Befintlig och ny teknik inom biogas anders.dahl@biomil.se 0703-17 25 99 2014-12-04
Konsulttjänster inom biogas och miljö Över 30 års erfarenhet av biogas Unika expertkunskaper Erbjuder tjänster från idé till färdig anläggning 10 medarbetare Kontor i Lund, Göteborg och Halmstad
Biogas Metan Koldioxid Syre Vattenånga Kväve Svavelväte
Anaerob nedbrytning, rötning Anaerob process, kräver syrefri miljö. Torrhalt cirka 5-25%. Hög torrhalt ---> torrötning Låg torrhalt ---> nedbrytning sker helt i vätskefas Belastning av processen beror på - tid - temperatur Kräver tillskott av värme Energirik biogas produceras Läckage från process och restprodukt kan ge emission av metan Felaktig hantering av restprodukt kan ge emission av ammoniak.
Nedbrytning Hydrolys spjälkar fett: till fettsyror kolhydrater: till enkla sockerarter protein: till aminosyror Ättiksyrabildning omvandlar enkla syror till ättiksyra Metanbildning omvandlar ättiksyra vätgas och koldioxid till metan Syrabildning bryter ned fettsyror socker aminosyror till enkla syror och vätgas Koldioxid bildas i syra- och metanstegen
Temperaturområden för rötning Psykrofil 10 C (7-15 C) Psykrotrof 27 C (22-30 C) Mesofil 35 C (33-42 C) Termofil 55 C (45-60 C)
Rötningsprocesser Satsvis Deponi Faströtning i reaktor Kontinuerlig Enstegs Tvåstegs
Utrustning för rötning (behållare) Behållarna kallas ofta reaktorer Tankreaktor (CSTR) Tubreaktor (plug flow) Anaerob filt (UASB) Satsreaktor (batch) Filterreaktor
Hygienisering Krav på temperatur - tid vid rötning 1. Separat hygieniseringssteg 1 timma vid 70 C 2. Hygienisering integrerad i rötningsprocess 6 timmar vid 55 C, med efterföljande rötning där minst 95% av materialet har en medeluppehållstid på 7 dygn vid 55 C
Principskiss för en biogasanläggning Fordonsgas Till luft Biofilter Gasrening Mottagning och förbehandling Fackla Enstegs rötning i en tankreaktor Hygienisering Rötkammare Lager för BioGödsel
Tankreaktorer med ovanlig form Rötkammare och uppgradering i Linz, Österrike
Tankreaktor och efterrötkammare Brogas biogasanläggning på Gotland Foto:,
Montering av rötkammare med skruvförband Primär rötkammare Brogas Foto:,
Rötkammare med membrantak Tysk anläggning med uppgradering. Majs som primär råvara. Källa: www.landschafftressourcen.de
Förbehandling av fasta substrat Fasta substrat kräver oftast förbehandling innan de kan användas i en biogasanläggning med omrörd tankreaktor Krossning Hackning Extrudering Malning Ångbehandling
Krossning Mekanisk förbehandling Roterande kedjor Fiberrika substrat Sönderdelar Xergi A/S X-chopper
Exakthack Används exempelvis för majs, både till foder och till substrat för biogas Källa: Söderberg&Haak, www.sodhaak.se
Extrudering Termomekanisk förbehandling Dubbelskruv Fiberrika substrat Sönderdelar Källa: Lehmann GmbH
Extrudering...efter Före...
Biogasanläggning med förhydrolys Ensilage mm Gödsel 37 C Bufferttank Hydrolystank VVX 1A VVX 2B VVX 2A VVX 3 70 C 72 C Hygienisering Rötkammare 1 Biogas 37 C Biogödsel 25 C 37 C Efterrötkammare med gaslager VVX 1B Utlastningslager för biogödsel Rötkammare 2
Torrötning Stapelbara substrat Satsvis utan omblandning eller Kontinuerligt pluggflöde
Satsvisa anläggningar Garageliknande boxar Modulbyggt - skalbart Enkel teknik Inga rörliga delar, ingen blandning under rötningen Ympning med rötat material Mer, ojämnt arbete med substrathantering Robust process Perkolatsystem (lakning) Mycket betong Kostsam tätning av portarna Mycket rördragning Blandgas Sprinklersystem Tidsförskjutning mellan flera rötkammare Bild: Daniel Tamm,
Enstegs- eller tvåstegsprocess Alla nedbrytningssteg på samma plats Gasbildningen sker i boxarna Hydrolys i boxarna, metanbildning i perkolattanken Gasbildningen sker även i perkolattanken
Portkonstruktion Sidohängda portar Skjutdörrar Portar som öppnar uppåt Hydraulisk tätning Tätning placerad i porten Bild: Daniel Tamm,
Två-stegs containerbaserad Seriq (f.d. Flinga): Tvåstegs/tvåfassytem Flyttbara containrar som rötkammare Stationär metanreaktor Bild: Anders Hjort, Bild: Anders Hjort,
Kontinuerliga anläggningar Kräver viss förbehandling Pluggflöde Långsam omblandning Högre substratutnyttjande Slutet system Känsligare Högre tekniknivå, helautomatiserat Jämnare arbetsbelastning Hygienisering enklare Bild: CTU Bild: Archea
Principutformning Pluggflöde med efterrötning Enbart pluggflöde
Pluggflöde med efterrötning i metanfilter Gammal anläggning för tvåstegsrötning på Skilleby gård i Järna Foto:,
Pluggflödesanläggning för flytande substrat Installationer i USA och Vietnam för flytgödsel från nöt Källa: www.dvoinc.net
Omrörning och transport Axiell omrörning Vandrande golv Bild: VMAB Bild: Huning Tvärgående omrörning
Biogasanläggningar i Sverige 2013 Typ av anläggning Antal anläggningar Gasproduktion, GWh/år Avloppsreningsverk 137 672 Samrötningsanläggningar 23 580 Gårdsbiogasanläggningar 39 77 Industriella anläggningar 5 117 Deponier 60 240 SUMMA 264 1 686 Data för 2013 (ES2014:09)
Dagens biogasproduktion - ca 1,7 TWh/år Ursprung för råvaror till biogasproduktionen 2013 Industriella avlopp 7% Lantbruk 5% Avloppsreningsverk 40% Samrötning avfall 34% Deponier 14% Naturgas ca 10 TWh/år
Biogaspotential i Sverige Fördelning av biogaspotential mellan olika ursprung för råvaror Matavfall 9% Park- och trädgårdsavfall 2% Livsmedels- och annan industri 13% Avloppsslam 5% Lantbruket 71%
BIOGAS produktion och användning Råvaror Uppgradering SS 15 54 38 Tankning Rötning Förbrukare Kraftvärme Fordonsbränsle Värme
Uppgradering av biogas r g p Up g n i r ade Fordonsbränsle Biogas 50-70 vol-% metan 30-50 vol-% koldioxid 1 vol-% kväve 3 vol-% vatten 0-4000 ppmv 97 vol-% metan 3 koldioxid och luft vol-% Vatten -60 C i daggpunkt 0-5 ppmv svavelväte svavelväte Koldioxid, vatten och svavelväte måste avlägsnas från biogasen
Uppgradering av biogas Det finns ett antal olika tekniska lösningar Vattenskrubber PSA Nuvarande Kemisk absorption Membran Kryoteknik (kylning) Kommande Processintern Absorption i träaska Enzymer
Koldioxid Renad gas Vattenpump Tryckvattenrening (vattenskrubber) Stripper (Desorption) Skrubber (Absorption) Flash Kompressor Biogas Luft Återvunnen metan
Vattenskrubberanläggning Containerbaserad anläggning från Malmberg Water
PSA Biogas Spolning Desorption CH4-återvinning Tryckutjämning Adsorption HH2S-avskiljning S-avskiljning 2 Kompressor Renad gas Gastorkning Kondensat Koldioxid Vacuumpump Återföring av metan
PSA-anläggning Ventiler, ventiler... Containerbaserad anläggning från Carbotech
Renad gas Koldioxid Kemisk absorption Kylare Kylare Värmeväxlare Skrubber (Absorption) Pumpar Biogas Stripper (Desorption) Fläkt Värme
Anläggning med kemisk absorption Containerbaserad anläggning från Purac Puregas
Uppgradering med membran Metan (CH4) > 98 vol-% Relativ permeationshastighet H2 H2O CO2 H2S N2 CH4 C3H8 SNABB LÅNGSAM
Membran i närbild Air Liquide membrankassett Evonic membrankassett
Uppgraderingsanläggning med membran Källa: 2nd Generation Biodesel and Biogas as a Fuel Research Activities of a Mineral Oil Corporation Walter Böhme, Head of Innovation OMV AG, Berlin, 27.11.2007
Exempel på konfigurering av membran Koldioxid, vatten, mm Mindre mängd metan Metan och koldioxid återcirkuleras Biogas Renad gas
Sammankoppling av membrankassetter Bild:,
Processintern uppgradering Avskiljning av koldioxid från rötkammarinnehåll 81 % CH4, 19 % CO2 med uppgradering 60 % CH4, 40 % CO2 utan uppgradering Källa: JTI Johan Andersson. Presentation Eslöv 20141121
Absorption av koldioxid i träaska Källa: JTI Johan Andersson. Presentation Eslöv 20141121
Uppgraderingsanläggningar i Sverige 2013 Uppgraderingsteknik Antal anläggningar Produktion, GWh/år Vattenskrubber 36 --- PSA 8 --- Kemisk absorption 9 --- SUMMA 53 907 Produktion av LBG 1 33,5 Data för 2013 (ES2014:09)
Transport av gas Gasledning Komprimerad gas Flytande gas
Biogasledning Transport av gas från Brogas till Visby. DN 200 8,5 km 52 Foto:,
Mobila gaslager Lastning av växelflak med komprimerad gas
Ny typ av mobilt gaslager Källa: Nordic Gas Solutions
Lidköping biogas med kondensering till LBG
Distribution av metan Jämförande data mellan flytande och gasformigt 30 000 Nm3 som LBG med trailer max cirka 6 000 Nm3 som CBG per lastbil med ståltankar, cirka 11 000 Nm3 med komposittankar. Gastryck 200-250 barg
LNG/LBG som drivmedel för tunga fordon Tankning av en lastbil på en LNG-tankstation Tankning av flytande metan
Driftsäkerhet Säker drift och säkerhet i driften
Säker drift ger Stabil drift i rötkammare Hög och jämn gasproduktion God nedbrytning av substrat Jämn gaskvalitet
Säker drift förutsätter Jämn belastning av rötkammare Stabil temperatur i rötkammare God omblandning i rötkammare God funktion för kringsystem
Säkerhet i driften (förutom säkerhet i form av arbetarskydd) Komponenter som är avpassade för andamål och klimat Bra rutiner för service och underhåll Redundans för kritiska komponenter Optimalt lager av slit- och reservdelar God kontroll över råvarornas beskaffenhet Väderskydd/byggnad där så erfordras Säkring för frost, regn, snö och vind Ändamålsenlig utformning av larm Fjärrlarm och fjärrövervakning/-styrning
Frågor? - tack för er uppmärksamhet!