Kraftvärmeproduktion på gårdsnivå en förstudie

JTI Uppdragsrapport Kraftvärmeproduktion på gårdsnivå en förstudie Ola Pettersson Ulf Nordberg Claes Davidsson Niklas Adolfsson

JTI Uppdragsrapport Kraftvärmeproduktion på gårdsnivå en förstudie Ett projekt utfört på uppdrag av SLA Ola Pettersson Ulf Nordberg Claes Davidsson Niklas Adolfsson 2008 Uppdragsgivaren har rätt att fritt förfoga över materialet. Tryck:, Uppsala 2008

3 Innehåll Förord...5 Sammanfattning...7 Bakgrund...8 Syfte och Mål...8 Förutsättningar...9 Avgränsningar...9 Att bli elproducent...9 Nätverksutredningen...10 Elcertifikat...11 Kvotplikt skapar efterfrågan...12 Ceasar sköter kontot...12 Elhandelsbolag köper el...12 Mera information...12 Vad kostar kulvertbyggnation...12 Energislag som finns på gården...13 Kategorisering av lämpliga energislag från skogen...14 Kategorisering av lämpliga energislag från jordbruket (substrat) för rötning 14 Potential mängder och gasutbyten...15 Tekniker som kan vara aktuella idag eller i morgon för lantbrukets råvaror...18 Introduktion om gårdsbaserad biogasproduktion...21 Lämpliga substrat i en rötningsprocess...24 Processutformning...25 Exempelgårdar...27 Beräkningsförutsättningar...27 Exempelgård Höns- och nötproduktion...28 Exempelgård Mjölkproduktion...30 Exempelgård Skogsgård...32 Exempelgård Spannmåls-/svinproduktion...35 Exempelgård Spannmålsproduktion...38 Exempelgård Grönsaksodling...41

4 Erfarenheter från befintliga gårdsanläggningar...41 Hagavik...41 Plönninge...45 Vad är nyckelfaktorer för att få ekonomi på biogasproduktion?...49 Energibalans för mellanstor biogasanläggning med kraftvärmeproduktion...50 Diskussion...53 Referenser...54

5 Förord Det finns mycket som talar för att priset på såväl fossilt bränsle som el kommer att stiga. Ökande priser på fossilt bränsle gör det mer attraktivt att producera kraftvärme på gårdsnivå med lokalt producerade biobränslen, under förutsättning att prisökningen på biobränslen inte stiger lika mycket per energienhet. När priserna är marknadsreglerade uppstår det givetvis ett jämviktsförhållande. De skattemässiga faktorerna spelar här stor roll, och de är även viktiga styrmedel i vårt arbete att uppnå satta miljömål. Följande rapport ger en överblick i vilka ekonomiska förutsättningar som finns i dag att på gårdsnivå producera kraftvärme. Projektet har utförts på uppdrag av SLA (Skogs- och Lantarbetsgivareförbundet). Rapporten har sammanställts av Ola Pettersson, Ulf Nordberg, Claes Davidsson och Niklas Adolfsson, samtliga verksamma vid. Uppsala i mars 2008 Lennart Nelson VD för

7 Sammanfattning Denna rapport är ett uppdrag från SLA (Skogs- och Lantarbetsgivareförbundet). För medlemsföretagen inom jord- och skogsbruk finns intresse att producera energi från biomassa. Särskilt intresse bedöms finnas för kraftvärme på gårdsnivå. SLA:s gårdar spänner över ett stort geografiskt område och har ett stort spann i storlek och verksamhetskomposition. Gemensamt för gårdarna är dock att de är relativt stora. Gårdsstorleken gör att det ofta finns bostäder för anställda integrerat i gårdsmiljön. En annan gemensam förutsättning är att det finns råvaror, t.ex. gödsel, halm, spannmål och träråvara, i omlopp på alla dessa företag. Dessa förutsättningar tillsammans med höga priser på energi gör det attraktivt att fundera kring småskalig energiproduktion, ev. kraftvärme. I miljöperspektivet kommer priset på fossila bränslen att stiga ytterligare inom den närmaste framtiden. Det går bara att spekulera i nivån på de fossila bränslenas prisutveckling. Utvecklingshastigheten på fossilbränslepriset kommer att också vara en motor i utvecklingen mot biobränsleanvändning. Att ta tillvara på både värme och el (kraftvärme) ger oftast en bättre verkningsgrad på en anläggning på så vis att det går att sälja flera kwh ur samma mängd biomassa. En producerad kwh elektricitet finns det alltid en köpare till. Dessvärre leder kraftvärmeanläggningar till större investeringar och besvärligare kalkyler än en traditionell värmepanna. Den producerade elkraften är relativt lätt att omsätta. Vid kraftvärmeproduktion är det dock ofta svårt att få avsättning för den värme som produceras. Det finns två aspekter här, dels blir det dyrt att gräva och lägga ner kulvertar om det är långt till förbrukaren, dels finns endast värmebehov på vintern. Anläggningsägaren vill dock gärna kunna köra årets alla månader för att få högt nyttjande på anläggningen. Ambitionen med denna rapport har varit att bedöma vilka tekniker som finns runt hörnet och kan vara aktuella inom en inte alltför avlägsen framtid. I rapporten ges även en inblick i vilka tekniker som kan komma ifråga för olika gårdsinriktningar. Den teknik som verkar ha störst potential är biogasproduktion på gårdsnivå. Råvaran är i stort sätt gratis för gårdar med gödselhantering vilket i princip är en förutsättning för att få ekonomi på en anläggning. Marknaden för biogasanläggningar har mognat så pass mycket att det går att räkna på investeringskostnader och produktionskostnader. Detta tack vare det gynnsamma läge som råder i Tyskland för biogas. I rapporten finns några rätt långt drivna räkneexempel på biogasanläggningar. Det visar sig att för exemplet med en större mjölkgård finns det relativt goda möjligheter att få ekonomi på en anläggning förutsatt att gården kan dra nytta av den producerade värmen på ett ekonomiskt betydande vis. I exemplet med spannmålsgård som nyttjar spannmål i gasproduktionen blir produktionskostnaden för rågasen alldeles för hög för att det ska vara av intresse. Att nyttja skogsråvara i förbränningsanläggningar för att tillverka el är troligen en kommande verklighet även i småskaliga anläggningar på gårdsnivå. Ännu är det nog för tidigt att investera i sådan teknik. Det finns inte tillräcklig erfarenhet och kunskap om små sådana anläggningar. Prisutrymmet är idag för litet mellan råvara och energi, för att det ska vara aktuellt att investera i denna teknik.

8 Att teckna avtal om att sälja el över nätet kräver både teknik och kontrakt som kan vara rätt komplicerade att sätta sig in i för den enskilde personen. Ett mål från regeringen är att underlätta dessa avtal. Regeringen har därför tillsatt den s.k. nätverksutredningen som har som mål att förenkla och höja den småskaliga elproduktionen i Sverige. Denna utredning är ännu inte presenterad men skall vara klar inom den allra närmaste framtiden. Vidare har en ny myndighet bildats som heter Energimarknadsinspektionen. Även det är ett led i att underlätta för den lokala producenten. Bakgrund Att sänka företagets utgifter för energi är högt prioriterade områden för de flesta jordbruk. Traditionella metoder är att installera någon form av bioeldade pannor, t.ex. flis, spannmål, halm. Andra intressanta tekniska lösningar börjar framstå som möjliga och ibland mycket intressanta för att dels bli självförsörjande dels sälja energi. Där kan nämnas biogasframställning, RME-tillverkning, stirlingmotorer, nya typer av el-generatorer, vindkraftverk mikroturbiner, glycerolförbränning samt olika typer av kraftvärmeproduktion. I samspråk med SLA bedömer JTI att just småskalig kraftvärmeproduktion verkar ha potential att bli mycket intressant för SLA:s medlemsföretag i framtiden. Om flera gårdar minskar sin oljeförbrukning är det även ett viktigt steg mot de globala miljömålen som SLA ser ett stort värde i att möta på ett bra sätt. Många av SLA:s medlemsföretag dras idag med höga kostnader för el och olja för uppvärmning, många gånger för bostadsfastigheter. Att bygga bioeldade värmeanläggningar är idag handelsvara, dock fodrar dessa anläggningar dyra installationer av kulvertsystem för varmvatten då gårdens hus ofta kan ligga kilometervis från varandra. Detta medför att en hel del gårdar har avstått från att investera då det krävt stora kapital och markarbeten. Följden av detta är att många av gårdens fastigheter fortfarande kräver olja och el för uppvärmning. En lockande tanke är att på lokal nivå kunna producera både el och värme så kallad kraftvärmeproduktion. Kan gården bli självförsörjande på el eller till och med sälja el till nätet skulle stora besparingar vara möjliga för flertalet gårdar då de mest avlägsna fastigheterna då kan värmas med egenproducerad el och den producerade värmen nyttjas i närbelägna byggnader. I teorin finns här oändliga affärsmöjligheter. JTI vill med denna rapport hjälpa SLA:s medlemmar finna de praktiskt och ekonomiskt realistiska målsättningarna. Syfte och Mål Denna rapport riktar sig i första hand till SLA:s medlemmar och skall ge en inblick i förutsättningarna att på gårdsnivå producera kraftvärme. Syftet är att ge läsaren kunskap om de ekonomiska och praktiska förutsättningar som är grundläggande och bör finnas med vid de inledande diskussionerna som förs på gården kring gårdsbaserad kraftvärmeproduktion. Målet på sikt är att fler av SLA:s medlemsgårdar skall kunna utnyttja gårdens resurser på bästa ekonomiska vis, vilket förhoppningsvis även leder till minskad användning av fossila bränslen. Ett viktigt mål för SLA och dess medlemmar är även att uppfylla de gemensamma nationella och globala miljömålen där minskning av växthusgaser är ett av de viktigare delmålen.

9 Förutsättningar Grundfrågeställningen i detta arbete har varit; Vilken teknologi finns idag tillgänglig för småskalig kraftvärmeproduktion och vilka ekonomiska förutsättningar finns för denna? De förutsättningar som ges är både befintliga SLA-gårdar och fiktiva exempelgårdar som ger ett underlag för det genomförda arbetet. I de givna förutsättningarna har ingått att titta på såväl befintlig teknologi men även den som står runt hörnet. Av förklarliga skäl har det varit svårt att hitta ekonomisk information om teknik som inte finns på marknaden än. Förgasning av biomassa är ett exempel på denna moderna teknologi som inte finns tillgänglig kommersiellt för gårdsanläggningar idag, men mycket väl kan bli i framtiden. Avgränsningar I denna rapport har vi valt att begränsa oss till de råvaror som finns på jordbruket och som även produceras där. Vi har således valt att ej beröra vissa områden även om de i många fall skulle kunna ses som resurser eller komplement till andra energisystem på gården. Sol Vind Vatten Luft Områden som inte berörs i rapporten Mark När det gäller dessa tekniker finns det även relativt omfattande dokumenterade erfarenheter och kunskap. Att bli elproducent Avtalsmöjligheter med nätbolag Nätägaren är skyldig att ansluta en producent som så önskar och får bara ta ut faktiska anslutningskostnader för detta. Det som komplicerar det hela är om nätbolaget måste dra fram högspänningsledning en lång sträcka, det kan bli kostsamt och det är enbart elproducenten som kan ta kostnaden. Det är ju oftast bara producenten som kan dra nytta av installationen. Om installationen ligger under 300 kw räcker det med lågspänningsledningar vilket blir avsevärt billigare. Producenten tar på eget initiativ kontakt med något elhandelsbolag och tecknar avtal om försäljning av el. Nätbolaget (nätägaren) ansvarar för att produktionen mäts och överförs, elektroniskt, till elhandelsbolaget. Kostnaden för mätning och beräkning av el till elnätet kostar 3 500-4 000 kronor per år.

10 Då en anläggning för elproduktion ansluts till elnätet är nätägaren för det lokala elnätet skyldig att betala ut en ersättning till ägaren av produktionsanläggningen. Ersättningen ska motsvara värdet av den minskning av energiförluster som inmatning av elektricitet från anläggningen medför i nätägarens ledningsnät. Ersättningen skall vidare motsvara den lokala nätägarens reducerade kostnader för att denne i mindre utsträckning behöver nyttja överliggande elnät. Detta förfaringssätt benämns nätnytta och varierar stort beroende på var elproducent och konsument befinner sig i förhållande till varandra. Mallar och beräkningsexempel finns på Energimarknadsinspektionens hemsida. Varje produktionsanläggning skall ha vissa elektriska skyddsfunktioner, som skall verifieras till nätägaren innan inkoppling till elnätet sker. Se vidare Starkströmsföreskrifterna (kapitel 551, bl.a. 551.7). Producenten bör informera sig om ansvarsfrågan när det gäller bl.a. periodiskt underhåll såsom kontroll av funktionsvärde på de elektriska skydden. Tillverkaren av produktionsanläggningen bör kunna svara på hur ofta och hur detta bör ske. Man måste byta elmätaren, även om man kopplar på den producerade strömmen på sin sida om elmätaren. Det finns fall där mätare registrerat producerad ström som förbrukad ström (som man då måste betala för). Nätverksutredningen Kommittédirektiv 2007:10 Regeringen har tillsatt en särskild utredare som skall utreda och ge förslag på nya regelverk rörande framförallt småskalig förnyelsebar elproduktion i Sverige. Utredaren skall redovisa uppdraget senast den 1 januari 2008. Nedanstående text är direkt citat eller sammanfattningar ur Kommittédirektiv 2007:10 (Näringsdepartementet, 2007). Sammanfattning av uppdraget Utredare skall göra följande: Utvärdera om det nuvarande regelverket för förnybar elproduktion skapar hinder för en storskalig utveckling och utbyggnad av den förnybara elproduktionen. Bedöms förändringar av regelverket krävas skall utredaren lämna sådana förslag. Lämna förslag till hur nuvarande reducerade nätavgift för mindre elproduktionsanläggningar enligt 4 kap. 10 ellagen (1997:857) kan ersättas av enhetliga principer för bestämmandet av nätavgifter för produktionsanläggningar samt undersöka behovet av och lämna förslag till eventuella övergångsbestämmelser avseende nätavgifter för befintliga anläggningar färdigställda före den 1 januari 2007. Kartlägga förekomsten av små produktionsanläggningar för förnybar el i Sverige och göra en bedömning av sådana anläggningars framtida utveckling. Lämna förslag till den lagstiftning och det regelverk i övrigt som krävs för att ett undantag från nuvarande krav på timvis mätning, beräkning och rapportering för inmatning av el från små anläggningar för förnybar elproduktion skall kunna införas.

11 Lämna förslag till generella, icke diskriminerande riktlinjer enligt vilka ersättning kan bestämmas vid inmatning av el, från mindre elproduktionsanläggningar. Vad kan man förvänta sig att utredningen leder till? Idag ser man den 1,5 MW-gräns som finns uppsatt, för att särskilja småskalig elproduktion, som ett hinder då många anläggningar är dimensionerade eller skulle kunna dimensioneras för betydligt högre effekter. Det ser myndigheterna som ett resursslöseri. Det är tydligen så att en del anläggningar hålls under 1,5 MW för att åtnjuta förenklade anslutningsregler. Man anser att kravet på timvis avläsning av den inmatade elens fördelning över tid inte är ekonomiskt försvarbar gentemot den nätnytta som kan komma ut av att styra produktionen över dygnets timmar. Här kan nog någon form av lättnad förutses för små producenter. Ett problem i dag är att den som önskar tilldelas elcertifikat måste visa timvis avläsning av producerad el. Ny myndighet Den 1 januari blir Energimarknadsinspektionen en egen myndighet. Tidigare har denna sorterat under Energimyndigheten. Verksamhetens inriktning blir densamma som inspektionen har haft tidigare då den var en del av Energimyndigheten. Energimarknadsinspektionens uppgift är att vara den myndighet som övervakar och har tillsyn över marknaderna för el, naturgas och fjärrvärme. Inspektionen är dessutom expertmyndighet för elhandelsfrågor. Vid tvistemål mellan elproducent och nätbolag kan man vända sig till Energimarknadsinspektionen. Till exempel kan de pröva om en anslutningsavgift är skälig eller att en konsuments avgift är skälig. En småskalig elproducent kan på deras hemsida hitta excelark där man kan fylla i sina uppgifter och sedan räkna fram vad en rimlig ersättningsnivå blir för producerad el även med hänsyn till den nätnytta som kan påräknas. Elcertifikat I maj 2003 infördes elcertifikatsystemet som ska öka andelen förnybar elproduktion i Sverige. Bland de energikällor som kan tilldelas certifikat finns t.ex. sol-, vind- och vågenergi, biobränslen och viss vattenkraft. Att producera el från förnybara källor kostar ofta mer än om man istället nyttjar fossila bränslen. I och med att elcertifikatsystemet införts får den som producerar förnybar el extra betalt. Förutom betalning för den levererade elen får producenten också ett elcertifikat för varje MWh el som produceras. Elcertifikatet är ett bevis på att elen har förnybart ursprung. Certifikaten kan sedan säljas och elproducenten får in pengar som täcker den högre produktionskostnaden.

12 Kvotplikt skapar efterfrågan För att skapa efterfrågan på certifikaten är alla elanvändare skyldiga att köpa en viss mängd elcertifikat. Hur många certifikat man måste köpa beror på hur mycket el man förbrukat och hur stor den årliga kvoten är, den så kallade kvotplikten. Nivåerna på kvotplikten förändras varje år och bestäms av lagen. Det är oftast elleverantörerna som hanterar sina kunders kvotplikt. För det debiteras kunden varje år en avgift, elcertifikatpris, som läggs på elräkningen. Ceasar sköter kontot Den som har en egen anläggning som producerar förnyelsebar el och vill ha elcertifikat lämnar in en ansökan till Energimyndigheten, som ansvarar för att godkänna anläggningarna. För att en anläggning ska bli godkänd måste den vara ansluten till ett nät och elproduktionen ska kunna mätas per timme. Mätningarna av hur mycket el som produceras avgör sedan hur många certifikat som utfärdas, något som görs löpande varje månad. Elcertifikaten registreras på elproducentens konto i ett system kallat Ceasar. Ceasar är ett kontoföringssystem hos Svenska Kraftnät, som ansvarar för delar av administrationen av elcertifikaten. Ceasar är enbart ett register, handeln med elcertifikaten sker direkt mellan producenter och elhandelsföretag. Handeln kan också ske genom speciella mäklare eller på speciella handelsplatser. Elhandelsbolag köper el För att leverera el ut på nätet krävs kontrakt med den nätägare som har nätkoncession (tillstånd från staten) i det område där produktionsanläggningen finns. Elproducenten har då också rätt till ersättning, nätnytta, från nätägaren eftersom anslutningens tillskott bland annat minskar nätägarens energiförluster. Elen som produceras säljs sedan till ett elhandelsbolag. Källa: Elcertifikatsbeskrivning 2007-12-13 Bioenergiportalen www.bioenergiportalen.se Mera information Mer information om elcertifikaten finns hos energimyndigheten. Gå in på deras Internetsida för att hitta aktuell information, www.energimyndigheten.se Där finns det information om vilka energikällor som är berättigade elcertifikat. Det finns också kontaktuppgifter till handläggande personer där. Vad kostar kulvertbyggnation Följande kalkylunderlag är användbart vid uppskattning av kostnader för byggnation av värmeöverföringssystem (Brunåker, pers. medd., 2007). När ett kulvertsystem byggs upp görs det i ett otal utföranden. Rekommendationen enligt Brunåker är att man växlar av den cirkulerade slingan i varje fastighet. I mindre system kan det räcka med plastslangar och ibland kopparrör. Temperaturskillnaden ( T) i dessa kulvertsystem ligger i intervallet 85 till 55 C. En grov uppskatt-

13 ning av kostnaden för kulvertledningar för överföring av värme till ett bostadshus ligger i dessa system på 300-400 kr per meter kulvert. En central med värmeväxlare i huset kostar cirka 25 000 kr och inkopplingen av den i fastigheten kostar ungefär lika mycket. Ett riktvärde för effekt på värmeväxlaren för bostadshus är 8-10 kw/100 m 2 bostadsyta. Variationen i effektkrav förklaras av att framför allt äldre bostäder inte har så bra dimensionerad isolering. Om bostaden inte har vattenburet värmesystem går det att uppskatta kostnaden till 4 500 kr per medelstort fönster för byggnation av ett sådant system. Kostnaden för kulvertgrävning varierar stort och är därför svår att uppskatta. Efter kontakter med gräventreprenörer uppskattas kostnaden för grävning och återfyllning ligga i spannet 600 upp till 1 000 kr per meter kulvert i mark. Denna kostnad inkluderar material för skyddsfyllning runt ledningar men inte kostnaden för t.ex. sprängning eller andra fördyrande omständigheter, om det skulle behövas. Om kostnaden för att återställa gräsmatta och liknande vägs in kan priset ibland bli ännu högre. Energislag som finns på gården Gårdens storlek samt andel odlingsbar mark och skogsmark avgör om det är möjligt att producera energi för att i första hand bli självförsörjande på gården och i andra hand kunna sälja energi i form av elkraft och värme. Gödsel Skörderester Energigröda Skog Fast Flytande Ved Grot Anaerob nedbrytning Förbränning Förgasning Biogas Värme Gas Kraftvärmeproduktion Figur 1. Flödesschema för substrat med olika ursprungsområden.

14 Kategorisering av lämpliga energislag från skogen Är skogsbränslen aktuella att användas kan tabellen för energiprestanda vara till vägledning. Vid förbränning av skogsbränslen på gårdsnivå är det i första hand grot som kommer på tal. Sätter ett gårdsföretag upp en skogsbränsleeldad anläggning kan det bli aktuellt att köpa in skogsflis. De bränslen som kan bedömas som mest intressanta finns upptagna. Några andra bränslen finns också upptagna som referens. För att få en uppfattning om biobränslens lägre energitäthet finns även eldningsolja 1 uppsatt. Tabell 1. Värmevärde och fukthalt i några olika träråvaror. Källa: Novator, 2008 Bränsle Effektivt värmevärde MJ/kg TS Fukthalt % Effektivt värmevärde MJ/kg Effektivt värmevärde MWh/ton Grot 19,2 (1) 45 9,5 2,6 1,5 Salixflis 18,3 50 7,9 2,2 1,5 Torrflis 19,2 12 16,6 4,6 0,8 Barkflis 19,2 55 7,3 2,0 3 Kutterspån 19,2 10 17,0 4,7 1,5 Sågspån 19,2 50 8,4 2,3 1,5 Träpelletter 19,2 10 16,8 4,7 1,5 Askhalt % EO 1 35,9 GJ/m 3 0,01 42,7 11,9 0,005 (1) Varierar ± 0,5 MJ/kg TS, ungefär 90 % av alla trädbränslen ligger inom detta intervall Angivna bränsledata för biobränslen är typiska värden för respektive bränsle och bör endast betraktas som vägledande. Variationer inom varje bränsleslag kan vara stora beroende på bränslets hantering, lagring samt årstidsvariationer. Kategorisering av lämpliga energislag från jordbruket (substrat) för rötning Substrat som inom lantbrukssektorn kan indelas i energigrödor, gödsel och skörde- och foderrester. Energigrödor måste odlas, skördas och lagras innan energiutvinning eller rötning. Skörde- och foderrester uppkommer i samband med livsmedelsproduktion och lagring samt utfodring av djur. Dessa rester kan nyttjas för energiutvinning och rötning. Gödsel genereras från djurhållning på gården och kräver omhändertagande i form av transport och lagring före spridning på odlingsmarken. Tabell 2. Exempel på energislag som kan uppkomma inom ett lantbruksföretag. Gödsel Skörde- och foderrester Energigrödor Nötgödsel Svingödsel Hästgödsel Fjäderfägödsel Får och lammgödsel Halm Potatisblast Sockerbetsblast Boss och agnar Frukt- och grönsaksrester Vallgröda Majs Vetekärna Helsädesensilage Sockerbeta

15 Potential mängder och gasutbyten I kommande beräkningar har indelning av substrat skett i följande kategorier: 1. Substrat tillgängliga på djurgårdar och som redan hanteras, dvs. gödsel 2. Substrat som finns tillgängliga på odlingsgårdar, men som bara till begränsad del insamlas och hanteras, dvs. skörde- och foderrester 3. Substrat som måste produceras, dvs. odlas, skördas och lagras för energiutvinning (rötning), dvs. energigrödor. Lagringen ska i största möjliga mån konservera energiinnehållet utan någon större energiåtgång. Beräkningarna baseras på tillgänglig statistik och utgör en fysisk potential. Inga ekonomiska kriterier har ansatts. Gödsel Antalet nötdjur av kor, kvigor, kalvar, tjurar uppgick till 1 604 933 st år 2005. Den beräknade mängden fastgödsel från nötkreatur uppgår till ca 3 380 000 ton fastgödsel och ca 780 000 djupströgödsel (SCB, Gödsel i jordbruket 2004/2005). Detta innebär totalt 4 160 000 ton och om den genomsnittliga stalltiden bedöms vara 7 månader blir mängden 2 412 800. Mängden flytgödsel uppgår till ca 8 528 500 ton per år. Det totala antalet grisar av galtar, suggor, slaktsvin och smågrisar uppgick till 1 811 216 st. Den totala mängden fastgödsel från grisar har minskat konstant genom åren och beräknas uppgå till ca 280 000 ton år 2005 (SCB, Gödsel i jordbruket 2004/2005). Mängden flytgödsel uppgår till 2 282 000 ton per år. Det finns ca 14,9 miljoner slaktkyckling, broilers, värphöns, unghöns och kalkon i Sverige 2005. Mängden hönsgödsel uppgår till ca 300 000 ton år 2005 och har en relativt hög TS-halt. Mängden hästar i Sverige har uppskattats till ca 283 100 st (SCB, Hästar och anläggningar med häst 2004). Hushållningssällskapet uppger att det rör sig om ca 270 000 st. (Strand, pers. medd., 2007). Antalet anläggningar som har hästar uppskattas till ca 56 000 st och mängden hästar som är knutna till jordbruk beräknas till ca 95 660 st. Mängden hästgödsel beräknas uppgå till ca 25 kg per dag vilket motsvarar ca 9 ton/häst och år exklusive strö. Betestiden beräknas till ca 50 %, vilket innebär ca 1 244 000 ton per år exklusive strömedel. Mängden får- och lammgödsel utgör enligt SCB Gödsel i jordbruket (2004/2005) endast 566 ton, vilket är en försumbar mängd i dessa sammanhang. Den totala mängden energi från gödsel som bedöms kunna rötas är 3,76 TWh varav ca 2,1 TWh bedöms kunna erhållas från torrötning.

16 Tabell 3. Beräknade mängder energi från gödsel som lämpar sig för rötning. Substrat Nötkreatur mjölkkor, fastgödsel Nötkreatur mjölkkor, flytgödsel Suggor/galtar, slaktsvin, fastgödsel Suggor/galtar, slaktsvin, flytgödsel Mängd ton TS % 2 412 800 32 (25-40) 8 528 500 9 (8-11) Fjäderfä 300 000 45 (25-65) VS av TS % VS ton Metanutbyte m 3 CH 4 /ton VS Energimängd GWh 81 635 170 210 1 300 80 614 060 210 1 290 280 000 23 81 52 164 250 130 2 282 000 8 85 155 180 250 400 80 108 000 175 190 Häst 1 244 000 30 75 280 000 160 450 Summa 3 760 Källa: Gödsel SCB gödselmedel i jordbruket 2004/05. Metanutbyten Handreichung Biogasgewinnung und nutzung, 2004 samt olika JTI-rapporter och egna beräkningar. Skörde- och foderrester Den största delen skörde- och foderrester uppkommer söder om Mälardalen. Mängden tillgänglig halm uppskattas till ca 1 000 000 ton per år förutom den mängd som plöjs ner eller används som strö och foder. Mängderna potatis- och sockerbetsblast beräknas till 947 300 respektive 1 428 720 ton per år. Mängden boss och agnar är ca 49 700 ton per år. Den totala mängden energi från skördeoch foderrester från jordbruket beräknas till ca 2,4 TWh. Tabell 4. Beräknade mängder energi från skörde- och foderrester (Nordberg, 2007). Substrat Mängd ton TS % VS av TS % VS ton Metanutbyte m 3 CH 4 /ton VS Energimängd GWh Halm 1 000 000 86 87 748 200 200 1 500 Potatisblast 947 300 15 80 113 676 300 335 Sockerbetsblast 1 428 720 14 78 156 016 297 455 Boss och agnar 49 700 87 90 38 915 250 100 Summa 2 390 Källa: Halm Sven Bernesson & Daniel Nilsson 2005, Övriga skörderester JTI olika rapporter och egna beräkningar samt Handreichung Biogasgewinnung und nutzung, (2004)

17 Energigrödor När biogaspotentialen för grödor ska beräknas måste hänsyn tas till ett flertal parametrar såsom: var den tillgängliga arealens finns lokaliserad i landet vilka grödor som går att odla i de olika områdena hur produktiva de tillgängliga arealerna är. En bedömning är att det totalt i landet kan finnas ca 500 000 ha åkermark som idag inte används för livsmedelsproduktion till den svenska marknaden. Av denna areal utgör träda ca 320 000 ha (SCB, 2006) och uppskattningsvis odlas det idag spannmål på 150 000-250 000 ha som idag exporteras. I tabell 5 redovisas den mängd biogas som olika energigrödor kan generera i det fall att produktiv åkermark motsvarande 100 000 ha odlas, vilket endast motsvarar ca 4 % av åkerarealen. Spannet för denna gasproduktion, beroende på val av gröda, har beräknats till mellan ca 2 TWh (vete och vallgröda) och ca 4 TWh (majs och sockerbeta exklusive blast) (Nordberg, 2007). Tabell 5. Beräknade mängder energi från gröda motsvarande odling på 100 000 ha mark. Substrat Mängd ton TS % VS av TS % VS ton Metanutbyte m 3 CH 4 /ton VS Energimängd GWh Vallgröda 2 142 860 35 85 637 500 300 1 880 Sockerbetor 5 000 000 24 92 1 104 000 420 4 550 Vete 660 000 86 98 556 248 400 2 180 Majs 4 333 330 30 90 1 170 000 350 4 020 Helsädesensilage 2 750 000 40 90 990 000 300 2 910 Sammanfattning av potential för torrötning Enligt ovanstående beräkningar kan gödsel, skörderester och park- och trädgårdsavfall motsvara ungefär 6,38 TWh. Till detta kan ytterligare mellan 2 och 4 TWh komma från energigrödor vid odling av 100 000 ha för energiändamål. Detta skulle sammantaget motsvara ungefär 8-10,5 TWh.

18 Tekniker som kan vara aktuella idag eller i morgon för lantbrukets råvaror Pannor med stirlingmotorer Stirlingmotorn, även kallad varmluftsmotorn, är en kolvmotor med extern förbränning. Motorn innehåller ett arbetsmedium, det kan t.ex. vara luft eller väte, som omväxlande värms och kyls. Genom den upprepade tillförseln och bortförseln av värme sätts motorns kolvar i rörelse. Eftersom själva förbränningen sker utanför cylindrarna kan alla typer av bränslen användas, från högvärdiga gaser till fasta biobränslen. Motorn kan också drivas med koncentrerat solljus som värmekälla (Bioenergiportalen, 2007). Figur 2. Principskiss av stirlingmotor (Bioenergiportalen, 2007). En stirlingmotor har en kontinuerlig förbränning vilket innebär att motorn ger ifrån sig relativt lite ljud och lite vibrationer. Emissionerna blir också låga. En liten stirlingmotor kan därför installeras även i villor och flerbostadshus. De stirlingmotorer som i dag utvecklas på kraftvärmeområdet har effekter mellan 9 och 75 kw el och är anpassade till värmepannor i effektområdet 100-800 kw. Ett annat exempel är det tyska företaget SPM som tillsammans med en panntillverkare från Österrike (KWB) utvecklat en liten kraftvärmeenhet. Ovanpå en pelleteldad panna har en stirlingmotor monterats. Enheten har en effekt på 1kW el och 15 kw värme (Bioenergiportalen, 2007). För dagen finns inte denna typ av utrustning att köpa kommersiellt i Sverige. Det förefaller som att det fortfarande återstår en del tekniska problem att lösa. Problemen består i att värmekonvektionsytorna för snabbt blir belagda med sot och aska vilket sätter ner verkningsgraden för snabbt. Enligt Skavhellen vid Hjo Värmeteknik framgår det att vid Danmarks Tekniske Universitet pågår intressanta studier kring skogsflis som råvara och en REKApanna kompletterad med en Stirlingmotor. Anläggningen producerar 160-200 kw termisk energi och 40-50kW el. En sådan storlek på anläggning kan vara intressant för att kommersiellt producera kraftvärme på gårdsnivå. JTI väntar med spänning på resultat från studien (Skavhellen, 2007).

19 Figur 3. Principskiss av värmepanna med påmonterad stirlingmotor (Bioenergiportalen, 2007). Pannor med externturbin Tekniken är mycket snarlik den ovannämnda där pannor i villastorlek utrustas med en generator som tillsammans med värmeproduktionen skall ge ett tillskott av el som kan nyttjas på gården eller säljas ut på nätet. Dessa pannor har istället för en sterlingmotor en liten gasturbin som drivs endast av hetluft. Vilket innebär att turbinen får hög driftsäkerhet och lång livslängd. Den känsliga parten blir istället en värmeväxlare som växlar heta förbränningsgaser till hetluft. I Sverige finns företaget Compower som har tagit fram en panna enligt detta koncept. I dag finns pannan endast för gasdrift. Pannan uppges kunna ge 7 kw el tillsammans med 17 kw värme. Enligt företaget hoppas man inom kort kunna lansera en panna för pelletsdrift. Tekniken verkar mycket lovande då prisnivån utlovas bli måttligt högre än en normal värmepanna. Detta medför att man kan låta värmebehovet styra när pannan skall drivas och låta elproduktionen bli en bonus. Förgasning av vedråvara med elproduktion i motor Förgasning av bränslen För närvarande pågår ett intensivt forskande kring förgasning av biobränslen. En anledning till detta är möjligheten att framställa andra generationens fordonsbränslen via syntesgas från vedråvara. Dessa förgasningsanläggningar byggs nu i forskningsskala och olika biobränslen undersöks i dem. Gemensamt för dem är att lösa problematiken kring tjärbildning. Det tycks vara så att förgasning fungerar bäst med skogsbaserad råvara. Lantbruket skulle dock kunna nyttja även halm som råvara till förgasning. Enligt Westermark (pers. medd., 2007) är det problem med halm på grund av hög askhalt och dess relativt låga smälttemperatur. Vid försök i pannor med fluidiserade bäddar har olika sandtyper i bädden provats för

20 att motverka halmens negativa effekter. Effekter som talar för förgasning av halm är att det sker vid lägre temperatur än förbränning. Alternativt skulle additiv vara en möjlig lösning. Att blanda halm med snällare bränslen är ytterligare en möjlig lösning, enligt Westermark. Ett annat problem med halm som bränsle är tillgången på den kan vara begränsad. och att den inte är så energität utan är krävande beträffande transporter och lagring vid storskalig hantering. Att bygga förgasningsanläggningar för gårdsbehov är ännu knappast ekonomiskt realistiskt. Försöksanläggningar finns byggda. I Danmark har universitetet i Århus byggt en försöksanläggning i en storlek som skulle kunna passa på ett lantbruk. Denna anläggning som kallas Viking har körts relativt intensivt 2003-2004 för att utvärdera tillgängligheten och metoderna att minimera problemen med tjära. De brännbara gaserna leddes till en kolvmotor som drog en generator. Projektet finns rapporterat i (Energy & Fuels 2006, 20, s 2672-2680; Arhenfeldt m.fl., 2006). På gårdsnivå måste små billiga anläggningar nyttjas för att få en realistisk ekonomisk kalkyl. Förgasning i sin enklaste form är ju de gamla gengasaggregat som kördes under kriget även i Sverige. Det är fullt tänkbart att producera gengas på detta vis och köra en ottomotor som får dra en generator. Verkningsgraden blir mycket låg och systemet behöver ständig passning men investeringen behöver inte bli så stor. Biogasproduktion Biogas bildas när organiskt material som till exempel gödsel, växter och matrester bryts ner i en syrefri (anaerob) miljö. Biogas består huvudsakligen av den brännbara gasen metan och koldioxid, men innehåller även små mängder andra ämnen som svavelväte, vätgas, syrgas m.m. Biogas kan användas i brännare och motorer för att producera värme och el. Om gasen renas från oönskade ämnen koldioxid, svavelväte m.m. kan den också användas som drivmedel i fordon eller föras in i naturgasnätet. Biogasproduktion är den metod som vi bedömer i dagsläget har störst potential att fungera tekniskt och ekonomiskt för lantbruken. Tekniken har nått en mognadsgrad som gör att det finns förutsättningar att göra realistiska upphandlingar. Det finns några anläggningar i drift i Sverige samt ett större antal i Europa men framför allt i Tyskland. I ett senare kapitel kommer förutsättningarna för kraftvärmeproduktion via biogas att beskrivas mer ingående. Rankine eller OCR-cykel Ångcykler kan användas för att via turbiner driva generatorer som alstrar el. Dessa anläggningar är som regel stora för att få acceptabel ekonomi, från några 10-tal MW och uppåt (Skavhellen, pers. medd., 2007). Ångcykler är en av få metoder som gör det möjligt att enkelt kunna nyttja råvaror på gården för att producera el. OCR-cykeln är i princip samma sak som en ångcykel men man använder ett annat medium än vattenånga. I stället för vattenånga nyttjas en organisk vätska som kan förångas. Denna vätska har högre densitet än vattenånga och kan på så vis förmedla mer energi med mindre komponenter som t.ex. turbin. El verkningsgraden är dock lägre på denna typ av anläggningar.

21 Förgasning av gödsel I Tyskland finns teknik för att ta hand om gödsel genom torkning och förgasning. Ett sådant system marknadsförs till exempel av företaget Farmer Automatic Biomass-Technology GmbH & Co. KG. Principen för detta är till exempel vid svinuppfödning att gödseln separeras i urin och fast fraktion. Urinen går till en urintank. Den fasta gödseldelen transporteras på ett rullande band till en torkningsanläggning där egenproducerad värme torkar ihop gödseln till brännbart material. Den torkade gödseln lagras i en behållare för att sedan matas in i en förgasningsanläggning. Den gas som bildas i förgasaren bränns internt vilket så att säga driver processen. Brännaren driver även en sterlingmotor som är kopplad till en generator vilken i sin tur är nätansluten. Rökgaserna och överskottsvärmen från sterlingmotorn samlas i en värmeväxlare. Gaserna tvättas sedan tillsammans med den separerade urinen för att minska kväve- och ammoniakspill. Värmeväxlaren försörjer svinstallet med värme samt driver torkanläggningen. Värmen skall även räcka till andra lokaler. Askan från förgasaren skall användas som mineralgödselmedel. För svenska förhållanden väcks frågetecken om den producerade värmen räcker till för att hålla processen i gång samt om man förlorar växtnäring till luften? Företaget utlovar dock att ett kilo ts gödsel skall producera en kwh el, samt ge ökade intäkter per slaktsvinsplats via såld el och minskade kostnader för tillsatsvärme. Introduktion om gårdsbaserad biogasproduktion Mikrobiologi Den anaeroba nedbrytningsprocessen som sker vid bildning av biogas kan grovt indelas i fyra större steg, hydrolys, syrabildning, ättiksyrabildning och metanbildning (Jarvis, 1996), se figur 4. Komplext organiskt material (fetter, kolhydrater, proteiner etc.) Lösliga organiska föreningar (aminosyror, enkla sockerarter etc.) Steg 1 Vätgas och koldioxid (H 2 + CO 2 ) Intermediära produkter (alkoholer, fettsyror etc.) Metan, koldioxid och vatten (CH 4 + CO 2 + H 2 O) Ättiksyra (CH 3 COOH) Steg 2 Steg 3 Steg 4 Figur 4. De fyra stegen i rötningsprocessen (Jarvis, 1996). För förklaring av siffrorna, se texten.

22 1. Hydrolys. Komplexa polymerer som cellulosa, hemicellulosa, protein och fett omvandlas till monomerer (enkla sockerarter, aminosyror och längre fettsyror) med hjälp av främst extracellulära enzymer. Dessa produceras av de bakterier som deltar under hydrolys och fermentation och kallas hydrolyserande (spjälkande) bakterier. 2. Syrabildning. Monomerer bryts ned till kortare fettsyror, alkoholer, vätgas och koldioxid av fermentativa bakterier. 3. Ättiksyrabildning. Produkterna från fermentationssteget omvandlas anaerobt till ättiksyra, vätgas och koldioxid. 4. Metanbildning. Metan och koldioxid produceras av metanbildande bakterier. De använder ättiksyra eller koldioxid och vätgas som bildats under föregående steg. De metanbildande bakterierna är känsliga och hämmas bl.a. av alltför höga halter av ammoniak, kalium, fosfor, tungmetaller, vissa fettsyror och svavel (Jarvis, 1996). Biogas från gödsel Gödsel från idisslare ger mindre gas i en biogasanläggning än gödsel från svin och fjäderfä beroende på att fodret till viss del brutits ned anaerobt i idisslarnas magar (Thyselius, 1982). Cirka 80 % av torrsubstansen, ts, i gödsel utgörs av nedbrytbart organiskt material, VS (Volatile Solids), (Thyselius, 1982). I VS ingår även organiskt material som ej bryts ned vid en rötningsprocess, t.ex. lignin. Trots att allt organiskt material inte bryts ned ger VS ändå en bra indikation på hur mycket gas som kan produceras och används ofta som parameter eftersom det är relativt lätt att ta reda på torrsubstans (ts) genom torkning och glödförlust (VS) för ett material. Den biogasmängd som kan erhållas från ett visst substrat anges vanligen i liter eller m 3 metan per kg VS. Egenskaper för rötad gödsel Under rötningsprocessen kommer ts-halten att minska eftersom organiskt material bryts ned. Ammoniumkvävehalten ökar och ph-värdet stiger omkring en halv enhet beroende på att organiskt kväve bryts ned till ammoniumform (Christensen m.fl., 1995; Sommer & Christensen, 1990). Den andra stora fördelen med rötad gödsel är att den är homogen jämfört med orötad flyt- eller fastgödsel (Thyselius, 1982). Biogödseln (rötresten) kan därmed spridas med högre precision med avseende på näringen. Lagring av rötrest Risken för ammoniakförlust till luften vid lagring och spridning är större för rötad gödsel (blandning av nöt, svin och avfall) än för svin- och speciellt nötflytgödsel (Holm-Nielsen m.fl., 1993). Det beror på rötrestens större andel ammoniumkväve vid lagringens början och att den är mer homogen och inte bildar något svämtäcke vid lagringen. 60-70 % av ammoniumkvävet kan avdunsta som ammoniak vid oförsiktig hantering under lagringen (Holm-Nielsen m.fl., 1993).

23 Problem med ammoniakavgång vid påfyllning av rötrestbehållaren kan åtgärdas genom att fylla på ny rötrest från eller nära botten av behållaren. Ammoniakförlust från lagring kan reduceras med mer än 90 % genom att tillsätta hackad halm eller lecakulor som bildar ett täckande skikt på ytan av rötresten (Christensen m.fl., 1995). Ett annat sätt att minska lagringsförlusterna, som alltmer används i Tyskland, är att bygga ett gastätt tak över lagringsbehållaren till en kombinerad efterrötnings- och lagerbehållare. Kvarvarande biogas samlas upp och tillförs gaslager och kväveförlusterna stoppas helt underlagring. Rötningstemperatur Rötning kan ske inom två till tre olika temperaturintervall där de två vanligaste är mesofil och termofil temperatur, se tabell 6. Psykrofil temperatur används sällan i industriella processer, utan förekommer vid uppstart av dessa och vid förruttnelseprocesser i naturen. Tabell 6. Temperaturområden vid rötning (Thyselius, 1982). Temperaturområde Temperatur C Psykrofil 4-20 Mesofil 20-40 Termofil 50-60 Belastning Belastningen för en rötkammare anges vanligen i kg organiskt material per m 3 rötkammarvolym och dygn, kg VS/(m 3, d). Om belastningen på rötkammaren är för hög hinner de metanbildande bakterierna inte omsätta alla organiska syror och all vätgas som bildas vid hydrolysen. Ökande halt organiska syror leder till sjunkande ph-värde som i sin tur hämmar de metanbildande bakterierna (Thyselius, 1982). Normala uppehållstider och belastningar anges i tabell 7. Tabell 7. Normala värden på uppehållstid och belastning vid rötning. Temperaturområde Uppehållstid Belastning Mesofil (35-37 C) min 15-25 dygn 2-4 kg VS/(m 3, d) Termofil (53-55 C) min 10-15 dygn 5-8 kg VS/(m 3, d) Termofil rötning är snabbare än mesofil beroende på att bakterierna i biogasprocessen ökar omsättningshastigheten av nedbrytbart material vid en ökande temperatur (Wellinger m.fl., 1991). En högre temperatur kräver högre energiinsats för temperaturhållning. Beräkningar måste utföras i varje enskilt fall vilken processituation som ger det högsta nettoenergiutbytet och ekonomiska utbytet. Om ammoniumhalten är hög i rötningssubstratet kan det leda till problem i processen eftersom hög halt löst ammoniak hämmar de metanbildande bakterierna. Problem kan uppkomma vid halter över 2-3 gram ammoniumkväve per liter substrat och är temperatur- och ph-beroende (Wellinger m.fl., 1991). Hög temperatur och högt ph leder till ökad andel ammoniak och därmed ökade problem i processen.

24 Biogasens sammansättning Den vanligaste beståndsdelen i biogas är metan, CH 4, med 45-85 volymprocent, normalt ca 65 %. Efter metan kommer koldioxid med 15-55 volymprocent och resten utgörs av bl.a. vätgas, kvävgas, syrgas och svavelväte, se tabell 8. Tabell 8. Biogasens sammansättning (Thyselius, 1982). Ämne Kemisk formel Volymprocent Metan CH 4 45-85 Koldioxid CO 2 15-55 Kolmonoxid CO 0-0,3 Vätgas H 2 0-3,0 Kvävgas N 2 1-5,0 Syrgas O 2 0-0,5 Svavelväte H 2 S 0,05-1,5 Metan står för merparten av energiinnehållet. Det effektiva värmevärdet för ren metan är 35,3 MJ/nm 3 eller 9,8 kwh/nm 3. Lämpliga substrat i en rötningsprocess Ett lämpligt rötningssubstrat innehåller mycket energirikt och lättnedbrytbart material, och kan användas utan avancerad förbehandling. Det skall helst vara homogent och så pass flytande att det är pumpbart eller lätt kan göras pumpbart genom spädning med vatten vid våtrötning. Vid torrötning krävs stapelbara substrat. Ur energisynpunkt skall ett bra material innehålla så mycket fett som möjligt då fett ger mer energi per kg jämfört med protein och kolhydrater, se tabell 9. Tabell 9. Möjliga gasmängder från fett, protein och kolhydrat vid anaerob nedbrytning (Hauer,1993). Ämne Gasmängd m 3 /kg Metanhalt volymprocent Koldioxidhalt volymprocent Energi i gas kwh/kg substrat Fett 1,200 67 33 7,9 Protein 0,700 70 30 4,8 Kolhydrat 0,800 50 50 3,9 Protein kommer näst efter fett i energiutbyte per kg, men kan ge problem i processen på grund av dess kväveinnehåll, som omvandlas till ammoniumkväve vid nedbrytningen och hämmar metanbakterierna vid höga koncentrationer (Thyselius, 1982). Kolhydrater ger ungefär lika mycket biogas som protein, men metankoncentrationen är lägre och därmed också den utvinningsbara energin ur gasen.

25 Processutformning Det finns i huvudsak två teknikinriktningar för rötning, rötning av flytande slurryliknande substrat med låg ts-halt (våtrötning) och rötning av stapelbara substrat med hög ts-halt (torrötning). Våtrötning Den konventionella och dominerande tekniken för rötning av organiskt material till biogas utgörs av slambaserade processer med relativt låga ts-halter, s.k. våtrötning (2-10 % TS), där masstransport sker genom rör och pumpar. Denna teknik lämpar sig väl för flytande och pumpbara material t.ex. flytgödsel. En rötningsanläggning för pumpbara substrat brukar utformas enligt figur 5. Anläggningar som enbart rötar gödsel och skörderester som genereras på gården byggs inte med mottagningsenhet för bioavfall. Gödsel samlas i en blandningsbehållare med omrörning. Inmatning till rötkammaren sker med hjälp av skärande pump som sönderdelar substratet till mindre delar. Genom sönderdelningen ökar gasutbytet och nedbrytningshastigheten. I rötkammaren finns omrörare som dels homogeniserar substratet, dels möjliggör att den bildade biogasen lättare kan lämna substratet. Den bildade gasen samlas upp i ett gaslager som kan ligga i toppen av rötkammaren. Utrötat substrat pumpas till en lagerbehållare som ofta byggs gastäta för att kunna samla upp eventuell restgas. Biogasen används till värme, kraftvärme eller renas till fordonsgaskvalitet. Figur 5. Principskiss för våtrötningsanläggning. Torrötning Vid rötning av material med högre torrsubstanshalt (t.ex. fastgödsel, skörderester och energigrödor) måste en utspädning ske med vätska för att möjliggöra våtrötningsteknik. Detta innebär att de mängder som måste hanteras ökar kraftigt, vilket kan bli kostsamt både med avseende på lagring och med avseende på transport av den rötade restprodukten. Genom att tillämpa s.k. torrötning vid tshalter mellan ca 20 och 35 % kan framför allt vattenmängden hållas ned. Den ökade torrsubstanshalten i rötkammaren innebär principiellt att rötkammarvolymen

26 skulle kunna utnyttjas effektivare vilket kan medföra att kostnaden per rötad mängd substrat minskar. Dessutom kan problem med skumning och svämtäcken undvikas. Torrötning kan alltså erbjuda en rad tekniska fördelar jämfört med våtrötning när fasta, staplingsbara material ska rötas. I Tyskland utgår en teknologibonus när tekniken används och Bundesumveltministerium (BMU) har definierat begreppet torrötning som att: Substraten ska vara stapelbara med en medelvattenhalt på maximalt 70 %. Ensilage av majs, gräs och andra energigrödor får ha en vattenhalt över 70 % Den organiska belastningen ska minst vara 3,5 kg VS (organiskt material) per kubikmeter reaktorvolym och dag Halten flyktiga fettsyror, uttryckta som ättiksyra-ekvivalenter får högst vara 2000 mg per liter. En rötningsanläggning för stapelbara substrat brukar utformas enligt figur 6. Rötningen sker satsvis i uppvärmd box eller garageliknade rötkammare som är utformade är utformade så att inlastning sker med traktor eller hjullastare genom en gastät port på reaktorns kortsida alternativt genom en öppning i taket. Därefter tillsluts och tätas porten. Anläggningar av denna typ har ofta en rötkammarvolym på 100-300 m 3 vardera och antalet rötkammare uppgår till fyra enheter eller fler. Höjden på rötkammaren anpassas till att inlastning och utlastning som kan ske med traktor eller hjullastare, ofta ca 4 m. Bredden varierar mellan 4 och 6 m. Perkolationsvätskan samlas i en tank med uppvärmningsmöjligheter. Efter nedbrytningstiden lastas substratet ut med hjälp av lastmaskin. En viss del av substratet används för blandning med nytt material och lastas in igen. Därigenom ympas det nya substratet med mikroorganismer och processen startar snabbare. Frånluft Biogas Port Lastare Rötkammare Perkolatvätsketank Figur 6. Principskiss för torrötningsanläggning.

27 Exempelgårdar Exempelgårdarna är svenska gårdar och har olika produktionsinriktning. Några är befintliga SLA-gårdar och några är fiktiva. Beräkningsförutsättningar Vid beräkning av storlek på anläggningar och mängd gas används endast modellen för våtrötning eftersom det ännu inte finns så stora erfarenheter av torrötningstekniken i Sverige. Investeringsberäkning Den totala investeringskostnaden beräknas utifrån en mängd substrat som finns på varje exempelgård och beräkningsunderlager är hämtade från Eder & Schultz (2006) samt Ergebnisse (2005). Uppgifterna bygger på Tyska erfarenheter och utvärderingar från ett förhållandevis stort antal anläggningar av gårdsstorlek 200-3000 m 3 rötkammarvolym. Detta underlag stämmer relativt väl med svenska förhållanden. Investeringsberäkningen inkluderar byggnation av rötkammaren, installation av omrörare i rötkammare, pump för gödsel in till rötkammare, rörledningar för gödsel och rötrest, membrangaslager som också fungerar som tak för rötkammaren (som kan lagra några timmars gasproduktion), vattenburet uppvärmningssystem för rötkammaren, motor för att producera kraftvärme inkluderande generator. Investeringen inkluderar inte kulvertar/gasledning för att transportera värme/biogas från biogasanläggning till extern förbrukare eller investering i rötrestlager. Rörliga kostnader Behovet av elektricitet för att driva processen har bedömts vara 0,02 kwh el/kw producerad biogas. Kostnaden för elektricitet har satts till 700 kr/mwh. Den årliga underhållskostnaden för teknikkomponenter har satts till 3 % och byggnader till 2 % av investeringsbeloppet. Arbetsbehovet för att driva biogasanläggningen har uppskattats till 400 timmar per år och lönekostnaden för driftpersonal har i denna kalkyl satts till 250 kr/timme. Detta uppskattade arbetsbehov bygger på schablonvärden för arbetsinsats för drift av tyska gårdsbiogasanläggningar som redovisas i Eder & Schulz (2006) samt Ergebnisse (2005). En årlig schablonkostnad inkluderas på 30 kkr för oförutsedda kostnader samt försäkringskostnaden 0,4 % av totala investeringen. Årliga kostnader och produktionskostnad för biogas För att beräkna de årliga kostnaderna och produktionskostnad för biogas har annuitetsmetoden använts med kalkylränta på 6 %.