Gårdsbaserad biogasproduktion

Transkript

1 juni 2008 Gårdsbaserad biogasproduktion Den stora råvarupotentialen för en ökad biogasproduktion finns i lantbruket. Det är dels restprodukter som gödsel och skörderester, men den största potentialen kommer från odlade grödor. Det är även möjligt att öka biogasproduktionen genom att tillsätta matavfall och annat organiskt avfall från samhället. Vad är biogas? - Biogas är den gas som bildas när organiskt material (gödsel, matrester, växter, avloppsslam, mm) bryts ned i syrefria miljöer av mikroorganismer. - Biogas består huvudsakligen av metan och koldioxid, men innehåller också små mängder av svavelväte och ammoniak. Bildning av biogas sker spontant i naturen t ex i våmmen hos kor, i kärr och i andra syrefria miljöer. Metan är en luktfri gas som stiger när den släpps ut i atmosfären. Metan är en växthusgas med 20 gånger större effekt än koldioxid. 1 m 3 metan (okomprimerad) innehåller ungefär samma energimängd som 1 liter olja - 10 kwh. Biogasproduktion Rötningsprocessen kan ske vid olika temperaturer och olika processtyper. Den vanligaste processtypen är rötning av flytande material, som slam och flytgödsel. Rötningen sker då kontinuerligt i en omrörd tank av betong eller stål. Processen körs ofta med en temperatur mellan C, en så kallad mesofil process. En vanligt förekommande uppehållstid är dagar, d.v.s. behållaren ska rymma dagars inmatning av substrat. Vid rötning av andra material t ex energigrödor kan uppehållstiderna vara längre och ligga ända uppe på dagar. Uppehållstiden bestäms bland annat av hur lättnedbrytbart substrat som används. Gas Gaslager Gaslager Ström Rötkammare Rötrest Efterrötning Elaggregat Panna Varmvatten Gårdens hetvattensystem Blandningsbrunn Biogödsel Figur 1. Schematisk bild över ett biogassystem med en kontinuerlig enstegsprocess.

2 Gasutbyte från olika material Olika typer av organiskt material ger olika utbyte av metan. Metanutbytet påverkas av materialets sammansättning, rötningsmetod, mm. Genom att kombinera (samröta) olika typer av organiska material kan det totala gasutbytet ökas. I biogasbranschen används bland annat uttrycket VS (Volatile Solids), vilket är detsamma som i Man kan räkna med följande ungefärliga utbyte av metan per ton organisk substans (VS): Klöver/gräsvall ca 330 m 3 Betblast ca 350 m 3 Flytgödsel svin ca 220 m 3 Flytgödsel, ko ca 150 m 3 Samrötning vall/kogödsel ca m 3 Matavfall ca 400 m 3 Fettavskiljarslam ca 700 m 3 svenska analysprotokoll anges som glödförlust, det vill säga nedbrytbart material. VS är alltså detsamma som torrsubstanshalten minus askhalten. Askhalten kan variera beroende på material men ligger ofta på ca 5-15 % av ts. 1 m 3 metan motsvarar ~ 1 liter olja ~ 10 kwh Exempel: Gasproduktionen från gödsel från 1 ko + rekrytering/år (8 månaders stallperiod) motsvarar ca 315 l olja. Gasproduktionen från gödsel från10 slaktsvinsplatser/år motsvarar ca 350 l olja. Det åtgår energi för att hålla temperaturen uppe i processen, därför blir nettoutbytet ca % lägre om man använder gasen för uppvärmningen. Gasutbyte från olika energigrödor Metanproduktion m3/ton VS Salix S-betor + blast Klövervall Potatis Majs Vete Figur 2. Maximal metanproduktion (m 3/t on VS) mätta under optimala förhållanden med avseende på process, temperatur, uppehållstid m m. (Lehtomäki A, Björnsson L, 2006, Bollin L, Thyselius L, Johansson M, 1998, Weiland 2003) Korn Raps Gräs Lucern Klöver Jordärtskocka Gasutbytet per ton VS från olika grödor varierar. Högst utbyte ger sockerbetor när både beta och blast rötas men även majs och olika vallgrödor ger höga gasutbyten. Observera att diagrammet visar maximala värden mätta under optimala förhållanden med avseende på process, temperatur, uppehållstid mm. Under praktiska förhållanden är utbytena något lägre.

3 Användning av biogas Den producerade biogasen kan användas på olika sätt. Den ekonomiska ersättningen för gasen bestäms närmast av vilket energisystem som byts ut mot den producerade biogasen. Uppvärmning. Gasen värmer vatten genom en gaspanna som sen används till uppvärmning. Under sommaren när behovet av värme är lågt kan det vara svårt att få avsättning för gasen. Kraftvärme. Ungefär 1/3 av energin i den producerade gasen fås som el, resten fås som varmvatten och kan användas för uppvärmning. Fordonsdrift. För att kunna använda gasen till drivmedel krävs att bl.a. koldioxiden tas bort från gasen. I dagsläget är den tekniken endast lönsam för storskalig fordonsgasproduktion, men forskning pågår som kommer att göra det möjligt att i framtiden använda även den småskaligt producerade gasen till bränsle på ett kostnadseffektivt sätt. Man kan även gå samman om en uppgraderingsanläggning. Bilderna illustrerar olika användningsområden för biogasen, gaspanna för värme, gasmotor och generator för produktion av el samt gasbilen för transport. Finns det någon ekonomi i biogasproduktion? Hur stor lönsamhet det finns i en gårdsbaserad biogasproduktion beror på en rad faktorer. Exempel på sådana faktorer är vilka råvaror som används och hur stort gasutbyte man får, investeringskostnader, uppehållstid i reaktorn m m. Avsättningen på gasen är en viktig faktor och här påverkar vilken mängd gas som produceras, närhet till gasledning eller uppgraderingsanläggning. Vid produktion av el påverkas lönsamheten av möjligheterna att få avsättning för värme delen osv. Behovet av reaktorstorlek bestäms av t ex mängd gödsel som ska rötas och vilken process man väljer. I kontinuerlig process i en omrörd tank är behovet av reaktorstorlek = mängden tillförd gödsel (m 3 ) per dygn * antalet dagar (ofta ca 20 dagar). Kostnaden för reaktorn ligger, grovt räknat, på cirka kr/m 3 reaktorvolym, beroende på vilken teknik man väljer. Biogas från mjölkproduktion 200 kor + rekrytering producerar ca 13 m 3 gödsel per dag. Då behövs en reaktor på knappt 300 m 3 om bara gödsel rötas. I diagrammet nedan visas ett exempel på intäkter från gasproduktion med gödsel som råvara med olika antal kor och olika prisnivåer för gasen. Intäkter för gasproduktion, kr kor + rek. 200 kor + rek 400 kor + rek Pris per m3 metan Figur 3. Exempel på gasintäkter från gödselrötning med kogödsel vid olika gaspris och besättningsstorlek.

4 Biogas från slaktsvinsproduktion Det produceras ca 14 m 3 gödsel från 2000 slaktsvinsplatser per dag och reaktor volym som behövs för att röta gödseln blir ca 300 m 3 liksom i exemplet med mjölkkor. I diagrammet visas ett exempel på intäkter från gasproduktion med gödsel som råvara med olika slaktsvinsplatser och olika gasprisnivåer. Ökat gasutbyte med fler råvaror Gödsel är en bra bas i biogasproduktionen men med en extra tillsats av andra råvaror som t ex restprodukter från livsmedelsindustrin eller energigrödor blir gasutbytet betydligt högre. Blir det aktuellt är det viktigt att reaktorvolymen dimensioneras efter de ökade volymerna så inte reaktorvolymen blir begränsande Intäkter för gasproduktion, kr slaktsvinsplatser 2000 slaktsvinsplatser 4000 slaktsvinsplatser Pris per m3 metan Figur 3. Exempel på gasintäkter från gödselrötning med slaktsvinsgödsel vid olika gaspris och besättningsstorlek. Plönningeskolans biogasanläggning där det rötas kogödsel Den rötade restprodukten Det slutliga innehållet i rötresten påverkas av det material som använts i biogasanläggningen, vilken rötningsprocess som används, uppehållstid i rötningskammaren och hur stor andel av det införda materialet som rötats (utrötningsgrad). Innehållet i en rötrest kan alltså variera mycket och då även växtnäringsutnyttjandet i växtodlingen. Fördelar med rötad gödsel En rötad gödsel har en rad fördelar jämfört med orötad gödsel. Den är: Mer homogen och lättflytande. Mindre luktolägenhet och minskad ammoniakavdunstning vid spridning. Minskat innehåll av ogräsfrö och patogener. Ger ett bättre kväveutnyttjande eftersom andelen ammonium är högre och den mera lättflytande gödseln rinner ner snabbare i marken. Ger en minskad risk för kväveutlakning eftersom en större andel av kvävet är lättillgängligt för grödan och tas upp under växtsäsongen. Det är viktigt att även räkna med även dessa positiva effekter när man gör sin kalkyl. Biogas Syd Nordenskiöldsgatan Malmö tele +46(0) e-post info@biogassyd.se

5