JORDBRUK OCH LIVSMEDEL Småskalig fordonsgasproduktion (Biogas2020)

Transkript

1 JORDBRUK OCH LIVSMEDEL Småskalig fordonsgasproduktion (Biogas2020) Henrik Olsson Samsø Energiakademi - Biogas som en dynamo i cirkulær økonomi Research Institutes of Sweden Biovetenskap och material

2 Svenskt perspektiv VARFÖR SMÅSKALIG UPPGRADERING?

3 Fordonsgasmarknaden har utvecklats snabbt Fordonsgas (1 000 Nm3/år) Bussar m.fl. (biogas) Publika tankställen m.fl. (biogas) Bussar m.fl. (naturags) Publika tankställen m.fl. (naturgas) Källa:

4 Biogasproduktionen går mot Uppgradering Total biogasproduktion i Sverige (GWh/år) Saknad data Fackling Industriell anv. El Värme Uppgradering Produktion och användning av biogas och rötrester år 2014 (ES 2015:03) pdf

5 Men marknaden är fortfarande koncentrerad till större orter Källa: Gasbilen.se

6 Det finns små anläggningar och potential för fler 37 st gårdsanläggningar i Sverige (2014) Biogaspotentialen på små och medelstora gårdar ( kor => ca 0,3-3 GWh/år) Ca 100 st mindre Avloppsreningsverk med biogasproduktion (ca 0,1-4 GWh/år) utan uppgradering (2014) Biogasanläggningen på Sötåsens Naturbruksgymnasium

7 Uppgraderingskostnad biogas - Finns behov av enklare teknik för småskalig uppgradering 0,7 Small scale Variable and capital cost (SEK/kWh) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Trend line according to Urban et al 2008 and Blom et al Raw biogas flow (Nm 3 /h) Middle-large scale

8 Processintern metananrikning och askfilter RISE FORSKNING SMÅSKALIG UPPGRADERING 8

9 Småskalig uppgradering vid Sötåsens Naturbruksskola % CH4 >97 % CH4

10 Processintern metananrikning Enriched Digester digester gas gas Air + CO 2 (off gas) + CH % CH % CO 2 CO 2 -rich digester content Digester content Continuous circulation of digester content Desorption unit Substrate Digester CO 2 -poor digester content Initially studied by: Richards BK, Herndon FG, Jewell WJ, Cummings RJ, White TE. In situ methane enrichment in methanogenic energy crop digesters. Biomass Bioenerg 1994;6(4): Air

11 Askfilter o Träaska för att fixera CO2 och H2S o >99 % CH4, <1 ppm H2S o Dubbel nytta: Rening av biogas och stabilisering av aska. Askan kan spridas i skogen efter reningssteget 100 o Kräver mycket aska lokala förutsättningar styr Tre tillämpningar för askfilter: Småskalig uppgradering till fordonsgaskvalité Rening av H2S från deponigas Polering av uppgraderad gas inför förvätskning av biogas CO 2 and CH 4 (vol %); H 2 S (ppm) CH4 H2S CO Time (h)

12 Mål Biogas m 3 rötkammare Demonstrera ett fungerande system för uppgradering av biogas till två gaskvalitéer vid Sötåsens biogasanläggning Reducera svavelvätehalten i biogasen till < 300 ppm med processintern metananrikning <1 ppm med askfilter Utreda hur energi- och kvävebalansen påverkas av processintern metananrikning samt undersöka lämpliga metoder för att nyttigöra kvävet Utreda totalkostnaden för systemet med uppgradering och tankning

13 Möjligheter och utmaningar AFFÄRSMÖJLIGHETER 13

14 Ingående metanhalt påverkar askfilterkapaciteten 350 Askfilterkapacitet (Nm3 CH4/ton aska) Baserat på ett koldioxidupptag på g CO2/kg aska Metanhalt i biogasen (%)

15 Askbehov GWh/år 0,25 0,5 1 3 Mjölkkor* Bilar** Askbehov*** (ton/år) * Endast en höftning. Ofta tillsätt energitätare substrat vilket att mer gas produceras vid samma anläggning. ** Antaget att bilarna drar mellan 5-10 kwh/mil och går ca mil/år *** Beräknat för rågas med ca 60 % metan

16 Uppgradering med aska från trädbränslen cirkulärt perspektiv

17 Affärsmöjligheter och utmaningar Mikroskala i kombination med el- och värmeproduktion Leasing eller andra modeller Kundrelationen Askhantering Marknadsföring Framtiden: Självkörande bilar, IoT 17

18 Möjligheter till andra affärsmodeller Uppgradera hela eller del av gasflödet? Kanske en ny aktör som äger och driver uppgraderingsanläggningar Uppgradering Självkörande bilar?? En mack som kompletterar gårdsbutiken?

19 TACK! Research Institutes of Sweden Jordbruk och livsmedel

20 Jordbruk och livsmedel 1 oktober 2016: SP Food and Bioscience och JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik går samman i en gemensam enhet: Jordbruk och livsmedel 1 januari 2017: vi blir en del av RISE (Research Institutes of Sweden) 130 medarbetare Göteborg, Uppsala, Lund, Skara, Umeå Enhetschef: Leif Lundin

21 Biogas at RISE Agrifood and Bioscience 1973 Global energy crises => Biogas research started at JTI s => Digestion of manure s => Slaughterhouse waste s => Food waste: households & restaurants s => Energy crops 2000s => Alternative waste water treatment at sewage plants 2010:s => Digestion of manure, small scale technologies for upgrading biogas for vehicle fuel + applied research with mobile pilot plant 2017: JTI Swedish Institute of Agricultural and Environmental Engineering became an part of RISE Agrifood and Bioscience More than 20 people work with biogas research and development at RISE Agrifood and Bioscience 21

22 RISE Agrifood and Bioscience Biogas Production Competences Biogas research and development since staff members focusing on biogas projects We offer our full range of biogas services in Europe, North America, South America and Asia We work in all areas of biogas production Substrate management Pre-treatment Process biology Process technology Biogas upgrading Digestate management

23 Fakta om RISE anställda (30 % har doktorerat) Omsättning 2015: drygt 3 miljarder kronor, (55 % från industrin) SME-kunder står för cirka 30 % av omsättningen 100-tals testbäddar och demonstrationsanläggningar tillgängliga för industrin, SME-företag, universitet och andra institut (RISE äger/är delägare i 60 % av alla svenska test- och demoanläggningar)