Biogasgårdanlæg. - et bidrag til bæredygtigt landbrug

Transkript

1 Biogasgårdanlæg - et bidrag til bæredygtigt landbrug

2 Forord Indhold Produktion af biogas på et gårdanlæg er en god idé. Ikke blot fordi der produceres energi, men også fordi: lugtgenerne begrænses markerne får mere næring ud af husdyrgødningen miljøet spares for unødigt CO 2 og metanudslip organisk affald genanvendes betryggende Denne pjece gennemgår på en enkel måde principperne i produktion af biogas på et gårdbiogasanlæg. Der er især lagt vægt på landbrugsmæssige fordele, som landmanden opnår udover selve biogasproduktionen. Pjecen er skrevet af konsulent Torkild Birkmose, Landskontoret for Planteavl, i samarbejde med Energistyrelsens Biogasgruppe. Der findes også en tilsvarende pjece om biogasfællesanlæg. Pjecerne kan rekvireres på Landbrugets Rådgivningscenter. Udgivelsen af begge pjecer er støttet af Energistyrelsen. Marts 2001, 2. reviderede udgave. Gårdbiogasanlæg i Danmark 3 Hvordan fungerer et biogasanlæg? 5 Energi fra anlægget 6 Økonomien i et gårdbiogasanlæg 8 Anlægstilskud til gårdbiogasanlæg 9 Hvad er afgasset gylle? 10 Større risiko for ammoniakfordampning 11 Afgasset gylle virker anderledes 13 Afgasset gylle lugter mindre 14 Hvordan kommer man igang? 15 Relevante adresser 16 Yderligere eksemplarer af pjecen kan rekvireres på: Landbrugets Rådgivningscenter Landskontoret for Planteavl Udkærsvej 15, Skejby 8200 Århus N Tlf Fax: tsb@lr.dk Layout: Vagn Brostrup Forside foto: Torben Skøtt, BioPress Landbrugets Rådgivningscenter Landskontoret for Planteavl 2

3 Gårdbiogasanlæg i Danmark Et gårdbiogasanlæg behandler normalt kun gylle fra det landbrug, som anlægget er opstillet på, men der er flere eksempler på lån af gylle fra naboejendomme via rørledning. De første gårdbiogasanlæg blev bygget efter energikrisen i 70 erne, men på grund af dårlig teknisk standard fik de ikke succes. Sidst i 80 erne kom der igen gang i etableringen, og i dag (marts 2001) er der 35 gårdanlæg i drift og under opførelse og yderligere ca. 20 i planlægningsfasen. Derudover er der også 20 biogasfællesanlæg i drift. Biogas er CO 2 -neutral energi. Ved afbrænding af biogas frigives der nemlig ikke fossilt bundet kulstof, som det sker ved afbrænding af f.eks. kul, olie og naturgas. Biogas er derfor vedvarende energi ligesom f.eks. vindkraft, halm og solceller. Vestregård Simblegård Skovsted Klitgård Tovsgård Rustedmøllevej Badsbjerg Hillerslev Grønnegård Ejstruplund Uhrenholtgård Tinggård Moutrup Nørgård Højbjerg Brunshøjg. Bækagergård Vestergård Risgård Nørregård Salling Opformering Allégården Dalsgaard Sjørup svinefarm Østenfjeld Fårborggård Hegndal Nedergaard Houmarken Enggården Skamby Højrup Ebbesen Råde Sandager Skovgård Foto: Torben Skøtt 3

4 Produktion af sådanne energiformer støttes af samfundet, idet man ønsker at nedsætte udledningen af drivhusgasser, bl.a. CO 2 og metan. I regeringens energihandlingsplan, Energi 21, er der lagt særlig vægt på biogasproduktion. Man regner således med ca. en 8-dobling af biogasproduktionen de næste 30 år. Størstedelen af denne stigning ventes at komme fra gylle-baserede biogasanlæg. Derfor kan man også i fremtiden forvente politisk opbakning til nye biogasprojekter. De 55 danske gård- og fællesanlæg behandler ca. 1,3 mio. ton husdyrgødning om året. Det svarer til ca. 3 pct. af al husdyrgødning i Danmark. Langt hovedparten af den anvendte gødning er gylle. Derudover behandles ca ton organisk affald fra industrier, rensningsanlæg og husholdninger. Den største mængde behandles på fællesanlæggene, da de hver især modtager gylle fra mange landbrug. Hvis regeringens mål om en 8-dobling om 30 år nås, skal over halvdelen af al husdyrgødning anvendes til biogasproduktion. Regeringens målsætning søges i disse år fremmet af økonomisk støtte. Der kan opnås støtte både til etablering af anlægget og til driften (tilskud til elproduktion eller såkaldte VE-beviser). I fremtiden bortfalder produktionstilskuddet sandsynligvis, men det erstattes af indtægter ved salg af VE-beviser (Vedvarende Energi). Endelig er anvendelse af biogas i varmeforsyningen afgiftsfritaget. Foto: Jens Bo Holm-Nielsen 4

5 Hvordan fungerer et biogasanlæg? Tørstoffet i husdyrgødning består bl.a. af kulstof. I biogasprocessen omdannes dette kulstof til en blanding af methan (CH 4 ) og CO 2, hvorimod næringsstofferne lades tilbage i gødningen. Blandingen af methan og CO 2 kaldes biogas. De fleste gårdanlæg behandler både husdyrgødning og organisk affald fra industrien. Gødning og affald blandes i anlæggets fortank, inden det opvarmes til C og pumpes over i udrådningstanken (reaktoren), hvor selve biogasproduktionen foregår. Blandingen af gødning og affald skal altså være så flydende, at den kan pumpes. Al transport rundt i anlægget foregår med pumper i et lukket rørsystem. Biomassen opholder sig i reaktoren i 2-3 uger, men nogle anlæg anvender længere opholdstid og lavere temperetur. Da er ca. halvdelen af tørstoffet blevet omdannet til biogas. Resten af tørstoffet er så svær at omsætte, at det ikke er økonomisk rentabelt at forlænge opholdstiden i reaktoren yderligere. Men selv efter, at gylleblandingen forlader reaktoren, sker der en vis produktion af biogas. Denne efterproduktion kan opsamles i et overdækket efterlager. Husdyrgødning fra kvæg og svin Organisk affald fra industri Biogasfakta Den mest normale anvendelse af biogassen fra et gårdanlæg er, at gassen bruges som brændstof i et motor-generatoranlæg på gården. Elektriciteten sælges til elnettet, og kølevarmen fra motoren kan anvendes til reaktoropvarmning, i stalden, i stuehuset eller eventuelt i nærliggende institutioner. Afgasset gylle til markerne Gårdbiogasanlæg Sammenblanding, afgasning Energi i form af biogas 5

6 Energi fra anlægget Som en hovedregel gælder, at jo højere tørstofprocent, der er i gyllen og affaldet, jo mere gas kan der udvindes. Derfor er der mere gas i gødning fra f.eks. kyllinger end i gylle. Der kan også udvindes meget gas fra de fleste typer organisk affald. Gasproduktionen i anlægget stiger derfor betydeligt, når gyllen suppleres med f.eks. organisk affald fra industrien. Til biogasanlægget ønskes gylle med en høj tørstofprocent for at sikre et højt gasudbytte. Derfor gælder følgende regler: Gyllen skal være så frisk som muligt Vandspild i stalden skal begrænses mest muligt Der må ikke ledes regnvand til gyllen Gylle med et lavt indhold af vand er også i landmandens interesse, Biogasfakta Gasmængder pr. ton gødning og org. affald, m 3 Svarende til liter fyringsolie Svinegylle Kvæggylle Gødning fra fjerkræ Mave-tarm affald fra slagterier Fedtholdigt affald fra slagterier >100 >65 Fiskeolieaffald Foto: Torben Skøtt 6

7 da der skal opbevares og udbringes en mindre gyllemængde. Af faktaboxen kan man bl.a. se, at der fra blot ét ton kvæggylle kan udvindes energi svarende til 14 liter fyringsolie. Da én årsko producerer ca. 22 ton gylle om året, kan en ko altså producere energi svarende til ca. 300 liter fyringsolie om året, hvis al gyllen opsamles og anvendes til biogasproduktion! Energi til proces Den energi, som er nævnt i faktaboxen, er brutto-energi. Det betyder, at ved beregning af den reelle energiproduktion på anlægget bør bruttoenergien fratrækkes el og varme til processen. Figuren viser et typisk eksempel på forbrug af energi til processen, men i praksis kan der være stor variation afhængigt af anlægstype, procestemperatur, tørstofindhold i biomassen og isoleringsgrad. Energi til proces Nettoenergi 75% Proces 25% Foto: Torben Skøtt 7

8 Økonomien i et gårdbiogasanlæg Økonomien i gårdbiogasanlæg er forbedret i de seneste år. Driften er forbedret, og anlæg etableret fra midten af 90 erne har præsteret mere lovende økonomiske resultater end de ældre anlæg. Der er flere anlægsleverandører på markedet, og leverandørernes anlægskoncepter er ret forskellige. Derfor er der stor forskel på størrelsen og den tekniske udformning af gårdbiogasanlæg, og dermed også på anlægsomkostningerne. Det er i dag muligt at etablere gårdbiogasanlæg med et økonomisk tilfredsstillende resultat. Der ydes anlægstilskud fra Energistyrelsen (se side 9), og gasproduktionen kan øges, hvis anlægget tilføres organisk affald sammen med gyllen. Hvis der er sikkerhed for forsyninger af organisk affald i anlæggets tilbagebetalingstid, kan rentabiliteten hermed sikres. Der er derimod endnu ikke grundlag for at sige, at gårdanlæg er rentable alene på grundlag af den biogas, der kan udvindes af husdyrgødningen. Det er måske nok muligt i nogle tilfælde, men det er usikkert. Biogasfakta Biogasfakta Staten har i en årrække ydet støtte til opførelse og drift af gårdbiogasanlæg. Der ydes anlægstilskud (se side 9). Der ydes tilskud til elproduktion Varme kan sælges afgiftsfrit (også til f.eks. privatboliger og institutioner). I de fleste tilfælde er det derfor endnu ikke tilrådeligt at etablere gårdbiogasanlæg, som kun er baseret på husdyrgødningen fra gården. Det sikreste er, at anlæggene er forberedt for tilsætning af supplerende biomasse, hvis det skulle vise sig at være nødvendigt. Aktuelt består dette supplement typisk af organisk affald, f.eks. i form af fiskeolieaffald, men også dybstrøelse fra fjerkræ, foderrester, roetop og lignende kan anvendes. Ud over tilsætning af affald, er økonomien også afhængig af, hvor meget af den producerede varme, der kan udnyttes på stedet. For at sikre en tilstrækkelig høj produktion af gas, er det ofte nødvendigt at tilsætte organisk affald eller anden biomasse for at øge gasudbyttet. Det økonomiske resultat er afhængig af, hvor meget organisk affald der tilsættes. 8

9 Anlægstilskud til gårdbiogasanlæg Energistyrelsen har mulighed for at yde tilskud til gårdbiogasanlæg efter to forskellige ordninger: 1. Standardtilskud fra den såkaldte UVE-ordning (tilskud på 30 pct. af anlægssummen - dog max. 1 mio. kroner). 2. Tilskud til industriel kraftvarme under CO 2 -ordningen. Man kan henvende sig til Energistyrelsen for nærmere oplysninger om mulighederne for at opnå anlægstilskud. Foto: Torben Skøtt 9

10 Hvad er afgasset gylle? Afgasset gylle skal transporteres, opbevares og udbringes på samme måde som gylle, der ikke har været anvendt til biogasproduktion. Alligevel er der nogle afgørende forskelle. Karakteristisk for afgasset gylle er: At gødning og affald er blandet At gyllens organiske stof er delvist omsat At gyllens ph stiger under processen I tabellen er vist et eksempel på analysetal for ubehandlet kvæggylle og for en afgasset blanding af kvæggylle og organisk affald. Det er vigtigt at lægge mærke til, at: Tørstofindholdet reduceres i biogasanlægget. I eksemplet dog ikke så meget, fordi der inden afgasning blev tilsat organisk affald med et meget højt indhold af tørstof. Indholdet af ammonium (NH 4 -N) er steget ph er steget Indholdet af total-n er uændret Indholdet af P og K er steget en anelse på grund af tilsætning af koncentreret organisk affald. Tørstof, Total N, NH 4 -N, P, K, ph pct. kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton Kvæggylle 9,3 3,2 1,6 0,7 2,5 6,7 Afgasset kvæggylle 8,5 3,2 1,9 0,9 2,8 7,4 Foto: Torben Skøtt 10

11 Større risiko for ammoniakfordampning Ved afgasning sker der to ting med gyllen, som bevirker, at risikoen for kvælstoftab ved ammoniakfordampning er større end fra ubehandlet gylle: Ca. halvdelen af det organiske stof nedbrydes. Derved bliver evnen til at danne flydelag mindre. Ofte er der slet ikke et naturligt flydelag på afgasset gylle. Stigningen i ph øger omdannelsen af ammonium (NH 4 ) til ammoniak (NH 3 ). Biogasfakta Ammoniakfordampning forhindres ved altid at sørge for, at der er barriere mellem gyllen og atmosfæren. Hvis der altid er flydelag på gyllen i gylletanken, og hvis gyllen nedfældes eller nedharves hurtigt, er tabet beskedent. 20 Ammoniakfordampning fra afgasset gylle med og uden flydelag Kvælstoftab, pct Intet flydelag Snittet halm Kilde: Danmarks JordbrugsForskning Leca nødder Foto: Jens Bo Holm-Nielsen 11

12 Ammoniak er en letflygtig gasart, der hurtigt fordamper, hvis der er direkte kontakt mellem gyllen og atmosfæren. Lovgivningen om opbevaring af husdyrgødning siger, at der altid skal være låg eller flydelag på gylletanke. Desuden er der økonomisk fornuft i at etablere et kunstigt flydelag, hvis det ikke etableres naturligt. Den sparede kvælstoffordampning - og dermed mulighed for højere høstudbytte - kan betale udgifterne til flydelag og mere til! Også efter udbringning af afgasset gylle er der fornuft i at nedsætte gyllens kontakt med atmosfæren, hvis det er muligt. Det reducerer ammoniakfordampningen. Kvælstoftab, pct. af udbragt Ingen nedbringning Kilde: Danmarks JordbrugsForskning Kvælstoftab efter udbringning af afgasset gylle Nedharvning efter 1 time Nedfældning Foto: Torben Skøtt 12

13 Afgasset gylle virker anderledes Den fysiske og kemiske ændring, som sker med gyllen i biogasanlægget, giver anledning til en ændret gødningsvirkning i marken. Det skal man tage højde for såvel ved gødningsplanlægning som når den afgassede gylle håndteres og udbringes. Ved gødningsplanlægningen skal man være opmærksom på, at ammoniumindholdet er højt. Det er en fordel, da det primært er ammonium-kvælstoffet, som planterne kan udnytte. Ved anvendelse af afgasset gylle er der altså ofte mulighed for en ekstra besparelse på kvælstoffet i handelsgødning. Biogasfakta Med hensyn til udseende, sammensætning og kvælstofvirkning ligner afgasset gylle i højere grad svinegylle end kvæggylle. Forventet markeffekt af kvælstof i ubehandlet og afgasset gylle Den tynde og letflydende afgassede gylle trænger relativt hurtigt ned i jorden. Det er med til at reducere den ellers store risiko for ammoniakfordampning. Biogasfakta 6 gode råd om kvælstofvirkning 1. Der skal altid være flydelag på gylletanken. 2. Kend gyllens indhold af kvælstof (analyse) og den præcise gyllemængde. 3. Ved planlægning af, hvilke afgrøder, der skal have afgasset gylle, bør rækkefølgen være: Vårsåede afgrøder, vintersæd, græs. 4. Gyllen skal nedfældes eller nedharves/nedpløjes straks efter udbringning på bar jord. 5. Gyllen skal fordeles jævnt på marken. 6. Undgå udbringning på jordoverfladen i varmt, solrigt, blæsende eller tørt vejr. Kvæggylle Svinegylle Vårbyg Vinterhvede Vårbyg Vinterhvede Ubehandlet gylle Afgasset gylle Kilde: Landskontoret for Planteavl 13

14 Afgasset gylle lugter mindre Alle kender den ubehagelige og ramme lugt af gylle. Især under og efter udbringning af gylle kan lugtgenerne være store. Ved afgasning af gylle nedbrydes en lang række af de lugtstoffer, som altid er i ubehandlet gylle. Erfaringer fra mange landmænd og naboer til landmænd, som anvender afgasset gylle, viser, at lugtgenerne er blevet reduceret meget, efter at landmanden er begyndt at anvende afgasset gylle. Ved brug af afgasset gylle er risikoen for naboklager derfor langt mindre end ved brug af ubehandlet gylle. Biogasfakta Det er nemmere at planlægge udbringning af afgasset gylle, fordi: Gyllelugten er mindre krads Lugten aftager meget hurtigt efter udbringning Landmanden opnår både en større handlefrihed ved udbringning af gylle og et bedre omdømme i lokalsamfundet ved at udbringe afgasset gylle end ved at udbringe ubehandlet gylle. På figuren er illustreret, hvordan lugtgenerne udbreder sig efter udbringning på en mark i nord-vestlig vind afhængigt af, om gyllen er ubehandlet eller afgasset. Efter 12 timer er lugten næsten helt væk, hvis man anvender afgasset gylle. Foto: Jens Bo Holm-Nielsen 14

15 Hvordan kommer man igang? Er man interesseret i at undersøge mulighederne for at etablere et gårdbiogasanlæg på sin ejendom, kan man tage kontakt til gårdbiogassekretariatet (se adresse på omslaget). Gårdbiogassekretariatet har stor erfaring som fødselshjælper til tidligere gårdbiogasprojekter, og gruppens bistand er gratis. Gårdbiogassekretariatet foretager en forhåndsvurdering af projektet, og der kan eventuelt aftales et besøg på gården for at vurdere projektet nærmere i detaljer. Samtidig kan der aftales besøg på et eller flere relevante, eksisterende anlæg. Gårdbiogassekretariatet har desuden kendskab til alle danske leverandører af gårdbiogasanlæg. Sideløbende tages kontakt til Energistyrelsen om mulighederne for tilskud til etablering af anlægget. Samtidig undersøges mulighederne for den resterende finansiering. En mulig leverandør af anlægget foretager en nærmere gennemgang af forudsætningerne, projektet og økonomien, og der udarbejdes et egentlig tilbud på et anlæg. Herefter kan der tegnes kontrakt og detailplanlægning, ansøgning om tilskud, myndighedsbehandling og opførelse kan gå igang. Foto: Torben Skøtt 15

16 Relevante adresser Gårdbiogassekretariatet Viborgegnens Energi- og Miljøkontor Preislers Plads Viborg tlf Tilbyder bistand til landmænd, som er intersserede i et gårdbiogasanlæg. Både generel information og direkte rådgivning om den enkelte landmands muligheder. Energistyrelsen Biomassesektionen Amaliegade København K tlf Yder vejledning og økonomisk støtte til biogasprojekter. Landbrugets Rådgivningscenter Udkærsvej 15, Skejby 8200 Århus N tlf Formidler viden om udnyttelse af næringsstoffer i bl.a. afgasset gylle. Rådgiver desuden om tekniske anliggender. Kan bl.a. vurdere skitseprojecter fra anlægsleverandører. Statens Jordbrugs- og Fiskeriøkonomiske Institut Gl. Køge Landevej Valby tlf Har økonomisk ekspertise indenfor biogas og har desuden formandsskabet i Biogasgruppen, som er nedsat af Energistyrelsen. Brancheforeningen for Biogas Axelborg Axeltorv København V tlf Brancheforening, som arbejder for at forbedre forholdene for biogasanlæg i Danmark. Bioenergigruppen Syddansk Universitet Niels Bohrsvej Esbjerg tlf Har teknisk og organisatorisk ekspertise inden for biogas. BioPress Vestre Skovvej Risskov tlf Udgiver et gratis tidsskrift (Dansk BioEnergi) om alle former for bioenergi. Herunder biogas. ISBN