SMÅSKALIG ANVÄNDNING AV ÅKERBRÄNSLEN

Transkript

1 SMÅSKALIG ANVÄNDNING AV ÅKERBRÄNSLEN 1

2 INNEHÅLL 03 INLEDNING 04 ENERGI 08 SPANNMÅL 12 HALM 14 HAMPA 16 ENERGISKOG 18 TEKNIK 26 FRAMTID 2

3 Det finns en stor potential av nya biobränslen från åkern såsom, spannmål, halm, gräs och energiskog med mera. Användning av dessa bränslen har varierat beroende av pris, väder och vind. Under åren 2005 och 2006 initierade Energigården flera projekt med utgångspunkt att minska de sura avgaserna från spannmålseldning med hjälp av olika tillsatsmedel i bränslet och användning av rökgasbrunn. Resultatet har presenterats i olika tekniska rapporter av de forskare och rådgivare som genomfört projekten. Se under fliken projekt/rapporter. Syftet med denna broschyr är att på ett enkelt sätt beskriva aktuell kunskap om hur man på ett hållbart sätt kan elda åkerbränslen i småskaliga anläggningar. Utgångspunkt för texterna är de projekt som initieras av Energigården samt information från Bioenergiportalen. ENERGI 4 ÅKERBRÄNSLEN 8 TEKNIK 18 FRAMTID 26 3

4 ÅKERBRÄNSLEN ALLMÄNT ENERGILÄGE I den nationella statistiken över energitillförsel redovisas biobränslen tillsammans med torv och avfall. Användningen av dessa bränslen har ökat genom åren, från drygt tio procent av den totala energitillförseln under 1980-talet till drygt 23 procent år 2010 då tillförseln var 141 TWh. Biobränslen används framförallt inom skogsindustrin, i fjärrvärmeverk, till elproduktion och vid uppvärmning av bostäder. Merparten av ökningen står industrin och fjärrvärmeverken för, men användningen ökar även för bostäder och transporter. År 2006 odlades energigrödor på cirka hektar åkermark, motsvarande 1-1,5 TWh. På den största delen av dessa ytor, cirka hektar, odlades spannmål och oljeväxter som användes för produktion av etanol och RME. Sveriges jordbruksareal uppgick samma år totalt till 3,2 miljoner hektar, varav knappt 2,7 miljoner hektar var åkermark och resten betesmark. Vall- och spannmålsodling är de vanligaste användningsområdena för åkerarealen. Spannmålsodlingen minskar dock stadigt samtidigt som allt större arealer ligger i träda. Mellan åren 1990 och 2010 minskade den areal som används för spannmålsodling med cirka 28 procent. VINDKRAFT 1% KÄRNKRAFT 27% VATTENKRAFT 11% VÄRMEPUMPAR I FJÄRRVÄRMEVERK 1% BIOBRÄNSLEN, TORV 23% RÅOLJA OCH OLJEPRODUKTER 30% NATURGAS STADSGAS 3% KOL OCH KOKS 4% Bilden visar Sveriges energitillförsel 2010 baserad på olika energibärare. År 2010 var den totala energitillförsel 616 TWh. I samband med elproduktion från kärnkraft blev cirka två tredjedelar av insatsenergin värmeförluster. 4

5 Under år 2010 odlades energigrödor på hektar. Tabellen nedan visar fördelningen på de olika grödorna. GRÖDA HEKTAR Salix Rörflen 800 Hampa 250 Poppel 490 Hybridasp 240 Antalet hektar energigrödor år Tidigare har det funnits ett överskott av biobränsle från skogen vilket har hållit nere intresset för andra biobränslen från landets energibolag. Mellan åren 2005 och 2011, har priset på skogsflis ökat med närmare 60 procent, vilket innebär att flera energibolag nu ser sig om efter alternativ för att bredda sin bränslebas. Priserna är inte lägre i utlandet varför intresset för odlade biobränslen ökar även där. Sedan början av 2009 finns ett nytt EU-direktiv om främjande av användningen av energi från förnybara energikällor (2009/28/EG). Inom EU ska 20 procent av den energi som används komma från förnybara källor år Sverige har som mål att 50 procent av all energi som används ska komma från förnybara energikällor år Idag är den andelen drygt 40 procent och baserad främst på bioenergi, vattenoch vindkraft. En handlingsplan har tagits fram för hur vi ska nå målen. Enligt handlingsplanen kommer målet för år 2020 att nås genom ett ökat uttag från skogen, vattenkraft och utbyggnad av vindkraft. Inom transportsektorn är målet att 10 procent av drivmedlet ska vara biodrivmedel år EU har tagit fram en färdplan för en konkurrenskraftig och koldioxidsnål ekonomi till år Under sommaren 2011 fick Naturvårdsverket i uppgift att ta fram en färdplan som ska leda till ett Sverige utan klimatutsläpp år Förutsättningarna för att öka bioenergianvändningen inom övriga EU ser annorlunda ut än i Sverige. Flera länder saknar möjligheter till ett storskaligt skogsbruk och vattenkraft. Exempelvis ska stora kolkraftverk i Storbritannien sameldas med biobränslen i en ökande omfattning. Behovet av biobränslen i Storbritannien är därför stort om de nationella målen ska uppfyllas. I Polen och i de Baltiska staterna finns stora åkerarealer, som inte längre används för spannmålsproduktion. I dessa länder kan energigrödor från åkermark få en än mer central roll för framtiden och inte enbart som biobränsle utan också som ett reningsfilter för avloppsvatten och slam. Några andra exempel är odlingar på deponier, förorenad industrimark, odling på avrinningsområden där utsläpp skett, kompletterande odlingar längs vattendrag och avrinningsområden för att uppfylla EU:s Vattendirektiv. 5

6 Sammantaget så kommer efterfrågan på förnybar energi och bioenergi att öka nationellt och internationellt. En del av den ökade efterfrågan kommer att mötas med ett ökat uttag från skogen. Det finns också möjligheter för Sveriges lantbruk att ställa om sin verksamhet till produktion av olika energigrödor eller utnyttja mark som idag ligger i träda. De grödor som bedöms ha bäst ekonomiska förutsättningar är raps för tillverkning av fordonsbränslet RME, vete för etanolproduktion samt energiskog för värme- och elproduktion. Vall för produktion av biogas och rörflen för förbränning bedöms också vara intressant. Rörflen kan till skillnad från de övriga grödorna ge god avkastning även i Norrland. Detta är exempel på tillämpningar i större anläggningar än för den enskilda villan. För mindre värmeanläggningar på landsbygden i effektintervallet 10 till 30 kw så kommer framför allt lösningar med spannmål, pellet och värmepumpar vara dominerande troligtvis i kombination med ved och sol. För energibranschen är åkerbränslen ett alternativ som kan användas för att producera värme och el. Valet av bränsle beror på tillgång och pris för aktuella bränslen. Det beror också på typ av förbrännings- och reningsutrustning, vilka bränslen och emissionsvärden som omfattas av energibolagets tillstånd. Är anläggningen avsedd för skogsflis går det i regel att samelda med energiskog utan några större besvär. Andra åkerbränslen kan kräva specialbyggda anläggningar för att fungera. Energibolagen måste säkerställa att de kan leverera värme till sina fjärrvärmekunder. Därför är det viktigast för energibolagen att bränsleleverantören kan garantera en hög leveranstrygghet. Fram till idag har många leverantörer av salix och halm inte kunnat garantera detta, vilket inneburit ett lågt förtroende för dessa bränslen. Förutsättningarna runt varje värme- och kraftvärmeverk är unikt och innebär att det kommer att krävas en lokal dialog med lokalt anpassade lösningar mellan säljare och köpare av åkerbränslen. 6

7 PRISUTVECKLING ENERGISLAG Olja Eo1 inkl CO2- och energiskatt Olja Eo1 Höstvete Träpellet Foderhavre Halm Skogsflis Avrens Prisutveckling på olika bränslen mellan 2005 och Priserna är exklusive moms och för olja före och efter skattereduktion. Priset på olja och spannmål har varierat kraftigt mellan åren 2005 och till och med tredje kvartalet 2011, medan prisutvecklingen på träbränsle har varit mer stabil. Under perioden har priset på skogsflis ökat med närmare 60 procent. Priset för salix ligger något under priset för skogsflis. BRÄNSLEEGENSKAPER för de energigrödor som nämns i broschyren. GRÖDA EFFEKTIVT VÄRMEVÄRDE FUKTHALT ASKHALT ASKANS SMÄLT- TEMPERATUR Poppel 2,0 45 1, Salixflis 2,2 50 1, ,7 11 1, Halm Rörflen Spannmålskärna 4,0 4,2 11 2, Hampa 4,4 9,3 1,6 6, ,9 <0,01 0,005 * I Tabellen till vänster presenteras bränsleegenskaper för de aktuella åkerbränslena, spannmål, halm/rörflen, hampa och energiskog. Värdena i tabellen ska ses som en vägledning då det exakta värdet beror av specifika odlingsförutsättningar. 7

8 SPANNMÅL SNABBFAKTA Egenskaper vid förbränning av spannmålskärna: BAKGRUND Spannmål har länge använts som bränsle för uppvärmning på enskilda gårdar och i mindre närvärmeanläggningar till exempel Avena Energi som säljer värme till en skola och bostäder i Långared utanför Alingsås. Att elda spannmål kräver mindre arbete än att elda ved och är ungefär lika bekvämt som att elda pellet. Det är främst spannmål av lägre kvalité som används, havre är det sädesslag som är vanligast. Ett vanligt skäl till att använda spannmål som bränsle är att lantbrukaren då kan utnyttja gårdens egna resurser genom att till exempel värma gården med spannmål av lägre kvalité som annars skulle gå förlorad. BRÄNSLEHANTERING Skörd och lagring av spannmål som ska användas som bränsle för uppvärmning hanteras på samma sätt som foderspannmål. FÖRBRÄNNING Spannmål innehåller betydligt mer kväve, svavel och klor jämfört med traditionella träbränslen, vid förbränning ger dessa ämnen upphov till sura rökgaser som kan leda till skador på panna och skorsten. Energiinnehållet i spannmål varierar beroende av sädesslag, om spannmålen är framställd specifikt för uppvärmningsän- 8

9 damål eller om det är sekunda kvalité. Som tumregel krävs tre kilo spannmål för att ersätta en liter olja och då har hänsyn tagits till bränslet energiinnehåll och skillnader i pannverkningsgrad. Idag finns det pannor med integrerade brännare som har en hög verkningsgrad. Det kan också vara möjligt att komplettera den befintliga värmepannan med en spannmålsbrännare, vilket oftast ger en något lägre verkningsgrad än i ett integrerat system å andra sidan är investeringskostnaden lägre. ASKA Spannmål har ett högre askinnehåll än träpellet vilket innebär att det bildas mer aska då bränslet eldas. Askan från spannmålseldning tar mycket plats upptill tio gånger mer volym än aska från pellet, därför förses spannmålsanläggningar med ett automatiskt system för uraskning. Höga halter av aska kan leda till utsläpp av stoft och flygaska vilka kan orsaka hälsoproblem. Ett potentiellt problem med askan från spannmål är att den smälter vid lägre temperatur än trädbränslen. Variationen beroende av vilket sädesslag som förbränns är stort vete, korn och råg börjar smälta redan vid 700 C medan aska från ren havrekärna smälter vid ungefär 1550 C. Den smälta askan bildar hårda beläggningar som kan ge upphov till driftstörningar, man säger att askan sintrar. Problemen med sintring kan minimeras genom val av spannmål med högre asksmältpunkt till exempel havre och eller genom att använda en panna utrustad med ett rörligt roster. RÖKGASER Spannmål innehåller svavel och klor som när de löses i vatten bildar starka syror, svavel- och saltsyra. Vid förbränning så frigörs dessa ämnen tillsammans med vattenånga och när temperaturen i rökgaserna sjunker under 70 C kondenserar vattenångan och kan reagera med svavlet och kloret i rökgaserna så att syror bildas. Syrorna ger upphov till korrosion på skorsten och panna. Genom att elda effektivt och hålla rökgastemperaturen mellan 70 och 100 C vid skorstenens topp så kan korrosionsproblemen minimeras. Skorstenen kan också förses med en ventil/motdragslucka som späder ut rökgaserna med torrare luft för att rökgasen inte ska kondensera i skorstenen. Man kan använda keramiskt material i skorstenen som inte rostar. Det är inte bara skorstenen som kan drabbas av de sura rökgaserna utan även plåttak, fordon och maskiner kan drabbas av rostangrepp. Ett alternativ till skorsten är att anlägga en rökgasbrunn, som i praktiska försök visat sig vara effektiv för att minimera korrosionsproblem, sura utsläpp och utsläpp av stoft och flygaska. Försök har också gjorts med att blanda in additiv som neutraliserar de sura ämnena och minimerar risken för korrosion. En stor utmaning med additiv är att det är väldigt svårt att dosera rätt mängd additiv vid förbränningen. Vid för lite additiv så nås inte maximal neutraliseringseffekt å andra sidan överdoseras mängden additiv så ökar risken för sintring. 9

10 TILLSTÅND Vid mindre gårds- och närvärmeanläggningar kan din kommun svara på vilka regler som gäller för dig. FRAMTID OCH EKONOMI Intresset för att elda spannmål beror till stor del av priset på spannmål, vilket har varierat kraftigt under de senaste åren. Det som alltid har varit aktuellt att elda är spannmål av lägre kvalité, det kan till exempel vara missfärgad spannmål, något som inte har någon betydelse vid förbränning av spannmål. De flesta värmeanläggningar baserade på spannmål är avsedda för framför allt den egna gårdens bostadshus. Vilket innebär att de flesta pannorna är dimensionerade för en maxeffekt mellan 10 och 30 kw. De större spannmålsanläggningarna som finns är dimensionerade för att förse en skola/ålderdomshem och eller ett antal bostadsfastigheter. Dessa anläggningar drivs ofta av en eller flera lantbrukare som förbinder sig att leverera både bränsle och ansvara för driften av pannan. På detta sätt så kan lantbrukarna säkra inkomsten från delar av den egna spannmålsproduktionen. Aktuella exempel presenteras på Energigårdens hemsida. För att kunna göra en bra bedömning om det är lönsamt eller inte att elda spannmål så bör man ta hänsyn till en rad faktorer: 10

11 I jämförelse med olja så är ved, pellet, spannmål och värmepump, med få undantag, alltid ett billigare och miljövänligare alternativ. Ved kräver mycket arbete med kapning, klyvning och eldning. Det görs ingen större skillnad i frammatningssystemet för pellet och spannmål. Brännarutrustningen för spannmål behöver vara mer robust och kunna stå emot sura rökgaser och sintring, dessutom förses ett spannmålssystem för automatisk uraskning vilket innebär att de kan vara något dyrare än motsvarande pelletanläggning. Värmepump kräver minst arbete. Värmebehovet för en lantbruksfastighet varierar stort. I detta exempel utgår vi från att värmebehovet är kwh per år, vilket motsvarar cirka 3,5 m3 eller 2,9 ton eldningsolja. Den installerade effekten är 30 kw och den är dimensionerad för att klara försörja fastighetens hela energibehov. I tabellen presenteras investeringskostnad, vald kalkylränta, avskrivningstid och bränslepris för alternativen; ny eldningsutrustning för pellet eller spannmål, befintlig oljepanna. Bränslepriserna är hämtade från Energimyndighetens nationella statistik och är ett medelvärde av priserna från år 2011 fram till och med tredje kvartalet GRÖDA SPANNMÅL PELLET OLJA ENHET kr % år ,4 7,0 2,9 Bränslepris 0,316 1, * ,55 0,81 1,22 Skillnad med spannmål 0,26 0,67 Jämförelsepris med - * Exklusive bränsle En jämförelse av kostnaderna för att elda spannmål, pellet eller olja. Huruvida det är lönsamt att elda eller inte beror på alternativvärdet för den aktuella spannmålen. 1,10 2,80 spannmål Energiinnehållet i ett kilo havre är 4,2 kwh/kg. Beräkningar visar då att den havre som lantbrukaren inte kan få mer än 1,10 kr/kg är lönsam att elda i den egna anläggningen jämfört med pellet. Motsvarande siffra för olja är 2,80 kr/kg. Det genomsnittspris som Jordbruksverket redovisade för foderhavre under år 2011 var 1,30 kr/kg. 11

12 SNABBFAKTA HALM & ENERGIGRÄS BAKGRUND Idag används cirka ton halm som bränsle i mindre gårdsanläggningar och vid ett litet antal värmeverk runtom i Sverige. Det finns en potential att ta tillvara på betydligt mer halm än vad som görs idag. I Sverige odlas idag energigräset rörflen i liten skala. Rörflen har liknande förbränningsegenskaper som halm. BRÄNSLEHANTERING Vid bärgning av halm förs viktiga näringsämnen bort från jorden och jordens mullhalt minskar. Vid användning som djurströ återförs näringsämnen i samband med gödsling. Genom att återföra askan efter förbränning kan näringsämnen i halmen återföras till åkern. Bärgning av halm sker på konventionellt sätt som hackelse, småbalar, rundbalar eller storbalar. Vid lagring så bör fukthalten vara under 20 procent för att undvika mögelbildning. Vid produktion av briketter eller pellet så bör fukthalten inte överstiga 10 procent. Lagring sker inom- eller utomhus. Rörflen slås av på hösten eller våren med vanliga vallskördemaskiner. Det slagna gräset bärgas genom balning eller så lösbärgas det med exempelvis en hackvagn under våren. Gräset kan levereras direkt till närliggande värmeverk eller förädlas till briketter eller pellet. FÖRBRÄNNING Förbränning av halm kräver speciell utrustning som klarar att 12

13 hantera de större askmängderna, mellan 2,5 till 10 procent beroende av sädesslag och eventuella föroreningar från mark från skörd vid låg stubb. Halm har också en låg asksmälttemperatur vilken kan ge upphov till sintring och slaggbildning i pannan. Grå halm som utsatts för vatten och lakat ur klor och kalium har en högre asksmälttemperatur och bättre förbränningsegenskaper än gul halm. Risken för sintring och slaggbildning minskar med grå halm på grund av den högre asksmälttemperaturen dessutom minskar mängden aska vid förbränning av grå halm. Förbränningsanläggningar för halm är anpassade för riven eller balad halm. Halmen matas antingen in automatiskt eller satsvis i pannan. Vid eldning av balar är det mycket viktigt att halm som blivit blöt är torr innan balning. Annars är risken att det blir stora problem vid rivningen. Försök har visat att rörflen kan ingå i en bränslemix med 10 till 20 procent av energin i pannor eldade med trädbränslen. I pannor som är anpassade för halmbränslen kan rörflen eldas utan inblandning av andra bränslen. ASKA De stora mängderna aska matas med fördel automatiskt till en större askbehållare. Flygaskan fångas i ett filter. Bottenaskan från halm innehåller cirka tio procent kalium och har ett högt ph-värde. Det kan också finnas tungmetaller i botten- och flygaskan. Flygaskan bör inte spridas på åkrar innan den uppblandats med bottenaska. Askan har ett högt ph-värde och är frätande vilket kan ge upphov till skador på människor och natur. Hanteras askan varsamt och blandas med till exempel flytgödsel före spridning så kan näringsämnena från askan föras tillbaka till marken på ett bra sätt. RÖKGASER Vid förbränning av halm och rörflen bildas rökgaser som innehåller ämnen som är mycket korrosiva om de tillåts kondensera. För att minimera korrosionsskador är det därför viktigt att rökgaserna håller en temperatur över 70 C i skorstenen så att rökgaserna inte kondenserar. TILLSTÅND OCH STÖD Det finns möjlighet att ansöka om flera olika stöd för odling av energigräs. På Jordbruksverkets hemsida finns mer utförlig information om de olika stöden. Vid mindre gårds- och närvärmeanläggningar kan din kommun svara på vilka regler som gäller för dig. FRAMTID OCH EKONOMI Tillgången på bränslehalm är kopplad till odling av spannmål och oljeväxter samt användning som strö och vad som plöjs ned. Det kan också vara svårt att bärga tillräckligt torr halm under den intensiva och korta skördeperioden. Förädling genom brikettering och pelletrering är möjlig och ger fördelar i hanteringen av bränslet. Halmpellet används idag framför allt som djurströ, vilket ger mer betalt än att sälja halmpelleten som energi. Ur den använda halmpellet kan energiutvinnas genom rötning till biogas. Ekonomin för odling av rörflen påverkas av en mängd faktorer som exempelvis marknadspris för bränsle, stöd och lokala förutsättningar. De många inverkande faktorerna gör det svårt att bedöma lönsamheten men beräkningar visar att rörflen är konkurrenskraftigt jämfört med konventionella spannmåls- och oljegrödor. 13

14 HAMPA SNABBFAKTA BAKGRUND Historiskt har hampa använts som råvara vid tillverkning av rep och snören. I slutet av 1960-talet förbjöds odling av hampa i Sverige av drogpolitiska skäl. Sedan år 2003 kan man få tillstånd för att odla vissa sorter hampa, med låga halter narkotiska ämnen, i Sverige. Hampa är en ettårig ört med högt fiberinnehåll. Hampa har en rad användningsområden till exempel kan olja pressas och förädlas ur fröna, fröna kan också användas direkt som till exempel fågelfrö. Övriga delar av växten kan användas till textilier, papper, isolermaterial armering i betong och plast, byggskivor, djurströ och bränsle vid förbränning. Odlingar av hampa avsedd som bränsle kan ge cirka tio ton torrsubstans hampa per hektar och år, i jämförelse med andra åkerbränslen är avkastningen per hektar hög. BRÄNSLEHANTERING Hampa odlas med fördel på mullhaltiga jordar, för att få god avkastning är det viktigt att säkerställa tillgången på kväve, kalium och fosfor. I en odling med fiberhampa blir vegetationen mycket tät vilket minimerar problem med ogräs. Fram till idag så har problemen med skadegörare och sjukdomar varit små. Hampa skördas efter att bladen har ramlat av. 14

15 För att öka lönsamheten förädlas hampan till briketter eller pellet, vilket innebär att bränslet blir mer lätthanterligt. Genom att brikettera hampan kan den förbrännas i mindre pannor. FÖRBRÄNNING Praktiska försök visar att hampa brinner bra. Det har ett högre värmevärde är andra åkerbränslen. Långa fibrer kan orsaka problem i bränslematningssystemet, ett problem som kan avhjälps genom att använda briketter. ASKA OCH RÖKGASER Askhalten varierar mellan 1,6 till 6,3 procent. Hampa innehåller ämnen som är kända för att ge problem med sintring och korrosiva rökgaser, kalium, natrium och klor. Hampa som skördas på våren innehåller mindre mängder av dessa ämnen. Asksmälttemperaturen är högre och askhalten lägre för hampa som odlats på mullrika jordar. FRAMTID OCH EKONOMI Det är framför allt hampa som förädlats till briketter eller pellet som är aktuella för energimarknaden och då som ersättning för ved i vedpannor, braskaminer och kakelugnar samt pellet i pelletpannor och pelletkaminer. Hampa lovordas av forskare för sin höga avkastning och sina goda förbränningsegenskaper. För att fler ska välja att odla hampa krävs effektivare skördemetoder med mindre spill. Den hampa som produceras idag används främst som isoleringsmaterial och djurströ som ger bättre betalt än för energiändamål. Genom att använda fler delar av växten och producera till exempel textilier, papper, byggmaterial, djurströ så kan ekonomin förbättras avsevärt. TILLSTÅND OCH STÖD All hampaodling är tillståndspliktig vilket innebär att för att odla hampa måste du söka gårdsstöd. Hampaodling som saknar gårdsstöd klassas som narkotikaproduktion. 15

16 ENERGISKOG SALIX, POPPEL OCH HYBRIDASP BAKGRUND Fram tills nu har det funnits ett överskott av bioenergi från skogen, vilket har hållit nere priset och därmed intresset för energiskog. Energibolag märker nu att konkurrensen om biobränsle från skogen ökar. Under perioden 2005 till 2011 har priset på skogsflis ökat med närmare 60 procent, vilket innebär att flera energibolag ser sig om efter andra bränslealternativ. 16 SNABBFAKTA Egenskaper vid förbränning av energiskog: BRÄNSLEHANTERING Poppel och hybridasp är ungefär lika tunga som granar vid avverkningen, antalet grenar är färre men grövre. Vid första avverkningen används traditionella skogsmaskiner. Efter avverkningen skjuter poppel stubbskott och hybridasp rotskott i stora mängder. I dagsläget finns inget effektivt sätt att gallra ut de bästa skotten. För salix finns det flera aktuella skördemetoder som ger olika möjligheter till lagring och förädling av bränslet. Buntskörd kapning av hela skott, som antingen buntas direkt av skördemaskinen eller separat vid fältkanten. Direktflisande skörd/bitskörd kapning av hela skott och flisning vid skörd. Flisen matas över till ett medföljande traktorekipage. Rundbalspressning kapning, rivning och balning vid skörd. Salixen skördas och klipps i mindre bitar som sedan balas i en runbalspress. Hittills har alternativen till direkt-

17 flisning varit något dyrare. Samtidigt har det buntade och balade bränslet bättre lagringsegenskaper. Tillväxten för poppel, hybridasp och salix är ungefär densamma, cirka nio ton torrsubstans stamved per hektar och år. Omloppstiden skiljer sig dock åt, salix skördas normalt efter tre till fem år medan poppel och hybridasp skördas efter 20 till 25 år. Vid skörd av salix är fukthalten cirka 50 procent. Lagring av salixflis i stack innebär att mikrobiell nedbrytning kan starta. För att få en effektiv lagring utan ventilation rekommenderas lagring i helskott eller rundbal. Där är torkningen effektiv, substansförlusterna minimala och mögelbildningen liten. Fukthalten kan då sjunka till cirka 30 procent. FÖRBRÄNNING Flis från energiskog liknar skogsflis med avseende på fukthalt, värmevärde, densitet, rasvinklar och andra bränsleparameterar. Salix är bra på att ta upp tungmetaller vilket gör att tungmetallhalten i salixflis kan vara hög. ASKA Askhalten i salixflis är något högre än för skogsflis, 1-1,5 procent jämfört med 0,5-1 procent. De höga tungmetallhalterna i salixflisen påverkar inte förbränningen men kan ge konsekvenser för hantering av flygaska och lakvatten vid rökgaskondensering. Ett exempel är tungmetallen kadmium för vilken koncentrationerna i salix kan vara tio gånger högre jämfört med gran och tall. RÖKGASER Höga halter av alkali och klor kan ge sintrings- och beläggningsproblem. Inblandning av salix på upp till 15 procent har inte lett till problem med beläggningar, medan inblandning med procent ibland har orsakat problem med sintring. TILLSTÅND OCH STÖD En plantering av energiskog innebär generellt att naturmiljön förändras väsentligt och då säger Miljöbalken att samråd med länsstyrelsen ska hållas. Energiskog är berättigat till gårdsstöd och i vissa län kan även bidrag för plantering och stängsling av energiskog ges. Ta kontakt med din länsstyrelse för att se vad som gäller i ditt län. FRAMTID OCH EKONOMI Att plantera energiskog är ett sätt för lantbruksföretaget att bredda verksamheten och låta kapitalet arbete. Om affären kommer bli lönsam eller inte beror på var energiskogen är planterad och hur väl den sköts om, läs mer i Handbok om salix och Odling av hybridasp och poppel utgivna av Jordbruksverket respektive Skogsforsk under En viktig fråga att ställa är hur många potentiella köpare finns är idag en gröda som inte tål särskilt långa transportavstånd. Hybridasp och poppel ses också som intressanta alternativ för massa- och sågverksindustrin. 17

18 TEKNIK BIOENERGIANLÄGGNINGEN En bioenergianläggning är ett system av en rad olika komponenter och delsystem som anpassas och dimensioneras till varandra beroende av en mängd olika faktorer. En anläggning består av: lagring och hanteringssystem samt växlare till kulvert eller distributionssystem En stor ekonomisk skillnad mellan olja och bioenergi är investeringskostnaden för pannsystemet. För bioenergialternativet är det avgörande att dimensioneringen av effektbehovet blir ordentligt utrett, så att anläggningen inte överdimensioneras. En överdimensionerad bioenergianläggning är både dyr i inköp och får försämrade driftsegenskaper. En oljepanna däremot har ett större reglerområde vilket inneburit att man tidigare ofta har överdimensionerat dem utan att investeringskostnaden eller driftegenskaperna har påverkats nämnvärt. Storleken och kostnaden för varje enskilt system beror starkt på vilket bränsleval man gör. Så kallade våta biobränslen som skogsflis och salix kräver robustare teknik och därmed investering än torra och/eller mer förädlade bränslen som spannmål, halm pellet och briketter av till exempel hampa eller halm. Å andra sidan är ofta bränslepriset lägre för våta bränslen som tas direkt från skog eller åker utan mellanlagring, torkning eller förädling. Vilket val som är bäst är beroende av lokala förutsättningar samt vilket perspektiv och fokus man har i värdekedjan från skog/åker till slutanvändning. Oavsett vad det är för typ av anläggning som efterfrågas är det viktigt att först göra en översyn av det faktiska energibehovet, energikartläggning. Därefter kan en bedömning av vilket alternativ som är lämpligast för din gård göras. 18

19 BRÄNSLEHANTERING Biobränslen kan lagras utom- och eller inomhus men vid utomhuslagring bör det ske under tak eller täckning för att undvika snö och isbildning som kan ställa till problem samt gör så att bränslet torkar långsammare. Inomhuslagring kan ske både ovan mark i silos eller lagerbyggnad och under mark i bränsleförråd med öppningsbara tak för påfyllning. Det förekommer också system med utbytbara containrar som dockas till bioenergianläggningen. Valet av system beror av bränsletyp, volymer samt omgivningen med avseende på utformning och anpassning till arkitektur samt markförhållanden och specifika krav från till exempel närliggande verksamhet så som till exempel livsmedelshantering. Utomhuslagring kräver oftast mindre investering och möjliggör en enkel blandning av olika bränslen och fukthalter. Detta kräver dock ytterligare arbetsmoment och utrusning för ändamålet. Utomhuslagring används oftare i större anläggningar och vid bränsleterminaler. Vanligtvis är det ett krav på inomhuslagring vid mindre och mellanstora anläggningar, särskilt i tätbebyggda områden. Spannmål och flis kan också lagras i toppmatade silos eller lagringsrum där man fyller direkt via tippflak eller transportband på samma sätt som för skogs- eller salixflis. Halm och energigräs lagras ofta under tak i balar som sedan transporteras till förbränningsutrustningen manuellt med traktor eller via transportband. Vid utformningen av bränslelager och hanteringssystem bör följande beaktas: vid panncentralen för att få rimliga påfyllningsintervall full avlastning från lastbil/traktorsläp etcetera. Automatiskt via skruvar eller transportband eller manuellt. Spannmål och pellet lagras vanligtvis i silos som är direkt anslutna till bränsleinmatningen via transportskruvar i botten. Påfyllning sker via blåssystem direkt från lastbil. 19

20 FÖRBRÄNNINGSUTRUSTNING OCH PANNA Utformningen av förbränningsutrustningen och pannan kan förenklat delas in i med integrerad brännare Varje typ av förbränningsutrustning har för och nackdelar i förhållande till val av bränsle, fukthalt samt storlek på anläggningen. En stoker är en brännare med egen bränslematning och inbyggt bränsleförråd. Stokern matar bränslet horisontalt in i förbränningsutrymmet. Säkerhetsmässigt kan man inte helt utesluta bakbrand vilket medför att man måste installera ett brandsläckningssystem vid bränsleinmatningen. I övrigt så kan en stoker liknas vid en brännare. Stokertekniken är mer vanlig i mindre anläggningar men det finns brännare upp till cirka 500 kw. Lämpliga bränslen är spannmål och flis. Vid eldning i brännare sker förbränningen i ett särskilt kylt brännarrör. En brännare är främst avsedd för finfördelat bränsle som pellet eller spannmål. Brännaren kan vara extern och anslutas till en panna liknande en oljebrännare eller integrerad i en panna anpassad för fastbränsleeldning. Konstruktionen fungerar bäst för bränslen som antänds snabbt, som havre. Vissa fabrikat passar dock även för andra spannmålsslag. Brännartekniken är mer vanlig i mindre anläggningar men det finns brännare upp till cirka 500 kw. Lämpliga bränslen är spannmål och pellet. Multiheat från BAXI är panna med inbyggd brännare och bränslematning. Lämplig för pellet, spannmål eller flis beroende av modell. En extern stoker från Sonnys maskiner. Om förutsättningarna finns så kan stokern anslutas till den befintliga pannan. 20

21 I en rostpanna ligger bränslet på ett galler av stavar eller tuber. Luft tillförs underifrån och från sidan och askan faller ner genom hålen i rosten. Sekundärluft för slutförbränning tillförs längre upp i pannan. Fasta lutande roster är en enklare teknik där lutningen av rostern anpassas efter bränslevalet. Bränslet transporteras ner på rosten genom gravitationen och längst med ska bränslet vara slutförbränt och endast aska återstå. Fasta rosterpannor är mycket flexibla för olika typer av bränslens fukthalt och askhalt. Pannor med rörlig rost som transporterar bränslet genom pannan kan styras i förhållande till bränslets fukthalt och storlek. Den rörliga rosten möjliggör också en större omblandning av bränslebädden vilket ger större utbränning och en större bränsleflexibilitet än fasta rosterpannor. Bränslen med hög askhalt bör förbrännas i en panna med rörlig rost för att undvika asksmältning. Bränslen med stor variation i storlek kräver också i många fall en rörlig rost. När man använder våta biobränslen måste pannan vara försedd med keramisk infordring på väggarna och tak för att bibehålla en hög temperatur och på detta sätt klara av att förånga allt vatten. Pannor med rörlig rost finns från 20 kw och uppåt. Lämpliga bränslen är skogs- och salixflis, spannmål, hampa och halmbriketter. REKA-panna med en av världens minsta rörliga trappstegsroster. Finns med effekten 20, 30, 60 kw. Rosten gör så att till exempel spannmål, kan eldas utan att askan sintrar och fastar på pannans och brännarens väggar. En satseldad panna består av en brännkammare som laddas med bränsle som förbränns. En ackumulatortank är kopplad till pannan, i vissa pannmodeller placeras ackumulatortanken ovanför pannan. Värmesystemet dimensioneras så att pannan behöver laddas varje till varannan dag på vintern och med en till två veckors mellanrum på sommaren. Brännkammaren kan vara fyrkantig eller rund. Det är också vanligt att brännkammaren helt eller delvis kläs i keramik, för att få en hög och jämn förbränningstemperatur och för att bättre stå emot sura rökgaser. Pannan kan laddas med flera olika typer av bränslen så som halmbalar, stockar, ved, stubbar med mera. Satseldad halmpanna från Faust delvis kläd med keramik. 21

22 För att få så fullständig förbränning av biobränslet som möjligt och minska utsläppen av miljöfarliga ämnen eftersträvar man att förbränningen ska ske med så hög effekt i pannan som möjligt. Detta innebär att det kommer att bildas ett överskott av värme jämfört med vad som används. En ackumulatortank möjliggör att systemet har flera källor för varmvattenproduktion och används för Ackumulatortank från BAXI. att buffra värme då behovet av energi till uppvärmning och tappvarmvatten är lägre än värmeproduktionen. En annan värmekälla som kan anslutas är till exempel solfångare. Grundläggande för att ackumulatorn ska fungera som buffert är att vattnet är skiktat i tanken. Vattnet i den övre delen ska vara betydligt varmare än i den undre. Varmt vatten från toppen av ackumulatortanken används i radiatorsystemet och till att värma tappvarmvatten. Returvattnet från radiatorsystemet förs tillbaka i tankens nedre del. Tankens övre del kommer på så sätt att långsamt kylas av och när den når en viss temperatur är det dags att elda igen. På så sätt så kommer radiatorsystemet alltid ha en jämn temperatur ut. Förbränningen styrs digitalt ofta utifrån förprogrammerade förbränningssekvenser. Styrningen reglerar framför allt syretillförseln för optimal förbränning baserad på mätningar av temperatur och syrenivå i rökgaserna med hjälp av en lambdasond. I ackumulatortanken sitter ett antal temperaturgivare på olika nivåer. När temperaturen sjunkit under en viss inställd temperatur så skickas en signal till förbränningsutrustningen att det är dags att elda. Växlare från Baxi. Den vänstra bilden har en skyddskåpa. 22

23 En värmeväxlare överför värme från vattnet i pannan till radiatorsystemet och systemet för tappvarmvatten. Kulvertdragning är aktuellt i de fall då pannanläggningen inte ligger i direkt anslutning till den fastighet som ska förses med värme. Om man planerar att anlägga en gemensam anläggning för flera fastigheter är det viktigt att ordentligt utreda värmebehovet i och avståndet till respektive fastighet, detta för att minimera framtida värmeförluster. Värmeförlusterna i vattenledningar beror på rörets omkrets och temperturskillnaden mellan vattnet och den omgivande marken samt ledningens längd. Därför är det viktigt att man utreder energibehovet i de fastigheter som ska försörjas med värme från pannan och då tar hänsyn till eventuella kulvertförluster. Tidigare har det varit vanligt att ersätta en oljepanna med en mindre biopanna som inte täckte hela effektbehovet och sedan använda befintlig oljepannan vid spets- och låglast för att få en bra driftsekonomi. Idag har situationen förändrats och det är möjligt att få god ekonomi med enbart bioenergi. En biopanna kan effektregleras ned till procent av den nominella effekten med bibehållen driftsdata därför väljer man ofta en mindre och en större biopanna för att ersätta en större oljepanna för att få så effektiv förbränning som möjligt. Vid de fall då systemet omfattar en ackumulatortank kan en reservpanna enkelt anslutas till systemet. Det finns två typer av aska, bottenaska som finns kvar i pannans botten och flygaska som följer med förbränningsluften. Bottenaska samlas upp under eller på sidan av förbränningskammaren och avlägsnas antingen manuellt eller automatiskt via skruvar eller rakor. Flygaskan är så lätt att den följer med förbränningsluften och delvis fastnar på pannans väggar, i speciellt utformade zoner eller i värmeväxlarens tuber eller konvektionsdelar. Denna aska måste tas bort med täta mellanrum för att bibehålla bra verkningsgrad i pannan. I mindre pannor görs detta manuellt men det finns också automatiska system för detta. Askan samlas då in i en speciell behållare eller faller ner och tas bort tillsammans med bottenaskan. En del följer även med rökgaserna ut ur skorstenen. Rökgaser Valet av reningsteknik beror av anläggningens storlek och vilka krav som ställs på innehållet av rökgaserna. Utsläppskraven regleras av Miljöbalken och föreskrifter från Naturvårdsverket och kommunen och utgår från anläggningens installerade effekt. Ju större anläggningen är desto tuffare krav på vad reningsutrustningen ska klara av. För anläggningar i effektintervallet 0 till 300 kw krävs oftast en bygganmälan om den nya utrustningen väsentligt förändrar förutsättningarna för den fortsatta driften, till exempel ett bränslebyte från olja till spannmål. 23

24 Reningsutrustning för att minska utsläppet av partiklar och stoft från större anläggningar är cykloner, elektriska filter, textila filter och rökgaskondensering. För gårdsanläggningar är cykloner relativt vanligt medan filter och rökgaskondensering sällan är ekonomiskt motiverat. En stor utmaning vid förbränning av spannmål och halm är att hantera de sura rökgaserna på ett sådant sätt så att man undviker korrosion i panna och skorsten. För att minimera utsläpp av sura rökgaser kan ett additiv tillsättas till exempel kalk som neutraliserar de sura rökgaserna. På detta sätt kan problemen med korrosion minimeras. Dessvärre kan inblandning av additiv också sänka bränslets asksmälttemperatur vilket innebär att risken för sintring ökar. I en mindre gårdsanläggning avsedd för spannmålseldning kan det vara svårt att reglera inblandningen av additiv för optimal effekt. En skorsten används för att leda bort de rökgaser som bildas vid förbränningen av bränslet. Skorstenen måste noggrant anpassas till förbränningssystemet. Skorstenar är konstruerade av antingen murverk eller stål och kan vara isolerade Man måste ta hänsyn till byggnadens och omgivande byggnaders höjd, den lokala topografin och vindförhållanden för att bestämma skorstenenshöjden. Höjden på skorstenen ska säkerställa så att rökgaserna inte pressas ned till den zon där vi människor verkar, utan de ska lätt späddas ut i atmosfären. Principen för ett system för bortförsel av rökgaser är genom självdrag eller med hjälp av forcerad ventilation med en rökgasfläkt. Det blir vanligare och vanligare med rökgasfläkt för att ventilera bort rökgaserna. Korrosionsskador i skorstenen beror på att de sura rökgaserna har kondenserat på skorstenens väggar. För att undvika kondensering är det viktigt att rökgaserna håller en temperatur över 70 C. I murade skorstenar är det cementfogen mellan teglet som korroderar. En vanlig konstruktion vid lagning av en gammal skorsten är en tunnväggig och veckad stålkonstruktion som är väldigt känslig för korrosion vid kondensering av sura rökgaser. För att undvika korrosionsproblem helt så bör skorstenen vara i keramik som tål sura rökgaser. Rökgasbrunn har länge använts som alternativ till skorsten vid torkanläggningar på dagens lantbruk. Det kan ses som en billigare lösning än en hög skorsten, över nock på torken. Syftet med en rökgasbrunn vid förbränning av åkerbränslen såsom spannmål och halm är att leda sura rökgaser till en brunn där de sura rökgaserna kondenserar och neutraliseras. Vid pannan placeras en ejektorfläkt som blåser rökgaserna genom rökgasledningen som ansluts till en brunn. I befintliga rökgasbrunnar är ofta rökgasledningen av cement vilket kan innebär stora problem med vittring då sura rökgaser kondenserar i röret. Ett alternativ är att använda glaserade cementrör eller rör av syrafast stål, vilket är betydligt dyrare. 24

25 Genom att använda en ejektorfläkt istället för en traditionell rökgasfläkt undviker man att de korrosiva rökgaserna kommer i kontakt med fläktens rörliga delar. En ejektorfläkt späder ut rökgaserna med frisk- och kall luft vilket sänker temperaturen på rökgaserna till C. För att sänka temperaturen på det kondensat som följer med rökgaserna sprayas kallt vatten genom vattendyser på rökgaserna. När temperaturen sänks så möjliggörs användning av vanliga markrör av PVC. Dessa tål enligt tillverkaren en maxtemperatur av 80 C och är mycket motståndskraftiga mot de sura utfällningar som bildas. Rökröret avslutas i en brunn med relativt stor diameter, från 800 mm vid små anläggningar. Materialet i denna bör vara PVC, men praktiska försök har visat att även en cementbrunn fungerar. I brunnen kan kondensatet neutraliseras med till exempel kalk. Praktiska försök har visat att det ansamlas betydande mängder flygaska i rökgasledningen och rökgasbrunnen. Det är därför lämpligt att denna konstrueras så att det är enkelt att spola rent och ta hand om askan. Även själva ejektorfläkten behöver sotas regelbundet. Ingen kalkinblandning i bränslet bör ske då man använder rökgasbrunn vid spannmålseldning, eftersom risken finns att stoftet i brunnen härdar. Det finns begränsad erfarenhet av effekterna vid användning av rökgasbrunn i samband med förbränning av spannmål och halm. De resultat som hittills framkommit är delvis motstridiga men när det gäller utsläpp av försurande ämnen som klor och svavel så reduceras utsläppen bra med en rökgasbrunn. De förhöjda metallhalterna i rökgaskondensatet utgör inga hinder för spridning. Obehandlat har kondensatet ett phvärde runt 2,5. För att neutralisera kondensatet kan bland annat kalk eller gödsel användas. Om gödsel används så bör kommunen rådfrågas om det är okej att sprida den vidare på åkermark. Vid utsläpp till annan recipient bör ph-värdet höjas till ph 6 till 10. Schematisk illustration över en rökgasbrunn. 1 och 2 symboliserar ejektorfläkten som späder ut rökgaserna med kalluft samt vattendysen som sänker temperaturen på kondensatet som följer med rökgaserna. 25

26 FRAMTIDEN FÖR ENERGIGRÖDOR DEN EGNA GÅRDEN Val av bränsle för uppvärmning av den egna gården beror på vilka lokala förutsättningar som råder. Energiskog samt balad halm och rörflen är bra alternativ i något större anläggningar än till det enskilda bostadshuset. För det enskilda huset kan en flexibel anläggning avsedd för spannmål och träpellet vara ett bra alternativ. Vid år med en hög avkastning på spannmålskörden kan träpellet värma huset och vid år med sämre avkastning kan spannmål användas. 26 Foto: Berit Abrahamsson BLI PRODUCENT AV ÅKERBRÄNSLEN Bland landets värmeverk finns en stor efterfrågan på alternativ till skogsflis, vars priser de senaste sex åren har ökat med närmare 60 procent. För värmeverken är det bränsle som ligger närmast tillhand energiskog som går att blanda med det nuvarande bränslet utan att den befintliga pannan byggs om. För den enskilde lantbrukaren är en omställning till att producera åkerbränslen en breddning av nuvarande verksamhet som innebär att företagets risker sprids på fler ben. På flera håll i landet har lant- och skogsbrukare gått samman för att tillsammans äga och driva lokala närvärmeanläggningar som förser till exempel den lokala skolan och ålderdomshem med

27 färdig värme. Genom att samla hela produktionskedjan inom ett och samma företag så kan de på ett effektivit sätt leverera värme till ett konkurrensmässigt pris samtidigt som de får en ökad lönsamhet i företaget i och med att de säljer en mer förädlad produkt än enbart bränsle. VIKTIGT ATT TÄNKA PÅ VID BIOENERGIPROJEKT Vid dimensionering av en bioenergianläggning är det avgörande att effektbehovet blir ordentligt utrett, en överdimensionerad bioenergianläggning är både dyr i inköp och får försämrade driftsegenskaper. effektbehov/energibehov, tappvarmvattenbehov, framledning/returtemperatur, behov av ackumulering. kulvert och inkoppling mot befintligt system, utseende, storlek, arkitektoniskt uttryck, buller, trafiksituation och säkerhet. Fordonsrörelser (bränsletransporter). 27

28 Energigården är ett program inom Agroväst. Syftet är att vara en samordnande och pådrivande kraft för energieffektivisering i lantbruket samt ökad produktion och användning av energi från jord, skog, sol och vind. Energigården är en arena för samverkan mellan energiaktörer som rör lantbruket och nyttjar olika aktörers kompetenser, är katalysator och får till stånd aktiviteter som utan samordning inte skulle ha skett. Verksamheten består av teknikutveckling, kompetensutveckling och information. Information om verksamheten och de projekt som initierats och genomförts inom Energigården finns på Energigården finansieras av Västra Götalandsregionen, Länsstyrelsen och LRF i Västra Götaland. Kent-Olof Söderqvist Verksamhetsledare, Energigården Broschyren är framtagen av KanEnergi Sweden AB i samarbete med Smart Design AB på uppdrag av Energigården en del av Agroväst. Bilder: Istockphoto , Vetefält Mostphoto , Havre Hollsten R, Halm mostphotos , Hampa Hollsten R, Illustrationer: Maria Falegård 28