad vilket sker med hjälp av en långsamtgående propeller driven av en elmotor monterad på kammarens topp. TS-halten i ingående material är 10-12%. Efter rötning har TShalten halverats. Rötresten, har lagrats i betongbrunn med presenningtak. Rågasen som innehållit 60-65% metan har transporterats till en enkel typ av gasklocka om ca 15 m3 via en s k sifon, placerad vid ledningens lågpunkt för dränering av kondensvatten. Sifonen fungerar också som säkerhetsventil. Gasen har nyttjas till produktion av el eller rentas till fordonsbränsle. Vi elproduktion går rågasen, via en fläkt som höjer trycket till ca 100 mbar, till en till biogas konverterad 6-cylindrig dieselmotor som driver en generator. Generatorn kan maximalt producera 50 kw. Generatorn är ansluten till inomgårdsnätet för el. Vid produktion av fordonsgas leds gasen till en reningsanläggning av skrubbertyp. Gasen har lagras i ett högtyckslager om ca 2 m3 under upp till 200 Bars tryck, den innehåller då 90-94% metan. För att kunna tanka fordon är anläggningen utrustad med dispenser (gasmack) av standardtyp 7

11 4. Intryck från besök på anläggningen Anläggningen har inte varit i drift på ca 3 år Reaktortanken var tömd och öppnad och rengöring av bottensats utfördes. Vissa delar av anläggningen har byggts om, exempelvis den interna uppvärmningen. En ny gaspanna fanns på plats men var ej installerad. Vid diskussioner med personal framkom följande: Matavfall som substrat har gett mycket driftsstörningar Drank och drav har fungerat bra Överloppsledning från reaktortank till rötrestlager har varit underdimensionerad Mycket tidskrävande med hantering av substrat samt underhåll Personalresurser och intresse för optimal skötsel har saknats Bild 1 och 2: Tömning av bottensats i reaktor 8

12 Bild 3 och 4: Vissa ombyggnationer är gjorda för att ersätta eluppvärmning av hygienisering och reaktor. Allt är dock inte färdiginstallerat. 5.Förutsättningar för framtida drift med befintlig anläggning Substrat - Gödsel De direkt tillgängliga substraten är flytgödsel från 180 dikor. En gödselmängd av ca 4000 m3 med ca 7,8 % ts finns lagras i anslutning till den nya ladugården. Denna gödselmängd kan producera en energimängd i biogas motsvarande ca kwh. Av denna bruttomängd kan ca kwh el produceras samt ett värmeöverskott på ca kwh utnyttjas på årsbasis.(beräkning bifogas). Enligt uppgift ligger ladugårdens elbehov på ca kwh. Det totala elbehovet på anläggningen är dock betydligt större Gödseltillgången är dock koncentrerad till oktober april, då djuren går på bete under resten av året. Idag finns ingen möjlighet att samla färsk gödsel i pumpbrunn då den flyter ut direkt i en samlingsbehållare. För att ha en rationell hantering av gödseln behöver anläggningen kompletteras med en pumpbrunn samt en pumpledning på ca 750 m för att få färsk gödsel samt att minimera antalet vägtransporter. Rötrestlagret räcker ej heller lagringsbehovet. En återtransport av rötrest till den stora flytgödselbehållaren måste ske. En fördel med gödsel som substrat är att ett metanreduceringsstöd kommer att införas under året samt att rötningsprocessen innebär att det blir mer ammoniumkväve tillgängligt. Detta är av stort värde på en ekologisk gård. 9

13 Tabell 1: Förändring av andelen amoniumkväve efter rötning. Exempel från några gårdar i HS uppföljningsprojekt. En grov uppskattning är att en översyn av anläggningen med kompletteringar samt en investering i en pumpbrunn, pumpledning skulle innebära en investering av ca 1 milj. Andra substrat Gården drivs ekologiskt sedan 2007 och omfattar ca 280 ha. Grovfoder och spannmål odlas till dikorna. Ingen lämplig mark finns för odling av majs enligt gårdsmästaren. Dessutom är majs väldigt begärlig för vildsvin. Utrymme finns för odling av vall som biogassubstrat. Kompletterar man stallgödseln med vallensilage når man en samrötningseffekt. Vallen kräver dock en längre uppehållstid vilket innebär att reaktorn är för liten om all gödsel skall rötas. För att kunna hantera större mängder vallsubstrat måste anläggningen kompletteras med en stationär mixer som skruvar in substratet direkt i reaktorn. En grov uppskattning är att en översyn av anläggningen med kompletteringar samt en investering i en pumpbrunn, pumpledning samt stationär mixer skulle innebära en investering av ca 1,6 milj. Rågasens användningsområde Det användningsområde för rågasen som kan vara aktuellt är kraftvärmeproduktion. Gården behöver el. Ett kraftvärmeagregat finns på plats och har enligt uppgift fungerat bra så länge det funnits gas. Överskottvärmen från kraftvärmeaggregatet försörjer reaktorn med dess värmebehov. 10

14 Produktion av fordonsgas på gårdsnivå är alldeles för dyrt på gårdsnivå. Den uppgraderingsanläggning som finns på gården står inför stora underhållskostnader. Ex.vis så är det dags för service på rågaskompressorn vilket kostar ca kr. Enligt de kalkyler (bifogas) som gjorts så är det ett positivt resultat på biogasproduktion med enbart gödsel som substrat. Kalkylen visar ett medelresultat på ca kr/år under en 10 års period. Metanreduceringsstöd och ett högre värde på rötresten är inräknad. I det alternativet där även vall används som substrat blir kalkylen negativ då den ökande gasproduktionen inte kan betala för en större investering samt en kostnad för vallsubstratet 11

15 6.Försäljning befintlig anläggning Biogasanläggning på Nynäs har bidragit med kunskap och erfarenheter hur biogas kan produceras och användas. Anläggningen har tagit emot många studiebesök och många besökare har fått inspiration och erfarenheter. Anläggningen har dock kommit till en status där underhållsbehovet är stort. Skall nystart genomföras krävs också betydande investeringar för att få rationell och ekonomisk drift. Skall biogasproduktion bedrivas så måste det också finnas personalresurser som har tid avsatt för att sköta anläggningen, underhålla anläggningen samt inte minst ha ett intresse för biologiskt processer tillsammans med modern processteknik. I närområdet finns idag även en biogasanläggning för fordonsgasproduktion och flera är planerade. En gårdsanläggning för småskalig biogasproduktion där gasen används till kraftvärmeproduktion finns också. Behovet av att ha Nynäs som utbildnings och demonstrationsanläggning är därmed ej längre så stort. Ex.vis har andra biogasanläggningar på naturbruksgymnasier stängts och är på väg att säljas. Plönninge Biogas har fungerat som pilot- och demonstrationsanläggning för gårdsbaserad biogasproduktion sedan Anläggningen har utbildat ett hundratal lantbrukare och omfattande elevgrupper samt besökts av cirka 2000 personer från både Halland, Sverige och utlandet. Biogasanläggningen stängdes av i början av juni Det är mycket svårt att bedöma värdet av anläggningen vid en försäljning. Ex på komponenter som kan säljas är: Container med uppgraderingsanläggning Gaslager,högtryck Gaslager,lågtryck Dispenser Kraftvärmeverk Gaspanna Hygieniseringstankar Pumpar Omrörare Tält över mottagningen för matavfall Reaktortanken är gjord av rostfritt stål och även en del rörmaterial. Eventuellt skulle reaktordelen kunna göras om till spannmålslager om behov finns. En grov uppskattning av avsaluvärdet ligger i intervallet kr 12

16 Bilagor Bilaga 1. Kalkyl Kraftvärme Enbart gödselsubstrat Bilaga 2. Kalkyl Kraftvärme Gödsel + Vallensilage 13

17 14

18 15