Biogas och biogödsel - något för och från den lilla skalan?

Transkript

1 Biogas och biogödsel - något för och från den lilla skalan? Illustration: Anders Suneson anders@tecknadebilder.se Peder Jonsson, tekn. dr. Disposition Intro och brasklappar Kunskaper från många områden behövs Rötning och förgasning Biogasen och kvalitet Tekniker Skalfördelar och verkningsgrad Reflektioner Lidköpings biogas 2 1

2 Intro och brasklappar Naturlagarna gäller Vi kan enbart omvandla energi, energi används Värme och kraft (rörelse, arbete) El är en bärare av energi Biogasen är en bärare av energi Värme eller värme och el Verkningsgraden i det system som ska fungerar Avgörande parameter att hålla reda på Presentationen fokuserar på den lilla skalan och gården Med utvikningar till det medelstora 3 Kunskaper från många områden behövs Kemi, biologi, fysik, lantbruk, skogsbruk, energi, ekonomi, konstruktion, produktion, logistik, system, politik, Teknikagronomer borde det finnas fler av 4 2

3 Först några storheter 1 m 3 fordonsgas = 1 kg olja (bränsle) = 12 kwh 1 m 3 biogas (rågas) = 7 kwh 2 kg träkol = 1 m 3 biogas 5 kg ved = 1 m 3 biogas kg flytgödsel (våt vikt) =1 m 3 biogas 5 Storskalig produktion i Jordberga biogasanläggning. Numera ägd av Gasum i Finland Rötning anaerob (syrefri) kemi Råvara Spjälkning Flytgödsel Rester från livsmedel Avloppsslam Vatten spjälkar stora molekyler Förutsättning för bakterierna i nästa steg Kolhydrater Proteiner Fetter Sockersorter Aminosyror Fettsyror Jäsning Metanisering Bakterier Speciella mikroorganismer bildar metan Kolsyra Alkoholer Vätgas Koldioxid Amonium Metan Koldioxid Vätesulfid Lustgas Kemin kan ske vid o C (mesofil) eller vid o C (termofil) men olika organismer är verksamma 6 3

4 Liggande rötning 1. Hydro -lys 2. Syrabildning 3. Ättiksyra bildning 4. Metanbildning Några fördelar: TS-halter > 10% ger lägre energianvändning och längre uppehållstid. Det ger i sin tur större gasutbyte och en hygienserad rötrest. Frammatarens skruv/vridande rörelse förhindrar blandning av nytt och gammalt substrat. Ingen sedimentering. 128 W motor rör 7 ton i cylindern. Summa: högre verkningsgrad Källa: ED Biogas 7 Biogasutbyte, några exempel Torrviktshalt TS % Råvarubehov kg/kwh Biogasproduktion m 3 /ton (våt vikt) Nötflytgödsel 9 7,3 14 Svinflytgödsel 8 5,6 18 Matavfall hushåll 35 0,8 35 Animaliska slaktrester 30 0,6 90 Källa: JTI 8 4

5 Förgasning Många olika tekniska lösningar, 4 typer Bubblande (flytande) bäddar Fastbädd medströms och motströms Suspension (vätska eller pulver) Annan kemi Kolmonoxid + vatten -> vätgas och koldioxid Kolmonoxid + (3)vätgas -> metan och vatten Koldioxid + (4)vätgas -> metan och (2)vatten Koldioxid bort Vatten bort - torkning Skogsråvara 9 Förgasning en annan kemi Kolmonoxid + vatten vätgas och koldioxid Kolmonoxid + (3 st)vätgas metan och vatten Koldioxid + (4 st)vätgas metan och (2)vatten 10 5

6 Biogasen, kvalitet och användning Sammansättning och föroreningar Rågas (65/35) Värme (gaspanna) El och värme (generator och panna) Fordonsbränsle (uppgradering till 97% metan) Annan användning Hushållsgas Råvara i produkter Färg Plaster Möbler Djurfoder Smörjoljor 11 Kvalitet på biogasen volym Rötning Förgasning Metan % Koldioxid % Kväve % 0,2 0,1-1 Svavel % 0-4,0 Ammoniak % 0,1 12 6

7 Tekniker Stående och liggande rötning Mesofil och termofil Kemin kan ske vid o C (mesofil) eller vid o C (termofil) men olika organismer är verksamma Hygienseringen (avdödning av sjukdomsalstrande bakterier) Förgasning Resultatet vid förgasning beror inte så mycket på vilka grundämnen som finns i bränslet. Däremot är askans innehåll det som ger förutsättningarna, dvs det som inte kan förgasas Tre systemavgränsningar som bör göras Eget bruk Samproduktion flera gårdar Extern användning (gaskvalitet, metanhalten) 13 Biogödsel den andra delen som kan användas Näringsinnehållet i biogödsel varierar mellan olika anläggningar beroende på vad som rötas och beroende på hur anläggningarnas process fungerar, t.ex. temperatur och uppehållstid i rötkammaren. Vid rötningen ändras egenskaperna för de ingående substraten: ph och halten ammoniumkväve ökar samtidigt som halten kol och torrsubstans (TS) minskar. Detta påverkar hur växttillgängligt kvävet är i biogödseln och kan uppskattas i form av biogödselns kol/kväve-kvot ju lägre kvot desto mer tillgängligt är kvävet för växterna. Ett högre ph och en högre halt ammoniumkväve ökar dock risken för kväveförluster under lagring och spridning av biogödsel. 14 7

8 Biogödsel bättre än flytgödsel? Stallgödsel (TS 8 %) Kvävet från gödsel tas upp till 25 % under kort tid i början av spridningen Biogödsel (TS <4,5 %) Kvävet från biogödsel tas upp till 100 % under kort tid i början Lättare att sprida M a o snabb effekt 15 Bild: Avfallsverige och NSR Energibalanser för en mindre anläggning - tumregel Tumregel om du vill ha värme (elda med rågas) av 100 enheter energi får du 65 till värme för annat på gården 25 enheter går åt till processen 10 enheter är förluster Tumregel om du vill ha el också av 100 enheter får du 30 till el och 25 till värme 25 enheter går åt till processen 20 enheter är förluster 16 8

9 Mellan tummen och pekfingret Värme enbart TS 8% TS 4% TS 8% Amoniumnitrat + 25% Värme och el TS 4% Amoniumnitrat + 25% Flytgödsel Biogödsel Flytgödsel Biogödsel Biogas 100 kwh 65 kwh värme Biogas 100 kwh 30 kwh el 25 kwh värme 25 kwh till processen 25 kwh till processen 10 kwh i förluster 20 kwh i förluster 17 Skalfördelar och verkningsgrad Subventioner Investeringsstöd 40% (enbart gödsel) Metanreduceringsstöd (gödsel) idag motsvarande 20 öre/kwh Elcertifikat för omständligt för småskalig kraftvärme. Kostar mer än det smakar. Gårdsanläggning att räkna hem kor eller motsvarande energiinnehåll i gödsel Bygg i egen regi (känn förutsättningarna och anpassa) Använd värme och el själv ersätt/komplettera existerande köp av bränsle/värme/el Samrötingsanläggningar 3-4 stora gårdar inom 3-4 km radie 18 9

10 Skala med vettig ekonomi kor Bygg i egen regi Använd värme och el själv Odensviholm. Foto: Hans Brandin Stora Sventorp. Foto: Götene Gårdsgas 19 Avslutande tankar Foto:

11 Några reflektioner Biogas i större skala utan subventioner är inte realistiskt i skrivande stund Biogas (rågas) för självhushållning kan ersätta hushållets bränsleanvändning för värme och el för verksamheten Biogas för gårdar mellan kor realistiskt och bör studeras i detalj Teknikutveckling i mellanskalan av rötning viktig för framtida småskalighet Småskalighet ger förutsättningar för volym (stor marknad) för idag dyra komponenter 21 Men det finns teknik för fler Inte bara det gäller inte enbart lantbruk utan också Mindre avloppsreningsverk Fiskodling Livsmedelsindustri i olika storlekar Växthus Det handlar om att skärskåda varje enskilt fall Antalet parametrar att ta med i kalkylen (förutom hjärtat) är många och vikten dem emellan varierar stort Tänk efter före med en förstudie där de egna förutsättningarna för de kommande 20 åren överblickas 22 11

12 Tack för ordet Peder Jonsson, tekn. dr Foto: Lanstrafiken Jönköping 12