RAPPORT ES-10-15/G-12

Transkript

1 RAPPORT ES-10-15/G-12 Utredning av biogasproduktion från gödsel på mjölkgården Rosdala i sydöstra Skåne September 2010 Projektgrupp Erik Thorning Joakim Persson Johan Andersson Kristin Brunge Tobias Walla Tomas Källberg Civilingenjörsprogrammet i energisystem Uppsala universitet Sveriges lantbruksuniversitet

2 1

3 Förord Följande undersökning utgör resultatet av ett kandidatprojekt för civilingenjörsprogrammet i energisystem vid Uppsala universitet samt Sveriges lantbruksuniversitet. Projektet har löpt under perioden till Förutsättningarna för biogasproduktion på en av Skånes största mjölkgårdar har studerats. Projektdeltagarna har varit Johan Andersson (projektledare), Erik Thorning, Joakim Persson, Kristin Brunge, Tobias Walla samt Tomas Källberg. Kring projektet har det funnits viktiga nyckelpersoner som har bidragit med kunskap och stöd. Författarna vill tacka följande individer; Sven Smårs (handledare), Åke Nordberg (SLU), Mats Edström (JTI), Mikael Lantz (LTH), Anna Schnürer (SLU), Hans Andersson (SLU), Christer Mårtensson (LRF), Armina Mustafic (Skånemejerier), Kjell Christensson (Biogas Syd) samt Anna Hansson (Biogas Syd). Till sist vill författarna önska lantbrukarna på Rosdala ett stort lycka till i framtiden! Uppsala

4 Sammanfattning Potentialen för biogasproduktion från gödsel beräknas i Sverige till 4-6 TWh per år. 1 Rötningen av gödsel har många fördelar, till exempel minskar läckaget av växthusgasen metan betydligt från gödsellagren. Den producerade biogasen kan användas antingen som fordonsbränsle eller förbrännas till kraftvärme. Miljönyttan blir extra stor om biogasen ersätter fossila bränslen. Ytterligare en fördel med rötning av gödsel är att råvaran inte konkurrerar med matproduktion. Följande rapport är resultatet av ett kandidatprojekt för civilingenjörsprogrammet i energisystem vid Uppsala universitet och Sveriges lantbruksuniversitet. Rapporten beskriver biogaspotentialen på mjölkgården Rosdala i sydöstra Skåne och innehållet baseras på tre delrapporter. Delrapport 1 belyser substrattillgången samt metanutbytet, delrapport 2 berör tekniken bakom anläggningen och delrapport 3 redogör för ekonomin i en biogasanläggning. Lantbrukarna på Rosdala tillhör en mycket driftig skara med stort miljötänk. Denna rapport syftar till att ge dem en inblick i de mest väsentliga bitarna när det gäller anläggandet av ett biogassystem, i allmänhet, men med betoning på förutsättningarna för Rosdala. Hela kedjan från råvarutillgång och metanutbyte till ansökningstillstånd, anläggning och användning av biogasen behandlas. Även miljönyttan med en biogasanläggning på Rosdala utreds. De rötbara material som finns att tillgå på Rosdala utgörs främst av flytgödsel tillsammans med en del fastgödsel. Även foder som blivit dåligt kan med fördel samrötas med gödseln. I närområdet finns en stor mängd restprodukter i form av bland annat fjäderfägödsel samt blast från sockerbetor. Potentialen i närområdet har undersökts med hjälp av en enkät bland lantbrukare i Rosdalas omnejd. Enkäten har tagits fram i samarbete med Lantbrukarnas Riksförbund. Rosdala har även långtgående planer på att inom en femårsperiod utöka verksamheten i och med uppförande av nytt kostall. Detta skulle innebära en stor ökning av framför allt flytgödselproduktionen. Med detta som bakgrund har fyra huvudscenarier framarbetats. Sce nario 1 innefattar rötning av Rosdalas befintliga produktion av flyt- och fastgödsel samt foderspill. Sce nario 2 behandlar rötning av den flyt- och fastgödsel samt det foderspill som kommer att finnas på gården efter planerad utbyggnad. Scenario 3 bygger på rötning av Rosdalas substrat med inblandning av betblast, där delscenario 3:1 berör produktion innan Rosdala bygger ut och 3:2 produktion efter utbyggnad. Scenario 4 gäller rötning av substrat på Rosdala med inblandning av fjäderfägödsel där scenario 4:1 är innan utbyggnad och 4:2 efter utbyggnad. Flytgödsel Fastgödsel Foderspill Betblast Kycklinggödsel Biogasproduktion Scenario [ton/år] [ton/år] [ton/år] [ton/år] [ton/år] [Nm 3 /år] : : : : Christensson (2009) 3

5 Två användningsområden för rågasen har undersökts; uppgradering till fordonsgas alternativt förbränning till kraftvärme. Att uppgradera rågasen till fordonsbränsle har visat sig olönsamt för en gård i Rosdalas läge. Uppgraderingsanläggningen blir mycket dyr på gårdsnivå och det är svårt att hitta en avsättning för det producerade bränslet. Gården ligger långt ifrån närmaste gasnät och efterfrågan på fordonsgas i området är för närvarande ytterst begränsad. Det mest lönsamma alternativet är att producera elektricitet och värme av rågasen genom förbränning. Rosdala har inget direkt värmebehov och därmed är en hög elverkningsgrad på kraftvärmeanläggningen att föredra. Kalkyleringar har baserats på nuvärdemetoden för kraftvärmealternativet. Resultaten visar att lönsamhet kan uppnås inom biogasanläggningens tekniska livslängd för scenario 2. För scenario 1 krävs införande av produktionsstöd för att lönsamhet skall uppnås kr Återbetalningstid biogasanläggning kr kr kr kr kr kr Scenario 1 Scenario 2 Leverantörsfall Scenario 1 med anpassad anläggning Scenario 1, anpassad anläggning inkl. prod. stöd Scenario 2 inkl. prod.stöd 20 öre/kwh En biogasanläggning på Rosdala skulle innebära en påverkan på miljön. Närområdet blir belastat av bland annat kväveläckage från rötrestlagren. Klimatet påverkas i och med utsläpp av koldioxid, lustgas och metangas. I dagsläget har emellertid gården en del negativa miljöeffekter som skulle minskas genom byggandet av en biogasanläggning. 4

6 Rapporten visar att miljöpåverkan totalt sett minskar om en biogasanläggning uppförs på Rosdala. Därmed kan biogassystemet sägas ha en positiv miljöeffekt. Detta visar sig extra tydligt när användningsområden för biogasen undersöks. Om biogas från Rosdala används som fordonsbränsle och ersätter fossila bränslen, minskar växthusgasutsläppen med 140 %. Om biogasen används till elproduktion blir miljövinsten också stor, men dock mer svårbedömd. Det är nämligen svårt att förutse vilken sorts el som kommer att ersättas av Rosdalas egenproducerade el, och därmed också utsläppsminskningens storlek. Om marginalelen sägs utgöras av kolkondenskraftel erhålls den största klimatvinsten för anläggningen, nämligen en besparing på ton koldioxidekvivalenter per år. Koldioxidbalansen för biogassystemet vid kraftvärmeproduktion beroende på vilken el som ersätts (ton CO 2 -ekv) Svensk energimix Kolkondenskraft Gaskombikraft ,5-862,5-1384, Scenario 1 Scenario 2 5

7 Innehållsförteckning Terminologi Inledning Bakgrund och syfte Avgränsningar Scenarier Gårdsbeskrivning Området Näring Energianvändning Vattenanvändning Framtidsutsikter Substrat Substrat på Rosdala Årlig gödselvariation Substrat i närområdet Substrat från industri och övrig verksamhet Enkätundersökning Inblandning av betblast Inblandning av fjäderfägödsel Biogasproduktion Gasutbyte Gasutbyte för scenarierna Scenario 1. Substrat från befintlig produktion Scenario 2. Substrat efter planerad utbyggnad Scenario 3. Produktion vid inblandning av betblast Scenario 4. Produktion vid inblandning av fjäderfägödsel Resultat gasutbyte Biogassystemet Viktiga parametrar Näringsämnen ph-värde Alkalinitet Koldioxidhalt C/N-kvot Ammoniumkväve Partikelstorlek TS-halt VS-halt Temperatur

8 Uppehållstid Biogassystemet allmänt Biogassystemet Rosdala Förlagring Förbehandling Förblandning Rötning Rötrestlagring/Efterrötning Dimensionering av anläggningen Temperatur Uppehållstid Organisk belastning Rötkammarvolym Slutlagrings-/efterrötningsvolym Diskussion biogassystemet Exempelanläggning Användning rågas Fordonsgas Tekniker Dagens tekniker Framtidens tekniker Gårdsbaserad uppgradering Exempelanläggningar Rosdala och fordonsgas Kraftvärme Tekniker Gasmotor Dual-fuelmotor Konverterad dieselmotor Gasturbin Stirlingmotor Gårdsbaserad elproduktion Exempelanläggningar Rosdala och kraftvärme Bidrag och mervärdesinkomster Investeringsbidrag Elcertifikat Produktionsstöd Mervärde biogödsel Ekonomi

9 8.1. Ekonomi fordonsgas Drift av egna fordon Närliggande småföretag som köpare Ekonomi kraftvärme Utvärdering inkomna offerter Swedish Biogas International, SBI Götene Gårdsgas - Sveaverken Norups Gård Abetong Kalkylering Resultat investering kraftvärmeanläggning Diskussion investering kraftvärmeanläggning Känslighetsanalys Diskussion känslighetsanalys Lagstiftning och regelverk rörande biogasanläggningen Samrötning Behandlingsprocess Råvaror Samrötning organiskt avfall Slutsatser samrötning Gödselhantering Miljöbalken (MB) Lagen om brandfarliga och explosiva varor (LBE) Plan- och bygglagen (PBL) Arbetsmiljölagen (AML) Jordbruksverket regler angående rötning av animaliska biprodukter Ansökan om investeringsstöd Miljö- och energisystemanalys System och avgränsningar Steg I: Direkta effekter Uppvärmning av biogasprocessen Elanvändning vid produktionsanläggningen Emissioner från anläggningen Emissioner från biogödsellagringen Steg I: Indirekta effekter Förändrade emissioner vid spridning av gödsel Förändrad gödselhantering Steg I, Slutsatser miljönytta Steg II, miljönytta användning av rågasen Steg II a, miljönytta fordonsgas

10 Steg II b, miljönytta kraftvärme Samhällsnytta Allmänt Lukt Klimatmjölk Försörjningssäkerhet Hälsoeffekter Samhällets acceptans Diskussion och slutsats Källförteckning Tryckta källor Elektroniska källor Mail, samtal & telefon Figur-, tabell- och diagramförteckning Bilaga 1. Tabell substratlista Bilaga 2. Översiktskarta Rosdala samt Excelmodell och sammanfattning av scenarierna Bilaga 3. Beräkning TS-halt Bilaga 4. Substrat viktiga parametrar Bilaga 5. Beräkning av rötkammarvolym Bilaga 6. Värdering av gödseln Bilaga 7. Avsättning för värme Bilaga 8. Offertunderlag Bilaga 9. Nuvärde vid år 1, 4, 11, 16 och

11 Terminologi ABP Animaliska biprodukter. Alkalinitet Mått på buffertkapacitet. Anaerob Syrefri. Biogas Gasblandning bestående främst av metan och koldioxid. Bildas när mikroorganismer bryter ner organiskt material i syrefri miljö. Biogödsel Restprodukt vid biogasproduktion. Blast Det gröna ovan jord på exempelvis potatis, morötter och sockerbetor. C/N-kvot Kol- kvävekvoten. Dieselmotor En kolv sätts i rörelse genom att diesel sätts under tryck och självantänder. Djupströ Gödsel som har en TS över 25 %. Djurenhet En definition som används för att jämföra olika djurinnehav. En mjölkko är lika med en djurenhet medan till exempel sex ungdjur(1-6 månader) också är en djurenhet. Dual-fuel motor Motor som drivs av både biogas och diesel. Efterrötning Rötresten från rötkammaren förs över till en ny behållare där ytterligare gas utvinns. Elverkningsgrad Verkningsgraden från metan till el. Epizootisk sjukdom Allvarlig sjukdom som förs vidare från djur till djur och som kan ha stor utbredning. Motsvarar en epidemi hos människor. Fastgödsel Gödsel som har en TS över 20 %. Flytgödsel Gödsel som har en TS under 12 %. Fånggrödor Gröda som ur växtnäringssynpunkt sås tillsammans med en befintlig gröda för att fånga upp näringsämnen och hindra läckage. Gasmotor Gasdriven motor där ett tändstift antänder den brännbara gasen. Gasturbin Turbin som drivs av en ström av förbränningsgas. Hydraulisk uppehållstid Den tid i dagar det tar att fylla rötkammarvolymen vid en viss daglig tillförsel av substrat. Hygienisering Substratet värms upp till 70 grader under en timme för att ta död på eventuella smittoämnen. Internränta Räntan där en investering precis går jämnt ut baserat på en fastställd ekonomisk livslängd. JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik. Kalorimetriskt värmevärde Ett mått på hur mycket energi som maximalt kan bildas vid förbränning av ett visst bränsle. Kondensfälla Anordning som leder bort vattenångan i rågasen som bildats i rötkammaren. Konfidensintervall Statistiskt framställt intervall inom vilket man med, till exempel 95 %, sannolikhet hittar ett visst utfall. LRF Lantbrukarnas Riksförbund. LTH Lunds tekniska högskola. Luktenhet Ett mått på lukt som bestäms med hjälp av en testpanel. Markpackning Marken komprimeras på grund av en yttre kraft, till exempel en traktor. Leder till sämre skördar. Mesofil Inom temperaturintervallet C. Metabolism Ämnesomsättning. Metan Brännbar gas som utgör den största delen av den producerade biogasen. Metan är det enklaste kolvätet och vid förbränning bildas koldioxid och vatten. Miljökonsekvensbeskrivning Förkortas MKB. En rapport som kartlägger hur stor påverkan ett visst projekt har på miljön. Detta kan vara ett krav vid till exempel ansökning om tillstånd till utbyggnad eller utökning av antal djurenheter. Normalkubikmeter, Nm 3 Den mängd gas som upptar en m 3 volym vid 1 bars tryck. 10

12 Nuvärdemetoden Kalkyleringsmetoden som fastställer en investerings lönsamhet. Nätnytta Ersättning elbolagen betalar ut till vissa elproducenter för att de bidrar till minskade förluster i elnätet. Ottomotor Förbränningsmotor där en kolv sätts i rörelse genom att brännbar gas antänds med ett tändstift. Döpt efter tysken Nicolaus Otto. Plansilo Lagringsutrymme för ensilage. Plattkylare En värmeväxlare som gör det möjligt att använda värmen i till exempel mjölk till uppvärmning av exempelvis fastigheter. Primärenergi Energi som ännu inte har omvandlats till annan form av energi. T.ex. energi i vind, vatten och fossila bränslen. PSA - Pressure Swing Adsorption. Gasen renas med hjälp av molekylsikt. Rågas Den obehandlade gas som produceras i biogasanläggningen. Rötkammare Tanken där själva rötningsprocessen, det vill säga biogasproduktionen, sker. Rötrest Den restprodukt man får vid biogasproduktion, kallas även biogödsel. Scrubber Anordning som tvättar bort koldioxiden i rågasen. Selexol Organiskt lösningsmedel som är bra på att skilja bort koldioxid från rågasen. SBI Swedish Biogas International. SFS Svensk författningssamling. Samling av svenska lagar och förordningar. SGC Svenskt Gastekniskt Center. Sinkor Mjölkkor som för tillfället inte producerar någon mjölk. SLU Sveriges lantbruksuniversitet. Spårämnen Ämnen som förekommer i väldigt små mängder. Stirlingmotor Värmemotor där gas värms upp och kyls ner och därmed får en kolv i rörelse. Fått sitt namn efter skotten Robert Stirling. Slurry Rötrestblandningen inne i rötkammaren. Substrat Materialet man tillför rötkammaren. Svämtäcke Ett hårt skikt som kan bildas om man använder orötat substrat. Kan lägga sig som ett lock inne i rötkammaren. Synergieffekt När två typer av substrat tillsammans leder till ett förvånansvärt högt metanutbyte. När ett plus ett blir tre. Termofil Inom temperaturintervallet C. TS Andelen torrsubstans som finns i substratet. Anges oftast i procent. Torrsubstansen är kvar efter att substratet torkats i 105 C under 24 timmar. Ungdjur Djur som ej uppnått vuxen ålder. För kalvar mellan en och sex månader går det sex kalvar per djurenhet och för kalvar över sex månader gäller tre kalvar per djurenhet. Uppehållstid - Tiden det tar att byta ut substratvolymen i rötkammaren fullständigt. Vall Växtodling med avsikt att vid skörd ge hö eller ensilage. VS Volatile solids. Andelen flyktiga ämnen som finns i bränslets torrsubstans. Anges oftast i procent. 11

13 1. Inledning 1.1. Bakgrund och syfte I lager på lantbruk runt om i Sverige ligger stora mängder gödsel och läcker ut metangas till omgivningen. Allt fler börjar emellertid förstå att denna gas är en utmärkt energikälla. Genom anläggande av ett biogassystem kan gasen samlas upp och användas för att producera el, värme och/eller bränsle. Miljönyttan blir stor då metangas, en 25 gånger värre växthusgas än koldioxid, både tas om hand och sedan, i bästa fall, kan ersätta fossila bränslen. En gård som fått upp ögonen för metangasens fördelar är Rosdala, belägen i sydöstra Skåne. Med ett ungefärligt bestånd på 380 mjölkkor är det en av Skånes största mjölkproducenter. Rosdala har framskridna planer på att utöka verksamheten till omkring 630 mjölkkor i och med anläggandet av nytt kostall. Detta skulle innebära ännu mer gödsel till eventuell biogasproduktion. Syftet med rapporten är att undersöka under vilka förutsättningar en biogasanläggning på Rosdala är lönsam. Rapporten skall även redogöra för viktiga begrepp rörande ansökningsprocessen samt anläggning och drift av biogassystemet och på så sätt utgöra en hjälp för Rosdalas lantbrukare ifall de går vidare med projektet. Slutligen skall miljö- och samhällsnytta med en biogasanläggning utredas. Visar sig denna vara god kan den användas som ett argument för en biogasanläggning och därmed påverka berörda parters inställning i positiv riktning Avgränsningar Biogassystemet har studerats från substrat till och med användning av den producerade rågasen. Substrattillgången har begränsats till att i första hand utgöra substrat som finns på gården. Substraten på gården utgörs främst av nötgödsel i flytande form. Även en del fastare gödsel finns på gården samt foder som blivit dåligt. Det kasserade fodret har antagits bestå av lika delar majs och vallensilage. Beräkningar har gjorts på både dagens gödselproduktion samt den ökning som en utökad verksamhet skulle medföra. Flytgödseln innehåller i dagsläget mycket vatten från bland annat rengörning av mjölkningsapparatur. I rapporten har beräkningar gjorts utifrån att en del av vattnet går att avskilja. En torrare substratblandning medför nämligen högre gasutbyte per volymenhet i en rötningsprocess. Den producerade rågasen kan antingen uppgraderas till fordonsgas eller förbrännas i ett kraftvärmeverk. Det är dessa två användningsområden som har undersökts i rapporten. Efter en utförd enkätundersökning angående substratpotential i Rosdalas närområde konstaterades att fjäderfägödsel samt blast från sockerbetor kan bli aktuella att rötas tillsammans med kogödseln. Det har emellertid ansetts vara utanför projektets ramar att utföra utförligare ekonomiska kalkyler gällande samrötning med externt substrat. Rapporten har därför begränsats till att endast beräkna det potentiella rågasutbytet vid samrötning med externt material. Detta gasutbyte kan vara till hjälp ifall Rosdalas lantbrukare vill ingå samarbete med en eller flera gårdar i närheten. 12

14 Scenarier Utifrån råvarutillgången på Rosdala har fyra scenarier arbetats fram. S c e n a r i o 1 innehåller enbart den nuvarande substratproduktionen på Rosdala. Med andra ord det flyt- och fastgödsel samt foderspill som finns på gården. S c e n a r i o 2 behandlar substrat som gården kommer att producera efter planerad utbyggnad. Det är högst sannolikt att Rosdala kommer att utöka verksamheten inom en femårsperiod. Scenario 1 och 2 kan därmed ses som lika troliga med skillnaden att de ligger olika i ett tidsperspektiv. Troligtvis kommer ett biogassystem på Rosdala anläggas innan gården byggs ut. Biogassystemet kan därför anpassas både till att klara gödselproduktionen innan och efter utbyggnad. Substraten i scenario 1 och 2 har undersökts noga i alltifrån anläggande av biogassystemet till rågasanvändning. Sc e n a r i o 3 : 1 och 3 : 2 är inblandning av betblast med gårdens kogödsel. Beräknandet av betblasttillgången baseras på svaren från en enkätundersökning bland lantbrukare i närområdet. S c e n a r i o 4 : 1 och 4 : 2 innefattar inblandning av fjäderfägödsel. Mängden fjäderfägödsel, som är i relativt fast form, har begränsats till att den totala blandningen med Rosdalas substrat skall förbli pumpbar. Scenario 3:1 och 4:1 berör samrötning med externt substrat tillsammans med Rosdalas nuvarande produktion av nötgödsel. Scenario 3:2 och 4:2 behandlar samrötning med betblast respektive fjäderfägödsel efter byggnation av nytt kostall. I tabell 1 sammanfattas substrattyp och substratmängd för de fyra scenarierna. Tabell 1. Substrattyp och substratmängd som ingår i respektive scenario. De fyra scenarierna har arbetats fram utifrån Rosdalas förutsättningar. Utförliga beräkningar på ekonomi och potential har gjorts på scenario 1 och 2. Rapporten har emellertid begränsats till att endast räkna ut metanutbytet och energiinnehåll för scenario 3 och 4. Flytgödsel Fastgödsel Foderspill Betblast Fjäderfägödsel Scenario [ton/år] [ton/år] [ton/år] [ton/år] [ton/år] : : : : Gårdsbeskrivning 2.1. Område Rosdala är en av Skånes största mjölkgårdar, belägen fem kilometer utanför Simrishamn. Närmaste by är Gladsax som ligger ungefär en kilometer från gården, se figur 1. I Rosdalas närhet finns ett fåtal säsongs- och permanentboenden. Simrishamn har, tillsammans med de närliggande kommunerna Ystad och Tomelilla, planer på att gemensamt undersöka förutsättningarna för biogasproduktion i området. 13

15 Figur 1. Karta över Rosdala med omnejd Näring Rosdala drivs som ett handelsbolag och har 380 mjölkkor samt 30 sinkor. Arealen med bete inräknat uppgår till cirka 327 ha inklusive arrenden. På marken odlas 100 ha fodermajs, 100 ha vall, 20 ha vete samt 40 ha korn. Arealen vall och majs är ungefär lika stora från år till år. Spannmålsarealen är omkring 60 ha och fördelningen mellan vete och korn varierar årligen Energianvändning Rosdalas fordonspark drivs av dieselolja och förbrukningen ligger i nuläget på cirka 40 m 3 /år. Dagens elförbrukning uppgår till kwh årligen. 4 För uppvärmning utnyttjar Rosdala bland annat den varma mjölken från korna. Mjölken har en temperatur på omkring 36 C och kyls med plattkylare. Upptagen värme används för uppvärmning av bostad, arbetsrum i stall samt förvärmning av tappvarmvatten med hjälp av en värmepump. Vattentemperaturen ut från värmepumpen uppgår till C. En del av värmen från plattkylaren används även direkt för uppvärmning av djurens dricksvatten. Resterande värmebehov avhjälps med jordvärme. Det finns tre varmvattenberedare som vardera är på 300 liter med en vattentemperatur på 85 C Vattenanvändning Mjölkning sker tre gånger dagligen. Under mjölkningen spolas golvet automatiskt vid 14 tillfällen, där varje spolning förbrukar 55 liter kallvatten. Efter varje mjölkning rengörs golv genom manuell spolning, vilken förbrukar liter kallvatten. En del av spolningsvattnet består av vatten som avskiljts från sköljning av mjölkningsanläggningen. Diskning av mjölkanläggning sker efter avslutad mjölkning där 300 liter varmvatten åtgår samt 450 liter kallvatten till sköljning. Total vattenmängd per dygn för disk av mjölkningsanläggning uppgår alltså till liter varav 750 liter avskiljs och återanvänds som spolningsvatten. Resterande mängd tillförs kulverten för gödseltransport i kostallet. Mjölkhämtning sker dagligen och varmvattenbehovet för tankdiskningen är 250 liter/dygn. Mängden kallvatten till sköljning är 90 liter/dygn. Krubborna för dricksvatten till djuren rengörs tre gånger per vecka med en vattenåtgång på liter per tillfälle. 2 Maps.google.se (2010) 3 Rosdala (2010) 4 Rosdala (2010) 14

16 Allt processvatten tillförs flytgödseln i nuläget vilket ger en relativt låg torrsubstans. En låg TS-halt ger sämre gasutbyte i en rötningsprocess. Därmed kan det visa sig ha stor betydelse om processvattnet kan separeras från mjölkningsanläggningen och tas om hand, utan att det tillförs flytgödseln. Efter samråd med Rosdala bedöms vattnet från diskning av tank och mjölkningsanläggning vara lätt att avskilja. Vattnet från manuell och automatisk spolning är tekniskt möjligt att avskilja men detta vatten innehåller en del gödsel som därmed undgår rötning vid avskiljning. Vattenmängden som används för rengöring av krubbor går inte att separera från gödseln. I tabell 2 sammanställs vattenförbrukningen. Tabell 2. Vattenförbrukning på Rosdala. För att höja TS-halten och öka gasutbytet bör så mycket processvatten som möjligt avskiljas gödseln. Vattenförbrukning per dygn (liter) Automatisk spolning under mjölkning 2310 Manuell spolning mjölkningsdel 4050 Varmvatten tankdisk 250 Sköljvatten tankdisk 90 Varmvatten disk mjölkningsdel 900 Sköljvatten disk mjölkningsdel 1500 Rengörning vattenkar kostall 900 Kallvatten 8850 Varmvatten 85 grader 1150 Lätt att avskilja 1840 Går att avskilja med vissa tekniska svårigheter 6360 Processvatten totalt Framtidsutsikter Gården har planer på att utöka mjölkproduktionen genom uppförande av ett nytt kostall med plats för 400 mjölkkor och ungdjur. Rosdala har sökt tillstånd för djurhållning omfattande 632 mjölkkor samt 636 ungdjur, vilket skulle innebära totalt 800 djurenheter nötkreatur. Den planerade utbyggnaden kan bli verklighet inom en femårsperiod. Företaget är villigt att köpa mer mark i närheten om tillfälle uppstår. Eftersom en del av den brukade arealen är arrenderad mark, finns en viss risk vid bedömning av framtida marktillgångar. 3. Substrat 3.1. Substrat på Rosdala På Rosdala finns substrat i form av flyt- och fastgödsel. Det är värdet på TS, andelen torrsubstans, som bestämmer vilken typ av gödsel det är fråga om. Flytgödsel har en TS-halt under 12 %, fastgödsel över 20 % och om TS-halten överstiger 25 % klassas det som djupströ. 5 På gården finns två gödselbehållare för flytgödsel vars volym är respektive m 3. Flödet till den största 5 Albertsson (2009) 15

17 behållaren består av flytgödsel från ett av kostallen samt processvatten från mjölkningsdelen. Till den mindre behållaren kommer gödsel från gårdens andra kostall. Båda gödselbehållarna saknar tak vilket ger tillskott på vatten i form av nederbörd. I beräkningarna görs antaganden om årsnederbörd på 600 mm samt att inget vatten avdunstar från behållaren på grund av svämtäcke. Beräkningar har gjorts utifrån tre gödselanalyser på flytgödsel från den största behållaren samt en analys på flytgödseln i den mindre behållaren. För att få fram TS-halten på flytgödseln har regnvatten och processvatten räknats bort. Resultatet visar då att TS- halten blir drygt 7 %, se bilaga 3 för beräkningar. En del av gårdens ungdjur, kvigor och sinkor går på en bädd av halm som efter behov täcks med ny halm. Ett analysprov på denna gödseltyp har erhållits. Gödselns egenskaper varierar emellertid mycket beroende på var och när provets tas. Analysen visade en TS-halt på 15 %. Enligt litteraturvärden ska denna siffra ligga runt 25 %. I samråd med Rosdala har TS-halten bestämts till 20 %. Bedömning gjordes utifrån att gödseln som analysen togs på hade legat ett tag vilket gjort att nedbrytning startat och därmed genererat en lägre TS-halt. Djurens foderblandning består bland annat av majs och vallensilage, vilket lagras i plansilos. I samråd med Rosdala har mängden ensilage som bortsorteras på grund av dålig kvalité uppskattats till 48 ton per år. Efter utbyggnad antas denna siffra öka till 96 ton per år. Alleaborg är en närliggande gård som ägs och drivs av Rosdala HB. Rosdala har tillsammans med Alleaborg 408 djurenheter som producerar flytgödsel och 144 djurenheter som producerar fastgödsel. 6 I miljökonsekvensbeskrivningen för tillbyggnad framgår hur produktion av gödsel kan se ut efter en planerad utbyggnad. Djurbeståndet på Rosdala kommer då tillsammans med Alleaborg uppgå till 682 djurenheter som producerar flytgödsel och 180 djurenheter som producerar fastgödsel Årlig gödselvariation Tillgången på gödsel varierar månadsvis då djuren vistas utomhus under sommarhalvåret. Av de djurenheter som producerar fastgödsel går 2/3 på bete från maj till och med september. Under denna period går djuren ute dygnet runt. Ur biogassynpunkt går därmed all gödsel förlorad under betestiden. På grund av detta beräknas tillgången på fastgödsel vara 1/3 av det maximala under dessa fem månader. Även Rosdalas flytgödselproducerande djurenheter har möjlighet att vistas ute fyra månader sommartid vilket uppfyller beteskravet för mjölkkor. Dessa djur har emellertid tillgång till stall där de ibland vistas. Därmed går endast en del av flytgödseln till spillo på betesmarkerna då mycket gödsel hamnar i stallarna. När det gäller tillgång på flytgödsel under betessäsongen finns olika data att tillgå. Allmänt brukar antagandet göras att 75 % av flytgödseln kan tillvaratas under de månader djuren vistas utomhus. 7 Genom samråd med Rosdala har en mer sannolik siffra för gårdens förutsättningar bestämts till 80 %. I tabell 3a och tabell 3b redovisas hur gödselproduktionen varierar under årets månader i befintlig anläggning respektive efter utbyggnad. 6 LRF Konsult (2009) 7 Avfall Sverige (2008) 16

18 Tabell 3a och 3b. Tabell 3a redovisar gödselvariation under året vid befintligt djurbestånd. Tabell 3b visar gödselvariationen efter planerad utbyggnad. En minskad gödselproduktion under sommarmånaderna kommer medföra mindre gasutbyte under denna period. Scenario 1 jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Fastgödsel [ton] Flytgödsel [ton] Scenario 2 jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Fastgödsel [ton] Flytgödsel [ton] Substrat i närområdet Till rapporten har en översiktlig kartläggning gjorts av potentiella rötningssubstrat i Rosdalas närområde. Verksamheter och industri i berörda kommuner har undersökts på jakt efter potentiella biogassubstrat. Genom Lantbrukarnas Riksförbund, LRF, har även en enkät skickats ut till närliggande lantbruk angående eventuella rötbara restprodukter Substrat från industri och övrig verksamhet Simrishamn och Tomelilla kommun har ett gemensamt renhållningsbolag som ansvarar för avfallshanteringen i området. I nuläget är det endast organiskt avfall från restauranger och storkök som samlas in vilket skickas vidare till Malmö för biologisk behandling. Under år 2010 kommer insamlingen från hushåll att påbörjas och senast år 2013 ska hela området omfattas av insamlingen. Industrier vars verksamheter ger organiskt avfall har ett eget ansvar när det gäller omhändertagande av avfallet. Samhällen längs sydöstra Skånes kust präglas av fiskeindustrier vilket ger energirikt fiskrens som restprodukt. Efter kontakt med Skillinge Fisk impex AB framkom det att fiskrens är ett attraktivt foder för minkuppfödning. Därmed får fiskerier betalt för att bli av med avfallet. Det finns en del slakteriavfall i området och kontakt har tagits med ett närliggande gårdsslakteri, vars produktion av avfall uppgick till 1000 kilo i veckan. 8 Även detta avfall är attraktivt och slakteriet erhåller ekonomisk ersättning för det. Det är inte ekonomiskt försvarbart för Rosdala att köpa in substrat till rötningsprocessen Enkätundersökning För att undersöka substratpotentialen på lantbruk i Rosdalas närområde gjordes en enkätundersökning. Enkäten togs fram av författarna och sändes ut via LRF Skånes medlemsregister. I enkäten kunde även allmänna åsikter om biogas framföras. Enkäten bestod av följande åtta frågor: 1. Hur många djurenheter finns på er gård? 2. Vilken typ av djurenheter har ni? (Mjölkkor, slaktsvin, osv) 3. Hur stor areal använder ni idag för odling? 4. Har ni intresse av att odla energigrödor till biogas? 8 Raskarums fjäderfarm (2010) 17

19 5. Restprodukter i form av kasserat ensilage, betblast, potatisblast med mera har visat sig ge stort metanutbyte i biogasanläggningar. Vilka substrat i form av restprodukter finns på er gård? 6. Kan ni tänka er att lämna restavfall, foderrester mm, till en närliggande biogasanläggning och få biogödsel i utbyte? 7. En stor del av den svenska biogaspotentialen finns inom lantbruket och gårdsbaserade biogasanläggningar kan komma att spela en viktig roll för den regionala energiförsörjningen. Ställer ni er positiva till biogasproduktion inom lantbruket? 8. Har ni funderat på att bygga en biogasanläggning? Enkäten sändes ut till lantbrukare i östra Skåne via e-post med en svarsperiod mellan och Enkäten besvarades av 21 personer med olika typer av lantbruk. I figur 2 är Rosdala markerad med en röd prick och utplacerade nummer står för de gårdar som svarade på enkäten. I diagram 1 och 2 sammanfattas antal djurenheter och restprodukter för varje gård. De nummer som återfinns i kartan motsvarar samma nummer i diagrammen. Figur 2. Karta över sydöstra Skåne. Gårdarna som valt att delta i enkätundersökningen finns markerade i bilden. Rosdalas placering är markerad med röd prick. Lantbruk med nummer 5 och 7 uppgav ej geografisk placering. 18

20 Diagram 1. Antal djurenheter på respektive gård. Av diagrammet framgår det att nio av gårdarna som valt att svara på undersökningen saknar djurbesättning. Nr Djurenheter Antal Diagram 2. Mängden restprodukter på respektive gård. Nr Resprodukter, foderspill mm Ton Frågorna fyra, sex, sju och åtta har sammanfattats i cirkeldiagram och andelen Ja- respektive Nej-svar har beräknats. I fråga åtta fanns svarsalternativet Annat där ett eget svar kunde fyllas i. En person svarade Annat och gav då svaret Tillsammans med någon annan. 19

21 4. Har ni intresse av att odla energigrödor till biogas? Nej; 6 Ja % Nej 6 25 % Ja; Kan ni tänka er att lämna restavfall, foderrester mm, till en närliggande biogasanläggning och få biogödsel i utbyte? Ja % Nej; 3 Nej 3 13 % Ja; En stor del av den svenska biogaspotentialen finns inom lantbruket och gårdsbaserade biogasanläggningar kan komma att spela en viktig roll för den regionala energiförsörjningen. Ställer ni er positiva till biogasproduktion inom lantbruket? Nej; 0 Ja % Nej 0 0 % Ja; Har ni funderat på att bygga en biogasanläggning? Annat ; 1 Ja; 5 Ja 5 24 % Nej % Annat 1 5 % Nej; 15 20

22 Enligt frågorna fyra, sex, sju och åtta är svarspersonerna positivt inställda till biogas. Av svarsandelen hade 67 % intresse av att odla energigrödor till en biogasanläggning och 75 % kunde tänka sig att lämna sina restprodukter till en biogasanläggning i utbyte mot biogödsel. De som svarade Nej till att odla energigrödor gav bland annat som anledning att de inte hade mark att avsätta eller att intresse saknades. En person ansåg att biprodukter från gården skulle användas i första hand. Utifrån frågorna ett, två, tre och fem utvärderas närliggande gårdars substrattillgång. I figur 1 är alla de gårdar som har svarat på enkäten markerade på en karta. De gårdar som ligger närmast Rosdala och som har restprodukter eller djurenheter är nummer 2, 6, 9, 15, 16, 17 och 20. Gård 9, 15 och 17 ligger så nära Rosdala att de möjligen uppfyller Jordbruksverkets regler om undantag från hygienisering vid samrötning av animaliska biprodukter, se avsnitt Det innebär att Rosdala kan få tillåtelse av Jordbruksverket att röta dessa gårdars gödsel utan hygienisering av substratet. Två av dessa gårdar har stora besättningar av fjäderfä och den tredje har en mindre besättning nötkreatur. Beräkningar för rågasproduktion har gjorts för samrötning av Rosdalas egna substrat tillsammans med fjäderfägödsel. Gård 2, 6, 9, 16, 17 och 20 ligger nära Rosdala och har uppgett i enkäten att de har vegetabiliska restprodukter som de kan tänka sig lämna till en närliggande biogasanläggning för att få biogödsel i utbyte. Gårdarna har tillsammans en betblastproduktion på ungefär ton per år. Vid skörd av betor lämnas i vanliga fall blasten kvar på marken. För att samla in betblasten krävs ytterligare insatser vilket kostar en del för gårdarna samt att det ger mer markpackning. På grund av sådana förutsättningar är det inte realistiskt att samla in all betblast Inblandning av betblast Mängden betblast per hektar varierar från år till år då andelen beror av väderförhållandena under växtsäsongen. Efter litteraturstudier uppskattas mängden betblast till 4 ton TS per hektar och år. 9 Vid hantering och skörd av betblast uppstår ett visst spill, vilket beräknas till 25 % av totala potentialen. 10 Därmed värderas potentialen för betblast inklusive begränsningar till 3 ton TS per hektar och år. Betblasten ensileras i plansilo och kan därmed lagras under längre tid. För att minimera problem med avrinning av vätska från ensilerad betblast kan bottenplattan till plansilon förses med en bädd av halm som absorberar vätskan. 11 Metanutbytet för rötning av betblast är högt och beräknas uppgå till 337 m 3 metan per ton VS. Det finns försök som visar att samrötning av betblast och gödsel har goda synergieffekter. 12 Därmed är det intressant för Rosdalas del om det finns möjlighet att samla in och lagra betblast från närområdet. Tabell 4 redovisar tillgången på betblast i Rosdalas närområde baserat på utfallet av enkätundersökningen. Alla gårdar som svarat på undersökningen finns inte med i tabellen utan ett urval har gjorts utifrån geografisk placering. Gård nummer 20 ligger längst bort av de aktuella gårdarna och avståndet till Rosdala är 2,5 mil. 9 Linné (2008) 10 Linné (2008) 11 Christensson (2010) 12 Lehtomäki (2006) 21

23 Tabell 4. Redovisning av mängd betblast i Rosdalas närområde. Lantbruk* Betblast i närområdet våtvikt [ton] TS [ton] VS [ton] , ,4 96, , ,5 33, ,9 36,3 Totalt ,8 233,7 *Gårdsnummer från enkätundersökning, se avsnitt (figur 2) för geografisk placering. Gård 16 uppgav ej mängden betblast och har därför inte innefattats i beräkningarna. Av de fem utvalda gårdarna uppgår mängden betblast till ton per år. Det finns en stor osäkerhet i resultatet bland annat eftersom gårdarna själva har uppskattat mängden. Det bedöms inte realistiskt att skörda 100 % av redovisad mängd betblast. Då osäkerhetsfaktorer vägs in uppskattar författarna att Rosdala kan skörda och lagra 900 ton betblast från närliggande gårdar varje år Inblandning av fjäderfägödsel Enkätundersökningen visade att gödsel från fjäderfä är ett intressant substrat. Ungefär fyra kilometer från Rosdala ligger en gård med cirka slaktkycklingplatser. Från denna gård kan det vara intressant att ta in en viss mängd gödsel varje vecka. Fjäderfägödsel har en varierande TS-halt som beror på typ av fjäderfä. Gården i fråga har slaktkycklingar vars gödsel visar sig ha en TS-halt på % vid analys. 13 Fjäderfägödsel har en lägre C/N-kvot än kogödsel. Även mängden ammoniumkväve skiljer sig markant från nötgödseln. Enligt analys är mängden ammoniumkväve kg/ton för slaktkycklinggödseln. 14 Vid preliminära beräkningar visar sig inte fjäderfägödseln ha stor inverkan på substratblandningen då den står för en liten andel av totala mängden substrat. För att TS-halten i substratblandningen inte ska överstiga riktvärdet 10 % är det möjligt att blanda in cirka 1 ton fjäderfägödsel per dag i scenario 1. Detta ger ett tillskott på ungefär 10 kg ammoniumkväve. Den totala mängden ammoniumkväve i scenario 1 blir då 2 kg per ton. Riktvärdet för ammoniumkväve ligger omkring 2-4 kg/ton. I processen kan fjäderfägödsel ge problem med svämtäcke och sedimentering om gödseln innehåller mycket fjädrar och sand. Fjäderfägödsel kan emellertid vara bra att blanda in som substrat då det bidrar positivt till rötrestens egenskaper. Framför allt bidrar fjäderfägödsel med stora mängder fosfor i jämförelse med nötgödsel. I fjäderfägödseln finns det ungefär gånger mer fosfor än i nötgödsel. Mängd gödsel som kan tas in bestäms bäst efter den totala TS-halten i rötkammaren. TS-halten bör inte överstiga riktvärdet 10 % vilket gör det möjligt att i scenario 4:1 blanda in 400 ton fjäderfägödsel per år. I scenario 4:2 är det möjligt att blanda in 800 ton fjäderfägödsel per år. 530 ton per år motsvarar cirka 7 ton i veckan. Transport av fjäderfägödsel kan ske var tredje vecka vid användning av släp med 20 tons kapacitet. 13 Mårtensson (2010) 14 Mårtensson (2010) 22

24 4. Biogasproduktion 4.1. Gasutbyte Vid beräkning av substratens näringsinnehåll och metanutbyte har data från Substrathandboken använts. Dessa uppgifter bygger dock på laboratorieförsök och siffrorna har därefter reviderats efter samråd med experter och ytterligare litteratur. I tabell 5 finns en sammanfattning av viktiga värden för fastgödsel, flytgödsel, majs, vallensilage, betblast samt fjäderfägödsel. Utförligare resultat finns bifogade i bilaga 1. Tabell 5. Data för de olika substraten. I de fall data erhållits i samråd med Nordberg har dessa använts. Metanutbyte för betblast och fjäderfägödsel har hämtats från Avfall Sverige. Data för foderspillet, ensilage och majs har tagits från Substrathandboken. Siffrorna från Substrathandboken ses som osäkra då de rör laboratorieexperiment. På grund av den ringa mängden kasserat foder blir konsekvenserna emellertid små vid beräkningar av scenariernas totala gasutbyte. Metanutbyte [Nm 3 /ton VS]*** Använt metanutbyte [Nm 3 /ton VS] Substrat TS-halt [%] VS-halt [%] Metanutbyte [Nm 3 /ton VS]* Metanutbyte [Nm 3 /ton VS]** Flytgödsel inkl. regn- och 4,7 5,8 3,8-4, ± ± 25 processvatten Flytgödsel utan regn- och 7,2 5, ± ± 25 processvatten Fastgödsel nöt ± ± 25 Vallensilage Majs Betblast Fjäderfägödsel * källa: Substrathandboken 15 ** källa: Nordberg 16 ***källa: Avfall Sverige 17 Gödsel kommer i alla scenarier utgöra den största delen i substratblandningarna. I tabell 6 redovisas ytterligare data gällande fast- och flytgödseln. Med antaganden enligt tabell 6 beräknas biogaspotentialen för olika scenarier med hjälp av en framtagen modell i Excel, se bilaga 2. För beräkning av TS-halt för flytgödseln se bilaga Carlsson & Uldal (2009) 16 Norberg (2010) 17 Avfall Sverige (2008) 23

25 Tabell 6. Substratparametrar för fast- respektive flytgödseln. Beskrivning enhet Gödsel per djurenhet ton flytg./djurenhet*år 10,7 ton fastg./djurenhet*år TS-halt 19 7,2 %. Flytgödsel 20 %. Fastgödsel VS-halt % av TS Gasmängd ±25 Nm 3 CH 4 /ton VS gödsel Energimängd 10 kwh/m 3 CH Gasutbyte för scenarierna Biogaspotentialen har beräknats för de fyra scenarierna. För varje scenario visas vilka mängder biogas som gården kan producera. Beräkningar har även gjorts på vilka mängder metangas detta motsvarar samt energiinnehållet i gasen. Den praktiska energimängden som erhålls i verkligheten kommer vara mindre beroende på den totala verkningsgraden vid förbränning. Den slutliga energivinsten kommer även att bero på anläggningens energiförbrukning, till exempel uppvärmning av rötkammaren. I tabell 7-12 redovisas både volym metan och volym biogas. Biogas består främst av metan och koldioxid men det är endast metan som ger energi vid förbränning. Resultatet sammanfattas i bilaga Scenario 1. Substrat från befintlig produktion Första scenariot behandlar biogasproduktion från det substrat som finns på gården i dagsläget. Det rör sig om flyt- respektive fastgödsel samt kasserat foder i form av majs och ensilage. Biogaspotentialen för gödseln beräknas med hjälp av värden på TS, VS och gasmängd per ton VS enligt tabell 5. Resultatet presenteras i tabell 7. Tabell 7. Biogaspotential för scenario 1. Substratblandningen utgörs av flyt- och fastgödsel samt foderspill före utbyggnad. Årligt gasutbyte flyt, fast samt foderspill Nm 3 Metan Biogas GWh ± ± ,6 ± 0, Scenario 2. Substrat efter planerad utbyggnad Andra scenariot behandlar biogasproduktion från det substrat som kommer finnas på gården efter planerad utbyggnad. Med värden på TS, VS och gasmängd per ton VS enligt tabell 5 beräknas biogaspotentialen för gödseln. Resultatet presenteras i tabell Linné (2008) 19 Se bilaga 3 20 Carlsson & Uldal (2009) 21 Carlsson & Uldal (2009) 24

26 Tabell 8. Biogaspotential för scenario 2. Substratblandningen utgörs av flyt- och fastgödsel samt foderspill efter utbyggnad. Årligt gasutbyte flyt, fast samt foderspill Nm 3 Metan Biogas GWh ± ± ,5 ± 0, Scenario 3. Produktion vid inblandning av betblast Scenario 3:1 och 3:2 behandlar rötning av betblast tillsammans med substrat från Rosdala före respektive efter tillbyggnad av nytt kostall. Beräkningar för scenario 3 grundar sig på enkätens utfall över betblasttillgången i Rosdalas närområde. Tabell 9 och tabell 10 redovisar gasutbytet för scenario 3:1 och scenario 3:2. Tabell 9. Biogaspotential för scenario 3:1. Substratblandningen utgörs av flyt- och fastgödsel, foderspill, majs och betblast före utbyggnad. Årligt gasutbyte flyt, fast, foderspill samt betblast Nm 3 Metan Biogas GWh ± ± ,0 ± 0,2 Tabell 10. Biogaspotential för scenario 3:2. Substratblandningen utgörs av flyt- och fastgödsel, foderspill, majs och betblast efter utbyggnad. Årligt gasutbyte flyt, fast, foderspill samt betblast Nm 3 Metan Biogas GWh ± ± ,0 ± 0, Scenario 4. Produktion vid inblandning av fjäderfägödsel Ett alternativ för att höja TS-halten i rötkammaren och därmed öka dess utnyttjandegrad är att ta in fjäderfägödsel. Sammanställningen av enkätsvaren visade att det fanns stor tillgång på fjäderfägödsel i Rosdalas närhet. Scenario 4:1 visar hur stor biogasproduktionen blir då fjäderfägödsel samrötas med befintligt substrat på gården. Begränsningen i beräkningarna är att TS-halten i rötkammaren blir maximalt 10 %. Scenario 4:2 visar utfallet vid samrötning av fjäderfägödsel tillsammans med substrattillgången på Rosdala efter uppförande av nytt kostall. Tabell 11 och tabell 12 redovisar gasutbytet för scenario 4:1 och scenario 4:2. Tabell 11. Substratblandningen utgörs av flyt- och fastgödsel, foderspill, majs och fjäderfägödsel före utbyggnad. Årligt gasutbyte flyt, fast, foderspill samt fjäderfägödsel Nm 3 Metan Biogas GWh ± ± ,9 ± 0,2 25

27 Tabell 12. Substratblandningen utgörs av flyt- och fastgödsel, foderspill, majs och fjäderfägödsel efter utbyggnad. Årligt gasutbyte flyt, fast, foderspill samt fjäderfägödsel Nm 3 Metan Biogas GWh ± ± ,1 ± 0, Resultat gasutbyte Beräkningarna visar att det finns en stor biogaspotential på Rosdala. Scenario 1 som innebär rötning av substrat vid befintlig produktion ger som lägst 1,4 GWh/år och scenario 2, vilket är situationen vid utbyggnad ger som mest 2,9 GWh/år. Därmed blir slutsatsen att rågaspotentialen för gårdens substrat ligger mellan 1-3 GWh/år vilket motsvarar energiinnehållet i liter bensin. Vid intag av externa substrat ökar biogaspotentialen till som mest 3,5 GWh/år. Diagram 3 visar energiinnehållet i biogasen för scenarierna. Diagram 3. Energiinnehåll i biogasen med standardavvikelse. 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Energiinnehåll biogas, GWh/år Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3:1 betblast Scenario 3:2 betblast Scenario 4:1 fjäderfägödsel Scenario 4:2 fjäderfägödsel 5. Biogassystemet 5.1. Viktiga parametrar I en rötkammare för biogasproduktion krävs specifika förhållanden för att processen ska fungera bra och ge en hög metanbildning. Metan är en restprodukt av vissa mikroorganismers metabolism. Dessa mikroorganismer lever i en syrefri miljö där fullständig nedbrytning av näringsämnen ej är möjlig. I rötkammaren finns en mängd olika mikroorganismer som står för olika uppgifter i rötningsprocessen. Denna process kan delas in i tre steg. Första steget är hydrolys, andra är syrabildning och tredje är metanbildning. Ett substrat bryts ner med hjälp av dessa steg och det är därför viktigt att mikroorganismer från alla steg finns med i rötkammaren och har rätt förutsättningar för att överleva och frodas. I figur 3 visas nedbrytningsförloppet som ett substrat genomgår i en rötkammare. 26

28 Figur 3. De huvudsakliga stegen i rötningsprocessen. Alla steg i processen måste fungera för att metan ska bildas som slutprodukt. Om mikroorganismerna i ett av stegen störs finns risk att hela processen kollapsar. I detta avsnitt beskrivs några av de viktigaste parametrarna som påverkar metanbildningen i rötkammaren. Sammanfattning över riktmärken för viktiga parametrar gällande rötning hittas i bilaga Näringsämnen Som alla levande organismer kräver biogasprocessens mikroorganismer näringsämnen och byggstenar för att kunna växa och föröka sig. Mikroorganismerna behöver även spårämnen och vitaminer för att kunna tillverka de enzymer som behövs vid nedbrytning av substratet. I en rötkammare har mikroorganismerna alltid tillgång på byggstenar och energi då substratet har hög organisk halt. Däremot kan det ibland bli brist på vitaminer och spårämnen om substratet är för ensidigt. I de fall man använder gödsel utgör detta inget problem men ökad variation av substrat kan ge högre metanutbyte ph-värde De flesta mikroorganismer trivs i en neutral miljö, det vill säga ett ph-värde nära 7. Däremot klarar de syrabildande organismerna ph-värden ner till 5 medan metanbildarna inte alls trivs i sura förhållanden. 22 Att mäta ph-värdet i rötkammaren ger en bild av hur processen ser ut just för tillfället. Det ger emellertid ingen information om hur känslig processen är för störningar och hur stor buffertkapaciteten är. Om processen har ett lågt ph-värde har störningen redan slagit igenom och risken finns att den inte går att rädda Jarvis & Schnürer (2009) 23 Jarvis & Schnürer (2009) 27

29 Alkalinitet Ett bättre mått på hur stabil en process är vad gäller surhetsgrad är alkalinitet. Det anger mängden negativt laddade joner som kan binda upp de försurande vätejonerna. I en blandning med hög alkalinitet sker ingen större förändring av ph-värdet då en sur lösning tillförs. Låg alkalinitet kan ge kraftiga svängningar i ph-värdet även vid små tillsatser av sur lösning. Ett mått på alkalinitet är bikarbonatalkalinitet (BA) och bör ligga mellan mg HCO 3 per liter för en stabil process. 24 Ett för högt värde kan leda till att ammoniak frigörs och hämmar metanbildande mikroorganismer Koldioxidhalt Koldioxidhalten indikerar om processen går bra. Vid störning ökar koldioxidhalten snabbt och därefter sjunker ph-värdet. Därför är det bra att mäta koldioxidhalten i processen med jämna mellanrum vilket ger en bra och snabb indikation på processens stabilitet C/N-kvot C/N-kvoten (kol- kvävekvoten) är en viktig parameter för att processen ska fungera bra. Den är även viktig för biogödselns egenskaper. I rötkammaren ska substratblandningen ha en C/N-kvot som ligger mellan 15 och 30. Optimalt för metanproduktionen är en kvot som ligger mellan 15 och 25. Om C/Nkvoten är lägre än 10 hämmas metanproduktionen då ammoniak ackumuleras i rötkammaren. Är C/N-kvoten för hög blir det kvävebrist för mikroorganismerna och deras aktivitet avtar. C/N-kvoten har även betydelse för vilka fettsyror som bildas och i vilka mängder. Ökande kvot ger ökad bildning av fettsyror, vilket inom rimliga gränser kan stimulera metanbildningen Ammoniumkväve I ingående substrat är det mesta kvävet bundet i organiska föreningar. Om substratet skulle användas direkt som gödningsmedel skulle en stor del av kvävet vara oåtkomligt för växterna. I en rötkammare kommer mikroorganismerna att bryta ner de organiska föreningarna och kvävet frigörs i form av ammoniak eller ammonium. Ammoniak och ammonium (NH 3 och NH 4 + ) står i jämvikt med varandra och förhållandet varierar med ph-värdet och temperaturen. I utgående rötrest är en hög halt ammoniumkväve önskvärt då det ger bra biogödsel men i processen kan en hög halt indirekt ställa till problem för mikroorganismerna. Ammonium är inte skadligt för mikroorganismerna men ammoniak är giftigt för dem. Då ammonium och ammoniak står i jämvikt med varandra kommer höga halter ammonium även ge höga halter ammoniak. I samråd med Mats Edström på JTI och Anna Schnürer på SLU drogs slutsatsen att två till fyra gram ammoniumkväve per liter substrat är ett bra riktmärke för processen Partikelstorlek Liten partikelstorlek hos substratet är viktigt för att nedbrytningsgraden ska vara så hög som möjligt i rötkammaren. Ett otillräckligt sönderdelat substrat behöver en längre uppehållstid i rötkammaren för att mikroorganismerna ska hinna bryta ner och omvandla substratet till metan. En mindre partikelstorlek är även att föredra vid omrörning och pumpning av substratet, då det annars kan skapa problem i form av klumpar och stoppbildning. 24 Jarvis & Schnürer (2009) 25 Jarvis & Schnürer (2009) 28

30 Mindre än tolv millimeter partikelstorlek är ett bra riktmärke. 26 För en anläggning på gårdsnivå som har flyt- och fastgödsel som huvudsubstrat är en något större partikelstorlek mer realistisk TS-halt TS-halten (torrsubstans) hos substratet anger hur stor del av substratet som är fast material. Substratet betecknas som torrsubstans efter att det torkats i 105 C under 24 timmar. Halten TS är förhållanden mellan vikten torrsubstans och den ursprungliga våtvikten. TS-halten får inte vara för låg i en kontinuerlig process då mikroorganismerna riskerar att tvättas ur. Vid hög TS-halt behövs en mindre rötkammarvolym. Riktmärke för TS-halten är 7-10 %. 27 TS-halter högre än 12 % kan ge problem vid pumpning och matning av substratet VS-halt VS-halten (volatile solids) är den del av TS-halten som består av organiskt material. Definition av VShalt är den mängd torrsubstans som avgår vid upphettning till 550 C. VS-halten är substratet som kan bidra till bildandet av biogas. Torrsubstans för gödsel brukar bestå av % VS där resten är mineraler och annat oorganiskt material. 28 VS-halten beräknas genom att förbränna torrsubstansen fullständigt och sedan väga den aska som blir kvar Temperatur Temperaturen i rötkammaren måste uppfylla mikroorganismernas krav och optimeras för att de ska trivas så bra som möjligt. En rötkammare kan antingen drivas i ett temperaturintervall som kallas mesofil eller i ett som kallas termofil. Det mesofila temperaturintervallet ligger mellan 25 och 40 C. Optimalt bör temperaturen ligga mellan 35 och 37 C i en mesofil process för att metanbildningen ska bli så hög som möjligt. Nedbrytning i en mesofil process går långsammare än i en termofil. Däremot är processen mindre känslig för störningar i form av temperaturförändringar och giftiga ämnen. 29 Det termofila temperaturintervallet ligger mellan 50 och 60 C. En termofil process är ungefär dubbelt så snabb som en mesofil process vilket betyder att uppehållstiden förkortas för substratet i rötkammaren. Då processen måste ha en högre temperatur måste dock mer energi användas för uppvärmning av rötkammaren än vid en mesofil process Uppehållstid Uppehållstiden är den tid det tar att byta ut substratvolymen fullständigt. Om rötkammaren har en volym på 50 kubikmeter och en kubikmeter både tas ut och stoppas in varje dag, blir uppehållstiden på 50 dagar. Uppehållstiden bestäms av ett antal parametrar. Substratet måste befinna sig tillräckligt länge i rötkammaren för att det ska nå en tillfredställande nedbrytningsgrad. Vanligt är en uppehållstid på dagar för ett blandat substrat men det finns även exempel på anläggningar med betydligt längre uppehållstid. Detta beror dels på att substratet som rötas är svårnedbrytbart, dels på att en rötrest med hög halt av ammoniumkväve är önskvärd. 26 Schnürer (2010) 27 Jarvis & Schnürer (2009) 28 Jarvis & Schnürer (2009) 29 Bioenergiportalen (2008) 29

31 5.2. Biogassystemet allmänt I ett biogassystem ingår i korta drag förlagring, förbehandling, blandning, rötning samt efterrötning och/eller efterlagring. Förlagringen är viktig ifall tillförseln av substrat varierar under året. Helst vill mikroorganismerna i rötkammaren ha så kontinuerlig och jämn kost som möjligt. Detta kan tillgodoses genom att eventuellt överflöd av viss substrattyp lagras för att sedan slussas in i mindre portioner. Behovet av förbehandling varierar beroende på substrattyp, där det överlag gäller att mindre bitar ger mer gas. Om substratet innehåller större, icke rötbara partiklar som dessutom kan ställa till problem för anläggningen, är frånskiljning en viktig del av förbehandlingen. Rötas animaliska biprodukter (ABP) samt gödsel från fler än ett fåtal närliggande gårdar måste materialet genomgå hygienisering, det vill säga värmas till 70 grader i en timme. Används olika substrat i processen är någon form av förblandning viktigt för att få ett så homogent material som möjligt i rötkammaren. Biogasen utvinns i syrefri miljö inne i rötkammaren med hjälp av mikroorganismer som bryter ned materialet med bland annat metan som restprodukt. I rötkammaren är omblandning av största vikt för att få så högt gasutbyte som möjligt. I efterrötningsanläggningen tillåts substratet svalna varvid ytterligare biogas frigörs och tas omhand. Slutligen pumpas rötresten vidare till efterlagring där den lagras i väntan på utgödsling till åkrarna Biogassystemet Rosdala Anläggandet av biogassystem på Rosdala förväntas ske några år innan gården utökar verksamheten med fler djurenheter. Byggnationen av nytt kostall kommer medföra nästan en fördubbling av flytgödselproduktionen. Med detta i åtanke är det viktigt att redan från början planera biogassystemet så att det lätt kan ta emot den ökade substratmängden. Följande avsnitt behandlar etablerade tekniker avseende stegen i den biogasprocess som kan bli verklig på Rosdala Förlagring I nuläget producerar Rosdala i genomsnitt 34 ton flytgödsel dagligen. Efter utbyggnad beräknas den genomsnittliga flytgödselproduktionen uppgå till cirka 57 ton per dag. Flytgödseln bortförs satsvis från kostallen flera gånger dagligen. På grund av den kontinuerliga utgödslingen krävs då inget större lagringsutrymme för flytgödseln. Dagsproduktionen kan i stort sett gå direkt till rötkammaren. Ifall det skulle inträffa ett driftstopp i anläggningen krävs emellertid att flytgödseln tas om hand. Idag transporteras flytgödseln från det största kostallet via självfall till en av gårdens gödselbehållare. Flytgödsel från det andra kostallet kan inte utnyttja självfallet utan pumpas istället till gårdens andra gödselbehållare. Ett lagringsalternativ för flytgödseln vore att det byggs två avskilda utrymmen i de befintliga lagringsbehållarna. Från dessa kan sedan gödseln pumpas in i antingen blandningsbehållare eller direkt in i rötkammaren. Ett annat alternativ är att införskaffa en större blandningsbrunn med rum för två till tre dagars produktion. Vid ett längre driftstopp kan flytgödseln pumpas direkt till rötrestlagret via en gödselspridare eller transporteras via dagens befintliga ledningar. Ett tredje alternativ är att ha en mindre blandningsbrunn rymmande dygnsproduktionen av flytgödsel. Vid driftstopp transporteras gödseln direkt från stallen via dagens befintliga rör till gödselbehållarna. Beroende på stall utgödslas fastgödseln varje månad alternativt var tredje månad. Med andra ord krävs förlagring av fastgödseln för att uppnå en jämn substratfördelning in i rötkammaren. 30 Christensson (2009) 30

32 Foderspillet beräknas uppgå till ungefär 48 ton per år i scenario 1 och det dubbla, cirka 96 ton, i scenario 2. Gården beräknas inte behöva avsätta mark för lagring av foderspillet då det rör sig om relativt små mängder jämfört med fastgödseln. Foderspillet uppskattas även vara någorlunda kontinuerligt över året. En maxnivå inträffar emellertid på sommaren då mer ensilage blir dåligt på grund av högre utomhustemperatur. Den årliga variationen kan dock bortses ifrån då foderspillet utgör en liten del av substratblandningen och inte tros orsaka problem vid diskontinuerlig tillförsel. I tabell 13 sammanfattas de olika tekniska lösningar på förlagring av substrat vid Rosdala. Tabell 13. Fyra alternativ gällande förlagring av substratet. Vid eventuellt driftstopp måste gödselmängderna kunna tas om hand. Förlagring alt 1: Avdelning av befintliga gödselbrunnar. Driftsstopp: Översvämning till befintlig gödselbrunn. alt 2: Större blandningsbehållare, 2-3 dygns produktion. Driftstopp (mer än tre dygn): Gödselspridare till rötrestlagringen/befintlig ledning från kostallen. alt 3: Ingen förlagring, direkt till rötkammaren. Driftstopp: Flytgödseln transporteras via befintliga ledningar till gödselbrunnarna. alt 4: Liten blandningsbrunn, 1 dags produktion. Driftstopp: Flytgödseln transporteras via befintliga ledningar till gödselbrunnarna Förbehandling Den lilla halmmängd som följer med flytgödseln antas inte åstadkomma några större problem för processen. Halmen är dessutom redan sönderdelad i femcentimetersbitar. I flytgödseln inblandas även sågspån men i tillräckligt små bitar att ingen sönderdelning beräknas vara nödvändig. Fastgödseln innehåller en stor del halm som bör finfördelas för att öka gasutbytet. Idag använder Rosdala hellång halm och biogasprocessen skulle vinna på att redan vid skörd, hacka ned halmen till decimeterlånga strån. Långa halmstrån kan även ställa till problem i processen om de fastnar i omrörare och dylikt eller bildar svämtäcke. Möjliggörs god sönderdelning av substratet minskar omrörningsbehovet i rötkammaren och därmed minskar även energiförbrukningen. Ett bra riktmärke för partikelstorleken är mindre än 12 millimeter. 31 En sådan finfördelning lönar sig emellertid sällan då det ofta ger bättre ekonomi att istället öka uppehållstiden i rötkammaren. 32 Foderspillet är väl sönderdelat och kräver ingen särskild förbehandling. Ett alternativ är att lagra några timmar eller dagars fastgödselinmatning i en behållare med rörlig botten försedd med rivanordningar som substratet passerar. Efter behandlingen skruvas antingen fastgödseln till en blandningsbrunn där den blandas med flytgödseln, eller direkt in i rötkammaren via toppmatning. Rosdala kan även investera i en så kallad rörmonterad sönderdelning. Denna sönderdelning kan ske i de rör som förbinder blandningsbehållaren och rötkammaren, efter att fast- och flytgödseln förblandats. Tekniken går ut på att skära substratet då det har begränsad rörlighet, som är fallet i rörledningarna. Rörmonterad förbehandling möjliggör säkrare sönderdelning än rivningsalternativet då substratet inte kan glida undan i samma utsträckning. Även om denna teknik är mer komplicerad kan en investering löna sig i längden då många problem kan undvikas i biogassystemet med väl sönderdelat substrat. 31 Jarvis & Schnürer (2009) 32 Carlsson & Uldal (2009) 31

33 Inget av scenarierna förväntas ha behov av frånskiljning. Frånskiljning är vanligtvis aktuellt då substrat i form av grödor drar med sig sten och grus till biogasprocessen. Då gården enbart rötar sin egen producerade gödsel krävs heller ingen hygienisering. I tabell 14 sammanfattas de tekniska lösningarna gällande förbehandling. Tabell 14. Förslag på olika tekniker att förbehandla fastgödseln. Fastgödseln innehåller stora mängder halm som kan ställa till med problem i processen om den inte sönderdelas. Förbehandling alt 1: Rivning av fastgödseln och toppmatning till rötkammaren genom skruvning. alt 2: Rivning av fastgödseln och skruvning till blandningsbrunn. Sönderdelning genom pump med skärande funktion. alt 3: Alt 2 med rörmonterad sönderdelning Förblandning När det gäller blandning av flytgödseln finns olika alternativ att tillgå. Ett alternativ är att gödseln slussas direkt från stallarna in i rötkammaren. Detta förutsätter att tillräcklig omblandning sker i reaktorn. Eftersom flytgödseln kommer från flera olika kostall kan förblandning vara nödvändigt för att uppnå en så homogen substratblandning som möjligt in i rötkammaren. I biogassystemet på Rosdala kommer antingen fast- och flytgödseln förblandas eller så kommer fastgödseln separat skruvas in i rötkammaren. I fallet då flyt- och fastgödseln förs in separerade till rötningsprocessen kan rötkammaren fungera som en omblandare genom att starkare omrörning sätts in vid varje substratinmatning. I tabell 15 sammanfattas blandningsalternativen för Rosdalas biogasprocess. Tabell 15. För att få högt gasutbyte bör substratet blandas väl, antingen i rötkammaren eller i separat blandningsbrunn. Förblandning alt 1: Ingen förblandning. Tillräcklig omblandning i rötkammaren. alt 2: Förblandning av fast- och flytgödseln. Processen blir bäst ifall fördelningen mellan fast- och flytgödseln är så jämn som möjligt under året. Förhållandet mellan fastgödseln och flytgödseln uppgår i scenario 1 till 9,0 % och i scenario 2 till 6,7 %. Det är denna fördelning som helst ska uppnås i substratblandningen in i rötkammaren. Exempelvis bör man i scenario 1 tillsätta 92 kg fastgödsel för varje ton flytgödsel som stoppas in i rötkammaren. Tabell 16a och tabell 16b redovisar hur mycket flyt- respektive fastgödsel som varje dag bör pumpas in i anläggningen under vinterhalvåret respektive betesperioden. Tabell 16a och 16b. Substratinmatning per dag under vinterhalvåret respektive betesperioden. Inmatningsmängderna bör följas för att förhållandet mellan fast- och flytgödsel ska vara så jämnt som möjligt i rötkammaren under året. Tabell 16a avser scenario 1 och tabell 16b scenario 2. Vinterhalvåret Betesperioden ton flytgödsel/dag ton fastgödsel/dag ton flytgödsel/dag ton fastgödsel/dag 36,6 3,3 28,8 2,6 Vinterhalvåret Betesperioden ton flytgödsel/dag ton fastgödsel/dag ton flytgödsel/dag ton fastgödsel/dag 61,0 4,1 48,0 3,2 32

34 Rötning Rötkammaren (reaktorn) är själva hjärtat i biogasprocessen. Här sker den huvudsakliga nedbrytningen med metangas som restprodukt. Idag finns två typer av rötkammare. Den ena typen, som är vanligast i Sverige, har mindre diameter och är följaktligen högre. Fördelen med denna form är att omrörningen underlättas ju smalare tanken är. I Tyskland används i regel en reaktor som istället är låg med bredare diameter. Taken i dessa rötkammare är ofta av dubbel karaktär, där det innersta taket är ett slags täcke som går att justera med en fläkt. Ifall ingen gas utvinns ur reaktorn vilar innertaket på ett nät för att förhindra att täcket doppas i substratblandningen. Fördelen med denna konstruktion är att ett mindre gaslager integreras i rötkammaren. En annan fördel är att vissa mikroorganismer trivs bra på nätet och kan med hjälp av syre fälla ut svavel. 33 Väggarna i rötkammaren kommer att bestå av antingen betong eller stål, med integrerad värme. Uppvärmning möjliggörs med värmeslingor på antingen väggens insida eller integrerad i väggkonstruktionen. Värmeslingor på rötkammarens botten är ofta inte nödvändig då värmen har svårt att ta sig igenom den eventuella sedimenteringen som sker på tankens botten. Isolering är av stor vikt för att hålla en jämn temperatur i reaktorn. 34 God omrörning i rötkammaren är en av de viktigaste parametrarna för lyckad gasproduktion. Omrörning förhindrar bland annat bildning av svämtäcke. Ett svämtäcke lägger sig som ett lock på substratblandningen och förhindrar gasutveckling. Rötkammaren kan ha så kallad propelleromrörare monterad på reaktorns vägg, vilket är vanligast i de tyska breda reaktorerna. Även centrala omrörare finns att tillgå. Då dessa monteras centralt upptill i byggnaden krävs ett stabilt tak. Den centrala omblandningen är därmed vanligast i de svenska långsmala reaktorerna, då innertaken i de tyska rötkammarna är för instabila. Om Rosdala väljer alternativet med toppmatning av fastgödseln utan förblandning, är det av stor vikt att rötkammaren har en extra god omrörning vilken kan sättas in vid varje substratinmatning. Det kan röra sig om en extra snabbgående propelleromrörare som startas vid inmatningstillfällena. 35 Istället för att ha omrörning i rötkammaren kan en annan typ av blandning sättas in. En del substrat från rötkammaren pumpas då kontinuerligt i en extern slinga för att sedan slussas tillbaka in. Har det inpumpade substratet tillräckligt hög fart sätter det igång en cirkulation i hela rötkammaren. Gasuttaget från rötkammaren sker med hjälp av tryckutjämning. Skall gasen transporteras långt bör fläktar sättas in. När gasen lämnar rötkammaren kommer den att kylas och eventuellt kondensvatten måste då kunna ledas bort. Detta görs med så kallade kondensfällor utefter ledningen. I anslutning till gasutloppet från rötkammaren bör en större kondensfälla monteras där skum kan lagras vid eventuell skumbildning i reaktorn. I tabell 17 sammanfattas alternativen för de tekniska lösningarna när det gäller rötkammaren. 33 Christensson (2009) 34 Christensson (2009) 35 Christensson (2009) 33

35 Tabell 17. Sammanfattning av de viktigaste rötkammarteknikerna. Modell Väggar Omrörare alt 1: Liten diameter, högre tak. alt 2: Stor diameter, lägre tak. alt 1: Betong. alt 2: Stål, rostfritt. alt 3: Stål, extra behandlat vid vätske-gas-fasen. alt 1: Central omrörare. alt 2: Väggfast propelleromrörare. alt 3: Vid toppinmatning av fastgödsel: alt 1/alt 2 med extra omrörning. alt 4: Extern slinga pumpar runt substratet Rötrestlagring/Efterrötning De biogasanläggningar som säkerställer låg metanavgång i rötresten ges högre prioritet vid bidragsansökan hos Jordbruksverket, se avsnitt 7.1. I princip finns tre olika tillvägagångssätt för att tillgodose en miljövänlig rötrestlagring. Ett alternativ är att främja bildande av ett svämtäcke i den slutliga gödselbehållaren, till exempel genom att blanda in halm i rötrestens översta skikt. 36 Svämtäcket bildar då ett lager över rötresten och hindrar skadliga gaser från att läcka ut. Bildandet av svämtäcke försvåras dock om rötresten är för varm eller har för låg TS-halt. 37 Ett annat alternativ är att kyla rötresten när den lämnar rötkammaren och på så sätt avbryta gasbildandet. En värmeväxlare användas för att ta tillvara på värmen vid avkylningen och använda denna för uppvärmning av rötkammaren eller det inkommande substratet. Alternativ tre är att låta rötresten långsamt avsvalna i en efterrötningsprocess. I detta fall måste behållaren vara täckt och den gas som bildas måste kunna tas om hand. Tabell 18 sammanfattar alternativen för efterrötning/rötrestlagring för Rosdalas biogasanläggning. Tabell 18. Sammanfattning av efterrötning/rötrestlagringsalternativen. Efterrötning/rötrestlagring alt 1: Direkt rötrestlagring förutsatt bildande av tillräckligt svämtäcke. alt 2: Direkt rötrestlagring med kylning. alt 3: Efterrötning Dimensionering av anläggningen Temperatur Rosdalas rötkammare bör ha en temperatur runt 37 C, alltså i det mesofila intervallet. Detta motiveras med att processen blir mer stabil och inte lika känslig för störningar. Mesofil rötning är även vanligast i existerande småskaliga biogasanläggningar Uppehållstid I valet av uppehållstid måste flera aspekter beaktas. Kort uppehållstid i rötkammaren ger en mer känslig process för förändringar och hämmande ämnen. Av miljömässiga skäl bör dessutom uppehållstiden inte vara för kort, då kortare tid ger mindre utrötad rest vilket kan orsaka metanläckage i slutlagringen. Av samma anledning ger kortare uppehållstid mindre metanutvinning i rötkammaren och därmed eventuellt sämre ekonomi. En kortare uppehållstid ger emellertid mindre 36 Rodhe (2010) 37 Christensson (2009) 38 Christensson (2009) 34

36 reaktor vilket minskar bland annat materialkostnaderna. 39 Vanligtvis brukar uppehållstiden variera mellan dygn där normalfallet ligger på cirka 30 dygn. 40 I Rosdalas fall beror uppehållstiden på om anläggningen har en efterrötningskammare eller inte. Uppehållstiden kan nämligen kortas med efterrötning eftersom en del av metanen då utvinns i ett steg efter den huvudsakliga rötkammaren Organisk belastning Vanligtvis ligger den organiska belastningen för samrötning av gödsel och livsmedelsrester på 3-4 kg TS per m 3 och dygn. Den organiska belastningen beror bland annat av uppehållstiden Rötkammarvolym Volymen på rötkammaren bestäms av uppehållstiden och dygnsflödet av substrat. Aktiv rötkammarvolym är den volym som upptas av substrat. Definitiv rötkammarvolym är den aktiva volymen samt volymutrymme för gaslager. I rapporten har gaslagerutrymmet bestämts till 18 % av den aktiva rötkammarvolymen. 41 I tabell 19 redovisas dimensionsparametrar för rötkammaren innan och efter byggnation av nytt kostall. För underlag till beräkningar se bilaga 5. Tabell 19. Dimensionering av rötkammaren. Uppehållstid är satt till normalfallet på 30 dygn. Med Maxflöde av råvaror menas vinterhalvårets gödselproduktion då alla djur vistas inomhus. Råvaruflödet kommer emellertid vara lägre under sommarmånaderna. Scenario Uppehållstid [dygn] Variation [dygn] Maxflöde av råvaror [m 3 /dygn] Aktiv rötkammarvolym [m 3 ] Variation [m 3 ] Definitiv rötkammar -volym [m 3 ] Slutlagrings-/efterrötningsvolym I dagsläget är Rosdala i behov av mer lagringsutrymme för den producerade flytgödseln. Med andra ord behöver en ny gödselbehållare byggas oavsett vilket scenario som blir verklighet. Det totala behovet av nytt lagringsutrymme uppgår till 4000 m 3. Detta skulle delvis kunna tillgodoses med byggandet av tillräckligt stor efterrötnings- eller slutlagringsbehållare. En efterrötningsanläggning medför i regel stora kostnader bland annat då den måste vara försedd med gastätt tak. Detta har bidragit till att en del gårdar projektgruppen varit i kontakt med valt att avstå en sådan investering. I Rosdalas fall betalar sig en del av kostnaderna för en efterrötningsanläggning indirekt genom att behållaren ändå behöver byggas på grund av ovan nämnda lagringsbehov. Under efterrötningen frigörs även en del gas vilket bidrar med att betala anläggningen. Med en efterrötningskammare tillgodoses även Jordbruksverkets viljeyttring om förhindrad metanavgång i rötresten och därmed ges högre prioritet vid bidragsansökning. Rosdala kan även tillgodose lagringsbehovet med en vanlig gödselbehållare. Rötresten från rötkammaren kommer då eventuellt behöva kylas för att minska metanläckaget. Detta ifall inte ett tillräckligt svämtäcke bildas. Bildandet av svämtäcke försvåras i och med att rötresten är uppvärmd samt har relativt låg TS-halt. TShalt [%] Organisk belastning [kg TS per dygn och rötkammarvolym] 1 30 ±5 40, ,2 ±204, ,3 8,3 2, ±5 66, ,6 ±332, ,2 8,1 2,7 39 Christensson (2009) 40 Schnürer (2010) 41 Nordberg (2010) 35

37 Vid utbyggnad av nytt kostall, scenario 2, kommer lagringsbehovet att öka med ytterligare m 3 och nya lagringsbehållare kommer behöva byggas. Dessa nya gödselbehållare kan med fördel byggas ute på fälten, så kallade satellitbrunnar. På så sätt hamnar biogödseln närmare spridningsområdet och Rosdalas utgödsling effektiviseras Diskussion biogassystemet Tidigare har nämnts att biogassystemet på Rosdala bör klara den ökade gödselproduktion som en utbyggnad medför. Ett lämpligt sätt att tillgodose detta är att laborera med uppehållstiden i rötkammaren. Substratnivån i rötkammaren bör hållas jämn för att underlätta bland annat uttag av gödsel och omrörning. Med en längre uppehållstid i rötkammaren innan utbyggnad kan samma rötkammarvolym erhållas efter utbyggnad. På detta sätt blir volymbehovet i rötkammaren samma före och efter utbyggnad. I tabell 20a-c redovisas tre alternativ på rötkammarvolym. Tabell 20a-c. Tre alternativ till dimensionering av rötkammaren. Lägg märke till hur väl överens rötkammarvolymen i scenario 1 respektive 2 stämmer. Detta på grund av skillnaden i uppehållstid. Scenario Uppehållstid [dygn] Maxflöde av råvaror [m 3 /dygn] Alternativ 1 Aktiv rötkammarvolym [m 3 ] Definitiv rötkammarvolym [m 3 ] Organisk belastning [kg TS per dygn och rötkammarvolym] , , ,5 2, , , ,7 3,4 Scenario Uppehållstid [dygn] Maxflöde av råvaror [m 3 /dygn] Alternativ 2 Aktiv rötkammarvolym [m 3 ] Definitiv rötkammarvolym [m 3 ] Organisk belastning [kg TS per dygn och rötkammarvolym] 1 36,5 40, , ,6 2,4 2 22,5 66, , ,2 3,7 Scenario Uppehållstid [dygn] Maxflöde av råvaror [m 3 /dygn] Alternativ 3 Aktiv rötkammarvolym [m 3 ] Definitiv rötkammarvolym [m 3 ] Organisk belastning [kg TS per dygn och rötkammarvolym] , , ,6 2, , , ,8 4,2 I tabell 20a-c framgår att uppehållstiden i rötkammaren för scenario 1 kommer vara relativt lång vilket medför en hög utrötningsgrad. Behovet av en efterrötningskammare är med andra ord begränsat då den största delen gas redan har utvunnits i rötkammaren. Efter utbyggnad kommer däremot uppehållstiden i reaktorn minskas ned. En efterrötningskammare bör då användas till att få ut mer gas ur rötresten. 36

38 Åren som anläggningen drivs utan efterrötningskammare kan bli kritiska vad gäller metanavgång i rötrestlagren. Uppehållstiden under dessa år är emellertid relativt lång vilket ger en hög utrötningsgrad på substratet. Dessutom har substratblandningen i scenario 2 en större mängd fastgödsel vars stora halminnehåll bidrar till att bilda svämtäcke. Ovanstående utgör argument för att metanavgången i rötrestlagren under dessa år inte kommer vara särskilt stor. En lämplig volym på efterrötningskammare beräknas ligga på omkring m 3 med en uppehållstid på cirka 7-15 dagar Exempelanläggning I Smålands nordöstra hörn utanför Västervik ligger gården Odensviholm. Biogasplaner har länge funnits på gården och år 2008 stod anläggningen klar. Biogasen produceras av nötgödsel från cirka djur. Gödselmängden från dessa är 47 m 3 flytgödsel och 2,8 ton fastgödsel per dygn, vilket ger en rågasproduktion på ungefär 110 kwh/dygn. 42 Gården valde att anlita Swedish Biogas International för projektering och Weltec Biopower för leverans av anläggningen. Anledningen till detta val av anläggning var att Weltec är en väletablerad leverantör samt att de levererar rostfria tankar som tål den relativt aggressiva gödseln. Figur 4. Schematisk bild över anläggningen på Odensviholm. 43 Illustratör: Kim Gutekunst, JTI institutet för jordbruks- och miljöteknik. Gården har tre brunnar som består av en stor behållare med en liten behållare inuti. Utgödslingen går till den lilla behållaren och därifrån pumpas flytgödseln över till blandningstanken, där en homogen blandning uppnås, se figur 4. Därefter pumpas flytgödseln in i den m 3 stora rötningsanläggningen vars aktiva reaktorvolym är m 3. In i reaktorn skruvas även den sönderdelade fastgödseln samt foderspillet. Rötningen sker vid 39 C. Efter en uppehållstid på ungefär 30 dagar pumpas rötresterna ut till de stora behållarna i brunnarna. Dessa behöver inget tak då ett tillräckligt svämtäcke bildas på toppen. Odensviholm har ingen efterrötningsanläggning då man ansåg att 30 dagars uppehållstid kompenserar den eventuella gasmängd en sådan anläggning skulle ge. 44 Rötrestlagrets totala storlek är ungefär m 3 och inbyggnad av de små förlagringsbehållarna i de stora behållarna beräknas ha sparat kronor Bioenergiportalen (2009a) 43 Bioenergiportalen (2009a) 44 Hermansson (2010) 45 Bioenergiportalen (2009b) 37

39 6. Användning rågas 6.1. Fordonsgas Biogas består till största del av koldioxid och metangas. Gasen går att använda som fordonsbränsle om metanhalten är tillräckligt hög. Möjligheten att använda biogas som fordonsbränsle gör den väldigt intressant som energibärare då det är möjligt att ersätta fossila bränslen. Biogasens sammansättning varierar beroende på vilken typ av substrat som rötas. Vanligt är att biogas har en sammansättning på 60 % metan och 40 % koldioxid vid rötning av ett blandat substrat. För att biogasen ska fungera som fordonsgas måste större delen av koldioxiden tas bort och svavel, vatten och partiklar måste avskiljas. Idag finns två olika klasser för energigas, A-klass som är 97 ±1 % och B- klass som är 96 ±2 % metan Tekniker Uppgradering av biogasen till fordonsgas kan göras på ett antal sätt och fler är idag under utveckling. I Sverige används främst fyra olika tekniker för uppgradering av biogas. 46 Gemensamt för dessa är en stor investeringskostnad. För småskalig biogasproduktion innebär detta en väldigt stor kostnad i förhållande till avkastning. Större biogasproducenter kan emellertid återbetala sina anläggningar inom en rimlig tid. Utvecklingen av nya tekniker för uppgradering pågår för fullt och fyra nya tekniker bedöms vara aktuella för Sverige inom en snar framtid Dagens tekniker De fyra vanligaste teknikerna som används idag är vattenscrubber, scrubberteknik med selexol, PSA (Pressure Swing Adsorption), och kemisk absorption. Vattenscrubbertekniken bygger på att gasen förs in i vatten under högt tryck (6-15 bar). 48 Koldioxiden löser sig i vattnet medan metanet avgår som gas. Tekniken kräver tillgång till stora mängder billigt vatten. Uppgradering med selexol är i princip samma sak som vattenscrubbertekniken men med selexol som absorbent. Lösligheten för koldioxid i selexol är cirka tre gånger högre än i vatten vilket medför att anläggningarna är mindre jämfört med vattenscrubbers. 49 Selexol löser även svavelväten och ammoniak bättre än vad vatten gör. Uppgradering genom PSA-teknik bygger på att gasen renas genom en molekylsikt. Reningsmetoden kräver ofta ett antal förfilter som tar bort andra ämnen som kan finnas i gasen, till exempel flyktiga kolväten och svavelväten. Dessa ämnen sänker annars metanutbytet i processen. Den stora kostnaden för tekniken är siktmaterialet. Kemisk absorption renar biogasen från koldioxid med en kemikalie, exempelvis en etylamin. Processen utförs vid atmosfärstryck vilket minskar elanvändningen i jämförelse med de andra teknikerna. Kemisk absorption kräver god tillgång av värme då kemikalien regenereras med vattenånga Framtidens tekniker I ett examensarbete från SGC diskuteras fyra nya tekniker som förutspås vara aktuella på den svenska marknaden inom snar framtid. 50 Teknikerna är kryoteknik, processintern metananrikning, 46 Persson (2003) 47 Benjaminsson (2006) 48 Lloyd Engineering (2010) 49 Persson (2003) 50 Benjaminsson (2006) 38

40 småskalig vattenscrubber och membranteknik. Kryoteknik bygger på kylning av biogasen från rötkammaren. Gasen kondenseras vid en temperatur under -78,5 C då koldioxiden blir flytande medan metan fortfarande är i gasform. Möjlighet finns att kyla gasen ytterligare till -161 C och få flytande metangas. Vid användning av kryoteknik fås flytande koldioxid vilket kan öka lönsamheten om avsättning finns även för denna. Processintern metananrikning uppgraderar biogasen genom att luft driver ut koldioxiden från rötmassan. Rötmassa överförs från rötkammaren till en desorptionskolonn där luft tillförs och koldioxid avgår. Rötmassan återförs sedan till rötkammaren. Processen skiljer sig från övriga då rötmassan renas från koldioxid istället för att biogasen renas. Metoden beräknas höja metanhalten till 95 % vilket är för lågt enligt det Svenska kravet på fordonsgas. Uppgraderingsmetoden kan ses som ett försteg till andra tekniker för att sänka kostnaden 51. Småskalig vattenscrubber bygger på samma princip som de konventionella teknikerna men används i mindre anläggningar och till lägre kostnader. Membranteknik uppgraderar biogasen genom att gasen förs genom ett membran som hindrar metangasen men släpper igenom koldioxiden. Gasen har ett tryck på 6 till 10 bar och leds genom en mängd små rör gjorda av membranmaterialet. Då tekniken är ny och membranen inte har testats under längre tid är det inte fastställt vilken livslängd de kommer att ha. Livslängden för membranen uppskattas till två till tre år och de förväntas stå för 20 % av investeringskostnaden Gårdsbaserad uppgradering Anläggningar för uppgradering av biogas kräver stora investeringar och driftskostnader. Vilka gränser som finns för lönsamhet är svårt att säga då få konkreta exempel finns. Några rapporter tar upp beräkningsexempel på lönsamhet för uppgraderingsanläggningar och föreslår vilken gasproduktion som måste uppnås för att en uppgradering ska vara lönsam. Erfarenhet kring uppgraderingsanläggningar kommer idag från stora anläggningar eller anläggningar som bedrivs på försök och inte har krav på sig att vara lönsamma. På grund av detta är det svårt att avgöra utifrån litteraturstudier i fall uppgradering kan löna sig på gårdsnivå. Kostnaden för uppgradering på gårdsnivå varierar mycket beroende på hur avsättningen för gasen sker. Finns tillgång till ett större gasnät är det möjligt att koppla in sig via rörledningar vilket minskar kostnader för transport av gasen kraftigt. Avsättning för gasen säkerställs och kraven på leveranssäkerhet minskar. Om gården ligger mer avlägset finns möjlighet att transportera den uppgraderade gasen i flaskor. Kostnader tillkommer för komprimering av gasen och transport till tankställe. I ett sådant fall kan det även finnas krav från en uppköpare på den mängd som ska levereras vid varje tillfälle. En sådan säkerhet kan vara svår att uppfylla för en enskild gård då risk finns för driftstopp i någon del av anläggningen. För att öka leveranssäkerheten skulle en möjlighet vara att ett flertal gårdar producerar biogas som sedan uppgraderas i en gemensam anläggning. En större anläggning minskar investeringskostnaden för de enskilda gårdarna och vid ett haveri på en gård kan de andra fortfarande leverera gas. 51 Benjaminsson (2006) 52 Benjaminsson (2006) 39

41 Exempelanläggningar Dagens gårdsbaserade biogasanläggningar med uppgradering till fordonsgas har byggts med hjälp av olika stöd. Anläggningarna är tänkta som demonstrationsobjekt och anläggs ofta av lantbruksbaserade lärosäten som använder dem i utbildningssyfte. Ett exempel är Plönninge naturbruksgymnasium där en anläggning som rötar gödsel från gårdens djurbesättning har uppförts. Gården använder biogasen till både värme- och elproduktion samt uppgradering till fordonsgas i en anläggning som byggts på gården. Uppgraderingsanläggningen använder vattenscrubberteknik och byggdes av företaget Biorega. Enligt Lars Hollman på Plönninge naturbruksgymnasium kostade uppgraderingsanläggningen cirka 2,5 miljoner kronor. Öknaskolan som ligger cirka 2,5 mil från Nyköping byggde en biogasanläggning år I anläggningen rötas livsmedelsavfall från Nyköping tillsammans med gödsel och ensilage från gården. Rågasen används till elproduktion samt till fordonsgas efter uppgradering. Uppgraderingen sker på gården med vattenscrubberteknik och anläggningen är byggd av företaget Biorega. I Mjölby ska två gårdar och en kommunal deponi producera biogas till en gemensam uppgraderingsanläggning. Projektet har namnet Östgöta Gårdsgas och beräknas vara klart sommaren Den uppgraderade fordonsgasen ska ledas till ett tankställe i närheten vilken redan idag säljer biogas som levereras dit i flaskor på lastbil Rosdala och fordonsgas Rosdala ligger i ett område som inte har något utbyggt gasnät. Tankstationer och fordon för biogas har ingen större utbredning. Satsningar på kommunal nivå ligger långt fram i tiden Närmaste tankstation för biogas ligger i Ystad cirka fyra mil från gården. Operatör av tankstationen är E.ON och gasen kommer idag på lastbil komprimerad i flaskor. Utbyggnad av tankstationer för biogas i den del av Skåne där Rosdala ligger är troligen osäker då förhållandevis få fordon passerar området. 55 För Rosdalas del krävs en större produktion av biogas i området för att investering i uppgradering till fordonsgas med säkerhet ska vara lönsamt. Om fler gårdar i närheten skulle starta upp biogasproduktion finns möjligheterna att bygga gemensam uppgraderingsanläggning och skapa ett gasnät i området. I områden där biogas uppgraderas till fordonsgas är oftast kollektivtrafiken köpare av gasen. Som exempel finns Skånetrafiken, Gamla Uppsala Buss i Uppsala och Östgötatrafiken i Linköping. En insats från närliggande kommuner skulle kunna skapa en avsättning för fordonsgas i området och skapa möjlighet för etablering av tankstationer Kraftvärme Kraftvärmeproduktion, det vill säga att bränna gasen på gården för att få värme och el, är den hittills vanligaste avsättningsmöjligheten för gårdsbaserade biogasanläggningar. I Sverige finns än så länge ett fåtal lönsamma exempel medan det i Tyskland finns över stycken. Kalkyler för att få lönsam verksamhet varierar kraftigt beroende på substrat och motor. De typer av motorer som finns att tillgå är gasmotorer, dual-fuelmotorer, konverterade dieselmotorer, gasturbiner samt stirlingmotorer. Livslängden för en kraftvärmestation beräknas till ungefär tio år medan själva motorn har kortare livslängd. 56 Därefter behövs bland annat renovering av generator och andra 53 Bengtsson (2010) 54 Prahl (2010) 55 Hennius (2010) 56 Hermansson (2010) 40

42 komponenter. Problemet med kraftvärme är att det finns relativt få anläggningar som varit i drift mer än fem år. De flesta äldre anläggningar har sämre anpassade motorer än de leverantörerna erbjuder idag och därmed blir gammal driftsdata inte helt tillförlitlig. De flesta motorer verkar dock hålla upp mot tio år om större renovering sker regelbundet Tekniker Gasmotor Gasmotorn är en klassisk ottomotor anpassad för ren gasdrift. Inget externt bränsle behövs vilket gör att man undviker att bli direktberoende av till exempel oljepriset. Elverkningsgraden, i intervallet kw, ligger mellan 28 och 37 procent beroende på belastning och storlek Då beräknas generatorverkningsgraden till 93 %. I Sverige har flera gårdar använt sig av små gasmotorer i storleksordningen kw. Dessa har ofta haft stora driftsproblem Dual-fuelmotor Dual-fuel motorer är motorer som både drivs av metan och diesel. Då metanet inte antänds genom kompression tillsätts en liten mängd diesel som i sin tur antänder metanet. Dieselförbrukningen beräknas uppgå till 5-10 % av totala bränslemängden. 60 Ett flertal anläggningar förbrukar stundtals mer diesel då gasproduktionen sjunker, detta för att bibehålla maximal elproduktion. Elverkningsgraden på dual-fuelmotorerna är generellt sett mycket hög, omkring %. 61 En stor fördel med denna motor uppkommer om gården har tillgång till rapsodling. Dieseln kan då ersättas av kallpressad rapsolja och resterna av rapsen kan pressas till kakor och användas som djurfoder Konverterad dieselmotor Konverterade dieselmotorer är den tredje typen av kolvmotorer som används. Dessa är vanliga dieselmotorer försedda med tändstift för att antända gasen. Motorn är oftast något dyrare än dualfuelmotorn. Den stora fördelen är att elproducenten inte är beroende av dieselpris samt att miljönyttan blir högre med denna typ av motor. Dessa motorer är anpassade för elproduktion av biogasdrift och har därför ofta väldigt hög elverkningsgrad, %. 63 Tyska företaget Dreyer Bosse tillverkar bland annat dessa motorer. Motorerna från Dreyer Bosse rekommenderas av Swedish Biogas International för den som är intresserad av hög elproduktion Gasturbin Utöver kolvmotorer går även gasturbiner att använda för elproduktion. Den största fördelen med gasturbinen är dess få rörliga delar vilket leder till låg servicekostnad samt lång livslängd. Svenska Enerswede är återförsäljare av det italienska företaget Turbecs turbiner. En turbin från detta företag finns på gården Hagaviks biogasanläggning. Gasturbinen har en förhållandevis låg elverkningsgrad på % beroende på belastning. 65 Service sker vid timmar vilket motsvarar minst en gång om året och en större renovering sker vid timmar. Den mindre servicen tar ungefär fyra timmar 57 Kampmann (2002) 58 Lantz (2010) 59 Lantz (2010) 60 Svensén (2008) 61 Kampmann (2002) 62 Lantz (2010) 63 Lantz (2010) 64 Hermansson (2010) 65 Hall (2010) 41

43 och den större en till två dagar. Livslängden för en turbin beräknas till ungefär timmar eller tio år. Turbec ser inga problem med att utföra en större renovering, likt den vid timmar, efter timmars drift. Därmed bör turbinens livslängd förlängas med flera år. De få turbiner som funnits i drift under lång tid visar att livslängden är mer än timmar. Gasturbiner visar även lägre utsläpp av kolväten och kväveoxider Stirlingmotor Det sista alternativet som finns vid kraftvärmeproduktion är stirlingmotorn. Stirlingmotorn har en relativt låg elverkningsgrad runt 25 %. Denna typ av motor har i vissa fall visat sig vara kostnadseffektivare än till exempel gasmotorer men då krävs avsättning av värmen. Plönninge naturbruksgymnasium i Halland är en gård som använder stirlingmotor i sitt biogassystem då deras värmebehov är högt. På stirlingmotorns varma sida krävs minst 300 C. För att uppnå god ekonomi bör temperaturen ligga på C och för att dessa temperaturer ska vara möjliga krävs förbränning. Därmed går inte motorn att koppla in till rökgaserna från en gasmotor eller gasturbin då rökgaserna har betydligt lägre temperatur. I Sverige finns tillverkare av stirlingmotorer av Clean Energy och Ripasso Energy. Dessa ligger dock i storleksordning betydligt under respektive över i effekt än vad som kan vara aktuellt i Rosdalas fall Gårdsbaserad elproduktion I och med att den lokalt producerade elmarknaden växer har erfarenheter visat att det ofta varit mycket krångligt för producenten att ansluta sig till elnätet. Branschorganisationen Svensk Energi har därför sammanställt Anslutning av Mindre Produktionsanläggningar. 67 I samband med detta utgavs Administrativa riktlinjer för anslutning av mindre produktionsanläggningar vilka accepterats som branschstandard. Där beskrivs vad som ska ingå i ansökningen och vilka handläggningstider man kan förvänta sig. I och med lokal produktion har frågan om dess negativa och positiva inverkan blivit uppmärksammat. Oftast ses de negativa sidorna tyngre än de positiva. Eftersom el som produceras och konsumeras lokalt minskar överföringsförluster i stamnätet räknas detta i stora delar av Sverige som något positivt. Därmed har begreppet nätnytta införts. Nätnyttan uppgår till några ören per kwh. Nätägaren är skyldig att ersätta den lokala producenten om nätnytta finns i området. Erfarenheter från Hagavik utanför Malmö visar att Rosdala borde kunna erhålla en nätnytta mellan 5,5 och 7,5 öre/kwh. Nätägaren är skyldig att ansluta alla elproducenter under kw installerad effekt. Nätägaren har emellertid rätt att ta ut skälig anslutningsavgift vilket kan motsvara kostnad för förstärkning av nätet och dylikt. Exempel på detta är Sötåsens anläggning som är direktansluten till en 10 kv-ledning med egen transformatorstation. För att sälja el till nätet skulle ytterligare en transformator behövt sättas in men investeringen ansågs vara för dyr. Produktionsanläggningen måste ha en elmätare som mäter in- och utgående el timvis. Elmätaren bekostas av nätägaren men producenten står för avläsning och rapporteringskostnader. Mätarens kostnad brukar röra sig om några tusen kronor per år. Ett alternativ kan vara att göra som Sötåsens anläggning där egenproducerad el förbrukas på gårdens interna nät. Därmed behöver skolan köpa in 66 Hall (2010) 67 Andersson (2010a) 42

44 mindre el utifrån. Förhållandet mellan producent och nätägare har ibland varit komplicerat. Oftast har det från nätägarens sida funnits bristande kunskap på hur anläggningen ska kopplas in och hur köp och försäljning ska gå till. Odensviholm hade problem med E.ON och fick i början ingen såld el redovisad. E.ON var behjälpliga men lyckades inte lösa problemet. Därför valde gården att byta elleverantör till Bixia och företaget Rejlers anlitades för handel av elcertifikat Exempelanläggningar Idag finns det i Sverige flera färdiga anläggningar som producerar el från biogas. Generellt sett har de större motorerna haft färre problem än de mindre. 68 Den slutsatsen går att dra både på gårdsnivå och för reningsverk. Gården Odensviholm har valt att enbart köra kraftvärme med betoning på elproduktion då värmebehovet är ytterst litet. Den värme som inte används till rötkammaren fläktas bort sommartid. Den bildade gasen förbränns i en konverterad dieselmotor av märket MAN. Motorn är en V8 på 430 hk med en eleffekt på 260 kw. I dagsläget körs den endast på halv effekt i väntan på utbyggnad av gården. Denna förhållandevis dyra motor valdes då den är optimerad för elkraftproduktion av biogas och har därmed en hög verkningsgrad samt låg servicekostnad per kwh. 69 Odensviholm har en intern elförbrukning på ungefär kwh/år och anläggningen beräknas producera det dubbla. Överskottet ska säljas till elnätet. I Odensviholms ekonomiska kalkyl sattes ett elpris till 50 öre/kwh samt elcertifikat på 20 öre/kwh. Inga bidrag från energimyndigheten togs med i kalkylen. Som elbolag, efter problem med E.ON, valdes Bixia vilka är specialiserade på el producerad från förnybar energi. För att underlätta installationsprocessen av anläggningen levererades motorrum, pumprum och kontrollrum färdigbyggda i containrar som enkelt kunde placeras och installeras på gården. Weltec stod för två montörer och Odensviholm bidrog med sex montörer för uppförandet. 70 Alviksgården utanför Luleå har svin och eget slakteri. Gården har investerat i en 16-cylindrig 35-liter stor Deutz gasmotor. Enligt tillverkaren ska verkningsgraden ligga på % vid maxlast. Oftast går emellertid motorn på uppemot 80 % last, men kan köras ned till 50 % last. Serviceintervallet för motorn är 500 timmar för oljebyte och filter, timmar för kontroll av tändsystem och ventiljustering, timmar tändstiftsbyte, timmar för stor service av Deutz med topplocksbyte. Motorn på Alviksgården har gått över timmar utan större problem och då med knappt kallstarter. Ingen garanti lämnades på antalet starter. På Hagavik utanför Malmö används en gasturbin av modell T100 från Turbec. Turbinen levererar cirka 80 kw ut på elnätet. 71 Förutom lite problem i början har turbinen fungerat bra och har i nuläget väldigt hög driftsäkerhet. Leverantören garanterar timmars livslängd. Hagavik valde att teckna ett treårigt serviceavtal där all service ingår. Då gården mycket sällan har strömavbrott valdes möjligheten till reservkraft bort. Lantbrukaren uppskattar tiden för drift och underhåll till ungefär en timme om dagen. 68 Andersson (2010a) 69 Hermansson (2010) 70 Hermansson (2010) 71 Andersson (2010a) 43

45 Vid mindre kraftvärmeanläggningar, till exempel Sötåsen, Stora Stenstorp, Öknaskolan och flera reningsverk, har flera problem dykt upp. Det rör sig om låga livslängder på anläggningarna (knappt ett år), driftstopp på grund av för låg metanhalt samt för låg elkvalitet vid dellast Rosdala och kraftvärme Produktion av kraftvärme är det bästa alternativet för en gård i Rosdalas situation. Den producerade elen säljs ut på elnätet. Rosdalas värmebehov är emellertid begränsat. Idag används värmen från mjölken samt jordvärme för att tillgodose gårdens uppvärmningsbehov, vilket är en billig och smart lösning. En del av värmeproduktionen skulle kunna användas för att ersätta värmepumpen på Rosdala och därmed spara på elförbrukningen. Används en motor för kraftvärmeproduktion måste denna kylas för att inte överhettas. Kylning krävs med andra ord för gasmotor, Dual-fuelmotor, konverterad dieselmotor samt stirlingmotor. Däremot behövs ingen avkylning i gasturbinfallet. För Rosdalas del finns en mycket viktig skatteregel att ta hänsyn till. Anläggningen beräknas ha en generatoreffekt på minst 100 kw och är därmed skattepliktig. Det är den juridiska personen som levererar elen som är skattepliktig. Produktion av el från biogas som säljs vidare till ett elhandelsbolag som exempelvis E.ON, omfattas ej av energiskatt. Den el som köps in för drift av biogasanläggningen är däremot skattepliktig. Elproducenten är skyldig att anmäla produktion och inköp av el på blankett SKV Bidrag och mervärdesinkomster 7.1. Investeringsbidrag Via jordbruksverket kan Rosdala ansöka om ekonomiskt stöd för gårdsbaserade biogasanläggningar. Bidraget innefattar följande moment: Förbehandling (hygienisering, sönderdelning, blandning, rivning, inmatning) Rötkammare Gaslager Säkerhetsanordning såsom facklingsutrustning Efterrötning Efterlagring Kraftvärmeanläggning Uppgraderingsanläggning Anslutning till befintligt gasnät och/eller uppgraderingsanläggning Pumpning mellan ovanstående samt omrörning I södra Sverige innebär stödet ett bidrag på 30 procent av anläggningsomkostnaderna, med ett tak på 1,8 miljoner. De ansökningar, vars biogasanläggning innefattar stora stallgödselmängder har prioritet i behandlingsprocessen. Vad som menas med stora mängder har inte definierats av Jordbruksverket. Detta kan mer ses som en viljeyttring från myndighetens sida, där rötning av gödsel premieras på grund av dess stora miljönytta. 74 Prioritet ges även till de anläggningar som planerar att på något sätt 72 Andersson (2010a) 73 Nilsson (2010) 74 Jordbruksverket (2010a) 44

46 hindra metanavgång från rötresten. Det kan göras antingen genom att rötresten innan lagring får passera en efterrötningsbehållare, alternativt kyls ned innan slutlagring, eller att tillräckligt svämtäcke bildas i den slutliga gödsellagringen Elcertifikat Lagen om elcertifikat infördes år 2003 för att främja produktionen av förnyelsebar energi. Elcertifikaten utgör ett marknadsanpassat styrmedel där elkonsumenterna betalar lite extra för miljövänlig elproduktion. Systemet går ut på att elproducenterna får ett certifikat från staten för varje MWh producerad förnyelsebar el. Samtidigt har kraftbolagen samt vissa andra företag krav på sig att köpa en viss kvot certifikat i förhållande till dess elförsäljning respektive elanvändning. De är så kallade kvotpliktiga. Kvoterna är fastställda till och med år Kraftbolagens extra kostnad för inköp av certifikat läggs sedan på kundernas elräkning. I långa loppet är det alltså den enskilda individen som står för det extra bidraget till elleverantörer av förnyelsebar energi. Elcertifikatsystemet medför ytterligare en inkomst utöver elförsäljningen till elproducenterna av förnyelsebar energi. Två myndigheter ansvarar för elcertifikatsystemet. Energimyndigheten har bland annat till uppgift att godkänna produktionsanläggningar och ta emot anmälningar från kvotpliktiga. Mängden producerad el rapporteras av nätägaren till Svenska Kraftnät som utfärdar elcertifikat till producenten. Varje elproducent skapar ett användarkonto i det nätbaserade programmet Cesar. Kontoinnehavaren ansvarar tillsammans med nätägaren för att de inrapporterade mängderna producerad energi är korrekta. Den 15 varje månad utfärdas elcertifikat baserat på den senaste månadens produktion. Systemet läser även av de senaste sex månaderna för att kontrollera ifall kompletteringar gjorts på de dagar där mätvärden fattats. Senast den 1 mars varje år skall de kvotpliktiga lämna in en deklaration på elförsäljning/elanvändning och redovisa hur många certifikat de ska köpa in. Den 31 mars skall berättigat antal certifikat finnas på deras konto. Den sista april annullerar Svenska Kraftnät certifikaten på de kvotpliktigas konton. Det senaste årets elcertifikat har sålts till ett medelpris på 312,74 kr. 75 Sedan startåret 2003 har antal elcertifikat per försåld respektive använd MWh el ökat från 7,4 % till dagens 17,9 %. I dagsläget kommer denna nivå hålla i sig fram till år 2013 då kvoterna kommer minska för att år 2030 ligga på 4,2 %. I nuläget råder emellertid ett överkott på elcertifikat och förslag på ökade kvoter samt förlängning av elcertifikatsystemet till år 2035 finns. 76 En ny anläggning får endast elcertifikat de första 15 åren. I de ekonomiska kalkylerna har elcertifikatpriset satt till 245 kr/mwh, vilket är ett medelpris på certifikat från systemets början år Produktionsstöd På uppdrag av regeringen har Energimyndigheten, Jordbruksverket och Naturvårdsverket sammanställt en rapport som syftar till att skapa sektoröverskridande strategi för biogasproduktion. I delrapport 2010:14 föreslås ett bidrag till biogasproducerande lantbruksföretag på 20 öre/kwh rågas. 78 Stödet utgår ifrån en samhällsekonomisk värdering av de klimat och miljönyttor rötning av 75 Svenska kraftnät (2010) 76 Energimyndigheten (2010) 77 Johansson (2010) 78 Energimyndigheten (2010) 45

47 gödsel kan ge. Det är inte säkert att detta stöd kommer realiseras då det i slutändan är upp till regeringen att lagstifta om förslaget. I de ekonomiska kalkyler som presenteras i denna rapport har beräkningar gjorts både inkluderande och exkluderande bidraget på 20 öre/kwh. Till skillnad från investeringsbidrag utgör produktionsbidrag en osäkerhet då dessa stöd inte kan garanteras i framtida scenarier Mervärde biogödsel När gödseln genomgår en rötprocess förändras den i flera avseenden. Till exempel ökar halten växttillgängligt kväve, så kallad ammoniumkväve. Den ökande ammoniumkvävehalten medför att mindre volym gödsel behöver spridas på åkrarna. Överskottet på rötrest kan då säljas vidare som högkvalitativt biogödsel. I rötningsprocessen beräknas halten ammoniumkväve stiga med 5-7 %. Den högre siffran gäller ifall biogassystemet inkluderar en efterrötningsprocess, det vill säga endast för scenario 2. I tabell 21 värderas gödselns kvalitetshöjning. Beräkningar har gjorts i relation till priset på mineralgödsel. Kvävet värderas då till 14 kronor per kilogram ammoniumkväve. 79 Ingen hänsyn har tagits till att Rosdala vid utbyggnad kan sälja mer gödsel. Utförligare beräkningar finns att hitta i bilaga 6. Tabell 21. Värdering av kvalitetshöjning på rötad gödsel i och med högre halt ammoniumkväve. Vid byggnad av kostall kan gården tjäna kr årligen på försäljning av gödselöverskottet. Scenario Innan biogasanläggning ammoniumkväve [kg/år] Efter biogasanläggning ammoniumkväve [kg/ år] Ökning [kg/år] Värdering [kr/år] Under rötningsprocessen avgår främst grundämnena kol, väte och syre som gas. Näringsämnena i gödseln till exempel kalium, fosfor, kväve passerar rötkammaren någorlunda oförändrade. På grund av detta ökar koncentrationen av näringsämnen i rötresten. Då gödsel blir mer näringsrik minskar även i detta fall mängden som behöver spridas på åkrarna. Rosdala får då en minskad kostnad när det gäller transport- och spridningsutgifter. I tabell 22a och 22b redovisas kostnaden för gödselspridning före och efter biogasanläggningen. Endast scenario 1 har behandlats. Rosdala kommer nämligen inneha lika mycket mark efter utökandet av verksamheten. Med andra ord kommer samma mängd gödsel spridas på gårdens mark vid scenario 1 som 2. Spridningskostnaderna kommer därmed minska med lika mycket oavsett om nytt kostall har byggts eller inte. I åtanke har tagits att mindre gödsel behöver spridas på grund av den högre halten ammoniumkväve. Kostnaden för spridning av fastgödsel har satts till 17,3 kronor per ton. Spridning av flytgödsel förväntas kosta 29,2 kronor per ton. 80 Utförligare beräkningar redovisas i bilaga Edström (2008) 80 Edström (2008) 46

48 Tabell 22a och b. Tabell 22a redovisar Rosdalas nuvarande kostnader för spridning av gödsel. Kostnaderna för spridning av fastgödsel är lägre än de för flytgödsel. I tabell 22b redovisas Rosdalas gödselspridningskostnader efter att biogasanläggningen står klar. Då fast- och flytgödselrötas tillsammans erhålls en flytande biogödsel. Varje år sparar Rosdala kr vad gäller transporter vid spridning av gödsel efter biogasutbyggnad. Flytgödsel Fastgödsel Kostnad spridning Scenario [ton/år] [ton/år] [kr/år] Massa rötrest Kostnad spridning Scenario [ton/år] [kr/år] Vinst [kr/år] Värdering av biogödsel uppgår i scenario 1 till kronor årligen. I scenario 2 blir besparingen kronor per år. Utförligare beräkningar redovisas i bilaga Ekonomi 8.1. Ekonomi fordonsgas För att utreda lönsamheten med fordonsgas för Rosdala görs en uppskattning av potentiella köpare i området. Köpare av fordonsgas kan i Rosdalas fall vara privata fordon, Skånemejeriers fordon, små företagare i närområdet eller energibolag. Privata fordon kan till exempel vara gårdens egna fordon. Rosdala uppskattas kunna byta ut tre av de befintliga bensin- och dieselbilarna mot gasbilar. Skånemejerier har redan idag fordon som går på energigas och har som mål att utöka sin andel gasdrivna fordon. En teoretisk möjlighet är att Skånemejerier skriver avtal med Rosdala om att tanka sina fordon där vid lämpliga tillfällen. Ett tekniskt hinder för detta kan vara att det tar för lång tid att tanka ett så stort fordon med gas. Glimåkra Åkeri, en entreprenör som kör mjölktransporter åt Skånemejerier i östra Skåne, har idag fyra fordon som drivs av energigas. Dessa fordon kan köra 400 km på en tank med en förbrukning på 4,53 Nm 3 /mil. Fordonen tar cirka 15 minuter att tanka. Avtal med små företag i närheten skulle kunna vara en möjlighet för att säkerställa avsättningen för fordonsgas från Rosdala. En undersökning av intresset från småföretag i närområdet krävs som underlag. Ett avtal med något energibolag som tar hand om den fordonsgas som Rosdala producerar kan ge en säker inkomst. Ett sådant avtal kan dock innebära att Rosdala måste garantera en viss mängd gas vid varje tillfälle vilket är svårt då oförutsedda driftstopp kan ske. Intresset från olika energibolag för fordonsgas som produceras på gårdsnivå är svalt då mängden gas är liten. Vid samtal med E.ON vid två olika tillfällen framkom det att E.ON idag inte är intresserade av småskalig fordonsgas. I följande beräkningar används ett pris på 11,9 kronor per Nm 3 fordonsgas som var det genomsnittliga priset på fordonsgas den 11 maj år Gasbilen.se (2010) 47

49 Drift av egna fordon Vid beräkning av lönsamheten då gasen används till att enbart den egna gårdens fordon, måste även kostnad för nya bilar kalkyleras. Om Rosdala har tre egna gasfordon och dessa tankas med totalt 6,57 Nm 3 fordonsgas per dag blir intäkterna kr/år Närliggande småföretag som köpare En undersökning av antalet småförtagare i området som kan vara möjliga köpare av fordonsgas krävs för beräkning av hur mycket gas som kan säljas. Vid antaganden om att tre företag med en bil var tankar sina bilar på Rosdala en gång per vecka, blir totala gasmängden 40 Nm 3 gas per bil och vecka. Intäkterna blir kronor per år. I tabell 23 redovisas de potentiella intäkterna för fordonsgas från de egna fordonen samt eventuella småföretagares fordon. Tabell 23. Om småföretagare i närområdet väljer att tanka sina fordon med gas från Rosdala samt fordon från gårdens egen park kan följande intäkter innehavas. Drift av egna fordon Småföretagares fordon Totalt Antal fordon Nm 3 fordonsgas per dygn Nm 3 fordonsgas per år Intäkt Kostnaden för en uppgraderingsanläggning varierar kraftigt beroende på kapacitet och vilken kvalitet gasen har. Vid kontakt med företaget Malmberg Water ger de ett pris på ungefär kronor för en anläggning med en kapacitet på 100 Nm 3 /h. Företaget säger att de vanligtvis inte levererar mindre anläggningar. Företaget Biorega har inriktat sig på mindre uppgraderingsanläggningar och har levererat anläggningar med kapaciteten 10 och 20 Nm 3 /h. En sådan anläggning kostar omkring kronor 82 men uppgraderar endast gasen till klass B (metanhalt på 96 ±2 %). I Bioregas anläggning ingår gaslager och även en tankstation vilket ger köparen möjlighet att tanka bilar direkt på sin gård. Ett problem är att det lagringsutrymme som levereras med anläggningen endast rymmer några dagars produktion av uppgraderad fordonsgas. Vid samtal med Biorega säger de att ungefär 300 dagars drift om året krävs för att göra anläggningen lönsam. För att en sådan kontinuerlig drift ska vara möjligt krävs en daglig avsättning för all gas som uppgraderas. Om anläggningen har en kapacitet på 10 Nm 3 /h produceras 144 Nm 3 fordonsgas per dygn vilket ger Nm 3 fordonsgas per år. Ovanstående beräkning utgår ifrån att sex gasfordon finns i området. Det ger en avsättning på 24 Nm 3 fordonsgas per dygn vilket knappt är en femtedel av produktionen med Bioregas anläggning. En sådan anläggning är då olönsam för Rosdala Ekonomi kraftvärme Utvärdering inkomna offerter Ett offertunderlag framtaget av projektgruppen har skickats ut till potentiella leverantörer av biogassystemet på Rosdala. Underlaget redovisas i bilaga 8. Offerten skickades ut till Swedish Biogas 82 Karlsson (2010) 48

50 International (SBI), Götene Gårdsgas-Sveaverken, Norups Gård samt Abetong. Nedan sammanfattas de erhållna offerterna Swedish Biogas International, SBI Swedish Biogas International i Linköping offererar delar av komponenter eller hela anläggningar beroende på kundens önskemål. Företaget har 15 års erfarenhet av biogas och då främst i form av stora kommunala anläggningar. Idag levererar företaget även utrustning för gårdsnivå och främsta exempel är gården Odensviholm. SBI:s förslag för Rosdala är en anläggning mycket lik Odensviholms. Det man erbjuder är produkter från Weltec som SBI anser har hög tysk kvalitet och lång livslängd. Rötkammaren är helt i rostfritt stål och förslag finns på tre storlekar 1400, 1500 och 1800 m 3. I rötkammaren sker dubbel omrörning med hjälp av en fast diagonal omrörare och en höj- och sänkbar för optimal omrörning. För inmatning av fast substrat leveras en blandningsvagn på 8 m 3. Denna vagn har roterande knivar i botten som finfördelar fastgödseln som därefter skruvas in i rötkammaren. SBI påpekar att vagnen är robust och håller hög kvalitet samt att det fasta substratet är väl behandlat när det anländer till rötkammaren. Eventuell blandningsbrunn med rörmonterad sönderdelning utgår därmed. Två typer av motorer till kraftvärmeanläggningen erbjuds i offerten. Ett alternativ är Dreyer Bosse 150 kw CHP-motor (konverterad dieselmotor) med en verkningsgrad upp mot 40 % och dellastegenskaper runt 37 %. 83 Det andra alternativet är en Schnell Dual-fuelmotor. SBI har dock inga problem med att ta in andra alternativ som till exempel gasturbin om sådan efterfrågas. I offerten ingår dessutom teknikcontainer med pump, styr- och reglersystem. Montage och installation görs av tre personer och Rosdala tillhandahåller eventuell extra arbetskraft vid behov. Processtöd under första året ingår och innefattar hjälp med uppstart, utbildning i processfrågor och utbildning till behörighet för gasföreståndare. Rötrestlager och betongplattorna till rötkammaren och efterrötningskammaren ingår inte i kostnadsförslaget som SBI har lämnat. Företaget bedömer att det oftast blir billigare att anlita lokala leverantörer för dessa delar. SBI tillhandahåller däremot ritningar för bottenplattorna. SBI anser inte att efterrötningskammare behövs då studier har pekat på låga metanutbyten. Den beräknade livslängden är minst 20 år på merparten av delarna. SBI hävdar att i Tyskland finns över stycken liknande fungerande anläggningar och att motorerna utan problem går fem år vid normal service. Livslängden på motorn sätts i kalkylen till tio år och då beräknas timmars drift per år. Under denna period kommer regelbundet omfattande renovering av motorn göras. Det finns möjlighet att teckna drift- och serviceavtal med SBI. Underhållskostnaden för hela anläggningen brukar beräknas till 1-2 % av investeringskostnaden. SBI anser att fordonsgas inte är lönsamt i dagsläget utan är mer intressant då kraftvärmeanläggningens livslängd har passerat. Avvikelser från författarnas beräkningar är att SBI anser sig kunna producera minst Nm 3 biogas vid utbyggnad. I fallet Odensviholm har gården producerat 3 % mer gas än vad som på förhand var kalkylerat. 83 Baserad på eurokurs 9,70 kr 49

51 Götene Gårdsgas - Sveaverken Götene Gårdsgas AB är ett av de bolag som levererar kompletta anläggningar för biogasproduktion. Företaget ägs sedan år 2009 av Sveaverken som är en stor leverantör av lantbruksprodukter. Götene gårdsgas offererar bara hela anläggningar. Den tekniska utrustningen Götene levererar skiljer sig något mot författarnas teoretiska beräkningar och förslag men är ändå intressant. Götene offererar en anläggning bestående av blandningsbrunn, rötkammare, gaslager, fackling samt gasottomotor för elkraftsproduktion. Komponenterna beskrivs noggrannare nedan. Blandningsbrunnen är komplett isolerad med värmeåtervinning, omrörning och skärande pump. Det finns inget förslag på extern sönderrivare, men eventuell blandningsvagn med inmatningsskruv direkt till rötkammaren finns att tillgå. Förslaget är dock att blanda det fasta substratet direkt i blandningsbrunnen och ej köpa blandningsvagnen. Rötkammaren byggs i betong och maxstorleken de kan leverera är 655 m 3. I offerten erbjuds två på 665 m 3 och en på 510 m 3. Där fungerar de två större som huvudrötkammare och kommer vara helt isolerade och den tredje som halvisolerad efterrötkammare. Ett gaslager beräknas behövas och består av en 20 fots container. Där tillkommer också facklan. Dessa två komponenter kan köpas separat om annan leverantör av övrig utrustning skulle väljas. Kraftvärmeaggregatet består av gasmotorer på 50 kw styck varav två stycken i scenario 1 och tre stycken i scenario 2. Dessa levereras i varsin container. Götene hävdar dock att man borde kunna uppnå effekter kring kw på denna motor och att det i så fall skulle räcka med två stycken för Rosdalas del. Götene har valt att slopa Audi/Volkswagenmotorerna de tidigare levererat för att istället använda sig av Vortecs motorer. De finns då både som robusta V6- och V8-modeller för ökad livslängd. 84 Götene är inte främmande för att använda sig av gasturbin och har börjat samarbeta med Capstone som är en stor amerikansk tillverkare. Angående fordonsgas ansågs detta inte uteslutet men kostnaden för uppgraderingsanläggning var cirka fem miljoner kronor. Dock hade samarbete inletts med ett företag som hoppas kunna leverera uppgraderingsanläggningar från två miljoner kronor. Vid 5 % ränta ges positivt kassaflöde från första året. Dock skall då tas i beaktelse att offerten är baserad på gödselproduktion efter utbyggnad och en något mindre rötkammare än som senare föreslogs. Götene Gårdsgas tillägger gärna att de räknar på ett försiktigt biogasutbyte och i verkliga fall har man oftast överträffat dessa. I offerten ses vinst genom bättre gödsel vilket är beräknat utifrån minskad användning av konstgödsel. Vinsten vid lägre TS är att gödseln går fortare att pumpa och att man därmed spar tid Norups Gård Norups Gård i Skåne har sedan 20 år tillbaka tillverkat rapsdiesel och har nyligen även gett sig in i biogasbranschen. Företaget har levererat en offert utifrån författarnas offertunderlag för en biogasanläggning på Rosdala. I offerten ingår pumpbrunn, inmatningsanläggning för fast substrat, rötkammare, efterrötningskammare, rötrestlager, teknikhus, interna ledningar, pumpar, omrörare, processtyrning och kontroll. 84 Jansson (2010) 50

52 Vid samtal med Sven Norup framkom det att inmatningsanläggningen som angivits i offerten består av en modifierad fodervagn samt rörmonterad sönderdelning. Fodervagnen sönderdelar det fasta substratet till fem centimeter långa delar, vilket tillförs blandningsbrunnen. Denna brunn har en dränkt pump med skärande funktion, vilken transporterar substratet vidare till rötkammaren. I rörledningen mot rötkammaren passerar substratet en rörmonterad sönderdelare som fördelar substratet ner till 1-2 centimeter stora bitar. Norup poängterar att om stora mängder fast substrat i form av ensilage ska tillföras rötkammaren rekommenderas toppmatning eftersom det annars kan uppstå problem i blandningsbehållaren. Vid val av toppmatning av fast substrat räcker det med en modifierad fodervagn och ingen rörmonterad sönderdelning är nödvändig. Nackdelen med toppmatning är att substratet inte blir lika finfördelat som då det passerar ett system bestående av rörmonterad sönderdelare. Substratet från blandningsbrunnen förvärms genom värmeväxling i efterrötningskammaren. Ytterligare uppvärmningsbehov av substratet i rötkammaren sker med värmeslingor som är placerade längs med väggarna. Enligt Norup uppgår energiåtgången för uppvärmning av rötkammaren till ungefär 12 % av energiinnehållet i den producerade gasen. Elbehovet för biogasanläggningen är cirka 3 % av biogasens energiinnehåll. Rötkammaren har en aktiv volym på 1799 m 3 och levereras från A-betong oisolerad. Behållaren isoleras på plats och förses ytterst med korrigerad plåt. Höjden är 6 meter och diametern 20,6 meter. Behållaren har en diagonalomrörare samt en dränkbar pump som kan justeras i höjdled. Reaktorns uppehållstid är 27 dygn. Efterrötningskammaren har en volym på 1500 m 3 och uppehållstiden är beräknad till 22 dagar enligt författarnas önskemål i offertunderlaget. Ingen propelleromrörning förekommer men det finns möjlighet till omblandning genom att utnyttja biogasanläggningens pumpsystem. Offerten innehåller ett rötrestlager på 3000 m 3 utan tak. Behållaren är 6 meter hög och har en diameter på 26 meter. Rötrestlagret levereras komplett med bottenplatta. Kraftvärmepaketet levereras i container och består av en modifierad Scaniamotor med Dualfuelteknik, generator, gasrening, nödkylare och ventilation. Motorns elektriska effekt är 250 kw och verkningsgraden uppges till 43 % av tillverkaren. Verkningsgraden som anges baseras på test enligt standarden DIN Motorn helrenoveras efter driftstimmar. Dieselåtgången vid förbränning i motorn uppgår till 3,8 % och används biodiesel krävs 4 %. Det motsvarar ungefär 2,3 liter diesel på driftstimme. Svavelrening till motorn sker via luftinblåsning i rötkammarens topp vilket gör att svavlet faller ut i fast form. Resterande svavel renas i en enkel vattenscrubber. I offerten ingår även en gaspanna som kan hantera hela gasproduktionen och därmed fungerar som säkerhetsutrustning vid service och fel på motorn Abetong Abetong har fått möjlighet att lämna kostnadsförslag utifrån framtaget offertunderlag. Till skillnad från SBI, Götene Gårdsgas och Norups Gård tillhandahåller Abetong inte helt nyckelfärdiga biogasanläggningar. Abetong kan leverera biogasanläggningens byggnadsdelar vilket innebär blandningsbrunn, rötkammare, efterrötningskammare och rötrestlager. Maximala höjden på väggelementen är 14 meter vilket möjliggör stor flexibilitet vid dimensionering av behållare. Samtliga betongelement är oisolerade. Det medför att behållarna får isoleras på utsidan då de monterats och 51

53 isoleringen täcks med väderbeständigt material. Två typer av gastätt tak erbjuds. Till behållare med stor bottenarea rekommenderas membrantak eftersom det är billigare än betongtak. 85 Offerten ger förslag på en cylinderformad blandningsbrunn försedd med betongtak med öppning för blandningsutrustning. Enligt offertunderlaget efterfrågades rötkammare och efterrötningskammare med membrantak. En begränsning vid val av denna taktyp är att väggelementens höjd kan väljas till maximalt åtta meter. I övrigt är det inget som begränsar dimensioneringen vilket ger stor flexibilitet vid val av rötkammare och efterrötningskammare. Abetong anpassar anläggningarnas element efter beställarens önskemål gällande håltagning för rörgenomförningar och serviceluckor. I offerten lämnades även förslag på rötrestlager Kalkylering Tidigare i denna rapport beskrivs flera intressanta förslag på teknik som kan gå att använda vid biogasproduktion. De anläggningar som finns i Sverige har visat att produktion av gas på gårdsnivå absolut är tekniskt genomförbart. Problemet vid granskning av dessa gårdar är att krav på ekonomisk avkastning ej varit prioriterat. Där rör det sig istället om försöksanläggningar med stora bidrag från till exempel kommun och länsstyrelse. I fallet med Rosdala då banklån kommer att upptas blir därför kravet på en lönsam investering av mycket hög prioritet. Den tekniska livslängden för anläggningen anses vara minst 20 år varav vissa komponenter (motor, pumpar med mera) byts tidigare. 86 Ekonomiska livslängden är därför satt i kalkylen till 20 år. Efter tio år görs nyinvestering i främst kraftvärmeanläggningen. Nuvärdemetoden har valts att användas vid kalkylering efter litteraturstudier och personlig kontakt med Hans Andersson, professor i ekonomi vid SLU. Metoden bygger på att samtliga årliga kostnader och intäkter räknas om till dagens penningvärde. Den låga ränta banker erbjuder idag är inte realistisk att utgå ifrån utan sätts till 5 %. 87 Beräkningarna är gjorda utifrån real kalkylränta vilket innebär att framtida nettobetalningar räknas i dagens penningvärde. I rapporten fastslås kalkylräntan till bankräntan, det vill säga 5 %. Detta för att visa på vilken återbetalningstid en biogasanläggning på Rosdala skulle ge utan krav på avkastning. Vid kalkylering av scenario 1 och 2 har författarna valt en investeringskostnad baserad på inkomna offerter. Samtliga leverantörer påpekar att prisuppgifterna är ungefärliga och vid fortsatt projektering bestäms investeringskostnad mer exakt. Tidigare framtagen parameter på metanutbyte har används (175 m 3 metan per ton VS). Som jämförelse med författarnas valda metanutbyte har kalkylering även utförts på offerternas beräknade elproduktion. Övriga parametrar vid kalkylering är följande: Vid elproduktion används 37 % elverkningsgrad. Elpriset är satt till 77 öre/kwh vid år noll. Priset är baserat på spotpris 45 öre 88, elcertifikat 24,5 öre 89 i 15 år, nätnytta 7,5 öre. 90 Spotpriset ökar i kalkylen med 2 % per år. Det gör att spotpriset slutar på 67 öre/kwh efter 20 år. Årlig avsättning för värme beräknas till kronor. (bilaga 7) 85 Tingvall (2010) 86 Svensson (2007) 87 Andersson (2010b) 88 Kundkraft.se (2010) 89 Johansson (2010) 90 Andersson (2010a) 52

54 Mervärde för gödsel sätts till kr för utbyggnad och kronor efter utbyggnad. (Bilaga 6) Investeringskostnaden är satt till 8 miljoner kronor för en biogasanläggning som är dimensionerad att klara substrattillgången vid scenario 2. Då investeringsstödet på 30 % räknas bort uppgår kostnaden till 6,2 miljoner kronor. En alternativ investeringskostnad för scenario 1 har använts i kalkylen. Där uppgår grundinvesteringen till 6,5 miljoner kronor vilket med investeringsbidrag ger en kostnad på 4,7 miljoner kronor. Denna anläggning är inte anpassad efter substratflödet i Scenario 2. Drift och underhållskostnad är satt till kronor per år och där inkluderas en arbetskostnad på kronor vilket motsvarar 0,5 arbetstimmar per dag. Efter tio år görs en större nyinvestering i bland annat kraftvärmeanläggningen till en kostnad av 1 miljon kronor. Utöver ovanstående parametrar har även kalkylering gjorts utifrån Energimyndighetens föreslagna produktionsstöd på 20 öre/kwh metangas, se avsnitt 7.3 för mer ingående beskrivning. Varaktigheten på detta stöd är osäkert och är i beräkningarna satt till 10 år. I kalkylen för scenario 2 beräknas de tre första åren enligt substrattillgången för scenario 1. Detta då biogasanläggningen uppförs innan utbyggnad av nytt kostall. Resultatet av nuvärdesberäkningen redovisas i diagram 4. Återbetalningstiden läses av där kurvorna skär x-axeln. Samtliga återbetalningstider inkluderar kalkylränta på 5 %. Diagram 4. Återbetalningstid för biogasanläggningen vid olika scenarier kr Återbetalningstid biogasanläggning kr kr kr År kr kr kr Scenario 1 Scenario 2 Leverantörsfall Scenario 1 med anpassad anläggning Scenario 1, anpassad anläggning inkl. prod. stöd Scenario 2 inkl. prod.stöd 20 öre/kwh 53

55 Resultat investering kraftvärmeanläggning Rosdalas planer på utbyggnad bedöms som mycket troliga och därför ses investeringen dimensionerad för scenario 2 som mest intressant. Scenario 2 som är baserat på författarnas antagna parametrar visar återbetalningstid på 18 år. Leverantörer uppskattar högre metanutbyte vilket enligt författarnas beräkningsmetod förkortar återbetalningstiden till 14 år. Skulle investering av anläggning i denna storlek ske utan att utbyggnad av kostall genomförs ses ingen lönsamhet i anläggningen inom 20 år, se kurva Scenario 1. Vid medtagande av det potentiella produktionsstödet i beräkningarna, visar det på en återbetalningstid runt åtta år för Scenario 2. Författarna har även erhållit en prisindikation på vad en mindre anläggning anpassad för dagens substrattillgång skulle kosta. Beräkningar visar då att utan produktionsstöd är lönsamhet för Scenario 1 svårt att uppnå. Det är dock viktigt att påpeka att beräkningar i Scenario 1 grundar sig på samma servicekostnader som för Scenario 2. Internräntan för respektive scenario framgår i tabell 24. Vid antagande att bankräntan sätts till 5 % syns tydligt vilka scenarier som är olönsamma. Särskilt tydligt blir detta i Scenario 1 där räntan ligger långt under 5 % (-0,5 % och 2,3 %). Tabell 24. Internränta för kalkylerade scenarion. Scenario Internränta Scenario 1-0,5% Scenario 2 5,8 % Leverantörsfall 7,7 % Scen. 1 med anp. anl. 2,3 % Scen. 1 med anp. anl. Inkl. prod. Stöd 9,4 % Scenario 2 inkl prod. Stöd 12,1% Diskussion investering kraftvärmeanläggning Som resultatet visar kommer återbetalningstiden för investeringen i Scenario 2 vara relativt lång men investeringen blir ändå lönsam inom 20 år. En fråga som då väcks är, kommer animalieproduktion vara aktuellt 20 år framåt i tiden? Beräkningar grundar sig på att kostnadsfri råvara för reaktorn i form av gödsel finns att tillgå under hela den ekonomiska livslängden. Denna fråga måste investeraren ta i beaktande då beslut ska tas. Anläggningens rötkammare möjliggör dock rötning av annat substrat för att bibehålla gasproduktion och intäkter kan säkras. Vid intag av externt substrat i form av till exempel energigrödor måste kostnad av råvaror inkluderas. Intäkterna kan dock öka genom att gasutbytet ökar vilket ger högre elproduktion. Scenario 3 och 4 kan då bli särskilt intressanta att gå vidare med. 54

56 Känslighetsanalys En biogasanläggning vid Rosdala behöver ge intäkter för att vara lönsam som investering. Intäkterna kommer framför allt från försäljning av elektricitet till elnätet. Det finns dock många parametrar som påverkar lönsamheten. För att förstå hur dessa parametrar påverkar kalkylerna har en känslighetsanalys gjorts. Den tittar närmare på några nyckeltal, och åskådliggör hur lönsamheten påverkas då dessa förändras. Ett exempel på nyckeltal är investeringskostnaden, som leder till en årskostnad från amorteringar och räntor. 91 Om investeringskostnaden råkar bli 30 % högre än vad som först beräknats är det viktigt att inte hela projektet går i stöpet. De nyckeltal som varierats i denna känslighetsanalys är: Investering Elcertifikat Produktionsstöd Metanutbyte i rötkammare Elpris Elverkningsgrad i motorn Drift och underhåll DoU De nivåer som nyckeltalen testats utifrån är 70, 85, 100, 115, 130 respektive 150 % av framtaget basfall. Basfallet är fastställt efter uppskattning utifrån kända data, bland annat från existerande anläggningar. Detta leder fram till värdena i tabell 25. Investeringskostnaden är angiven efter att investeringsstödet på 30 % räknats bort. Tabell 25. Variation av nyckeltal. 70% 85% 100% 115% 130% 150% Investering 4,34 5,27 6,2 7,13 8,06 9,3 miljoner kr Elcertifikat 17,2 20,8 24,5 28,2 31,9 36,8 öre/kwh Produktionsstöd 0 20 öre/kwh Utbyte i rötkammaren Nm3 metan /ton VS Elpris 1,4 1,7 2 2,3 2,6 3 Procentenheter årlig ökning spotpris Elverkningsgrad i motorn 0,31 0,37 0,43 0,48 kwh el / kwh i bränsle Drift och Underhåll (DoU) 0,14 0,17 0,2 0,23 0,26 0,3 miljoner kr Genom att variera ett nyckeltal i taget och mata in i kalkyleringsmodellen, erhålls biogasanläggningens nya återbetalningstid. De nya erhållna återbetalningstiderna presenteras i tabell Edström (2008) 55

57 Tabell 26. Beräkningsunderlag för varierad återbetalningstid med hjälp av nyckeltal. Nivå (%) 70% 85% 100% 115% 130% 150% förklaring Investering Investering (Mkr) 4,34 5,27 6,2 7,13 8,06 nyckeltal Återbetalningstid (år) 11,9 14, ,1 28,1 Avvikelse från basfall (år) -6,1-3,9 0 4,1 10,1 till känslighetsanalys Elcertifikat Certifikatförsäljning (öre/kwh) 17,15 20,825 24,5 28,175 31,85 36,75 nyckeltal Återbetalningstid (år) 20,8 19, , Avvikelse från basfall (år) 2,8 1,1 0-1, till känslighetsanalys Produktionsstöd Produktionsstöd (öre/kwh) 0 20 nyckeltal Återbetalningstid (år) 18 8,1 Avvikelse från basfall (år) 0-9,9 till känslighetsanalys Utbyte i rötkammare Utbyte (Nm3 metan/ton VS) nyckeltal Återbetalningstid (år) 24, ,8 10,1 från modell Avvikelse från basfall (år) 6, ,2-7,9 till känslighetsanalys Elpris Elpris (årlig procentuell ökning) 1,4 1,7 2 2,3 2,6 3 nyckeltal Återbetalningstid (år) 19,1 18, ,1 16,7 16 från modell Avvikelse från basfall (år) 1,1 0,3 0-0,9-1,3-2 till känslighetsanalys Elverkningsgrad i motorn Elverkningsgrad 0,3145 0,37 0,4255 0,481 nyckeltal Återbetalningstid (år) 25, från modell Avvikelse från basfall (år) 7, till känslighetsanalys Drift och Underhåll Servicekostnad (miljoner kronor / år) 0,14 0,17 0,2 0,23 0,26 0,3 nyckeltal Återbetalningstid (år) 15 16, , ,5 från modell Avvikelse från basfall (år) -3-1,5 0 1,4 4 6,5 till känslighetsanalys 56

58 år För att åskådliggöra känsligheten hos systemet visas avvikelsen från basfallet som funktion av nyckeltalen i diagram 5. För att läsa diagrammet följs kurvan för nyckeltalet som ska undersökas från basnivån (100 %). Linjerna visar hur återbetalningstiden förändras jämfört med basfallet då nyckeltalet ändras med ett visst antal procent. Diagram 5. Känslighetsanalys för olika parametrar. Känslighetsanalys scenario % 85% 100% Nivå 115% 130% 145% Investering Elcertifikat Prod.stöd Utbyte i rötkammare %-ökning spotpris el η motor DoU Diskussion känslighetsanalys Utifrån diagram 4 fås en bild av vilka parametrar som kan påverka lönsamheten för biogasanläggningen. De linjer med kraftigast lutning åskådliggör de parametrar som ger störst effekt på återbetalningstiden om de avviker från basfallet. Skulle till exempel utbytet i rötkammaren överstiga basfallet med 15 % minskar återbetalningstiden drastiskt medan en förändring i priset på elcertifikat inte påverkar återbetalningstiden nämnvärt. I fallet med produktionsstöd är det inte en procentuell ökning som anges i diagrammet utan ett uppskattat värde för den producerade biogasen. I dag finns inget sådant stöd men Energimyndigheten har lämnat förslag på att införa ett stöd om 20 öre per producerad kwh rågas. 57

59 9. Lagstiftning och regelverk rörande biogasanläggningen Det finns en mängd lagar och förordningar som berör biogasanläggningens verksamhet. En del regler berör samrötning med animaliska biprodukter och andra regler gäller gödselhantering. Gödselreglerna ställer inga krav på själva biogassystemet men kan i detta fall påverka hur Rosdala väljer att utforma sin anläggning. Nedan följer bland annat en kortfattad sammanfattning över vilka tillstånd som måste sökas innan anläggande av ett biogassystem. De som är aktuella är tillstånd enligt Miljöbalken, Lagen om explosiva och brandfarliga varor, Plan och Bygglagen samt Jordbruksverkets regler kring rötning av animaliska biprodukter. Även tillvägagångssättet vid ansökan om Jordbruksverkets investeringsstöd redovisas. Mer omfattande information finns exempelvis i rapporten Gårdsbiogashandbok från SGC Samrötning Metanutbytet från enbart gödsel är relativt lågt och det kan därför ha stor betydelse för lönsamheten om externt substrat med högre metanutbyte tillförs rötningsprocessen. Det finns regler för vilka substrat som får tillföras och huruvida de ska förbehandlas. Rosdala lämnar mjölk till Skånemejerier och följer därmed deras krav gällande gödselhantering. Skånemejeriers direktiv bygger på SP Sveriges Tekniska Forskningsinstituts Certifieringsregler för biogödsel SPCR Behandlingsprocess Vid införsel av externt substrat ska vikt och volym registreras och hanteringen ska ske varsamt så att hygieniserat material inte kontamineras. Vilka substrat som kräver hygienisering beskrivs under rubriken Samrötning organiskt avfall. Under behandlingsprocessen ska viktiga parametrar mätas och dokumenteras enligt SPCR 120. Följande parametrar ska dokumenteras 92 Typ och mängd av råvaror och tillsatsmaterial Temperatur och ph i reaktorn Tid mellan beskickningar Hydraulisk uppehållstid Kombinerad tid- och temperatur i hygieniseringstank Organisk belastning Volymbelastning Åtgärder mot återkontaminering Eventuella driftstörningar Tid mellan beskickningar är tiden mellan de satsvisa matningarna av substratet. Hydraulisk uppehållstid är den tid i dagar det tar att fylla rötkammarvolymen vid en viss daglig tillförsel av substrat. 93 Organisk belastning, med enheten ton/m 3 alternativt kg/l, är mängden VS som tillförs per rötkammarvolym och dygn. 92 Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (2009) 93 Hagelberg (1988) 58

60 Råvaror Organiskt material som kan komma att vara aktuellt att samröta ska vara rent, källsorterat och lättnedbrytbart. I Rosdalas närområde kan följande substat ha potential att insamlas för samrötning: Avfall från parker, trädgårdar och andra gröna ytor Blast med mera från växthus och handelsträdgårdar Avfall från storkök, restauranger, livsmedelsaffärer och livsmedelsindustrier. Finns det animaliska biprodukter (ABP) i substratet gäller särskilda regler Produkter från lantbruk, till exempel skörderester, halm, energigrödor, fånggrödor och ensilage. Gödsel från svin, häst, nöt, får och fågel räknas som ABP och särskilda regler gäller Organiskt avfall i form av animaliska biprodukter (ABP) delas in i tre kategorier 94. Kategori 1: Kontaminerade animaliska produkter Kategori 2: Naturgödsel och mag- och tarminnehåll Animaliskt material som samlats in vid behandling av avloppsvatten från slakterier Djur som dött på annat sätt än genom slakt för användning som livsmedel, inbegripet djur som avlivats för att utrota någon epizootisk sjukdom Kategori 3: Delar från slaktade djur som är tjänliga som livsmedel men som sorterats bort av kommersiella skäl Delar från slaktade djur som är otjänliga som livsmedel, till exempel hudar, skinn och hovar. Djuren ska ha genomgått och klarat slaktbesiktningen Animaliskt livsmedel som passerat bäst före datum Färsk mjölk Färska biprodukter från fiskeriindustri Samrötning organiskt avfall För Rosdalas del är det inte aktuellt att samröta ABP från kategori 1, då det ställer mycket stora krav på hanteringen. 95 Gödsel ingår i ABP kategori 2 och för att få uppföra en gårdsbaserad biogasanläggning som rötar gödsel behövs ett godkännande från Jordbruksverket. Ansökan bör ske minst fyra månader innan anläggningen beräknas vara färdig. Då organiskt avfall innehållande ABP tillförs gårdsanläggningen skall substratet först hygieniseras, vilket innebär upphettning till 70 grader under en timme. Gödsel från den egna gården samt från några närliggande gårdar undantages dock från detta krav. 96 Det innebär att Rosdala kan ta in externt substrat i form av gödsel från några granngårdar utan att behöva hygienisera det först. Matavfall utan innehåll av ABP kan också undgå kravet om hygienisering. Då gäller det att biogödseln 94 Europaparlamentet (2007) 95 Jordbruksverket (2010b) 96 Jordbruksverket (2010b) 59

61 främst sprids på stråsäd och tekniska grödor. För Rosdalas del är det aktuellt att sprida biogödsel på växande gröda men det får ske först efter samråd med berörda intressenter. Skånemejerier, som är den berörda intressenten, tillåter att vegetabiliskt avfall rötas och att biogödseln sprids på växande gröda Slutsatser samrötning Rosdala kan ta in gödsel från några närliggande gårdar utan att den först hygieniseras. Dock kan det ändå vara aktuellt med ett hygieniseringssteg för att minimera riskerna för smittspridning mellan gårdarna. Ur energisynpunkt är det ingen större förlust att värma upp till 70 grader under en timme då värmeväxlare tar upp värmen efter avslutad hygienisering och använder den för att värma upp övrigt substrat i rötkammaren. I övrigt är det intressant att ta in organiskt avfall som inte kräver hygienisering och där den bildade biogödseln får spridas på växande gröda. Potentiella substrat skulle kunna utgöras av energigrödor, matavfall utan animaliska biprodukter, avfall från fruktindustrin, parkavfall och restprodukter från lantbruk i form av betblast, potatisblast och bortsorterad potatis och rotfrukter Gödselhantering Enligt Jordbruksverkets regler 98 skall det finnas möjlighet att lagra minst åtta månaders gödselproduktion, vilket för Rosdalas del i dagsläget skulle innebära lagring av cirka m 3 flytgödsel. I denna mängd inkluderas avskiljt processvatten samt nederbörden som faller i rötrestlagren. Under år 2010 införs nya spridningsregler för stallgödsel, vilket innebär att organisk gödsel endast får spridas på växande gröda eller före sådd av oljeväxter under perioden 1 augusti till 31 oktober. Rosdala har inga oljeväxter i växtföljden och kan således bara lägga gödsel på vall under hösten. Från 1 november till 28 februari råder spridningsförbud. Under våren sprider Rosdala gödsel på vall och inför sådd av majs och vårkorn. En del av gårdens gödselmängd lämnas till närliggande lantbruk i utbyte mot halm. Under år 2008 levererades m 3 flytgödsel på våren och 860 m 3 på hösten för spridning på annan mark än Rosdalas. De nya spridningsreglerna som träder i kraft under år 2010 medför för Rosdalas del, att en mindre mängd gödsel får spridas på hösten jämfört med tidigare. Detta eftersom det är förbjudet att lägga gödsel inför sådd av höstvete. Därmed kan gödselbehållarna inte tömmas inför vintern i samma omfattning som tidigare. Dagens befintliga gödselbehållare på Rosdala har en totalvolym på m 3 och vid byggnad av biogasanläggning kommer lagringskapaciteten öka genom rötkammare och eventuell efterrötningskammare. Finns det ytterligare behov av lagringsvolym kan det bli aktuellt att uppföra fler gödselbehållare på gården eller placera behållare längre ut från gården, så kallade satellitbrunnar. Fördelen med satellitbrunnar är att gödseln lagras närmare marken där den så småningom skall spridas, vilket ger snabbare och därmed effektivare spridning Miljöbalken (MB) All verksamhet som har att göra med utsläpp och miljöpåverkan berörs på något sätt av lagstiftningen i Miljöbalken. I korta drag handlar Miljöbalken om att skydda miljön och värna om naturens resurser i så stor grad som möjligt. Eftersom en biogasanläggning kan ge upphov till olika typer av utsläpp klassas detta som en miljöfarlig verksamhet och för en sådan anläggning behövs ett tillstånd. 97 Mustafic (2010) 98 Jordbruksverket (2010c) 60

62 En biogasanläggning kan, beroende på anläggningens storlek, klassas som en A-, B- eller C-anläggning och det är klassifikationen som bestämmer till vilken instans tillståndsansökan ska ske. I Rosdalas fall är det förmodligen fråga om en B-anläggning och i detta fall prövas frågan av Länsstyrelsen. Ansökan ska bland annat innehålla en MKB, ritningar och förslag på hur verksamheten ska kontrolleras. 99 Handläggningstiden är i nuläget mellan sex och tolv månader på Länsstyrelsen i Skåne. Det som kan korta ner handläggningstiden är om berörd kommun visar stort intresse och kommer in med snabba svar vid samråds- och tillståndsprocessen. 100 Reglerna kring A-, B- och C-anläggningar är dock väldigt luddiga och det kan för Rosdala därmed i själva verket vara fråga om en C-anläggning. I detta fall är anläggningen inte tillståndspliktig utan det räcker med en anmälan till berörd tillsynsmyndighet vilket i Rosdalas del av landet är Ystad- Österlenregionens miljöförbund Lagen om brandfarliga och explosiva varor (LBE) Denna lag har som uppgift att se till att all hantering av brandfarliga och explosiva varor sker under säkra förhållanden. Avsikten med dessa regler är att minimera riskerna för bränder och explosioner samt att begränsa skadorna i de fall olyckan är framme. Eftersom metan är en brännbar gas måste Rosdala erhålla ett tillstånd för att få hantera biogasen. Detta tillstånd söks hos Samhällsbyggnadsförvaltningen på Simrishamn Kommun och bedömningens utgångspunkt ska enbart vara vilka risker som finns för brand eller explosion. I de fall gasen är en biprodukt och högst har ett övertryck på 1 bar, finns det en möjlighet att kommunen gör ett undantag från tillståndsplikten. För Rosdalas del är detta en möjlighet och i så fall är det troligt att kommunen ersätter tillståndsplikten med andra särskilda krav på hanteringen. Företrädesvis görs ansökan om tillstånd enligt LBE samtidigt som bygglovet Plan- och bygglagen (PBL) Precis som för andra typer av anläggningar och byggnader ställer PBL krav på biogasanläggningen. I denna lag finns en mängd regler över vilken mark som får användas och hur anläggningen får utformas. Det finns dessutom krav som säger att en byggherre är skyldig att söka bygglov och göra en bygganmälan hos kommunens samhällsbyggnadsförvaltning. Detta görs förslagsvis samtidigt som ansökan om tillstånd enligt LBE. För ekonomibyggnader inom jordbruk behövs inte bygglov men när det gäller gårdsbaserade biogasanläggningar kan plan- och bygglagen tolkas på olika sätt. Även i de fall byggnationen inte är bygglovspliktig kan en bygganmälan vara aktuell. Vid kontakt med Simrishamns kommun framkom det att handläggningstiden bygglov var ungefär sex till tio veckor Arbetsmiljölagen (AML) Arbetsmiljölagen finns till för att säkerställa en säker miljö på arbetsplatsen och med en ny byggnad eller anläggning medförs nya risker för de anställda. Eftersom metan är en brännbar gas är det viktigt att noggrant undersöka anläggningens säkerhetsstatus vid uppbyggnad, drift och underhåll. Vid projektering ska byggherren, genom exempelvis samordning av arbete, utformning av uppdrag och val av projektör, ansvara för att en god arbetsmiljö uppfylls. Eventuella tillstånd ansöks hos Arbetsmiljöverket. 99 Länsstyrelsen i Skåne län (2010) 100 Fagerström (2010) 101 Thorén (2010) 61

63 9.7. Jordbruksverket regler angående rötning av animaliska biprodukter Biogasanläggningen kommer att röta gödsel, vilket räknas som animalisk biprodukt. Även om det är fråga om gårdens egen gödsel måste tillstånd erhållas från Jordbruksverket för att få röta detta substrat. Ansökan bör ske minst fyra månader innan anläggningen beräknas vara färdig Ansökan om investeringsstöd För att stimulera etableringen av gårdsbaserade biogasanläggningar har ett statligt investeringsstöd utformats. Vilka rekommendationer som anläggningen bör uppfylla och hur mycket kapital som kan erhållas genom stödet redovisas under rubriken Investeringsstöd. Ansökningen görs via Jordbruksverkets blankett Ansökan om företagsstöd som fylls i och skickas till Länsstyrelsen. Till ansökan bifogas en affärsplan. Innan investeringsstöd delas ut måste tillstånd enligt bland annat plan- och bygglagen, miljöbalken och lagen om brandfarliga och explosiva varor erhållas. 10. Miljö- och energisystemanalys System och avgränsningar Följande analys syftar till att visa vilken miljöpåverkan en biogasanläggning vid Rosdala har. Biogasanläggningens system inkluderar i ett första skede substrathantering, biogasproduktion samt biogödselhantering. Fortsättningsvis undersöks även de potentiella användningsområdena för rågasen, nämligen förbränning i kraftvärmeanläggning eller uppgradering till fordonsgas, se tabell 27. En annan begränsning är att enbart substrat från den egna gården, mestadels flygödsel och fastgödsel, ingår. Om gården i framtiden finner det lönsamt att importera substrat från närområdet tillkommer bland annat transporter, både av substrat och gödsel. Tabell 27. Systemgränser samt systembeskrivning vid fyra olika fall. Fokus i denna analys ligger på steg I. Analysen inkluderar emissioner av växthusgaser samt kväveförluster. Utsläpp av växthusgaser ligger enligt de flesta forskarna bakom den pågående klimatförändringen och kväveförlusterna inom jordbruket leder till övergödning i bland annat Östersjön. Växthusgasutsläpp inom systemgränserna inkluderar utsläpp av metan, lustgas och koldioxid, och de har olika klimatpåverkan samt uppehållstid i atmosfären. I denna analys relateras samtliga utsläpp till koldioxid med 100 års uppehållstid, så kallade koldioxidekvivalenter. Emissioner av kväveföreningar räknas om till nitratekvivalenter. Omräkningstabell för emissioner finns i tabell

64 Tabell 28. Omräkning av olika ämnen till koldioxidekvivalenter (utifrån klimatpåverkan) respektive nitratekvivalenter (utifrån övergödningspotential). 102 Miljöeffekterna från biogasanläggningen kan delas upp i direkta och indirekta effekter. De direkta effekterna är de mest självklara, exempelvis utsläpp vid biogasprocessen. De indirekta kan vara att undvika andra utsläpp som till exempel de metanutsläpp från gödselbrunnar som försvinner vid uppförandet. Tabell 29 innehåller de direkta och indirekta effekter som troligtvis är av störst vikt på Rosdala vid enbart rågasproduktion. Emissioner från transporter har försummats eftersom enbart substrat från den egna gården används och att biogödseln kommer att spridas på liknande sätt som idag. Av samma orsak har markpackningseffekter och kolinbindningseffekter försummats. Tabell 29. Direkta och indirekta miljöeffekter med avseende på systemgränser i steg I Steg I: Direkta effekter Uppvärmning av biogasprocessen Den mesofila rötningsprocessen kräver en temperatur på cirka 37 C. För att uppnå denna temperatur krävs en värmetillförsel som kan ske med gasbrännare, vilken bränner en del av den biogas som produceras. Av den producerade energin behövs cirka 11 % till uppvärmning av processen. 103 Vid gasförbränningen avgår 2,5 g CO 2 -ekv/kwh samt 0,1g NO 3 - -ekv/kwh. I tabell 30 finns de beräknade utsläppen från uppvärmningen av biogasprocessen. 102 Lantz (2009) 103 Gustafsson (2006) 63

65 Tabell 30. Användning av biogas för uppvärmning av rötningsprocessen Elanvändning vid produktionsanläggningen I anläggningen används en hel del elektricitet för exempelvis omrörning, pumpning, ventilation och belysning. Energibehovet är cirka 1 % av bruttoenergiproduktionen. 104 Elanvändningens miljöpåverkan beror på hur elektriciteten har producerats. I denna analys har det förutsatts att energin produceras med en svensk energimix vilket mestadels består av vattenkraft och kärnkraft. Denna ger 38 g CO 2 -ekvivalenter och 0,17 g NO 3 - -ekvivalenter per kwh primärenergi. Andelen primärenergi som behövs uppgår i Sverige till 2,1 gånger elanvändningen. I tabell 31 finns beräknad energiåtgång samt emissioner från produktionsanläggningen. Tabell 31. Användning av elektricitet i produktionsanläggningen Emissioner från anläggningen Det finns även en del emissioner från biogasanläggningen, mestadels i form av metanläckage via ventilationsanläggningen. Vid Söderåsens biogasanläggning läcker 0,17 % av den producerade biogasen ut. 105 Äldre anläggningar har ibland läckage på upp till 8 %. 106 I denna analys används metanläckaget 0,2 % vilket är rimligt för en modern anläggning. I tabell 32 redovisas emissionerna från själva anläggningen. Tabell 32. Emissioner från anläggningen. 104 Gustafsson (2006) 105 Lantz (2009) 106 Energimyndigheten (2010) 64

66 Emissioner från biogödsellagringen Det finns ingen klar uppfattning inom litteraturen om hur stora emissionerna är från biogödselhanteringen. Utsläppen beror till stor grad på medeltemperaturen, som i Skåne under vinterhalvåret är ungefär 2 C och under sommarhalvåret ungefär 14 C. 107 Vid försök på nötgödsel i Tyskland, där klimatet liknar Skånes, har det räknats på vinterförvaring samt sommarförvaring av nötgödsel, där förvaringstiden har varit 100 respektive 140 dagar. 108 Vid vinterstudien har utsläppen för rötat biogödsel uppmätts till 14,8 kg CO 2 -ekvivalenter per kubikmeter gödsel, jämfört med 17,1 kg CO 2 -ekvivalenter för orötat gödsel. Vid sommarstudien har utsläppen för rötat biogödsel uppmätts till 46,7 kg CO 2 -ekvivalenter per kubikmeter gödsel, jämfört med 90,5 kg CO 2 -ekvivalenter för orötat gödsel. Densiteten antas vara ett ton per kubikmeter flytgödsel, eftersom den mestadels består av vatten. Utsläpp av ammoniumkväve beräknas också med hjälp av Clemens försökssiffror. I tabell 33 redovisas emissionerna från rötrestlagret. Tabell 33. Emissioner från rötrestlager Steg I: Indirekta effekter Förändrade emissioner vid spridning av gödsel Biogödselmängderna som sprids kommer att motsvara de mängder som idag sprids med flytgödsel. Rötningsprocessen leder till att TS-halten blir något lägre än dagens. Högre ammoniumkväveinnehåll kommer dock leda till att ungefär samma mängd behöver spridas. Därför bortser analysen från emissioner från traktorer vid transport och spridning av gödseln. Däremot kommer kväveläckaget att minska med ungefär 10 % vid en övergång till biogödsel. 109 Rosdala har i nuläget spridningsarealen 309 ha men den kommer att vid eventuell utbyggnad öka till 704 ha med hjälp av olika spridningsavtal. 110 Anledningen till att spridningsarealen måste öka är Jordbruksverkets regler om fosforspridning. Kväveurlakningen per år motsvarar cirka 100 kg NO 3 - -ekvivalenter per hektar för biogödsel och 110 kg NO 3 - -ekvivalenter per hektar för orötad flytgödsel. 111 Dessa siffror motsvarar spridning av omkring 24 respektive 26 kg totalkväve per hektar. Detta leder till att kväveläckaget i och med biogasanläggningen minskar med 10 kg NO 3 - -ekvivalenter per ha och år. Enligt Lantz är detta behäftat med stor osäkerhet, och han räknar med felmarginal på upp till 50 %. I tabell 34 redovisas emissionsbalans efter gödselbyte. 107 Region Skåne (2010) 108 Clemens (2006) 109 Lantz (2009) 110 LRF Konsult (2009) 111 Lantz (2009) 65

67 Tabell 34. Emissioner vid spridning av biogödsel istället för flytgödsel Förändrad gödselhantering Vid uppförandet av biogasanläggningen kommer den gamla gödselhanteringen med lagring i brunnar att försvinna. Det enda som kommer att lagras i brunnar är rötrester. Denna analys tar enbart hänsyn till de förluster av växthusgaser och kväve som kommer från lagringen. Med hjälp av data från försök i Tyskland beräknades de värden som presenteras i tabell Tabell 35. Emissioner vid förändrad gödselhantering Steg I, slutsatser miljönytta I tabell 36 visas hur de direkta och indirekta miljöeffekterna från biogasanläggningen ger en total miljöpåverkan. Även energikonsumtionen redovisas. Slutsatsen är att de indirekta effekterna är större än de direkta, det vill säga att de tidigare emissioner som försvinner i och med en biogasutbyggnad är större än de nya emissioner som uppkommer. Resultatet presenteras även i diagram 6 och Clemens (2006) 66

68 Tabell 36. Sammanfattning av miljöeffekter från biogasanläggningen vid Rosdala. Energiåtgång Utsläpp CO2-ekv NO - 3 -ekv Direkta effekter Scenario El [MWh] [ton] [ton] Uppvärmning av biogasprocessen 1 (befintliga substrat) 0 0,47 0,02 2 (substrat efter utbyggning) 0 0,73 0,03 Elektricitetsbehov i anläggningen ,3 0, ,5 2,0 0,01 Emissioner från produktionsanläggningen 1 0 0, ,01 0 Emissioner från biogödsellagring Indirekta effekter Emissioner vid spridning av biogödsel , ,0 Förändrad gödselhantering , ,2 Totalt ,9 2 26, ,4 Utsläpp av växthusgaser från de olika direkta och indirekta utsläppskällorna inom biogasprocessen redovisas i diagram 6. Systemgränserna är satta till att innefatta all viktig påverkan från substrat till rågasproduktion. Diagram 6 visar att anläggningen ger ett negativt växthusgasutsläpp, vilket betyder att en utbyggnad av en biogasanläggning skulle innebära en klimatnytta. Diagram 6. Biogassystemets utsläpp av klimatpåverkande gaser. Diagram 7 visar utsläpp av nitratekvivalenter för de olika direkta och indirekta utsläppskällorna inom biogasprocessen. I detta fall är systemgränserna satta till att innefatta all viktig påverkan från 67

69 substrat till rågasproduktion. Diagram 7 visar att anläggningen ger en minskning av kväveläckage, vilket innebär minskad miljöpåverkan. Diagram 7. Biogassystemets utsläpp av övergödande ämnen Steg II, miljönytta användning av rågasen I avsnitt har miljöeffekter från substrat till rågas utretts. Nu utvidgas bilden till att även inkludera användningen av rågasen. I ett första fall som är mest troligt, används rågasen som bränsle i en kraftvärmeanläggning. Där beräknas även miljönyttan av att elen ersätter annan befintlig elproduktion. I ett andra fall undersöks istället miljönyttan då rågasen omvandlas till fordonsgas. Bränsleframställningen jämförs i detta fall med konventionella fordonsbränslen Steg II a, miljönytta fordonsgas I detta steg beräknas miljönyttan för fordonsgas. Då det under projektets gång framkommit att fordonsgas på gårdsnivå i dagsläget är väldigt ovanligt och av många ses som främst en framtidsteknik går denna rapport inte in på djupet av denna miljönytta. För att biogasen ska vara lämplig som fordonsgas krävs en uppgraderingsanläggning. Det finns många olika modeller för uppgraderingen, men gemensamt är att den leder till både elåtgång och gasläckage. Elförbrukningen antas vara ca 4 % av energiinnehållet i den producerade fordonsgasen och läckaget antas vara ca 2 % av fordonsgasen. 113 Då rågasen uppgraderas till fordonsgas uteblir värmeöverskottet som uppstår vid kraftvärmeproduktionen. Därför måste uppvärmning av rötkammaren ske på samma sätt som i steg I, alltså genom förbränning av gas i en gaspanna. Det finns även alternativa uppvärmningsmetoder som denna rapport inte räknat på, såsom flispanna eller pelletspanna. I tabell 37 redovisas den samlade miljöeffekten från ett biogassystem där fordonsgas framställs. 113 Lantz (2009) 68

70 Tabell 37. Sammanfattning av miljöeffekterna för fordonsgasframställning vid Rosdala. Resultaten kan jämföras med andra fordonsbränslen avseende miljöeffekterna. Detta genom att dividera energiinnehållet i fordonsgasen med emissionerna för att få ett användbart nyckeltal. I tabell 38 jämförs emissionsdata från bensin och diesel med beräknade utsläpp från biogasproduktion vid Rosdala. Dessa resultat åskådliggörs även i diagram 8. Tabell 38. Klimatpåverkan vid uppgradering till fordonsgas. Jämförelse mellan olika fordonsbränslens klimatpåverkan g CO2-ekv/kWh % av bensin/diesel Bensin/Diesel Uppgraderad biogas Rosdala scenario 1-118,95-39,65 Rosdala scenario 2-134,11-44,7 69