Biogas i Sverige och Europa Ulf Nordberg JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik www.jti.se
Från forskning...... till tillämpning
www.bioenergiportalen.se idébränsle på nätet Plattform för fakta och information om bioenergi Verkar för en positiv affärsutveckling för lantbruksföretagare Beställ gratis nyhetsbrev
Drivkrafter för ökad biogasproduktion 1. Höga energipriser på fossila bränslen 2. Politiska målsättningar att öka andelen biodrivmedel 3. Delmål för god bebyggd miljö: 35% av matavfall till biologisk behandling 4. Ny skatt på avfallsförbränning 5. Jordbrukarna vill odla energigrödor på åkermark 6. Gårdsbaserad biogasproduktion gödsel och skörderester för el och värmeproduktion 7. Gröna certifikat för el från biogas
Biogasforskning vid JTI Rötning av gödsel: 70- och 80-tal Rötning av slakteriavfall: 80 => Rötning av vallgröda/energigröda: 80 => Rötning av matavfall: 90 => Exempel på senaste tidens verksamhet: Utvärdering av Växtkrafts biogasanläggning i Västerås Utvärdering av ny teknik för anaerob avloppsvattensbehandling vid Hammarby sjöstad Förstudie i Stockholm: 100 GWh/år biogas från grödor Styrning och övervakning av biogasprocess Processintern metananrikning
Biogasproducerande anläggningar i Sverige Antal Avloppsreningsverk 139 GWh/år 559 Deponi Samrötningsanläggningar Industrier Lantbruk Summa 70 13 8 7 237 457 163 94 12 1285 Källa: ER 2007:05. Produktion och användning av biogas år 2005, Energimyndigheten
Växtkraft AB i Västerås 14 14 000 000 ton ton källsorterat källsorterat hushållsavfall hushållsavfall 4 4 000 000 ton ton fettavskiljarslam fettavskiljarslam 5 5 000 000 ton ton vallgröda vallgröda 300 ha N: N: 150 150 ton ton P: P: 30 30 ton ton K: K: 100 100 ton ton Fast rötrest: 6 500 t Flytande rötrest: 15 000 t Fordonsbränsle Fordonsbränsle 15 15 GWh GWh = = 1500 1500 m 3 3 bensin bensin 23 23 GWh GWh inklusive inklusive reningsverket reningsverket
Rötningsmaterial och biogasproduktion Torrsubstans Biogas produktion Metan innehåll Energi % m3/ton % kwh/ton Flytgödsel, gris 7 24 63 150 Flytgödsel, nöt 7 19 60 110 Gräs/klöver ensilage 30 152 55 820 Hushållsavfall 30 170 63 1050 Våm, mag & tarminnehåll Animaliska biprodukter 11 60 60 350 30 270 70 1850
Samrötningsanläggningar 2004 Rötad mängd : 245 000 ton Biogasproduktion: 120 GWh Våtviktsfördelning 30% Biogasproduktion 5% 10% 10% 25% 15% Gödsel Slakteriavfall Matavfall Annat 45% 65% Källa: RVF, 2004 (fördelning av gasproduktion: egen beräkning)
Användning av biogas Värme (gaspanna) Kraftvärme (el + värme från motor) Gasmotorer Dual fuel (dieselmotor med gas-luftblandare) Ottomotorer Mikroturbiner Uppgradering till drivmedelskvalitet
Kraftvärme
Uppgradering, vattenskrubber
Gastankställen i Sverige
Tankställen i Europa Tyskland 720 Belgien 11 Luxenburg England 20 Grekland Slovenien Italien Finland 2 Estland Spanien 11 Tjeckien 18 Malta Frankrike 25 Irland Ryssland 196 Nederländerna Sverige 71 Kroatsien 1 Österrike 44 Ungern 3 Lichtenstein 1 Danmark 3 Portugal 5 Norge 3 Polen 25 Slovakien 7 Schweitz 85
Spridning av certifierad rötrest
Rötning av källsorterat matavfall ökar - Kvalitet på restprodukt? Naturvårdsverket, RFV-certifiering Biogödsel, rötat matavfall Flytgödsel, nötkreatur N-giva kg/ha 140 140 Pb, g/ha 25 6 3 Cd, g/ha 0,75 0,3 0,4 Cu, g/ha 300 70 100 Cr, g/ha 40 13 8 Hg, g/ha 1,5 0,1 e. a. Ni, g/ha 25 8 10 Zn, g/ha 600 170 600 Papperspåsesystem: Renhetsgrad bioavfall > 97%
Biogaspotential i Sverige (I) Potentialberäkningar TWh/år JTI, 1988 15,8 JTI, 1998 17,4 SOU, 1998 1,1 SGC, 2005 14,1
Biogaspotential i Sverige (II) Biogaspotential i Sverige 5% 6% 4% Totalt 17,3 TWh/år Avloppsreningsverk Industriavfall Matavfall Lantbruket 85% Lantbrukets biogaspotential 6% 1% 23% (170 000 ha vall) 49% Totalt 14,3 TWh/år Halm Träck Energigröda Blast Övrigt Källa: JTI, 1998 21% Lågt energiinnehåll i gödsel: Gårdsbaserad produktion bäst? Effektiv teknik för halmrötning finns ej tillgänglig.
Småskalig biogasproduktion
Gårdsanläggningar i Tyskland 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 Antal anläggningar Installerad effekt 0 1992-93 -94-95 -96-97 -98-99 2000-01 -02-03 -04-05 År 1 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Elproduktion från tyska gårdsanläggningar, 2006 > 5 TWh (>1% av tot. prod.) Prognos för 2020 över 76 TWh, (17% av tot. prod.)
Prisnivåer Tyskland Betalning till lantbrukare i Tyskland för levererad el producerad med biogas, feb. 2007 Pris kr/kwh el Garanterat baspris (max 150 kw el-effekt) 1,01 Tillägg vid elproduktion via rötning av energigrödor 0,55 Tillägg vid utnyttjande av värme alstrad vid elproduktion 0,18 Teknologibonus* 0,18 Summa max betalning 1,93 Med tyska statens stöd kan lantbrukaren få 1,93 kr/kwh för el från gårdsanläggningar vid leverans ut till nätet (gäller om motorns eleffekt är mindre än 150 kw). Kurs 1 Euro =9,2 SEK * Extra bonus ges om specialteknik, t ex bränsleceller, används vid elproduktionen.
8 st. tyska gårdsanläggningar, ca 400 m 3 rötkammare Medel Min-Max Rötkammare 410 283-540 m 3 A.V. Gasproduktion 1,1 0,7-1,6 m 3 biogas/m 3 A.V. & dag Spec. metanproduktion 0,287 0,15-0,40 m 3 CH 4 /kg VS El-effekt, motor 47 29-85 kw Specifik investering 400 238-655 Euro/m 3 reaktorvolym Specifik investering 3521 2682-5137 Euro/kW-el Byggnad 46 37-75 % tot. inv. Teknik 47 21-61 % tot. inv. Motor 7 3-15 % tot. inv. Produktionskostnad, el 0,107 0,078-0,115 (+ 5 st: - 3 st) Euro/kWh el Produktionskostnad, rågas 0,028 0,020-0,036 Euro/kWh biogas
Principbild TS < 12 % Gödsel Energigröda Membrantak Membran Blandningsbehållare Macerator Skruvpump Luft Biogas Luftfläkt Omrörare, rötkammare Biogas till användning Avfall Skruvpump Pump Macerator Hygieniseringstank Rötkammare Ev. återförsel för spädning Lager
Blandningstank
Macerator - sönderdelning
Pastörisering 70 C under minst en timme
Dubbel membran
Rötkammare i betong (Tyskland)
Materialindelning efter struktur
Typ av processlösningar
Torrötning i slang
Satsvis torrötning med perkolationtank i garagemodell
Gasproduktion i satsvis torrötningsanläggning
Kontinuerlig torrötning, Linde
Specifik investerings- och produktionskostnad
Andel våta o torra tekniker i Tyskland
Dagens läge för gårdsbaserad biogas: 1. Stigande intresse bland lantbrukare och lantbrukets rådgivare 2. Investeringsstöd på 30% via landsbygdsutvecklingsprogrammet föreslaget i statlig utredning 3. Begränsad lokal avsättning av värme ger sämre ekonomi för kraftvärmeproduktion 4. Störst intresse för att använda biogas som drivmedel (kopplat till lokala gasnät mellan flera gårdsanläggningar) 5. Låg produktionskostnad på rågas viktigt: helst ned mot 20 öre/kwh rågas => Gårdsbaserad biogasproduktion, idag ett riskprojekt för lantbrukare. Har potential att växa mycket i omfattning, men för det krävs ekonomiskt stöd till de som satsar på denna teknik.
18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Biogasproduktion i Europa 2005, GWh England Italien Spanien Frankrike Danmark Polen Belgien Grekland Finland Tjeckien Irland Sverige Ungern Portugal Luxenburg Slovenien Slovakien Estland Deponigas Avl.ren verk Samröt/gårdsgas Tyskland
Estland 110,0% 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% Fördelning av biogasproduktion Italien Spanien Frankrike Danmark Polen Belgien Grekland Finland Tjeckien Irland Sverige Ungern Portugal Luxenburg Slovenien Slovakien Deponigas Avl.ren verk Samröt/gårdsgas England Tyskland
Slovakien Estland 8000 7500 7000 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Fördelning av el och värmeproduktion, GWh Danmark Polen Belgien Grekland Finland Tjeckien Irland Sverige Ungern Portugal Luxenburg Slovenien Elekctricitet Värme Frankrike Spanien Italien England Tyskland
Biogas EU- utfall och mål
Mål och utveckling av biogasproduktion i Europa, Mtoe
Andel deponerad mängd i Europa, 2004
Summering Biogasteknik, från metod för avfalls-behandling till energiproduktionsanläggning Ökat intresse hos lantbruket för att odla åkerbaserade biobränslen Samarbete med kommun, ett sätt att få igång lokala bioenergimarknader Biogas som drivmedel, bäst ekonomi om det finns en marknad Distribution av biogas som drivmedel, en flaskhals jämfört mot andra biodrivmedel Stor potential att öka produktion med framförallt råvaror från lantbruk Biogödselhantering en viktig del för den framtida biogasproduktionen
Tack för uppmärksamheten! För mer information www.jti.se www.bioenergiportalen.se