En förstudie. BIOGASPRODUKTION i Motala kommun År 2012

En förstudie BIOGASPRODUKTION i Motala kommun År 2012

Förord Under februari 2012 genomfördes en upphandling från Motala kommun av en förstudie kring biogasproduktion genom samverkan av lantbrukare i kommunen. Uppdraget gick till LRF Konsult. Uppdraget har genomförts där lantbruksföretag med ett arealunderlag > 10 ha har använts som bas. Genom en enkätstudie, kompetensdag samt studiebesök har lantbrukarna varit delaktiga i förstudieunderlaget. Det är vår förhoppning att förstudien ger ett bra underlag för att driva projektet vidare om en gemensam samrötningsanläggning för biogasproduktion i Motala kommun. Linköping september 2012 Christer Johansson/Ulf Wigzell Energirådgivare LRF Konsult 2 Biogas Motala 2012

Innehållsförteckning 1. Sammanfattning 4 2. Inledning 5 2.1 Uppdraget 5 2.2 Projektaktiviteter 5 2.3 Lantbruket i Motala kommun 6 2.4 Befintliga biogasanläggningar 6 3. Substrat 7 3.1Gödselmängder 7 3.2 Energigrödor 8 4. Substratproducerande gårdar 9 4.1 Karta 10 5.Gasproduktion 11 6. Lagring av substrat 12 7. Transporter och logistik 13 8. Anläggningens energibehov 16 8.1 Värme och elbehov 17 9.Biogasanläggningen 18 9.1 Teknisk beskrivning 18 9.2 Uppgradering 19 9.3 Avsättning för gasen 19 10.Rötrest 20 11. Ekonomi 21 11.1 Grundkalkyl anläggning 21 11.2 Känslighetsanalys 22 12. Driftsformer 23 13. Fortsatt arbete 24 Bilagor 3 Biogas Motala 2012

1. SAMMANFATTNING En förstudie över en gemensam biogasanläggning i Motala kommun baserat på lantbruksbaserade substrat har genomförts. Syftet med studien har varit att se om det finns lönsamhet i att anlägga en produktionsenhet för fordonsgasproduktion. Av de kontaktade 250 gårdarna har ca 20 % varit positiva till en fortsatt medverkan i ett framtida projekt under förutsättning att lönsamhet finns för den enskilda företagaren. Totalt finns minst 29000 ton stallgödsel och restprodukter tillgänglig som substrat för biogasproduktion. Utöver detta har lantbrukarna anmält ett intresse av att odla ca 1900 ha energigödor. De grödor som varit aktuella har varit vall, majs och sockerbetor. Den totala produktionen av biogas omfattar ca 6760000 m3 CH4 vilket motsvarar ca 66 Gwh. En lämplig etableringplats ur logistisk perspektiv ligger i anslutning till Valstad Gård, Klockrike. Medeltransportavståndet för transport av substraten ligger på ca 12 km. Huvuddelen av substrat och all rötrest transporteras lämpligen med lastbil då vägnätet i huvudsak tillåter en hög hastighet. Det finns inte förutsättningar för att etablera en biogasanläggning för fordonsgasproduktin enbart på stallgödsel. Anläggning måste vara en samrötningsanläggning där energigrödor utgör ett väsentligt inslag. De grödor som finns mest erfarenhet av är vall och majs. Sockerbetan är ett utmärkt substrat med hög gasproduktion och snabb omsättningshastighet i biogasreaktorn. Erfarenheter kring, hantering och lagring av sockerbetor är i samband med biogasproduktion är dock mycket begränsad i landet. Lönsamheten för en samrötningsanläggning baserad på gödsel och energigrödor ligger på en acceptabel nivå med en payoff-tid på ca 12 år under förutsättning att priset för energigrödorna inte ligger högre än 1,20 kr/kgts i genomsnitt Kan anläggningen erhålla investeringsstöd ökar lönsamheten och skulle ett metanreduceringsstöd iföras så skulle anläggningen få en god lönsamhet Beroende på den enskilda lantbruksföretagaren intresse för engagemang för en samverkansanläggning finns olika affärskoncept. Ett intressant koncept kan vara att bilda ett substratbolag vilket är delägare i en produktionsanläggning tillsammans med andra aktörer. Motala ligger inom ett intressant tillväxtområde för efterfrågan på fordonsgas, dessutom finns i området ett flertal aktörer som kan vara intresserade av samarbete så det finns all anledning att gå vidare med projektet. Frågor kring organisation, ersättning för substrat, delägarskap och avsättning av biogasen bör utredas vidare. 4 Biogas Motala 2012

2. INLEDNING 2.1 Uppdraget Målsättningen med uppdraget formulerades på följande sätt: Uppdraget innebär att i samarbete med kommunens lantbrukare ta fram ett affärsmässigt beslutsunderlag för förutsättningarna att producera biogas av restprodukter/produkterinom lantbruket. Förstudien skall resultera i ett eller flera alternativa förslag till hur en lönsam biogasproduktion baserad på lantbrukets restprodukter/produkter kan etableras i kommunen. Vidare beskrevs att uppdraget skulle genomföras i tre delar: 1) Analys av produktionspotential av biogas utifrån tillgänglig stallgödsel,restprodukter och vegetabilier från intresserade lantbruksföretag och ta fram en lämplig affärsmodell. 2) Kompetensutveckling för lantbrukare kring ekonomisk nytta för den enskilde företagaren utifrån en föreslagen affärsmodell. 3) Kommunikation av målsättningar, resultat och kommande arbete. 2.2 Projektaktiviteter Projektet startades genom att en enkät (Bilaga1) sändes ut till 250 st lantbruksföretag över 10 ha åker. Projektaktiviteter har hållits vid 2 tillfällen, dit alla identifierade lantbrukare har inbjudits. Mötena har uppfyllt både punkt 2 om kompetensutveckling och punkt 3 om kommunikation. Mötena genomfördes under 2011/2012: 3 juli, studieresa 6 augusti, 5 Biogas Motala 2012

2.3 Lantbruket i Motala kommun Målgruppen för projektet har i varit lantbrukarna i kommunen med tillgång på restprodukter, stallgödsel samt intresse för att odla energigrödor. Området domineras söder om linjen Motala Borensberg av växtodlingsföretag.med produktion av spannmål och oljeväxter. Inslag av köksväxt samt potatisodling finns. Gårdarna ligger nära varandra. Slättområdet genomkorsas av ett flertal vägar av god kvalitet. I Fornåsa återfinns Bobergs Valltork som torkar och pelleterar lucern vars odlingsunderlag till stor del återfinns i kommunen. Norr om linjen Motala Borensberg består i huvudsak av skogsbygd med inslag av lantbruksföretag med djur och växtodlingsproduktion. Gårdarna ligger spridda med undantag av ett område kring Tjällmo. Djurhållningen är spridd i kommunen men den största ansamlingen av stallgödsel återfinns i den sydöstra delen. Mjölk,kött och svinproduktion dominerar med det finns inslag av äggproduktion och slaktkycklingproduktion. 2.4 Befintliga biogasanläggningar i Motala kommun I kommunen finns en biogasanläggningar i drift. En rötgasanläggning som finns etablerad vid reningsverket i Karshult. Biogassatsningen i Motala startade 2006 då den första biogasmacken togs i drift. Sedan dess har mycket hänt. En stor del av kommunens fordonsflotta har bytts ut till biogasdrift, produktion av biogas med gasrening vid Karshults reningsverk startat, en andra biogasmack vid Karshult/Borenshult har tagits i drift. Sommaren 2011 togs en ny busstankstation med biogas i drift vid Drakvägen och alla stadsbussar och de flesta regionala bussar som är stationerade i Motala går sedan dess på biogas Kommunen har cirka 100 registrerade biogasdrivna fordon, personbilar, minibussar/skåpbilar och sopbilar. Under 2011 såldes knappt 900 000 Nm3 biogas i Motala, varav 225 000 Nm3 var lokalt producerade vid avloppsreningsverket Karshult, från rötning av avloppsvatten från hushåll och industrier. Resten av biogasen produceras i Linköping vid Svensk Biogas anläggning. Där produceras biogasen ur livsmedelsavfall och slaktrester. Biogasen transporteras sedan till Motala med gastrailer. Biogasen som produceras vid Karshult räcker till en årsförbrukning biogas till cirka 260 personbilar eller till fem tätortsbussar. 6 Biogas Motala 2012

3. SUBSTRAT Av de 250 enkäter som gick ut till lantbrukarna återkom 88 svar, vilket är en svarsfrekvens på 35 %. Av dessa var 50 lantbrukare intresserade av att deltaga i förstudien och dessa bifogade svar på vilka substrat som fanns tillgängliga i form av stallgödsel samt restprodukter. Lantbrukarna angav även vilken areal de kunde tänka odla i form av energigrödor. De energigrödor som var intressanta var vall, majs och sockerbetor. 3.1 Gödselmängder och restprodukter Totalt finns drygt 29000 ton stallgödsel och rest produkter anmälda i enkäten från 31 gårdar. Nötflyt och svinflyt med låg ts-halt dominerar, men det finns även med en hel del fastgödsel med hög ts-halt från köttdjurproduktion. Ur biogassynpunkt återfinns även värdefull gödsel ifrån fjäderfä.mängden stallgödsel från varierar stort från 20 ton upp till 7500 ton. Avrens från spannmål, potatis samt köksväxtodling förekommer med ca 700 ton men det är mycket troligt att större mängder kan tillkomma. I grannkommunerna Vadstena och Linköping återfinns intill Motala kommuns västra respektive östra delar ett flertal större djurproducenter inom ett område av 10 km. Det innebär att mängden substrat i form av stallgödsel kan ökas betydligt om man går över kommungränsen 7 Biogas Motala 2012

3.2 Energigrödor Totalt finns drygt 1916 ha stallgödsel och rest produkter anmälda i enkäten från 33 gårdar. Det är en stor spridning på anmäld areal då den ligger från 2 ha upp till 400 ha. Störst intresse finns för vall som energigröda med 724 ha. Vallodlingen är etablerad och ger god struktureffekt. Majsen ger normalt en högre ts-avkastningen än vallen och fungerar bra på lite lättare jordar och här har 613 ha anmälts. Sockerbetan ger en mycket hög energiproduktion/ha och har tidigare odlats med framgång i länet. Dagens odling är mycket begränsad då den enbart används som viltfoder. Intresset för en utökad odling för energiproduktion är dock stort då hela 475 ha har anmälts. Drygt 100 ha har anmälts till produktion av energigrödor men grödan är inte definierad. 8 Biogas Motala 2012

4. Substratproducerande gårdar För varje djurproducerande gård finns en röd triangel markerad på kartan som lämnat uppgifter om gödsel som substrat. Dessa har även i vissa fall visat intresse för produktion av energigrödor. De växtodlingsgårdar som visat intresse för produktion av energigrödor har markerats med en grön prick. Det finns även blå markeringar på kartan som indikerar föreslagna placeringar av en biogasanläggning. Kategori Antal Markering Företag med enbart energigrödor 23 Företag med stallgödsel + energigrödor 27 Föreslagna etableringsplatser 5 I efterföljande ekonomiska kalkylberäkningar som gjorts har dock enbart substrat som finns inom 20 km avstånd tagits med i beräkningarna. 9 Biogas Motala 2012

B E A D C 10 Biogas Motala 2012

5. Gasproduktion Den totala substratmängden som sammanställts bland lantbrukarna uppgår till 88900 ton. Av detta substrat kan det produceras ca 6700000 m3 metangas. Detta motsvarar en energiproduktion av ca 66 GWh. Detta ligger i nivå med ex.vis SBI anläggningar i Örebro och Lidköping. Används metanet som fordonsgas skulle det innebära att ca 7400 m3 bensin kan ersättas vilket ger en reduktion av Co2 utsläppet med ca 19200 ton. Det är en fördel att mixa stallgödsel med energigrödor då man får en samrötningseffekt. Det innebär att substraten tillsammans producerar mer än de skulle göra var för sej. I nedanstående sammanställning har följande skördenivåer används: Vall 8 ton ts /ha Majs 9 ton ts/ha Sockerbetor 50 ton/ha Sockerbetan är den energigröda som alternativ i enkäten som kräver minst antal ha per producerad Gwh. Den kräver ca 22 ha/gwh. Därefter följer majs som kräver ca 25 ha/gwh och vallen kräver dubbelt så mycket som majsen närmare 50 ha/gwh. Det skiljer också en del i uppehållstid i reaktorn. Sockerbetan har en mycket snabb nedbrytningstid men det gäller också att vara försiktig eftersom rötningsprocessen lätt kan störas om för mycket socker blir tillgängligt för snabbt. I biogasprocessen eftersträvas en kolkvävekvot runt ca 20 för att rötningen ska fungera optimalt. Eftersom sockerbetor innehåller mycket kol som frigörs snabbt, är det viktigt att samröta med något som är mera kväverikt. Stallgödsel innehåller mycket kväve och passar därför bra att samröta med sockerbetor. När stallgödsel kommer från olika gårdar måste materialet hygieniseras (hettas upp till 70 grader under 1 timma) detta innebär en merkostnad. Med enbart energigrödor som substrat krävs ej hygienisering. 11 Biogas Motala 2012

6. Lagring Lagring av stallgödsel sker normalt i anslutning till gården eller i en sk.satellitbrunn. Beroende på gödsels konsistens så lagras flytande i en brunn eller som fast material på en betongplatta. Ur biogassynpunkt så skall gödseln ha vara så färsk som möjligt. Det kan innebära att leverantörer utan pumpbrunn måste komplettera med en behållare för att kunna leverera färsk gödsel och att ströbädden i stallarna måste gödslas ut oftare. När det gäller energigrödor så måste lagring ske så att uttagning kan ske under hela året. Det innebär för vall och majs att det lagras som ensilage. Ensilering ger en säker lagringsprocess utan större omsättningsförluster. Lagring kan ske på gården eller i anslutning till biogasanläggningen. Den vanligaste metoden är att lagra i en sk.tubläggare. Vid skörd pressas materialet in i en lång plastkorv. Metoden har är flexibel och har hög inläggningkapacitet. Sker lagring i anslutning till skördeplatsen läggs tuben/tuberna lämpligast i anslutning till körväg. Sker lagringen vid biogasanläggningen kräves en stor hårdgjord yta med uppsamling av lakvatten. Sockerbetor är en rotfrukt och det innebär att det följer med jord och sten när den tas upp. Innan lagring skall betan rensas från så mycket jord som möjlig sam selekteras från sten. Jord och sten ger stora problem i biogasanläggningen. Sockerbetan kan lagras på flera sätt. I stuka, som snittat material i tank eller som krossat material i en tub. Problemet är att sockerbetan i stuka kan förlora upp till 20 % av energivärdet därför skulle det kunna vara en fördel om betan lagras under syrefri förhållanden så att omsättningsförlusterna minimeras. Flera lagringsstudier är utförande. 12 Biogas Motala 2012

7. Transporter, och logistik En central anläggning för produktion av lantbruksrelaterade substrat innebär en stor transportapparat. För att logistiskt kunna transportera substrat med ekonomi kan transportavståndet inte vara alltför långt. Erfarenhetsmässigt så bör man undvika transporter över 20 km när det gäller substrat från lantbruket. Det är dock en relation mellan transportkostnad och energiproduktionsförmågan som avgör. Här har ts-halten en avgörande betydelse. Slaktkycklinggödsel motiverar ex.vis en längre transport än flytgödsel från mjölkkor. Det är dessutom viktigt att ts-halterna ute på gårdarna analyseras istället för att gå på tabellvärden då förutsättningarna kan skilja mycket. Det finns också en möjlighet att öka ts-innehållet på stallgödsel gen att separera gödseln ute på gården. Den fasta fraktionen klarar ekonomiskt en längre transport. Flytgödsel flyttas normalt med en lastbil utrustad med ett semitrailerekipage. Ekipaget rymmer ca 35 m3 och lastning resp. lossning går normalt under 5 min. Det är viktigt att det finns god åtkomst vid gödselbehållaren så att ställtiden blir låg. För att effektivisera transportlogistiken så skall så många transporter som möjligt ske med returlast. Som returlast hanteras biogödsel som består av rötresten från biogasanläggningen. Mottagaren måste ha tillgång för behållare för lagring av biogödsel. Transport av icke pumpbar gödsel samt ensilage kan ske med tippvagn eller växelflak. Dessa rymmer brutto ca 40 m3/st och även dessa kan transporteras med lastbil. Bil och släp tar maximalt 3 växelfläkt. Ett alternativ kan vara att transportera med flisbil. En stor del av tiden för att transportera substrat är lastnings- och lossningstid. Här är det viktigt att gårdarna har bra möjligheter att ta emot lastbilar, så att inte lastning och lossning tar onödigt lång tid. Tillsammans med lantbrukarna har 5 st tänkbara placeringsalternativ för en biogasanläggning pekats ut som sedan har används i logistikberäkningar. De placeringar som används är: Norrsten (A) Tuddarp (B) Fågelstad (C) Valltorken (D) Valstad Gård (E) Norrsten industriområde där nya riksväg 50 går förbi ligger med bra anslutning till Vadstena- Skänninge för en eventuell samlokalisering. I anslutning till Tuddarps avfallsanläggning som redan hanterar en del restprodukter. I anslutning till Fågelstad gamla industriområde. Finns dock bostäder inom 150 m. I anslutning till Bobergs Valltork i Fornåsa. Ligger logistiskt bra till för stora delar av substratunderlaget men mycket begränsade tomtområden och relativt nära till bostäder. Söder om Valstad Gård. Avskilt med bra vägnät. Ligger inte helt centralt. 13 Biogas Motala 2012

Logistikberäkningen har genomförts genom att beräkna antalet tonkm substrattransport för de olika alternativen. Det innebär att mängd substart på respektive gård multiplicerats med antal km till de olika placeringsalternativen. Detta ger en transportkostnad styrd helt efter avståndet vilket ger en god bild av miljöbelastningen samt en tydlig rangordning gällande transportkostnaden för de olika alternativen. Skillnaden i faktisk transportkostnad mellan alternativen blir dock något mindre då denna kostnad även styrs av lastnings- och lossningstider på respektive gård. I logistikberäkningarna har en lastbil med semitrailer resp. lastbil med används. Transportkostnaden i beräkningarna har överslagsmässigt beräknats till 2 kr/tonkm. Norrsten (A) Tuddarp (B) Fågelstad (C) Valltorken (D) Valstad ( E) Tonkm medel Tonkm totalt Placering Gödsel Energigröda Medeltransportavstånd Transportkostnad CO2- utsläpp ton ha km tonkm tonkm kkr ton 11445 1577 10,4 36662 1099859 2200 131 12245 1575 10 25172 1032041 2064 123 12995 612 11,7 11204 369713 739 44 23395 1496 11 21352 704623 1409 84 20925 1459 12,9 17988 467675 935 56 Logistikberäkningen visar att det ät två alternativ (C och E) som ligger bäst till ur logistiksynpunkt. För alternativen A-B ligger transportkostnaden per år betydligt högre. Dessa alternativ innebär också en högre miljöbelastning. Alternativ C ger lägsta transportkostnaden men substratmängden inom 20 km blir lägre än i altenativ E. Alternativ E har ett längre medeltransportavstånd men tillgången till substrat samt placeringen av anläggningen är bättre med hänsyn till närboende. 14 Biogas Motala 2012

15 Biogas Motala 2012

8. Anläggningens energibehov Eftersom anläggningen är tänkt att producera fordonsgas så kommer det inte att bli något överskott på energi, varken i form av el eller av värme. I stället kommer att behöva köpas in energi utifrån i form av både el och värme, för drift av anläggningen. För värmebehovet har vi bedömt att det bästa alternativet är en fliseldad värmecentral som med fördel skulle kunna vara en extern anläggning som säljer färdigvärme till biogasbolaget. 8.1 Värmebehov och elbehov Det klart största energibehovet för anläggningen är värmen där uppvärmning av substratet utgör det enskilt största värmebehovet. Det finns dock några åtgärder som till stor del kan minska detta värmebehov. Värmeväxlare mellan utgående rötrest och inkommande substrat innan någon extra värme tillförs substratet. Eftersom flytgödsel till största den utgörs av vatten som bara passerar anläggningen går det att spara på uppvärmningen genom att separera gödseln innan den tas in i anläggningen och använda en del av rötresten som spädning av substratet innan det pumpas in i anläggningen. Om separeringen utförs redan på gårdsnivå kommer även transportbehovet att minska genom att substratet energitäthet ökar. Andra källor till värmebehov är bland annat värmeläckage genom vägar, tak och golv i biogasreaktorn samt tillhörande pumpsystem och rörledningar. Genom god isolering av både reaktortank pumpar och rörledningar kan detta värmeläckage hållas ner på en lämplig nivå. Trots att man gör vad som går för att håller ner värmebehovet kommer det att gå åt en hel del värme som då inte får kosta för mycket. Därför är det viktigt att jämföra olika värmekällor vad avser både effekt, kostnad och tillgänglighet. Vi har i detta fall valt att titta på 2 olika värmekällor. Se även Bilaga 2 Alternativ 1 Biogas: En del av den producerade biogas återanvänds för att användas som bränsle i en gaspanna. Kostnaden för denna biogas har sats till samma pris 0,72 kr/kwh som försäljningspriset eftersom det blir en minskad försäljning med samma mängd som går åt till uppvärmningen. Energiförbrukning är 2700000 kwh viltet med biogas ger en bränslekostnad på 2125357kr/år. Till detta kommer sedan kostnaden för själva biogaspannan med tillsyn och skötsel för 118000 kr/år, detta ger en total årskostnad för alternativ biogas på ca 2245000 k/år. Totalkostnaden för uppvärmning blir i detta fall 0,84 kr/kwh Alternativ 2 Flis: Här har vi valt att titta närmare på skogsflis som bränsle i en flispanna. Genom att använda energiflis som bränsle frigörs 2700000 kwh biogas som kan säljas som fordonsbränsle. Anläggningskostnaden samt skötselkostnaden ökar. Åtgång skogsflis = 3500 m3/år ger en årskostnad på 770000 kr/år. Till detta kommer sedan kostnaden för själva flispannan med tillsyn och skötsel för 507000 kr/år, detta ger en total årskostnad för alternativ flis på ca 1280000 kr/år. Totalkostnaden för uppvärmning blir i detta fall 0,48 kr/kwh Biogasanläggningens elbehov beräknas till ca 1730000 vilket motsvarar ca 5 % av producerad energi. 16 Biogas Motala 2012

9. Biogasanläggninmgen 9.1 Teknisk beskrivning Till en samverkansanläggning är substrattransporter in och ut ifrån anläggningen en viktig del av driften. Flytgödsel är en av huvudsubstratet i anläggningen. Logistiken kring denna ser ut så att en lastbil med gödseltrailer på 30-40 m3 med några dagars intervall hämtar gödsel från varje gård för transport till anläggningen. Denna gödsel ska vara så färsk som möjligt så någon typ av pumpbrunn eller mindre utlastningsbrunn ska finnas på varje gård. Detta innebär att vissa latbrukare måste göra förändringar i sin gödselhantering. Befintliga brunnar kommer att användas för lagring av rötad biogödsel. Biogödsel från denna anläggning med en del växtmaterial i substratblandningen kommer att bilda ett bra svämtäcke varför någon ytterligare täckning av gödselbehållarna inte ska vara nödvändig På biogasanläggningen tas inkommande flytgödsel emot i en täckt mottagningsbrunn. Efter tömning av trailern rengörs den och detta vatten går till mottagningsbrunnen. Transportbilen kör därefter fram till den täckta utlastningsbrunnens för att fylla bilen med biogödsel. Denna biogödsel levereras sedan till den gård som ligger näst på tur att leverera gödsel in till anläggningen. Fastgödsel körs löpande in till anläggningen från de gårdar med detta gödselhanterings- system. Transporten sker här med traktor och vagn eller med lastbil och flak eller container. Totalt rör det sig om 5-6 transporter per. Substratet hygieniseras och pumpas därefter in i en reaktor. Uppvärmningen i reaktor och hygieniseringstankar sker via en fliseldad biobränslepanna. Rötresten hamnar en utlastningsbrunn. Rågasen går vidare till en uppgraderingsanläggning varefter gasen trycksätts i en kompressorstation och går vidare till flakttankningsplatser. Figur 1: Principskiss biogasanläggning 17 Biogas Motala 2012

För substrat av bestående av korthackat ensilage så sker lagring i anslutning till anläggningen alternativt ut på gårdarna. Lagring sker företrädesvis i tub. På anläggningen hämtas materialet med lastmaskin och fylls på i en matarficka/blandarficka varefter substratet skruvas alternativt pumpas in i reaktortankarna. Sockerbetor måste sönderdelas innan inmatning. Eftersom ts-halten på ingånde substrat är hög så måste rötrest återcirkuleras och en viss del vatten tillsättas. Det finns inget behov av att hygienisera vegetabiliska substrat. 9.2 Uppgradering Vid fordonsgasproduktion behöver man uppgradera biogasen för att få upp metanhaltskoncentrationen till en högre andel. När biogasen lämnar rötkammaren har den en metanhalt på ungefär 55% och när den lämnar uppgraderingen har metanhalten koncentrerats till 97 % Biogasen leds från rötkammare till uppgraderingsanläggningen där koldioxid, svavelväten och vatten avskiljs. Uppgradering innebär att energivärdet höjs. Övriga ämnen avlägsnas för att öka driftsäkerheten och minska underhållskostnaden så att anläggningen ska få en lång livstid. För att uppgradera biogas till drivmedelskvalitet, krävs en kombination av olika tekniker.. Namnet för respektive process härrör sig från metoden att avskilja koldioxid, medan metoden för att avskilja till exempel svavel eller vatten kan vara den samma för flera processer. De metoder som finns är: Vattenskrubber Kemisk absorption Filterteknik (PSA) Membran Kryoteknik (Flytande) Av dessa metoder är tekniken med vattenskrubber den absolut vanligaste. Metoden innebär att komprimerad rågas möter vatten i en kolonn varvid koldioxid, svavelväte och ammoniak löses i vatten och den renade biogasen får en förhöjd metanhalt. Gasens energiinnehåll per volym är lågt jämfört med bensin och diesel. För att körsträckan ska bli rimlig i ett fordon måste därför gasen komprimeras. Gasen lagras i gasflaskor om det inte finns gasledningar utbyggt och dessa transporteras i gasflak av lastväxlartyp till gastappen. Biogas med en metanhalt av 97 % används i bussar, lastbilar och personbilar. 9.3 Avsättning för gasen Den rena fordonsgasen komprimeras för att transporteras med lastbil i gastuber förpackade på färdiga lastväxlarflak. Ett gasflak består av seriekopplade gasflaskor och det finns i huvudsak två typer av flak att tillgå på marknad, gasflak tillverkat i stål eller tillverkat i kompositmaterial. Beroende på konstruktionsmaterial och leverantör är transportvolymen från 2 000 Nm3 till 5 500 Nm3 per. Gasflaken används vidare som lager på tankstationen och ägs normalt av tankstationsaktören och tillika distributören. Det finns 4 större aktörer som distribuerar biogas: Svensk Biogas, Eon, AGA och Fordonsgas. 18 Biogas Motala 2012

Motala kommun ligger bra till ur logistisk synpunkt. I närområdet växer efterfrågan på biogas, flera aktörer är verksamma inom området, varför det borde vara ett bra läge för förhandlingar 19 Biogas Motala 2012

10. Rötrest Efter rötningsprocessen minskar volymen med ca 8 % och ts-halten reduceras. Det blir alltså mindre mängd som ska i retur. Materialet blir också mer homogent och detta tillsammans med en lägre ts-halt blir det lättare att sprida. Andelen ammoniumkväve ökar något i rötresten jämfört med i substratet. Genom rötning reduceras även luktämnen från ingående substrat kraftigt. I nedanstående tabell framgår exempel på resultat från anläggningen Material Volym m3 Ts % N kg/ton P kg/ton K kg/ton Substrat 89900 14,2 3,53 0,63 3,06 Rötrest 82776 6,8 3,88 0,69 3,32 En annan möjlighet som finns är att separera biogödseln med en gödselseparator. Det viktigaste motivet är att få en omfördelning av växtnäringsämnen. Vid separering med skruvpress eller dekantercentrifug återfinns merparten av fosfor i en fast fas. I Danmark, där mycket gödsel separeras, rekommenderas dekantercentrifug. Separering kan öppna för nya möjligheter när det gäller distribution och användning av biogödseln. Den torra, fosforrika fraktionen kan fraktas betydligt längre sträckor, och spridas där den gör störst nytta. En gemensam anläggning för biogas kan också öppna för nya, gemensamma lösningar när det gäller lagring och spridning av biogödsel. Genom satellittankar och matarslangsystem kan transporter och markpackning reduceras. En gemensam biogasanläggningen kan ge upphov till mycket kreativa lösningar när det gäller att hantera biogödsel på ett bättre sätt än dagens stallgödselhantering. Eventuellt kan biogödseln tillföras ytterligare efter rötning som gör den ännu mer attraktiv som gödselmedel 20 Biogas Motala 2012

11. Ekonomi 11.1 Kalkyler En grundkalkyl har gjorts. Den är baserad på totalt 25800 ton stallgödsel samt 1000 ha energigröda. Energigrödorna utgörs av vall 500 ha, majs 400 ha samt 100 ha sockerbeter. Grödorna betalas med 1,20 kr/kgts fritt biogasanläggning för lagrad vara. Totalinvesteringen beräknas till 70 milj kr. och är en uppskattad siffra från andra anläggningar i samma storleksklass. Kalkylen förutsätter att all producerad gas kan säljas som fordonsgas. I kalkylen ingår inget pris för gödseln, utan bygger på att lantbrukarna lånar ut gödsel och får tillbaks den i form av biogödsel med bättre spridningsegenskaper samt ett högre växtnäringsvärde. Troligen måste man hitta ett enkelt och rättvist system att ersätta lantbrukare för gödsel, samtidigt som de också måste vara beredda att betala för biogödsel. Detta är en viktig punkt, som bör tittas närmare på i en fördjupning. Hänsyn måste tas till både gaspotential i olika gödselslag och substrat, men också till deras växtnäringsvärden. Transportkostnader till och från anläggning ingår i kalkylen med 2 kr/tonkm, och det förutsätts att biogasanläggningen betalar alla transporter År 1 går kalkyl med ett underskott, men anläggningen ger ett medelårsresultat på 3,7 miljoner, beräknat på 15 års avskrivningstid och 5 % ränta. Payofftiden blir 10,3 år och då förutsätts en inflation på 2 %, och en prisökning på gasen som är 0,5 % högre än inflation. Priset för uppgraderad och trycksatt gas är satt till 7 kr/m3. I kalkylen förutsätts inga former av stöd. För att visa vilken effekt eventuella investeringsstöd och produktionsstöd får på kalkylen har beräkningar gjorts på: 15 % investeringsstöd 0,20 kr/kwh metanreduceringsstöd på stallgödseldelen Alternativ Medelårsresultat kkr Payoff år Förräntning på insatt kapital % Gödsel+500 ha vall +400 ha majs + 100 ha 3720 10,3 5 sockerbeta Som ovan + 15 % investeringsstöd 4700 8,3 8 Som ovan + 0,20 kr/kwh metanreduceringsstöd för stallgödseldelen 3940 9,8 6 21 Biogas Motala 2012

11.2 Känslighetsanalys Beräkningarna i kalkylerna försätter inga driftstörningar under första året. Normalt har man en inkörningsperiod och man kan inte räkna med full produktion första året. För att få en uppfattning om hur olika faktorer påverkar lönsamheten har ett antal beräkningar gjorts för att se dess påverkan på resultatet. I tabellen nedan är medelårsresultatet för de olika scenarierna beräknade. Alternativ Medelårsresultat kkr Förräntning på insatt kapital % Resultat grundkalkyl 3720 5 Produktion minskar med 10 % 980 1 Driftskostnaderna ökar med 100 % 2997 4 Investeringen ökar med 20 % 2321 3 Räntan ökar med från 5 % till 6 % 3348 5 Ersättning för energigröda ökar med 0,30 649 1 kr/kgts Prisökning på gas ökar från 0,5 till 2 %/år 7125 10 Som synes finns det många parametrar som både kan förbättra och försämra resultatet. En investeringsökning har inte så stor betydelse för resultatet. Det gäller dock att ha en hög produktion. En årlig prisökning på gasen har stor betydelse för resultatet. Ersättningen för energigrödorna påverkar resultatet radikalt. 22 Biogas Motala 2012

12. Driftsformer För att få en stor anläggning att fungera bra så bör lantbrukarna vara aktiva delägare. Ett aktivt ägande innebär att man tar större ansvar för substratleveranser. Det innebär också att man vill uppnå ett bra produktionsresultat i anläggningen så att man kan få en god utdelning på insatt resurser. De anläggningar som byggts eller håller på att byggas i Sverige har alla olika lösningar på företagskonstruktionen. I flera fall beror det på hur aktiva delägare lantbrukarna vill vara.. Ett viktigt steg i en fortsatt projektering är därför att ta reda på intresset från varje lantbrukare. Vill man vara en aktiv delägare och finansiär av en anläggning, eller vill man bara vara med som gödselleverantör? Dessa driftsformer förkommer isamband med samverkansanläggningar Substratbolag Lantbrukarna bildar ett substratbolag som är avtalpartner till biogasbolaget. Substratbolagetbolaget svarar för substrathantering in och ut ur anläggningen. Substratbolaget är delägare i biogasbolaget Lantbrukarna i substratbolaget har möjlighet att teckna ytterligare aktier i biogasbolaget Denna lösning är vanlig när man samarbetar med en leverantör/aktör på marknaden. En fördel med denna lösning är att lantbrukaren har stora möjligheter välja hur aktiv man vill vara. Biogasbolag Lantbrukarna bildar ett bolag. Bolaget investerar och svarar för all drift Bolagets ägarfördelninga kan lösas med följande alternativ o Alla medverkande lantbrukare äger och finansierar anläggningen till lika stor andel per lantbruksföretag. o Alla medverkande lantbrukare äger och finansierar anläggningen till andel efter djurhållning/gödselmängd. o Alla medverkande lantbrukare äger och finansierar anläggningen där de som är extra engagerade i verksamheten går in och tar en större ägarandel. o Utöver lantbrukare bjuds övriga intressenter in vilka kan vara närboende, gasköpare, anläggningsleverantör. Denna lösning ger möjlighet till en större förädlingsvinst. Kräver dock ett stort engagemang och tillgång till kapital. 23 Biogas Motala 2012

13. Fortsatt arbete Det finns allanledning att gå vidare med projektet. Det finns ett stort intresse blad lantbrukarna i kommunen. Bland växtodlarna finns möjligheter till bättre växtföljder genom att odla energigrödor och bland djurproducenter finns goda möjlighet till ett bättre kväveutnyttjande och en bättre fördelning av fosforn genom ex.vis separering. Kommunen har också ett ökat behov av fordonsgas framöver. Det finns en gammal tradition att odla sockerbetor i området men hur dessa ska hanteras i ett biogassammanhang måste utredas vidare. När det gäller logistikfrågor så har Valltorken mycket erfarenhet kring hantering av grönmassa och här bör man utreda om det kan finnas några samordningsvinster. Frågor kring organisation och samarbete med en yttre aktör är också prioriterade frågor för vidare arbete. 24 Biogas Motala 2012

Bilagor Bilaga 1. Enkät Bilaga 2. Kalkyl Uppvärmning Flis, Biogas Bilaga 3. Grundkalkyl biogasanläggning : Namn 25 Biogas Motala 2012

Adress Telefon E-postadress Intresserad av att delta i förstudien: Ja Nej Konventionell eller eko Djurslag (Mjölk,Kött,Smågris,Slaktsvin,Värp, Slaktky., Häst) Djurantal (Årsmedeltal) st Stallgödsel Beräknad gödselmängd flyt m3/år Bedömd ts-halt % Beräknad gödselmängd klet m3/år Bedömd ts-halt % Beräknad gödselmängd fast ton/år Bedömd ts-halt % Strömedel (Halm,Spån, Torv) Intresserad av att odla energigrödor (Om vettig ersättning) Hur många ha? Vall ha/år Majs ha/år Sockerbeta ha/år Övrigt (Ev. egna förslag) Ja Nej Finns restsubstrat på gården (Ja/Nej ) Potatis ton/år Grönsaker ton/år Avrens ton/år Övrigt Känner du till något livsmedelsavfall i din närhet? Har du förslag på någon lämplig lokaliseringsplats för en biogasanläggning (Kräver ca 1 ha och 500 m till boende) Övriga kommentarer: Jag vill deltaga i studieresan den 3/7! Ja Nej 26 Biogas Motala 2012

Kalkyl mindre närvärmeverk Biogas Kundes värmebehov omräknat till kwh/år 2 677 950 Bränsle enhet fördelning värmebehov värmevärde verkningsgrad åtgång mängd pris summa % kwh/år kwh/enhet % kbm/kg/liter kr/enhet kostnad Flis kbm 0 0 900 85 0 220 0 Pellets kg 0 0 4,9 80 0 1,4 0 Spannmål kg 0 0 4,1 75 0 0,8 0 Halm kg 0 0 4,1 75 0 0,5 0 Biogas liter 0 2 677 950 9,8 90 303 622 7 2 125 357 El kwh 0 0 1 95 0 1 0 Summa: 0 2 677 950 Summa bränsle kostnad kr 2 125 357 Summa bränsle kostnad kr/kwh 0,79 Drift antal pris Skötsel o underhåll tim 20 250 5 000 Sotning ggr 2 1500 3 000 El kwh 30000 0,6 18 000 Summa driftskostnader kr 26 000 Summa driftskostnad kr/kwh 0,01 Investeringar investering kr avskr år kalkylränta % underhåll % Byggnad med panncentral 600 000 15 5 2 67 000 Kulvertar 150 000 15 5 1 15 250 Lager 0 15 5 1 0 Övrigt 100 000 15 5 1 10 167 Summa investering 850 000 Summa kapitalkostnader kr 92 417 Summa driftskostnad kr/kwh 0,03 Kostnad per kwh 0,84 Summa årskostnader kr exkl. moms 2 243 774 Kalkyl mindre närvärmeverk Flis Kundes värmebehov omräknat till kwh/år 2 677 950 Bränsle enhet fördelning värmebehov värmevärde verkningsgrad åtgång mängd pris summa % kwh/år kwh/enhet % kbm/kg/liter kr/enhet kostnad Gas kbm 100 2 677 950 900 85 3 501 220 770 129 Pellets kg 0 0 4,9 80 0 1,4 0 Spannmål kg 0 0 4,1 75 0 0,8 0 Halm kg 0 0 4,1 75 0 0,5 0 Olja liter 0 0 9,9 82 0 8 0 El kwh 0 0 1 95 0 1 0 Summa: 100 2 677 950 Summa bränsle kostnad kr 770 129 Summa bränsle kostnad kr/kwh 0,29 Drift antal pris Skötsel o underhåll tim 365 450 164 250 Sotning ggr 2 1500 3 000 El kwh 85000 0,6 51 000 Summa driftskostnader kr 218 250 Summa driftskostnad kr/kwh 0,08 Investeringar investering kr avskr år kalkylränta % underhåll % Byggnad med panncentral 2 000 000 15 5 2 223 333 Kulvertar 150 000 15 5 1 15 250 Lager 400 000 15 5 1 40 667 Övrigt 100 000 15 5 1 10 167 Summa investering 2 650 000 Summa kapitalkostnader kr 289 417 Summa driftskostnad kr/kwh 0,11 Kostnad per kwh 0,48 Summa årskostnader kr exkl. moms 1 277 796 27 Biogas Motala 2012

Biogasberäkning Gas till Antal ton substrat Motala 49 900 GASPRODUKTION Typ Gödsel + Energigrödor Beräkningen är ett exempel, gasproduktionen avser mängd metan i normalkubikmeter. Substrat mängd (ton) Ts-halt CH4/ton TS CH4 tot MWh tot 49 900 25,6% 278 3 544 398 34 629 Temp C ton/dag Dygn Total volym, m³ Belastning, kg VS/m³ dygn 37 246 40 11330 3,2 Sockerbeta 5 000 ton Nötflytgödsel 9 800 ton Gasanvändning, MWh Svinflytgödsel 6 000 ton Ej utnyttjad 34 629 Kycklinggödsel 2 800 ton 34629 MWh Intern värme 0 Djupströ, nöt 2 200 ton Färdig värme 0 Vall 12 100 ton Majs 12 000 ton EKONOMI Investering Kostnad Invest bidr 0% Kvar finans. År avskrivn. Ränta Kostnad/år Biogasanläggning inkl mark 52 000 000 0 52 000 000 15 5% 4 853 333 Panncentral 2 700 000 0 2 700 000 15 5% 252 000 Mottagning och rötrestlager 2 000 000 0 2 000 000 15 5% 186 667 El och vatten 100 000 0 100 000 15 5% 9 333 Uppgradering 11 000 000 0 11 000 000 15 5% 1 026 667 Kompressor och flakstation 2 000 000 0 2 000 000 15 5% 186 667 Övrigt 200 000 0 200 000 15 5% 18 667 0 - - - 15 5% - Summa 70 000 000 0 70 000 000 6 533 333 Drift, personalkostnader m.m. Enhet Ant á-pris Kostnad/år Personalkostnader kr/st 2,0 500 000 1 160 116 Tillsynsavg kr 1 10 000 11 601 Biogasanläggning kr 1 624 000 723 912 Försäkring kr 1 10 000 11 601 Pumpar till gödsel kr/st - - 0 Transport rötrest/gödsel kr/ton 64 000 30 2 227 422 Summa substrat kostnader Summa kr 12 285 625 16 420 277 El- och uppvärmningskostnader Elbehov biogasanl. kr/kwh 1 731 439 0,70 1 406 068 Värmebehov biogasanl. Summa kr/kwh 2 677 396 0,48 1 490 923 2 896 991 Totalkostnad kr/år 25 850 601 Totalkostnad kr/nm³ CH4 7,29 Totalkostnad kr/kwh 0,75 Intäkter Enhet Ant á-pris Summa Försåld rågas kr/kwh 34 628 771 0,70 29 171 859 Försåld gas fritt värmeverk kr/kwh - - 0 Intern försåld värme kr/kwh - - 0 Minskade transport-,spridningskostnader kr/ton 7 124 20,00 171 477 Värdeökning rötrest kr/ton 38 000 5,00 228 656 Substrat kr/ton - - 0 Summa 29 571 993 Resultat (med investeringsstöd) 3 721 392 Resultat på insatt kapital % 5% Rådgivare Adress Telefon & E-post Christer Johansson Ågatan 21 013-377037 LRF Konsult 582 22 Linköping christer.johansson@konsult.lrf.se 28 Biogas Motala 2012