BIOVÄX Gävleborg Kompentensutveckling (Träff 1)

BIOVÄX GävleborgKompentensutveckling (Träff 1)

Kompetensutveckling

•15 oktober 2020

•1. Tekniska lösningar för småskalig biogasproduk-tion

• Ïntroduktion: nulägesanalys

Eget arbete: Nulägesanalys

•28 januari 2021

•2. Substrat och biogödsel

•Introduktion: SOAR-analys

Eget arbete:

SOAR-analys

• 6 maj 2021

• 3. Teknik- och biogödsel-marknaden

• Introduktion: insamling av information för egen produktion

Eget arbete:

Marknadsanalys

•26 augusti 2021

• 4. Kompetensför-sörjning

•Introduktion: sprida kunskap om biogas i organisationen

Eget arbete:

Kunskapsutveckling

•7 oktober 2021

• 5. Samverkan i biogasprocessen

•Introduktion: ekonomi och finansiering

Eget arbete: samverkansmodell.

• 2 december 2021

• 6. Ekonomiska modeller

• Introduktion: egen affärsmodell

Eget arbete: ekonomisk analys

•10 februari 2022

• 7. Utvärdering

• Presentation av affärsmodell

Eget arbete: biogasproduktion

Svensk Biogasproduktion

- Allmänt om biogas (substrat, användning och anläggningsutförande)---5

- Biogasstatistik ifrån Energimyndigheten---8

- Substrat för biogasproduktion---14

- Småskalig biogasprocess, rötkammare och dess dimensionering---18

- Ekonomisk kalkyl vid småskalig biogasproduktion---22

- Referenser---23

Innehållsförteckning

En blandning av olika gaser bildas vid anaerob

nedbrytning av organiskt material

- Biogas bildas när organiskt material bryts ner av mikroorganismer i

frånvaro av syre

- Biogas består i huvudsak av metan och koldioxid samt små mängder

svavelväte och vattenånga

- Biogas produceras dels i biogasanläggningar, genom rötning av olika

typer av organiskt avfall, men även på deponier (soptippar)

Allmänt om biogas

Allmänt om biogas

Olika substrat nyttjas till biogasproduktion

• Avloppsslam

• Avfall i deponier, organiskt industriellt avfall och organiskt hushållsavfall

• Gödsel, restprodukter och energigrödor

Biogas

• Energiinnehållande metan (CH4)

Produkter ur biogasprocessen och användningsområden

• Uppgraderad biogas som drivmedel

• Värme, el och fackling, t.ex. inom industriella processer

• Förorenat biogödsel och rent biogödsel

6

Olika anläggningsutföranden

7

Rötning vid reningsverk

• Ägs och drivs oftast av kommuner eller kommunala bolag

• Rötar i huvudsak avloppsslam

• Biogasen används oftast som fordonsbränsle och för uppvärmning

Samrötningsanläggningar

• Ägs och drivs oftast av kommuner eller kommunala bolag

• Rötar i huvudsak matavfall tillsammans med andra tillgängliga substrat

• Biogasen uppgraderas oftast till fordonsgas

Gårdsanläggningar

• Ägs och drivs oftast av lantbrukare, främst mjölkbönder

• Rötar vanligen gödsel och eventuellt skörderester och grödor

• Biogasen används oftast lokalt som el och värme

Biogasanläggningar 2019

8

Källa: Rapport ER2020:25, Energimyndigheten

Biogasanläggningar 2019

9

Källa: Rapport ER2020:25, Energimyndigheten

Biogasproduktion 2019

10

Källa: Rapport ER2020:25, Energimyndigheten

Substrat för biogasproduktion 2019

11

Källa: Rapport ER2020:25, Energimyndigheten

Användning av producerad biogas

12

Källa: Rapport ER2020:25, Energimyndigheten

Användning av producerad biogas

13

Källa: Rapport ER2020:25, Energimyndigheten

Olika substrat ger olika gasmängd

14

Organiskt kol föreligger i ett antal former som bryts

ned med olika hastighet

• Socker och stärkelse

- är former som bryts ned allra snabbast

• Cellulosa och hemicellulosa

- bygger upp fibrerna i växter och består av ett antal olika sockerarter

• Protein och Fett

- bryts i regel ned

• Lignin

- en stor komplex molekyl som saktar ner nedbrytningen i reaktorn

Olika substrat ger olika gasmängd

15

Energiinnehållet: 10 kWh per kubikmeter

Källa: Rapport ER2020:25, Energimyndigheten

Kol/kväve-kvot 1

16

Mikroorganismerna som står för nedbrytningen behöver

kol (C) och kväve (N)

- C är energikälla och oxideras av mikroorganismer till CO2

- N används för att bygga upp mikroorganismernas proteiner

• Kvoten av kolets och kvävets massa ligger på 15-30

- för hög kvot medför långsam nedbrytning p.g.a kvävebrist

- för låg kvot innebär överskott på kväve som frigörs som ammoniak

• Matavfall har ett överskott på kväve

- kan leda till att en betydande mängd ammoniak släpps ut

Kol/kväve-kvot 2

17

För att justera upp kol-kvävekvoten kan matavfall

blandas upp ett strömaterial med högre kolhalt

kvävehalt

kolh

alt

Sågspån

Papper

Flis

Löv

Bark

Frukt

Potatis

Processchema

18

El, värme och fordonsgas

Fackling

Rötkammare

Efterrötkammare

Biogödsellager

Mottagning

El ungefär 1/3 av

energin i den

producerade

gasen kan

omvandlas till el;

resten blir värme

Uppvärmning

Gasen värmer

vatten genom en

gaspanna

Drivmedel

Uppgradering

krävs.

substrat substrat

Rötkammare

19

https://www.youtube.com/watch?v=gdck4udKTEI

Att dimensionera rötkammaren

20

Rötkammaren dimensioneras utefter två huvudparameterar:

1) organisk belastning och 2) hydraulisk uppehållstid

[OLR = organic loading rate, TS = torrsubstans, PFR = plug-flow reactor]

OLR (kg TS/m3 dygn): mängd organiskt material processen ska kunna bryta ned

I omrörda tankar ligger OLR på runt 3 kg TS/m3 dygn

I PFR ligger OLR på upp till 10 kg TS/m3 dygn

HRT (dygn): den tid som materialet i genomsnitt stannar i rötkammaren

3 33

3

Flöde( m dygn ) Koncentration(kg TS / m material)OLR( m )=

Rötkammarvolym(m )kg TS/ dygn

3

3

Rötkammarvolym(m )HRT(dygn)=

Flöde( m dygn )

Att dimensionera rötkammaren

21

Ex. 5745 ton flytgödsel/år, produktionen är relativt jämnt fördelad vilket ger ett

flöde på 15 ton/dygn.

Densiteten är 1 ton/m3 och TS = 7%

Uppehållstiden för flytgödsel är 20 dygn i en omrörd tank

3

3

3 3

3

Rötkammarvolym(m )HRT(dygn)=

Flöde( m dygn )

Rötkammarvolym(m ) HRT(dygn) Flöde( m dygn )

20 15 300m

3 33

3

3 33

3

3

3

Flöde( m dygn ) Koncentration(kg TS / m material)OLR( m )=

Rötkammarvolym(m )

Flöde( m dygn ) Koncentration(kg TS / m material)Rötkammarvolym(m )

OLR( m

n

kg TS/ dygn

kg TS/ dygn

k

)

T

1

S

5 703

mg50m

/3 dyg

Att tänka på vid en kalkyl

Kostnader (vid produktion)

Substrat (inköp och/eller transport)

El till driften, 2-3% av producerad energi

Värme till driften, ca. 15% av producerad energi

Arbete vid skötsel av anläggning

Uppgraderingskostnad + distribution upp till 60 öre/kWh

Investering

Reaktor: 2000-4000 kr per m3 reaktorvolym

Gaslager, pumpar, säkerhetsutrustning, m.m.

Gasdriven elgenerator

Gasuppgradering

Bidrag finns att söka hos t.ex. Länsstyrelsen och Klimatinvesteringsprogrammet

Intäkter (från produktion)

El och/eller värme, fordonsgas och ev. biogödsel av god kvalitet

Referenser

• Produktion och användning av biogas och rötrester år 2019. ER 20:25, Energimyndigheten.

• Substrathandbok för biogasproduktion. Rapport SGC 200, Svenskt Gastekniskt Center.

• Gårdsbiogashandbok. Rapport SGC 206, Svenskt Gastekniskt Center.

• Gårdsbaserad biogasproduktion. Jordbruksinformation 1 – 2006, Jordbruksverket.

• Biogas på gården – en introduktion. Lantbrukarnas Riksförbund.• Biogas ger energi till ekologiskt lantbruk. Jordbruksinformation

22 – 2005, Jordbruksverket.