Åtgärd 1. Fordonsgas på Plönninge biogasanläggning

Transkript

1 Åtgärd 1. Fordonsgas på Plönninge biogasanläggning 1(11)

2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1. BAKGRUND BESKRIVNING AV ÅTGÄRDEN EKONOMI... 7 Total investering... 7 Miljörelaterad investering... 8 Minskad årlig driftskostnad... 8 Sökt bidrag och annan finansiering... 8 Restvärde... 8 Ekonomisk livslängd på investeringen... 8 Kalkylränta MILJÖEFFEKTER... 9 Miljömålen... 9 Bränslen som förbrukas innan investering... 9 Bränslen som förbrukas efter investering... 9 Förändrad miljöbelastning ÖVRIG INFORMATION Tidplan Samverkan Spridningseffekt Uppföljning och utvärdering (11)

3 Åtgärden Åtgärden omfattar demonstrationsanläggning för småskalig uppgradering av biogas till fordonsgas på Plönninge naturbruksgymnasium, konvertering av traktor till gasdrift, kunskapsöverföring samt inmatningsutrustning för ökad biogasproduktion. Dessa delar syftar till att stimulera energiproduktion på lokal gårdsnivå inom i första hand det halländska lantbruket. För Plönninges vidkommande finns en stark ambition att så fort som möjligt byta ut fordonsparken till gasdrivna fordon. Huvudman för åtgärden Region Halland 1. Bakgrund För Hallands län är lantbruket en mycket viktig näringsgren. Lantbruksnäringen har genomgått en mycket stor förändring under de senaste 50 åren. Vilken roll kommer lantbruket att få i det framtida samhället? Med tanke på att den fossila energi är på väg att ta slut som billig energikälla kan lantbruket komma att spela en väsentlig roll som producent av förnybar energi. Detta innebär också att möjligheterna till sysselsättning inom lantbrukssektorn kan förbättras och att Sverige kan få en inhemsk produktion av drivmedel. I länet finns 8500 ha som är uttaget som träda, dvs. marken används inte för livsmedelsproduktion. Om dessa 8500 ha hade använts för att odla vall, spannmål, majs mm för att producera biogas, skulle teoretiskt ca 250 GWh biogas kunna framställas och användas bl a för att ersätta bensin och diesel. För att morgondagens energiproducenter ska ha tillräcklig kunskap för denna nya roll måste naturbruksgymnasierna kunna förmedla kunskapen och demonstrera ny teknik i praktisk tillämpning. På Plönninge naturbruksgymnasium finns en gårdsbaserad utvecklingsanläggning för biogasproduktion som byggts inom ramen för Halmstad kommuns LIP-program. Syftet med anläggningen är att ge värdefulla kunskaper och erfarenhet för en fortsatt utveckling av förnybar energi. Den producerade biogasen används för uppvärmning av varmvatten på skolan. Biogödseln används som gödsel i Plönninges ekologiska växtodling. Genom ett nära samarbete med Halmstad Högskola har ett antal examensarbeten med anknytning till Plönninges biogasanläggning tagits fram. Med Plönninges biogasanläggning som referens har därmed kunskap spridits inom dessa områden. Sedan anläggningens invigning 15 maj 2004 har över personer bevistat anläggningen i studiesyfte. Självklart har detta lett till att sprida kunskap och intresse för biogas samt placerat Plönninges anläggning på biogaskartan. Exempel på kunskap som har tagits fram är i huvudsak av praktisk karaktär. Exempelvis hur mycket material och vilka olika blandningar av material man kan beskicka en rötkammare med för att optimera gasutbytet. Försök har gjorts med andra substrat för att utröna eventuella 3(11)

4 synergieffekter. Tekniska frågor rörande pumpar, ventiler, avsvavling, efterrötkammare och flöden är också exempel på kunskap som framtagits. Inför framtiden ser vi två olika avnämare för vår kunskapsöverföring. Dels våra gymnasieelever som får en grundläggande inblick och förståelse för förnyelsebar energi och då särskilt biogas. De har då också möjlighet att utföra mindre projektarbeten med biogasanläggningen, t ex mätningar och tester. Dels har vi lantbrukare som har både intresse av bioenergi och intresse av en framtida investering. För denna grupp planerar vi att genomföra kortare utbildningar, seminarier och föreläsningar med fokus mot grundläggande kunskaper samt tekniska byggnationsfrågor. Denna utbildning hoppas vi kunna genomföra i samarbete med t ex LRF-konsult som kan svara för de ekonomiska kalkylerna. För ca ett år sedan tog Plönninge initiativet att bjuda in Högskolan, LRF, LRF-konsult, region Halland och nu även Hushållningssällskapet i Halland med syfte att bilda ett bioenergicentrum på Plönninge. Här synes vi ha förutsättningar för ett sådant centrum med både den befintliga anläggningen samt erfarenhet av undervisning. Samarbetet har resulterat i framtagande av en informationsskrift om gårdsbaserad bioenergiproduktion, en förstudie om rötning av torrare produkter, ett antal seminarier och föreläsningar. Gruppen fortsätter att arbeta framåt för att kunna utnyttja den stora potential som gruppen har med sina deltagande organisationer. En hemsida har startats där aktuella produktionssiffror från anläggningen presenteras med förklaringar till eventuella förändringar. Sidan innehåller också ett kalendarium. På denna sida kommer också aktuell information om biogas att publiceras och sammanställas allt i syfte att vara en levande sida för biogas. 2. Beskrivning av åtgärden Det övergripande syftet med åtgärden på Plönninge naturbruksgymnasium är att demonstrera ny teknik i praktisk tillämpning. Åtgärden på Plönninge omfattar följande delar: 1. Kunskapsöverföring 2. Anläggning för framställning av fordonsgas 3. Konvertering av traktor till gasdrift 4. Inmatningsutrustning till rötkammaren 1 Kunskapsöverföring För att framtidens lantbrukare ska förstå möjligheten att producera bioenergi måste man visa affärsnyttan med bioenergi. Projektet går ut på att visa hur produktionen kan bli lönsam genom goda exempel och information av senaste teknik. 4(11)

5 I dag hålls många marker öppna genom betes- och vallproduktion. Förutsättningen för denna produktion är att man kan förädla gräset via en nötkreaturs mage (t ex ko) till mjölk- och köttproduktion. Lönsamheten för denna produktion har under sista tiden drastiskt försämrats och idag riskera många marker att växa igen. Genom kunskap om möjligheten att använda gräs till en biogasproduktion ökar användningsområdet för vallen om lönsamhet kan påvisas. Det är alltså fråga om energigrödor som rötas direkt utan att ha passerat komagen. Genom en sådan process utvinner man betydligt mycket mer energi men tekniken är också annorlunda. Här vill vi gärna utveckla både tekniken om hur matningen av rötkammaren skall ske och också vilka grödor som kan passa bäst ur gasutbytessynpunkt. Här kommer vi då också in på passande växtföljder vid produktion av energigrödor. Inom detta område har det gjorts ganska lite och det finns utrymme för fortsatta och fördjupade studier och fältförsök. Vi vill då belysa hela kedjan från fältet till produktion av gas ur ett helt miljömässigt perspektiv. Följande ingår i kunskapsuppbyggnaden: Framtagande av känd kunskap inom biogasproduktion Sammanställning och dokumentation Framtagande av utbildningsmaterial Folkbildning mot riktad målgrupp Mål och syfte För att framtidens bioenergileverantörer av råvara, av färdig värme eller av drivmedel ska komma i gång krävs det kunskap. Kunskap som finns behövs samlas in för att kunna överföras och kunskap som behövs men ej är känd måste beställas av forskningen. Genom kunskap om att producera bioenergi av lantbrukets produkter kan man enbart från en enda medelstor gård (80 kor och 100 ha) producera följande energimängder per år: Överskottsareal (träda) 10 ha x kWh kwh Biprodukter, halm blast 40 ha x kwh kwh Gödsel 80 kor x kwh kwh Summa kwh (en energimängd som motsvarar 160 kbm olja). 2. Anläggning för framställning av fordonsgas På Plönninge finns i dag en gårdsbaserad anläggning som framställer biogas i utbildningssyfte. Anläggningen behöver kompletteras med ett sista steg där framställd gas uppgraderas till fordonsbränsle. 5(11)

6 Anläggningen består av utrustning för uppgradering av biogas till fordonsgas med efterföljande gaslager och tankningsutrustning. Uppgraderingsanläggningen består av en vattenskrubber med cirkulerande vatten. Reningssteget består av en 6 m hög kolonn där gasen renas från koldioxid och övriga föroreningar. Därefter torkas och komprimeras gasen. Det producerade fordonsbränslet kommer att användas internt inom skolan för egna bilar. Eftersom Region Halland driver två skolor med daglig transport av lärare och elever mellan skolorna så är bensinanvändningen stor för interna transporter. I dagsläget produceras motsvarande energimässigt drygt 150 liter bensin/diesel per dygn. Skolan innehar 9 bussar och 4 bilar vilka alla utnyttjas mycket för transporter. Dagens producerade energimängd skulle gott och väl räcka till att förse alla dessa fordon med gas och ändå bli över till att bidra med värme till skolan. Ambitionen är naturligtvis att snarast möjligt byta ut fordonsparken mot gasdrivna fordon varvid miljövinsten skulle bli påtaglig tillika den ekonomiska vinsten. Mot bakgrund av dessa vinster kan man påskynda utbytet av fordonsparken. Mål och syfte. Det är viktigt att kunna visa att biogas går att framställas och förädlas på gårdsnivå. Genom att visa att biogas går att förädla till fordonsgas på gårdsnivå ökar intresset för biogasframställning. Vinsterna är inte bara ekonomiska utan även mycket miljömässiga. 3. Konvertering av traktor Projektet innebär att, i samarbete med en traktortillverkare, bygga om en traktor till gasdrift. På Plönninge finns 12 traktorer av olika storlek. Att konvertera en traktor till gasdrift är en mycket ny och komplicerad teknik. Syftet med en konvertering är inte att satsa på stortraktorer utan mindre traktorer som arbetar inom gårdens närhet. Vi tänker oss gärna traktorer med lastare som kanske arbetar i och runt häststallar. Dessa traktorer har då nära till tankstället, ger rena avgaser för inomhusarbete och är tystare än en konventionell traktor. Att konvertera en stordragare som kanske konsumerar 30 liter diesel/timme och arbetar i flerskift kanske även långt från gården är ingen bra idé i dagsläget. Traktorn kan inte medföra tillräckliga mängder gas motsvarande tankvolymen diesel. Mål och syfte Syftet är att praktisk demonstrera för elever och intresserade, om möjligheten till att använda biogas för traktordrift. 4. Inmatningsutrustning till rötkammaren I dag är Plönninges biogasanläggningen konstruerad för att drivas med flytgödsel. För att utveckla anläggningens möjligheter att använda alternativa rötningsprodukter behövs ett förbehandlingssteg som finfördelar och blandar råvaran innan den går in i rötkammaren. Växtodlingsrester, odlade grödor och hästgödsel är exempel på aktuella råvaror. Utrustningen består av en mixervagn samt en elevator som matar in materialet till befintlig rötkammare. 6(11)

7 Vid en rötning av torra produkter (ts-halt runt 30-40% ts) måste produkten införas i rötkammaren på annorlunda sätt än vid blöta material. Här kan man tänka sig skruvar, tryckare eller elevatorer. Med anledning av att Plönningegymnasiet har ca 80 hästar med tillhörande gödsel är det intressant att hitta en teknik där energigrödor av olika slag kan blandas med hästgödsel för att på ett lämpligt sätt mata rötkammaren. Frågor som gärna söker svar är proportioner mellan olika produkter, grad av finfördelning, separation, torrsubstanshalter och uppehållstider i rötkammaren. Här finns flera tekniska komponenter som kan utvecklas och prövas. Det torde vara mycket värdefullt och intressant att hitta lämplig hantering av just hästgödsel som är ett miljöproblem redan nu. Mål och syfte Syftet är att visa på att olika typer av råvaror och restprodukter från lantbruket samt restprodukter från närliggande verksamheter kan användas för biogasproduktion. Åtgärden syftar även till att ge en ökad gasproduktion genom att exempelvis vegetabiliskt fett från tillverkning av rapsolja kan blandas in. Sammanfattning Investering i ny inmatningsutrustning samt optimering av den biologiska processen genom inmatning av lämpliga råvaror beräknas öka den producerade gasmängden till 650 MWh (efter avdrag för internt värmebehov till rötkammaren). Årligt nettoöverskott (minskad årlig driftskostnad) samt miljöberäkningen görs på denna gasmängd. 3. Ekonomi Total investering I tabell 1 redovisas investeringskostnaderna för de olika delarna. Total investeringskostnad uppgår till kronor. En mindre del av investeringen kan komma att ske under hösten 2007, framförallt rör det sig då om kunskapsöverföring och förstudier avseende övriga delar. Huvuddelen av investeringen kommer att ske under 2008 och Utan finansieringsbidrag kommer naturligtvis eventuella investeringar att senareläggas betydligt eller kanske inte bli av över huvudtaget. Miljövinsterna är påtagliga för investeringen om man kan styra gasproduktionen till fordonsgas i kombination med att gasfordon inhandlas. 7(11)

8 Tabell 1. Investeringskostnader (kkr) Investering Investeringskostnad kkr Kunskapsöverföring 50 Anläggning för framställning av fordonsgas omfattande Uppgraderingsutrustning Högtryckslager Dispenser Schaktning och fundament Anslutning av el, gas och vatten Konvertering av traktor till gasdrift 150 Inmatningsutrustning till rötkammaren 450 Summa 3030 Miljörelaterad investering Hela merkostnaden på kronor är miljörelaterad. Minskad årlig driftskostnad Med ett bensinpris på 12 kronor/l (9,60 kr/l exklusive moms) beräknas den årliga intäkten till kronor. Den årliga kostnaden för framställning av fordonsbränsle beräknas till kronor. Det årliga överskottet uppgår till kronor. Sökt bidrag och annan finansiering kronor söks i bidrag (50 % av investeringen). Resterande del av investeringskostnaden betalas av Region Halland. Restvärde Inget restvärde Ekonomisk livslängd på investeringen 15 år Kalkylränta 5 % 8(11)

9 4. Miljöeffekter Miljömålen När biogas används för att ersätta bensin och diesel påverkas framförallt följande miljömål: * Begränsad klimatpåverkan genom att bensin och diesel ersätts med förnybar biogas. * Frisk luft genom att gasdrivna fordon emitterar mindre mängd kväveoxider, partiklar och kolväten. * God bebyggd miljö genom att gasdrivna fordon bullrar mindre än konventionella. * Ingen övergödning genom att risken för kväveläckage minskar när växtodlingsrester mm används för biogasproduktion samt att rötad gödsel sprids på åkrarna i stället för orötad gödsel. Bränslen som förbrukas innan investering Bränslen drivmedel Mängd i kwh Mängd i liter bensin Drivmedel Bensin Bränslen som förbrukas efter investering Bränslen drivmedel Mängd i kwh Mängd i liter bensin Drivmedel Biogas Elbehov för uppgradering och komprimering Förändrad miljöbelastning Den fordonsgas som produceras ersätter bensin och diesel. Emissionerna från gasdrivna fordon är generellt lägre än för bensin och dieseldrivna fordon. I tabell 2 finns en sammanställning över emissioner från lätta och tunga fordon enligt IVL: s Miljöfaktabok för bränslen De data som används för fordonsdrift gäller för förhållandevis nya fordon. 9(11)

10 Tabell 2. Emissioner från olika fordon med olika drivmedel, livscykeldata, mg/mj. CO 2 NO x SO 2 * NMVOC CH 4 ** Stoft Tunga fordon Diesel ,6 44 8,0 12,0 13 Biogas ,6 5,2 417,6 3,3 2,9 Lätta fordon Bensin ,2 69 9,0 4,5 182 Biogas , ,6 3,5 36,2 * I IVLs uppgift för SO 2 saknas uppgift för biogas vid användning, enligt varuinformationsblad innehåller biogas motsvarande 0,40 mg SO 2 /MJ huvudsakligen från tillsatt odöriseringsmedel. ** För metanemissionen från biogas används data från Börjesson & Berglund Beräkningsfallet med en emission från uppgraderingen på 2 % antas gälla för aktuell beräkning. CO Huvuddelen av ersatt drivmedel kommer att vara bensin. Beräknad miljövinst om bensin ersätts med biogas redovisas i tabell 3. Tabell 3. Miljövinster vid användning av 650 MWh fordonsgas/år. Livscykeldata. Bensin Biogas CO2 ton Nox kg SO2 kg NMVOC kg Partiklar kg 10 8 CO kg CH 4 kg Övrig information Tidplan September 2007-december 2008 Samverkan Åtgärden ingår i Halmstad kommuns satsning på biogas där kommunen samverkar med Renhållningsbolaget, Högskolan i Halmstad och Naturbruksgymnasiet i Plönninge. För åtgärderna på Plönninge sker även en samverkan med LRF, LRF-konsult, Hushållningssällskapet samt Lantmännen Maskin. 10(11)

11 Spridningseffekt Eftersom demonstrationsanläggningen och kunskapsuppbyggnaden sker på ett naturbruksgymnasium är spridningseffekten stor. Många av eleverna kommer att arbeta och driva gårdar där kunskapen om möjligheterna att framställa förnybara drivmedel från gödsel, växtodlingsrester och odlade grödor kan användas. Resultaten och erfarenheterna från anläggningen på Plönninge kommer att ligga till grund för ett informationsmaterial till lantbrukare. Tillsammans med LRF kommer kalkyler, beskrivningar, manualer mm att sammanställas och spridas till lantbrukare. Syftet är att ge enskilda lantbrukare/grupper av lantbrukare underlag för att etablera egna eller gemensamma biogasanläggningar. Spridning av erfarenheter och teknik sker även genom de många studiebesöken på Plönninge. Uppföljning och utvärdering Högskolan i Halmstad deltar i olika utvärderingsprogram på Plönninge Naturbruksgymnasium t ex genom examensarbeten. Exempelvis har den uppgraderingsteknik som ska användas utvecklats från ett examensarbete som utförts på Högskolan i Halmstad. Åtgärderna kommer att följas upp genom att det årligen görs en sammanställning av Gasproduktion från biogasanläggningen Behandlad gasmängd i uppgraderingsanläggningen Minskade emissioner beräknad på mängd bensin/diesel som ersatts med gas. Program där åtgärden ingår Åtgärden ingår inte i något annat program. Kontaktuppgifter Bidragsmottagare: Region Halland Organisationsnummer: Bidragsmottagarens kontaktperson Namn: Lars Hollman Adress: Box 538, Halmstad Telefon: Mobiltelefon: (11)