MÄT POTENTIALEN OCH HITTA FÖRLUSTERNA I BIOGASPRODUKTIONEN

Transkript

1 MÄT POTENTIALEN OCH HITTA FÖRLUSTERNA I BIOGASPRODUKTIONEN Johan Yngvesson September 2017 Research Institutes of Sweden SAMHÄLLSBYGGNAD ENERGI OCH CIRKULÄR EKONOMI

2 Innehåll Kort om RISE Projektet Benchmarking för effektivare biogasproduktion Vad gör vi frammåt? 2

3 Ett starkt, samlat forskningsinstitut för Sverige Sverige behöver en nationell och kraftfull innovationskapacitet för att klara den internationella konkurrensen om jobb och välfärd och möta globala utmaningar. Nya RISE syftar till att bygga en starkare, svensk institutssektor som bidrar till ökad näringslivs- och samhällsnytta. 3

4 RISE-koncernen Forskningsinstituten Innventia, SP och Swedish ICT och har gått samman och blivit RISE; Ett starkt, samlat forskningsinstitut för Sverige Omsatte drygt 2,5 Mdr SEK 2200 medarbetare, varav 30% disputerade forskare 4

5 Vi erbjuder Metanemissioner Gasanalyser Utrötningsförsök Substratanalyser Benchmarking Underhållstrategier Certifiering SPCR 120 Forskning och projektledning mm 5

6 Benchmarking för effektivare biogasproduktion 6

7 Projektets bakgrund Bakgrund till projektet Bristande lönsamhet Höga kostnader Omfattande tekniska problem Möjligheter att jämföra med andra 7

8 Projektets Syfte Identifiera och beskriva behovet av förbättringsarbete på anläggningarna genom systematisk jämförelse av nyckeltal Kostnader Energianvändning Prestation 8

9 Avgränsningar 1. Förbehandling 2. Rejekthantering 3. Hygienisering 4. Rötning 5. Biogödselhantering 6. Uppgradering 7. Högtryckskomprimering 8. Luktreducering 9

10 Datainsamling och nyckeltal 10

11 SEK/ton substrat Resultat Ex förbehandlingskostnader (F1 & F2) max min Ex. Nyckeltal i rötningen (F4) Nyckeltal Enhet KPI # Max Min Medel Median n Behandlingskostnad flytande kr/ton v.v Produktionskostnad gas kr/kwh ,57 0,060 0,21 0, ,40 0,10 0,19 0,17 6 Underhållskostnad kr/ton v.v därav reservdelar kr/ton v.v Underhållskostnad kr/kwh ,13 0,02 0,07 0, ,13 0,01 0,06 0,06 6 därav reservdelar kr/kwh ,09 0,01 0,04 0, ,03 0,00 0,02 0,02 6 Kapitalkostnad kr/ton v.v Energikostnad kr/ton v.v Energieffektivitet kwh/ton v.v Tekniska fel antal/år Handhavandefel antal/år Totalt antal fel antal/år Org. Belastning kgvs/(m³ d) ,5 0,6 2,8 3, ,6 1,8 3,0 3,3 4 Tillgänglighet % % 98% 99% 100% % 97% 99% 100% 6 Anläggningsutnyttjande % % 29% 64% 57% % 31% 64% 60% 6 Kvalitetsutbyte % % 12% 85% 97% % 44% 81% 91% 6 TAK % % 3% 57% 54% % 21% 51% 38% 6 Produktivitet rötkammare Nm³ CH4/(m³ d) ,0 0,7 1,4 1, ,8 0,8 1,2 1,2 6 Produktionsutbyte Nm³ CH4/ton Fackling av gas % av rågas % 0,2% 18% 4,1% % 1,7% 19% 9,0% 6 Driftkostnad personal kr/ton v.v Övriga kostnader kr/ton v.v Behandlingskostnad per ton mottaget kr/ton ö.v Produktionskostnad per kwh rågas kr/kwh rågas ,57 0,06 0,21 0, ,44 0,07 0,23 0,18 6 Energibehov (primärenergi/ton) kwh/ton ö.v Produktion rötning Produktivitet rötning MTBF MTTR + MWT Nm3 CH4/ton v.v. Nm3 CH4/ton ts timmar timmar Produktionskostnad Biogödsel kr/ton biogödsel Produktionskostnad rågas kr/nm3 CH rågasmängd

12 Beräkningar av totaleffektivitet, TAK (eng. OEE) T * A * K Tillgänglighet: T = t planerad t stopp t planerad Anläggningsutnyttjande: behandlad mängd A = kapacitet (t planerad t stopp ) Totaleffektiviteten är ett mått på funktionens förmåga att prestera i enlighet med specifikation. Den beräknas som produkten av tillgängligheten, anläggningsutnyttjandet och kvalitetsutbytet. Kvalitetsutbyte: K F4 = producerat mängd gas facklad gas producerad mängd gas 12

13 Kvantifiera förlusterna - exempel från rötning (F4) F; 2015 F; 2014 E ; 2015 E ; 2014 A ; 2015 A ; 2014 TAK stopptid outnyttjad kapacitet facklad gas Brist på substrat (till rätt pris) Bristande tillgänglighet förbehandling/hygienisering eller i uppgradering av gas Osäkerheter / risk / variationer i avsättning av fordonsgas Tillfälliga störningar i den biologiska processen Pumpunderhåll Fluktuationer i rågasproduktionen 0% 20% 40% 60% 80% 100% 13

14 Totaleffektivitet TAK (eng OEE) Max Medel Min Förbehandling 75% 39% 20% Rötning 96% 38% 21% Uppgradering 68% 38% 17% 14

15 Vad innebär 1% ökning av TAK i ekonomiska termer? 15

16 Rötningen Nyckeltal max medel min Totaleffektivitet, OEE 96% 53% 21% Behandlingskostnad (SEK/ton slurry ) Produktionskostnad (SEK/kWh rågas ) ,9 0,67 0,21 Energibehov (kwh/ton)

17 Uppgraderingen Nyckeltal max medel min Totaleffektivitet, OEE 68% 38% 17% Medeltid mellan stopp, MTBR (h) Genomsnittlig stopptid, MDT (h) Produktionskostnad (SEK/kWh rengas ) ,9 1,22 0,47 0,11 17

18 Underhållet Förhållande AU/FU/RCA 100% 80% 60% Antal tekn. fel Vattenskrubber Vattenskrubber Vattenskrubber Vattenskrubber i.u. 160 Membranteknik % RCA AU FU 20% 0% Anläggningar 18

19 Nyckeltal för mätning av underhållet MTTF = producerad tid / antal stopp upptid MTTF MDT Förbehandling Rötning Uppgradering MDT = stopptid / anta l stopp nedtid 19

20 Gasproduktionen Substratet spelar rolll: Vattenmängd Sammansättning VS-innehåll Begränsade möjligheter att välja substrat 0,6-4,5 kgvs / m3, dag Viktigt sätta målvärde och utvärdera resultat 20

21 Kostnader - fördelning inom produktionen 7% 3% Förbehandling Rejekthantering Förbehandling och rejekthantering ca 40% 11% 29% Hygienisering Rötning Hygienisering, rötning och biogödsel ca 40 % 19% 13% 7% 11% Biogödselhantering Uppgradering HT komprimering Uppgradering och komprimering ca 20% Luktreducering 21

22 Underhållskostnader i rötningen (F4) Behandlingskostnad Underhåll Exempel: årston substrat ger besparingspotential kr/år. 22

23 kr/ton v.v. Kostnader biogödselhantering n= 6 n= Median medel max min Transport står för % av kostnaderna Avstånd till jordbrukare påverkar Avtal TS-halt Näringsinnehåll Vattentillförsel 23

24 Potential kostnader Kostnadsminskning Enskild (max) Bransch (median) i förbehandlingen kr/ton kr/ton i rötningen kr/ton - 0,37 kr/kwh - 44 kr/ton - 0,11 kr/kwh i uppgraderingen - 1,10 kr/kwh - 0,20 kr/kwh 24

25 kwh / ton v.v. Energi - behov hygienisering (F3) n= 3 n= Median Medel Max Min 25

26 Potential produktion Produktionsökning Enskild (max) Bransch (Median) i förbehandlingen 280 % 90 % i rötningen 350 % 150 % i uppgraderingen 300 % 50 % 26

27 Projektets resultat visar på stor förbättringspotential effektivitet och produktionsökning driftsäkerhet kostnadsminskning 27

28 Slutsatser: - Stor potential att öka produktionen, förbättra driftsäkerheten och minska kostnaderna hos anläggningarna Samsyn kring avgränsningar och nyckeltal Introducerat nya relevanta nyckeltal Att jämföra kostnader ger underlag till förbättringsfokus Bra dela erfarenheter mellan anläggningarna Mycket kvar att lära Svårt att samla in data Underlag från fler anläggningar är önskvärt 28

29 Möjligheter till förbättringar Stora effektivitetsförluster i produktionskedjan Kompetensbehov Marknadsförutsättningar & Politiska beslut Substratkvalitet Teknikutveckling Biogödselkostnader Stor förbättringspotential i underhåll Utveckla underhållsstrategier Mätning & uppföljning Mer FU (mindre AU) Grundorsaksanalys Tillståndsbedömningar garantier avseende driftsäkerhet vid köp av utrustning Utnyttja insignaler och data för analys och beräkningar av nyckeltal Nyckeltalsmål Visualisera med t.ex. tavlor i produktionen Börja smått för de lägst hängande frukterna 29

30 Exempel förbättringsåtgärder Kvarn på förbehandlingen ger minskat stopp i bl.a. pumpar Kondensfilter före kolonn i vattenskrubber ökat tillgängligheten. Kritikalitetsanalys & underhållsstrategier på anläggningen Reducerad drifttid på cirkulationspump i buffertank spar energi och reducerar slitage Beläggningsmaterial i pumpar Omförhandling avtal av biogödselhantering Översyn & synkronisering av styrsystem 30

31 Förslag på fortsatt arbete Produktionsuppföljning mäta förluster, mäta fel, Underhållstrategier rätt underhåll, rätt kompetens, rätt tid Kvalitetshöjande åtgärder i t.ex. insamling Dela erfarenheter och kunskap Samverka för teknikutveckling Fortsatt benchmarking Kommunicera behov och potential Testbädd Biogas 31

32 Rapporten finns för nedladdning Energiforskrapport v/underhall-okar-lonsamheten-ibiogas/ Avfall Sverige rapport 2017:05 rapporter-2017/201705/ 32

33 TACK! Johan Yngvesson +46 (0) Research Institutes of Sweden SAMHÄLLSBYGGNAD ENERGI OCH CIRKULÄR EKONOMI