Förutsättningar och potential för vallodling till biogasproduktion i Västmanland

Transkript

1 Förutsättningar och potential för vallodling till biogasproduktion i Västmanland Delstudie i projektet: Mångdubbla produktion och användning av biogas till fordonsdrift i Västmanlands län behovet finns! Författare: Petter Ström HS Konsult 2010 Fagersta Sala Västerås Köping Arboga 50 km AB VÄSTERÅS LOKALTRAFIK

2 Förutsättningar och potential för vallodling till biogasproduktion i Västmanland Petter Ström HS konsult AB Västerås 2010 Kvalitetsgranskad av Ulf Nordberg, JTI 1

3 Innehållsförteckning Sammanfattning Växtodlingssubstrat till biogasproduktion Bakgrund Syfte, mål och genomförande Definitioner Strukturen på lantbruket i KAK, Västerås och Sala Jordbruksområden Åkermarkens fördelning i kommunerna Träda och befintlig vallodling Vallodling i spannmålsdominerade områden Kostnader vid biogasproduktion Processkostnad Drift och underhållskostnader Rötkammarens belastning Kostnader för rötkammare Uppgraderingskostnad Betalningsförmåga för substratet Kostnader för substrat Prisberäkning för vallgröda Beräkning av vallpris Växtodlingskalkyl Vallodlingskalkyl Vallpris Vallprisets känslighet beroende av spannmålspriset Vallkvalitet Kostnader för vallskörd och maskinkedja Slåtter Strängläggning Hackning Transport Ensilering Maskinkapacitet Val av maskinkedja Kostnader för vallskörd Analyser av odlingspotential i olika kluster Kluster 5: Kluster 5: Kluster 5: Fördelning av biogödsel Diskussion Referenser Bilagor Bilaga Bilaga Bilaga Bilaga Bilaga

4 Sammanfattning Den teoretiska potentialen för växtodling till biogasproduktion i det berörda området är mycket stor. Om halva jordbruksarealen i området skulle producera substrat till biogasproduktion skulle detta motsvara ca 600 GWh. Det som bestämmer vilka mängder som kan produceras är främst betalningsförmågan för substratet. Med en prissättning som baseras på att en vallgröda till biogasproduktion skall ha samma betalningsförmåga som en växtföljd bestående av höstvete, maltkorn och raps så blir odlingskostnaderna för substratet mellan 6,8 och 13 öre/kwh. Till detta kommer en kostnad för skörd och transport på ca 28 öre/kwh. I tre exempel med samrötning av vallgröda med gödsel blir kostnaden för produktion av rågas öre/kwh vilket kan jämföras med resultatet för motsvarande anläggningar i rapporten Lantbrukskluster i Västerås och Sala, HS Konsult Där endast gödselpotentialen togs upp och kostnaden för rågas varierade mellan öre/kwh. Samtidigt så ökade den producerade energimängden från 9,7 GWh till 14,3GWh i kluster 5:2 och från 5,2 GWh till 10 GWh i kluster 5:3 då vallodlingssubstrat användes i kombination med gödsel. Med rätt förutsättningar finns det möjligheter att hitta en lönsam biogasproduktion med biomassa från vallodling som ett substrat. Källa: Bioenergiportalen.se 3

5 1. Växtodlingssubstrat till biogasproduktion 1.1 Bakgrund Projektet Mångdubbla produktion och användning av biogas till fordonsdrift i Västmanlands län pågår under och leds av Biogas Öst vid Energikontoret i Mälardalen på uppdrag av kommuner och aktörer i Västmanland. Bakgrunden till projektet är bl.a. att busstrafiken i Västmanland vill ställa om till biogasdrift vilket kommer att kräva mycket mer biogasproduktion. Dessutom pekar försäljningen av gasdrivna personbilar kraftigt uppåt. Detta är en fortsättningsstudie som använder resultatet från de tidigare rapporterna Lantbrukskluster i Västerås och Sala, HS Konsult 2009 samt Förstudie av förutsättningarna för en biogassatsning i KAK (Köping-Arboga-Kungsör)-kommunerna, WSP Analys och Strategi 2009, där man tittat på biogaspotentialen för gödsel från svin och nöt. 1.2 Syfte, mål och genomförande Bild1. Identifierade gödselbaserade lantbrukskluster i området. Röda markeringar gårdar, blå markeringar möjliga placeringar av rötningsanläggningar (Svensson, 2009 och Forsberg, 2009). Syftet med studien är att belysa potentialen i substrat från vallodling i kombination med gödsel i redan identifierade kluster. Målet är att studien skall underlätta satsningar på biogasproduktion och kunna fungera som ett underlag inför planering av biogassatsningar i området. I studien analyseras tre kluster (5:2, 5:3, 5:4) med olika förutsättningar för odling av substrat till biogasproduktion. I Kluster 5:2 och 5:3 används den totala gödselmängden från tidigare rapporter kombinerat med växtodlingssubstrat. I det tredje klustret så används gödsel från tre gårdar för att kunna investera i en enklare anläggning utan hygienisering men kombinerat med en större mängd växtodlingssubstrat. Studien tar upp kostnader för odling, skörd och transport, samt kostnader för anläggning. Kostnaderna för odling bygger på Hushållningssällskapets bidragskalkyler 2010, kostnader för skörd och transport av 4

6 grönmassa baseras på maskinstationstaxor för aktuella körslor samt erfarenheter från vallskörd till Svensk Växtkrafts biogasanläggning. 1.3 Definitioner Biogas/Rågas: Rötgas som uppstår vid rötning av organiskt material. Innehåller metan (50-65%), koldioxid, svavelväte, vatten. Fordonsgas: I rapporten avser fordonsgas uppgraderad biogas. Metaninnehåll ca %. Fordonsgas kan annars även vara en kombination av biogas och naturgas. Nm³: Mängden gas vid 1 atmosfärs tryck och temperatur 0 C. Energi fordonsgas:. 1 Nm³ fordonsgas har ett energiinnehåll på ca 9,8 kwh Enheter: kwh = 1 MWh, kwh= 1 GWh TS: Torrsubstans, anges som % av våtvikt. VS: Volatile Solids, organiskt innehåll i torrsubstansen. Anges som % av TS. Vallgröda: Gröda bestående av gräs och klöverväxter. NDF: Fiberhalten i Vallgrödan. TB: Täcknings bidrag Skiften: Sammanhängande del av åker. Rangeringsplats: Plats där det finns utrymme för att ställa upp containrar. Alv: Jordlager under matjorden 5

7 2. Strukturen på lantbruket i KAK, Västerås och Sala 2.1 Jordbruksområden Jordbruksmarken i området kan delas in i tre typer: 1. Mälarnära slätter (rött) 2. Svart- och Sagoåns slätter (blått) 3. Mellanbyggd (grönt) Bild 2. Jordbruksmarkstyper i området. Mälarnära slätter (rött), Svart- och Sagoåns slätter (blått) och Mellanbyggd (grönt). 1. Mälardalens slättbygd präglas av stora spannmålsgårdar. Konkurrensen om marken och den goda jorden är hård och merparten av den odlingsbara marken odlas. Endast mindre skiften med sämre jord ligger i träda. Åkermarken varierar från stora plana fält med mer organogena jordar närmast vattnet till mer oregelbundna fält med lerkaraktär närmare skogsmarken. All mark på dessa slätter har en hög avkastningspotential. 2. Slättbygden vid åarna domineras också av stora spannmålsgårdar. Växtodlingen här innehåller mer vårgrödor eftersom en större andel av marken ej lämpar sig för höstsådd. Jordbruksmarken ligger nästan uteslutande på slätter intill Sagoåns eller Svartåns huvudfåror eller biflöden. Åkermarken är av mycket bra kvalitet med stora 6

8 områden mullrika lerjordar. Då de mesta av markerna ligger lågt med lera i alven och har relativt liten fallhöjd till avvattningsfårorna är jorden mycket packningskänslig och kan lätt bli vattenmättad vid häftiga regn. 3. Lantbruket i mellanbygd domineras av mindre lantbruk med några större aktörer. En stor andel av marken ligger i träda. Åkermarken består av mindre oregelbundna skiften som ofta är utspridda i terrängen. Avkastningen varierar mer mellan skiftena än på slättbygden men är generellt sett lägre än i typ 1 och Åkermarkens fördelning i kommunerna Tabell 1. Odlade grödor i de studerade kommunerna (enl. sammanställning från LRF 2007) Kommun Total åker [ha] Spannmål [ha] Vall [ha] Träda [ha] KAK Västerås Sala Summa Träda och befintlig vallodling Trädan är en betydande areal i området som skulle kunna producera runt GWh biogas om där odlades vall. Problemet med dessa arealer är att de ligger på de sämsta och mest otillgängliga skiftena. Merparten av arealen ligger i mellanbygden varför den inte finns på samma ställe som gödseln med undantaget av området väster och norr om Sala. Flera projekt är aktiva för att locka markägare att odla energi på trädan i form av t.ex. salix och rörflen. Farmarenergi Mälardalen har till exempel som mål att odla 4000 ha salix i området med samma ekonomiska netto som 8 ton höstvete per hektar till priset 1,50 kr/kg. I området är vallodlingen fördelad så att odlingsarealen av vall i relation till totala odlade arealen är större i mellanbygd än i slättbyggd. I området runt Västerås finns det redan idag 300 ha vall som odlas som substrat till biogasproduktion i Svensk Växtkrafts anläggning på Gryta. Dessa ingår i redovisad vallareal. Någon ytterligare odling av vallgröda till denna anläggning är i dagsläget inte aktuell Vallodling i spannmålsdominerade områden Merparten av spannmålsodlingen sker i de produktiva slättbygderna. Där är behovet av omväxlingsgrödor som vall stort. 80 % av spannmålsarealen ligger i dessa områden och om vi ersätter 10 % av den spannmålen med vall så innebär det ca 3800 ha. Om vi har en snittskörd på 6000 kg ts/ha och ett gasutbyte på 3 kwh/kgts så ger det en biogaspotential på ca 68 GWh. 3. Kostnader vid biogasproduktion 3.1 Processkostnad Processkostnaden är de kostnader för gasproduktionen som är förknippade med framställandet av rågasen, d.v.s. kapitalkostnader samt drift- och underhållskostnader för anläggningen. 7

9 3.1.1 Drift och underhållskostnader Driftkostnaderna består förenklat av arbete och energi för driften. Arbetsinsatsen varierar med anläggningens komplexitet och typer av substrat som används. Energiåtgången varierar också mycket beroende bland annat på isolering av rötkammare, hygienisering, värmeväxling och omrörningsteknik. Vanligt är att energiåtgången ligger mellan % av producerad energi. Underhållet varierar också beroende av anläggningstyp och val av substrat. Uppgifter mellan 1-3% av investerat kapital är vanliga (Svensson, BiogasSyd, Gårdsbaseradbiogasproduktion. Lantz, SBI Lantbruk, Lönsam produktion av biogas och biogödsel.) Rötkammarens belastning Kostnaden per producerad kwh i rötkammaren är till stor del beroende av rötkammarens belastning d.v.s. vilken uppehållstid substratet behöver i rötkammaren. Belastningen på rötkammaren ligger vanligtvis mellan 2-5 kg VS/m 3 (rötkammarvolym)och dygn. Tabell1 illustrerar hur belastningen påverkar uppehållstiden och därmed mängden substrat som anläggningen kan röta. Om vi har samma energiutbyte vid de olika belastningarna så blir kapitalkostnaden per producerad kwh 30 % lägre vid en belastning på 3 kg VS/m 3 och dygn jämfört med en belastning på 2 kg VS/m 3 och dygn. Betalningsförmågan för en anläggning som tillåter en högre belastning är alltså högre än en anläggning som arbetar med en lägre belastning, likaså är betalningsförmågan högre för ett substrat som tillåter en högre belastning med samma eller bättre gasutbyte, t.ex. tidigare skördat vallensilage. Tabell 2. Sambandet mellan belastning och uppehållstid (gäller för en 3000 m 3 rötkammare vid rötning av 50 % svinflytgödsel och 50 % vallgröda). Belastning [KgVS/m 3,d] Uppehållstid [d] Årston substrat , Kostnader för rötkammare Prisuppgifter på rötkammare varierar mycket dels beroende på typ av anläggning men också på vad man inkluderar i priset. En tydlig tendens är dock att ekonomiska sammanställningar gjorda efter byggandet med facit i hand ger en högre kostnad per kubikmeter rötkammarvolym än för kalkyler. Det beror troligen på att det är många små delar som är svåra att greppa i ett rötkammarbygge. Det är också viktigt att veta vad som inkluderas i kostnaden t.ex. markentreprenad, uppgradering och hygienisering. Sådana faktorer är oklara i många prisangivelser. En biogasanläggning med en rötkammarvolym mellan m 3 kostar normalt mellan kr/m 3 rötkammarvolym inklusive hygienisering men utan uppgradering. Kostnaden är inte nödvändigtvis storleksberoende utan beror mer på vilka substrat som anläggningen är byggd för, där den billigare anläggningen är byggd för enbart gödsel medan de dyrare oftast är byggda för flera olika substrat. Rötkammarkostnaden är beräknad enligt bilaga 1. En relativt enkel anläggning med hygienisering och extern uppvärmningskälla (halm eller flis) för rötkammaren för samrötning med ensilage 50 % och svingödsel 50 %. Avskrivningstiden är här 20 år och kalkylräntan 4 %. 8

10 Hygienisering krävs då anläggningen hanterar gödsel från fler än ett lantbruk. Förslag på att gränsen skall gå vid tre lantbruk finns, och en ändring väntas. En extern uppvärmningskälla är vald för att gasen antas ha ett större värde som fordonsbränsle än för uppvärmning. Beräkningarna har inte tagit hänsyn till eventuella samrötningseffekter som kan tänkas ge ett högre nettoutbyte av gas än de båda substraten var för sig. Enligt Bilaga 1 får vi med dessa värden en processkostnad för rågasen på 31 öre/kwh Uppgraderingskostnad Utöver processkostnaden tillkommer en uppgraderingskostnad samt en kostnad för transport av gasen till uppgraderingsanläggningen. Här antas kostnaderna för uppgradering vara 15 öre/kwh för en storskalig anläggning (Svensson, 2009). Investeringskostnaden för en gasledning sett över hela livslängden är 27 kr/m och år (600 kr/meter med 40 års avskrivning och en ränta på 4 %). För en biogasanläggning på 10 GWh 10 km från Gryta skulle detta innebära en kostnad på 2,7 öre/kwh för en gasledning för rågas in till en uppgraderingsanläggning i anslutning till anläggningen på Gryta. För en anläggning på 10 GWh 30 km från uppgraderingsanläggningen skulle kostnaden för transport av rågas bli 8,1öre/kWh Betalningsförmåga för substratet Ett gaspris på 10,80 kr/nm3 vid tankstation innebär en intäkt för den uppgraderade gasen på 90 öre /kwh. En biogasanläggning med förutsättningar enligt bilaga 1 som ligger 10 km från en central uppgraderingsanläggning har en processkostnad för rågasen på 31 öre/kwh. En uppgraderingskostnad på 15 öre/kwh samt en gasledningskostnad på 2,7 öre/kwh, totalt ca 49 öre/kwh i kostnader, alltså blir det ca 41 öre/kwh över till att betala för substratet och kostnader för försäljning och distribution av den uppgraderade gasen. Kostnader för försäljning och distribution av fordonsgas är svår att överblicka och beror på förutsättningar i det enskilda fallet, varför det inte tas upp vidare här. 4. Kostnader för substrat 4.1 Prisberäkning för vallgröda Priset på vallgrödan kan beräknas på olika sätt. Ofta försöker man värdera växtföljdseffekter och struktureffekter i marken. I denna rapport värderas inte dessa diffusa intäkter av vallodling. Anledningen till att inte värdera någon strukturuppbyggande effekt är att man inte kan garantera någon sådan. I en modern vallskördekedja så har maskinerna axeltryck mellan 5 och 15 ton med totalvikter upp emot 25 ton. Vallskörden kräver minst tre överfarter (slåtterkross, hack och lastbärare). För att uppnå önskad kvalitet är man bunden till att skörda tidigt i juni oberoende om det är torrt eller fuktigt i markprofilen. En storskalig vallskörd kommer vid något tillfälle att medföra strukturskador. Växtföljdseffekter av vallen finns definitivt, särskilt i annars stråsädesdominerade växtföljder. Merskörden efter vall kan första året uppgå till 1000 kg/ha för att sedan sjunka. Vallen har också en mulluppbyggande effekt med allt positivt som det innebär. Tyvärr har få lantbrukare råd att värdera dessa långsiktiga nyttor med vallen. I pressade tider är det viktigaste att gå runt ekonomiskt och därför prissätts vallgrödan i denna rapport på ett sätt så att den blir ekonomiskt odlingsneutral mot spannmål och de långsiktiga positiva effekterna får ses som en bonus och argument för att vilja odla vall. 9

11 4.2 Beräkning av vallpris För att beräkna priset på vallgrödan beräknar vi först TäckningsBidrag2 (TB2) på en fyraårig växtföljd bestående av två år höstvete, ett år maltkorn samt ett år vårraps. TB2 är resultatet efter att rörliga produktionskostnader, maskinkostnader och arbete har betalts (Bilaga2). TB2 för växtodlingen används sedan som en kostnad i vallodlingskalkylen. Detta ger oss ett pris på vallgrödan som täcker direkta odlingskostnader samt bortförd växtnäring, ett uteblivet netto i växtodlingen. 4.3 Växtodlingskalkyl För beräknandet av växtodlingskalkylen används produktionsgrenskalkyler från HS Konsult AB. Lönsamheten i växtodlingen baseras på en växtföljd bestående av höstvete två år maltkorn ett år och raps ett år. Här räknas det med att vetet blir av brödkvalitet 9 år av 10 och kornet håller maltkvalitet 4 år av 5. De andra åren blir vetet respektive kornet foder. Detta ger oss ett TB2 för en växtföljd procentuellt baserat på de olika grödorna enligt Tabell 3. Produktionsgrenskalkylerna finns med tre resultatnivåer. TB2 för växtföljden blir för de olika nivåerna: 1. Låg skördenivå med traditionell skötsel. 200 ha. Ett TB2 med 2010 års siffror blir kr/ha och år. 2. Hög skördenivå med traditionell skötsel. 200ha. Ett TB2 med 2010 års siffror blir -372 kr/ha och år. 3. Hög skördenivå med reducerad jordbearbetning. 400 ha. Ett TB2 med 2010 års siffror blir 558 kr/ha och år. Tabell 3. TB2 från de olika grödorna vid tre olika lönsamhetsnivåer, samt viktning av grödorna. (Bidragskalkyl för det gulmarkerade fältet finns i Bilaga 2.) Gröda Kvalitet Nivå1 [kr/ha, år] Nivå2 [kr/ha, år] Nivå3 [kr/ha, år] Procent andel av växtföljds TB2 höstvete bröd höstvete foder korn malt korn foder vårraps Nivå ett kan här representera de lantbrukare som fortfarande odlar i mellanbygden. Nivåerna 2 och 3 återfinns båda i slättbygderna. Vilken nivå ett enskilt lantbruk har i sin lönsamhet beror mer på hur effektivt lantbruksföretaget drivs än på den exakta geografiska placeringen. 4.4 Vallodlingskalkyl Vallkalkylen beräknas med förutsättningen att vallarna är tvååriga med två skördetillfällen per år och är ogödslade. Kostnaden för växtnäring baseras på den bortförda mängden fosfor och kalium. Kvävet tas inte upp som en kostnad eftersom vallarna är kväveuppbyggande via baljväxternas kvävefixering. Vi använder här en skördenivå på 6000 kgts/hektar och år. Kostnaden för vältning är baserad på en 6 metersvält med avverkning på 3 ha i timmen. Kostnaden för insådd utgörs endast av tillägget för frösålåda på såmaskin eller vält ogräsharv 10

12 etc. vilken sätts till 50 kr samt vallfrökostnad på 35 kr/kg för 15 kg frö/ha (totalt 525 kr). Insåningskostnaden delas med vallarnas liggtid, i vårt fall två år. Dessutom är det upptaget en långsiktig kostnad för bekämpning av rotogräs och kalkning. Tabell 4. Sammanställning av kostnad för vallodlingen. kg kr/kg Kostnad [kr/ha, år] P 13 17,6 226 K 96 11, Vältning 110 insådd 288 Kvickrot o kalkning 131 TB växtföljd (nivå 2) -372 Kostnad vallodling 1455 kr/ha I en ekonomisk situation som 2010 då vi har ett negativt resultat i spannmålsodlingen (negativt TB2) så blir alltså det en intäkt i vallodlingskalkylen. I denna situation får alltså inte vallodlaren täckning för direkta kostnader och bortförd växtnäring i vallodlingen. 4.5 Vallpris Enligt Tabell 4 har vi en kostnad för vallodlingen på 1455 kr/ ha vid en skörd på 6000 KgTS /ha, (genomsnittlig skörd på klöverbaserade ogödslade vallar som skördats i Svensk Växtkrafts regi åren ). Detta ger ett pris för nivå 2 på (1271/6000 =) 0,24 kr/kg TS (med ett gasutbyte på 3 kwh/ kgts blir det ett energipris för vallgrödan på 8 öre/kwh). Motsvarande priser för nivå 1 är 0,18 kr/kg TS (6 öre/ kwh) och för nivå 3 0,40 kr/kgts (13 öre/kwh). 4.6 Vallprisets känslighet beroende av spannmålspriset Med ovanstående värderingsmodell av vallen blir priset beroende av lönsamheten i spannmålsodlingen. Den faktor som påverkar lönsamheten mest om vi antar att skörden är konstant är priset på spannmålen. Hur spannmålspriset påverkar energikostnaden i substratet för vallgröda och spannmål illustreras i Bild 3. Energikostnad beroende av spannmålspris substatkostnad {öre/kwh] ,1 1,22 1,34 1,46 1,58 Spannmålspris [kr/kg] vallgröda spannmål Bild 3. Vallkostnad inklusive skördekostnad beroende av spannmålspriset. 11

13 Ett högre spannmålspris speglar här en bättre lönsamhet i växtodlingen. Det faktum att spannmålen blir billigare per kwh vid en bättre lönsamhet beror på att betalningen är baserad på vikten och spannmålen i detta fall representeras av vete som innehåller mer energi per viktenhet torrsubstans. Detta är en effekt vi får om vi baserar betalningen på vikt och inte energiinnehåll som är det som vi egentligen efterfrågar. 4.7 Vallkvalitet Kvaliteten på den skördade vallgrödan är enormt viktig för resultatet. Smältbarheten och energiinnehållet påverkar inte bara energiutbytet per kgts utan även uppehållstiden. Ett tidigare skördat grönfoder blir därför billigare per kgts än ett senare skördat grönfoder med högre innehåll av fibrer (NDF) som ej kan brytas ned till metan. Samtidigt är tillväxten väldigt hög under perioden då skörd är aktuell. En tillväxt på upp till 150 kg/ha och dag är möjligt vid goda förhållanden (Bild 4). Detta faktum innebär att vi vill skörda inom ett så snävt intervall som möjligt, för att maximera både skörd och energiutbyte i den mån det går. För att inte behöva börja skörda vallen för tidigt då tillväxten inte har kommit igång ordentligt så bör maskinkapaciteten vara sådan att den tänkta arealen kan skördas inom 7-10 dagar. Exempel på vallutveckling under juni kg/ha datum i juni grönmasseskörd torrsubstans NDF skörd Bild 4. Skörd och NDF tillväxt per hektar under juni. Den ökade kostnaden för ett senare skördat ensilage illustreras i Bild 5. Observera att i detta exempel så har det bara tagits hänsyn till ensilagets sämre energiutbyte på grund av ett ökat fiberinnehåll. Eventuella längre uppehållstider i rötkammaren har inte beaktats. Den största delen av den ökade kostnaden kommer inte från det faktiska lägre energiinnehållet utan av kostnaden att hantera en större mängd grönmassa per kwh. 12

14 Substrat kostnad beroende på skördetidpunkt jun 15-jun 25-jun öre/kwh Bild 5. Substratkostnad beroende på skördetidpunkt. Observera Y-axelns gradering 5. Kostnader för vallskörd och maskinkedja Bild 6. Beskrivning av maskinkedja för skörd av vall till biogasproduktion 5.1 Slåtter 1. Som underlag för kostnaderna för slåtter har det används en 9 meters kross. Fördelarna med detta ekipage är att strängläggning av grödan inte behöver utföras. Nackdelen med ett sådant här ekipage är vikten. Dels krävs det en stor traktor för att bära 13

15 slåtterkrossen, dels väger slåtterkrossen mycket. Axelvikter uppemot 10 ton är inte ovanligt. År med mycket nederbörd innan vallskörd innebär att man tvingas köra på fuktiga marker med spårbildning och packskador som följd. 2. Ett alternativ till en stor slåtterkross är en eller två enklare slåtterkrossar med efterföljande strängläggning (3). Detta kräver fler inblandade ekipage och är svårare att administrera, men kan ge en större flexibilitet än en stor slåtterkross. 5.2 Strängläggning 3. För att hacken skall vara effektiv så måste materialet strängläggas om mindre slåtterkrossar alternativt bredare slåtterkrossar utan sammanläggning används. 5.3 Hackning 4. För hackning av materialet används en självgående hack som servas av två traktorer med flakväxlare som fyller upp 40 m 3 containers som de sedan lämnar vid en upphämtningsplats (rangeringsplats). Alternativt kan flera traktorer med grönfodervagnar transportera grönmassan direkt till packaren (7). Detta är dock endast intressant på kortare sträckor än 5 km om det skall konkurrera ekonomiskt med lastbilen. 5. Ett alternativ till självgående hack kan vara ett antal hackvagnar som både transporterar och hackar grönmassan. Detta alternativ är bara intressant vid kortare sträckor än 5 km mellan packare och fält. 5.4 Transport 6. Lastbilar som är av lastväxlartyp. I kostnads och avverkningsberäkningen är det räknat med två lastbilar med släp. 5.5 Ensilering 7. Ensilering sker i slang med en packmaskin med minst 10 fots tunnel. Grönmassan kan antingen tippas direkt på packarens avlastarbord eller tippas på en hårdgjord yta för att sedan matas i packmaskinen med en lastare. Att tippa direkt i packaren med lastbilen ger minst spill och minimerar risken för kontaminering av grönmassan. Det är också minst arbetskrävande. Detta sätt begränsar dock transportkapaciteten på grund av att det tar 5 15 minuter längre att tippa i maskinen än på en platta samt att lastbilar kan få väntetid t.ex. vid byte av plast. 5.6 Maskinkapacitet Skillnaden mellan avverkning och kapacitet är att i avverkningen är tid för byte av fält och eventuella väntetider inräknade. Att transporten inte har någon kapacitet beror på att det i teorin går att köra med flera bilar för att höja kapaciteten, se Tabell 5. Hackens kapacitet varierar med hacklängden på grönmassan där kortare hacklängd kräver mer energi och därmed sänker kapaciteten. Avverkningen räknat i ton torrsubstans beror inte på avkastningen om den varierar inom ett begränsat intervall (ca 2-4 ton TS/ha), eftersom man här kan kompensera en lägre skörd med ökad hastighet och vise versa. Med ovan beskrivna maskinkedja blir den dagliga avverkningen ca 43 ha, om vi har 12 timmars möjlig skördetid. Detta medför att en sådan maskinkedja skulle klara av att skörda ha om kravet är att skörden skall klaras av på 7-10 dagar. 14

16 5.7 Val av maskinkedja Den viktigaste parametern för valet av maskinkedja är avverkningen. Maskinernas avverkning bör vara sådan att den tänkta arealen kan skördas på 7-10 dagar. En rationell maskinkedja bör också bestå av så få enheter som möjligt då det är lättare att samordna ett färre antal maskiner. Den maskinkedja som beskrivs nedan bygger på stora rationella maskiner som upphandlas centralt av biogasanläggningen. Enligt numreringen ovan är det Kostnader för vallskörd Kostnaden för en maskinkedja som ovan beskrivits är ca 840 kr/ton TS eller vid ett gasutbute på 3 kwh/kgts ca 28 öre/kwh vid följande förutsättningar: Arealer inom ett avstånd på 20 km från uppläggningsplats av ensilaget ha underlag/skördetillfälle 35 % torrsubstans i det skördade materialet Avkastning 2-4 ton TS/ ha Inte mindre än 10 ha/rangeringsplats Avverkning och kostnad för de olika momenten beskrivs i Tabell 5. Tabell 5. Kostnader för olika moment i vallskörden. Moment Avverkning Kostnad [kr/ton ts] Kapacitet Slåtter 5 ha/tim ha/tim Hackning 3,6 ha/tim ha/tim Transport 30 ton/tim Ensilering 30 ton/tim ton/tim Kostnaderna är baserade på ungefärliga priser givna av maskinhållare för givna förutsättningar. Avverkningen är baserad på erfarenheter av vallskörd under liknande förutsättningar. 6. Analyser av odlingspotential i olika kluster De kluster som diskuteras är beskrivna i Kalle Svenssons rapport: Biogasproduktion vid lantbrukskluster nära Västerås och Sala (2009). Gödselmängder och transportkostnader för gödseln är hämtade ur denna rapport; förutsättningarna för beräkningarna kan ses i Bilaga Kluster 5:2 Klustret kring Tortuna är det kluster med störst volym gödsel om totalt ton/år. Området är mycket produktivt och odlingsmarken är eftertraktad både som spridningsareal och foderareal. Om vi lägger till ca 380 ha vallodling motsvarar det ca 40 % av VS på årsbasis i rötkammaren. För att uppnå den arealen i detta område får vi räkna med resultatnivå 3 från prisberäkningarna ovan d.v.s. ett pris på 40 öre/kgts vallgröda. Detta scenario ger totalt 14,3 GWh rågas per år till en kostnad på 57 öre/kwh (Bilaga 3). 6.2 Kluster 5:3 Klustret kring riksväg 56 är mer utspritt än det i Tortuna, här finns också lite mer marginalmarker. Totalt produceras här ton gödsel per år, vilket kompletteras med vallgröda motsvarande 50 % av den årliga VS belastningen. Det innebär ungefär 340 ha vallodling med en skördenivå på 6 ton TS/ha och för att fånga in den arealen baserar vi vårt pris på resultatnivå 2 alltså ett pris på vallgrödan på 24 öre/kgts. 15

17 Detta scenario ger totalt 10 GWh rågas per år till en kostnad på 57 öre/kwh (Bilaga 4). 6.3 Kluster 5:4 Klustret kring Västerfärnebo ligger i mellanbygd. Detta kluster är inte lika utrett i tidigare rapporter så här antar vi att vi samlar in gödsel från tre stycken mjölkgårdar, totalt ca ton. Här kalkyleras det med en billigare anläggning än i de förra fallen då vi här inte behöver ha hygienisering eftersom antalet gårdar som levererar gödsel är endast tre stycken. I dag finns krav på hygienisering om det är fler än en gård, men förslag finns på att det för samrötning av gödsel från upp till tre gårdar inte ska krävas hygienisering. Vi kompletterar gödseln med vallgröda motsvarande 80 % av det årliga VS intaget. Det blir ca 700 ha. Eftersom vi här är i mellanbygd använder vi resultatnivå 1 för att bedöma vallpriset som då blir 18 öre/kgts. Detta scenario ger totalt 13,4 GWh rågas per år till ett pris på 52 öre/kwh (Bilaga 5). 6.4 Fördelning av biogödsel I förutsättningarna för biogaspotentialen från gödsel ingår att biogödseln återförs proportionerligt till djurgårdarna. När vi tillsätter ytterligare substrat så kommer volymen biogödsel att öka och ytterligare avsättningsmöjligheter för biogödseln måste analyseras. Stora djurgårdar har i regel svårt med spridningsareal redan till den egna gödselvolymen så ökade volymer är sällan aktuella. Också en ökad koncentration av näringsämnen som kväve och fosfor i gödseln kan bli en begränsning då nya miljökrav reglerar mängden organiskt kväve som får spridas per hektar samt den maximala fosforgiva som får spridas per hektar och femårsperiod. Om en annan fördelning av biogödseln skall användas så att djurproducenter får en mindre mängd biogödsel än de har levererat stallgödsel måste beräkningarna för kostnaden av stallgödsel justeras eftersom det påverkar returtransporterna samt att det säkert kommer ekonomiska krav från de lantbrukare som förlorar gödsel (växtnäring). 7. Diskussion Åkerarealen i de berörda kommunerna (Köping, Arboga, Kungsör, Sala och Västerås) är totalt ha, av dessa är ha spannmål som företrädelsevis odlas i slättbygden. Den teoretiska potentialen i växtodling för biogasproduktion är enorm. Om halva jordbruksarealen i området skulle producera substrat till biogasproduktion skulle detta innebära ca 600 GWh. Det som begränsar potentialen för växtodling av substrat till biogasproduktion är betalningsförmågan för substratet till odlaren. Detta gäller såväl för odling av biogasvall på trädan som om vallen skall ersätta spannmålsodling. Det är på slättbygden som vi återfinner de kluster av djurgårdar beskrivna i tidigare rapporter, undantaget de nötdominerade klustren väster och öster om Sala. På dessa slätter trädas en liten del av arealen varför trädan här ej utgör ett underlag för växtodlingsproduktion till biogas. Om det skall odlas grödor för biogasproduktion måste dessa konkurrera ekonomiskt med spannmålsodlingen. Beroende på vilket område vi befinner oss i så kommer det förväntade priset på vall att variera. Områden nära marknaden för uppgraderad gas är intensiva jordbruksbygder där ett relativt högt pris på substratet kommer att krävas för att säkerställa erforderliga mängder substrat. De områden där marken har lägst avkastning och alternativvärde så har vi också mindre gödselmängder och längre transportsträckor både för gödsel och för gas. Så även om vi har en lägre kostnad för växtodlingssubstratet så blir inte gasen så mycket billigare då den produceras i kombination med stallgödsel. I en jämförelse mellan kluster 5:2 och 5:3 får vi samma rågaskostnad fast vi har en högre kostnad för grönmassan i kluster 5:2, detta beror på en större mängd billigare substrat i form 16

18 av stallgödsel. Kluster 5:4 har en lägre rågaskostnad än de bägge andra klustren tack vare en enklare anläggning utan hygienisering som har lägre driftskostnader och en lägre investeringskostnad. Möjligheterna att betala ett pris som säkerställer en trygg försörjning av växtodlingssubstrat beror inte på mängden stallgödsel som finns att tillgå utan snarare på investeringskostnad i biogasanläggningen och avsättningsmöjligheter för rågasen. Ett blandsubstrat sammansatt av en mångfald av ämnen är önskvärt eftersom det ger förutsättningar för en bättre, stabilare och mer robust process. Genom en mer stabil och robust process kan belastningen öka något vilket ökar biogasproduktionen. Det framhålls i några rapporter att samrötning av olika material ger ett bättre resultat för biogasproduktionen (Nordberg m fl 1997, van Lier m fl 2001, Ahring 2003, Yadvika m fl 2004, Alvarez och Lidén 2008). Det är dock inte entydigt att så är fallet generellt. Om gasproduktionen ökar mer än vad de enskilda substraten kan ge under enskild nedbrytning kan det bero på att en blandning av fler olika material tillför fler specifika mikroorganismer och mikronäringsämnen som är viktiga för mikroorganismernas metabolism. De samrötningseffekter som förväntas uppnås bedöms ej vara av den storleken att de förändrar kalkylerna drastiskt. Eftersom de utbyten som används för beräkningar av gas från olika substrat förutsätter en relativt optimal process så kan samrötningseffekter bidra till att klara av att uppnå samma utbyte i praktiken som i den teoretiska beräkningen. De högre kostnaderna för att hantera vall jämfört med spannmål innebär att det alltid kommer att vara svårt att konkurrera med spannmål om lönsamheten per producerad kwh. Sett ur biogasanläggningens synvinkel vore det bäst med ett betalningsförfarande baserat på det energimässiga utbytet av substratet. Problemet med ett sådant förfarande är att det vid god lönsamhet i spannmålsodlingen samtidigt med moderata priser på drivmedel kommer att vara svårt att säkerställa mängden växtodlingssubstrat in till biogasanläggningen. De ekonomiska kalkylerna kan i det enskilda fallet variera från exemplen i denna rapport men det som visar sig tydligt är att det inte finns någon stor marginal till att betala för ett växtodlingssubstrat. I det specifika fallet bör det dock kunna gå att hitta lösningar som gör en storskalig satsning på biogas i området lönsam. Ekologisk substratodling har inte behandlats i rapporten eftersom det här gäller så speciella regler för återförandet av biogödseln, och ekologisk odling av substrat till biogasproduktion endast torde vara aktuell i samband med återföring av biogödsel till odlingen. För att kunna utveckla hållbara lösningar för biogasproduktion av substrat från växtodling vore det av största vikt att nästa utredningsuppdrag studerade och diskuterade olika ersättningsmodeller för dem som odlar grödor till biogasproduktion. 17

19 8. Referenser. Ahring, B.K Perspectives for anaerobic digestion. Advances in biochemical engineering/ biotechnology - Biomethanation I. (Ahring, B. ed). Springer. Berlin. pp Alvarez, R. och Lidén, G. (2008). Semi-continous co-digestion of solid slaughterhouse waste, manure, and fruit and vegetable waste. Renewable Energy. 33: Forsberg, Jonas Biogasens expansion i östra Mellansverige-identifiering av potentiella biogashotspots. Nordberg, Å., Edström, M. Petterson, C-M. och Thyselius, L. (1997). Samrötning av vallgrödor och hushållavfall. JTI rapport nr 13. Nordberg, Å. Edström, M. JTI Optimering av biogasprocess för lantbruksrelaterade biomassor. Svensson, Kalle Biogasproduktion vid lantbrukskluster nära Västerås och Sala WSP Analys och Strategi 2009, Förstudie av förutsättningarna för en biogassatsning i KAKkommunerna. SBI lantbruk, Lönsam produktion av biogas och biogödsel! Biogassyd, Gårdsbaserad biogasproduktion van Lier, J.B., Tilche, A., Ahring, B.K., Macarie, H., Moletta, R., Dohanyos, M., Pol, L.W.H., Lens, P. & Verstraete, W New perspectives in anaerobic digestion. Water Science and Technology. 43: Yadvika, S., Sr eekrishnan, T.R., Kohli, S och Rana, V. (2004). Enhancement of biogas production from solid substrates using different techniques a review. Bioresource Technology. 95:

20 9. Bilagor 9.1 Bilaga 1 Grundförutsättningar Biogasproduktion i lantbrukskluster volym rötkammare 4000 m3 belastning rötkammare 2,5 kg vs/ m3,d tot ton vs/år 3650 ton Tot ton substrat ton Produktion GWh per år 10 GWh Uppehållstid 33,0 Substrat vallgröda 50% av vs svin gödsel 50% av vs Kostnad anläggning total investering avskrivnings tid energikostnad driftenergi kr / m3 rötkammare 6500 kr 26 Mkr 20 år 0,30 kr/kwh driftenergi % av produktionen 20 % underhåll % av investering 1,5 % Kalkylränta 4 % Arbete timmar /GWh 140 tim/gwh arbetskostnad 1380 tim 200 kr/tim (inklusive ev. hygienisering) Produktionskalkyl Biogas Räntekostnad Kapitalkostnad Underhåll Driftenergi Arbete kr kr kr kr kr kr rötkammar kostnad 0,31 kr/kwh 19

21 9.2 Bilaga 2 PRODUKTIONSGRENSKALKYL Höstvete bröd Prisnivå: Bedömt pris för hösten 2010 Förutsättningar Spannmål samt avbrottsgrödor 200 hektar Avkastningsnivå 2 Intäkter Kvant. Pris Kronor Kärna kg , kr Halm, lös i sträng kg ,00 0 kr Proteingrödestöd kr Energigrödestöd kr Miljöstöd, Eko kr Miljöstöd, Eko vall kr Öppet odlingslandskap kr Betesmark kr Tilläggsersättning kr Summa intäkter kr (totala intäkter/kg) 1,22 kr/kg Direkta kostnader Utsäde, köpt kg 200 3, kr Axan kg 537 2, kr - - kg 0 0,00 0 kr PK kg 115 4, kr Växtskydd ogräs 1, kr Växtskydd insekt 0, kr Växtskydd svamp 0, kr Växtskydd svamp, Broddb. 0, kr Flyghavre 0, kr Kalkning/ kvickrot 1, kr Summa direkta kostnader kr Bruttoresultat kr 0,48 Övriga rörliga kostnader kr/kg Transport ton 6, kr Prisortsavdrag ton 6,4 0 kr Körslor tim 0 kr Torkning ton 6,4 123,8 787 kr Analys/avgifter/försäkr./övr kr Drivmedel, traktor tim 4, kr Drivmedel, skördemaskin tim 0, kr Underhåll, traktor+redskap kr Underhåll, såmask/tröska kr Ränta rörelsekapital (faktor) 0, ,0% 183 kr Summa övriga rörliga kostnader kr (rörlig kostnad/kg) Täckningsbidrag kr Arbete Fältarbete tim 5, kr Maskiner (avsk + ränta) kr Summa arb + fasta maskinkost. Täckningsbidrag kr -346 kr 20

22 9.3 Bilaga 3 Grundförutsättningar Biogasproduktion i lantbrukskluster 5:2 volym rötkammare 6000 m3 belastning rötkammare 2,5 kg vs/m3, d tot ton vs/år 5475 ton Tot ton substat ton Produktion GWh per år 14,3 GWh Uppehållstid 29,7 substrat ts vs(av ts) metan/kgvs andel ton vs ton vara volym Nm3 metan GWh 1 ensilage 0,35 0, , , ,9 2 svinflyt 0,08 0, , , , ,3 Kostnad anläggning kr/m3 rötkammare 6500 kr total investering 39 Mkr avskrivnings tid 20 år energikostnad drifts energi 0,30 kr/kwh driftsenergi % av produktionen 20 % underhåll % av investering 1,5 % Kalkylränta 4 % Arbete timmar/gwh 140 tim/gwh arbetskostnad 2007 tim 200 kr/tim (inklusive ev hygienisering) kostnad transport av gödsel 12 kr/ton (inklusive retur av biogödsel) kostnad ensilage 1,24 kr/kgts Produktionskalkyl Biogas räntekostnad Kapitalkostnad Uh driftsenergi Arbete svingödsel ensilage kr kr kr kr kr kr kr kr Rågaskostnad 57 öre/kwh Förutsatt att biogödsel som ej går i retur till djurgårdarna ej medför någon extra kostnad att avyttra! 21

23 9.4 Bilaga 4 Grundförutsättningar Biogasproduktion i lantbrukskluster 5:3 volym rötkammare 4000 m3 belastning rötkammare 2,5 kg vs/ m3, d tot ton vs/år 3650 ton Tot ton substat ton Produktion GWh per år 10,0 GWh Uppehållstid 33,0 substrat ts vs(av ts) metan/kgvs andel ton vs ton vara volym Nm3 metan GWh 1 ensilage 0,35 0, , ,0 2 svinflyt 0,08 0, , , ,0 Kostnad anläggning kr/m3 rötkammare 6500 kr total investering 26 Mkr avskrivnings tid 20 år energikostnad drifts energi 0,30 kr/kwh driftsenergi % av produktionen 20 % underhåll % av investering 1,5 % Kalkylränta 4 % Arbete timmar/gwh 140 tim/gwh arbetskostnad 1405 tim 200 kr/tim (inklusive ev hygienisering) kostnad transport av gödsel 12 kr/ton (inklusive retur av biogödsel) kostnad ensilage 1,08 kr/kgts Produktionskalkyl Biogas räntekostnad Kapitalkostnad Uh driftsenergi Arbete svingödsel ensilage Rågaskostnad kr kr kr kr kr kr kr kr 57 öre/kwh Förutsatt att biogödsel som ej går i retur till djurgårdarna ej medför någon extra kostnad att avyttra! 22

24 9.5 Bilaga 5 Grundförutsättningar Biogasproduktion i lantbrukskluster 5:4 volym rötkammare 5000 m3 belastning rötkammare 2,5 kg vs/ m3, d tot ton vs/år ton Tot ton substat ton Produktion GWh per år 13,4 GWh Uppehållstid 50,3 substrat ts vs(av ts) metan/kgvs andel ton vs ton vara volym nm3 metan GWh 1 ensilage 0,35 0, , ,0 3 kogödsel 0,093 0, ,2 912, , ,4 Kostnad anläggning kr/m3 rötkammare 4000 kr total investering 20 Mkr avskrivnings tid 20 år energikostnad drifts energi 0,30 kr/kwh driftsenergi % av produktionen 15 % underhåll % av investering 1,5 % Kalkylränta 4 % Arbete timmar/gwh 140 tim/gwh arbetskostnad 1878 tim 200 kr/tim kostnad transport av gödsel 15 kr/ton (inklusive retur av biogödsel) kostnad ensilage 1,02 kr/kgts Produktionskalkyl Biogas räntekostnad Kapitalkostnad Uh driftsenergi Arbete ensilage kogödsel Rågaskostnad kr kr kr kr kr kr kr kr 52 öre/kwh Förutsatt att biogödsel som ej går i retur till djurgårdarna ej medför någon extra kostnad att avyttra! 23