LIVØ - FØRSTE IMPLEMENTERING AF ENERGIFORSYNINGS- LØSNINGER

Transkript

1 DECEMBER 2012 ENERGINET.DK LIVØ - FØRSTE IMPLEMENTERING AF ENERGIFORSYNINGS- LØSNINGER AKTIVITET 1 - DETAILSTUDIE I RELATION TIL BIOGASANLÆG

2

3 ADRESSE COWI A/S Jens Chr. Skous Vej Aarhus C TLF FAX WWW cowi.dk DECEMBER 2012 ENERGINET.DK LIVØ - FØRSTE IMPLEMENTERING AF ENERGIFORSYNINGS- LØSNINGER AKTIVITET 1 - DETAILSTUDIE I RELATION TIL BIOGASANLÆG PROJEKTNR. DOKUMENTNR. A VERSION UDGIVELSESDATO 3. jan 2013 UDARBEJDET JWS KONTROLLERET TEP GODKENDT TEP

4

5 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 5 INDHOLD 1 Baggrund 75 2 Redegørelser for biogaspotentialer Beskrivelse af biomasserne Gaspotentiale og energiudbytte Redegørelse for forskellige anlægsprincipper Reaktortyper Forbehandling Alternativ anvendelse af biogas Fleksibel strømproduktion Opdateret estimat for anlæggets kapacitet samt komponentoversigt 215

6

7 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 7 1 Baggrund Denne rapport er udarbejdet i forbindelse med Aktivitet 1 i projektet "Livø - Første implementering af energiforsyningsløsninger". Rapporten redegør for biogaspotentialet på Livø samt forskellige anlægsprincipper og deres fordele og ulemper, særligt i relation til, at der på Livø er tale om brug af dybstrøelse fra kreaturer. Rapporten indeholder desuden et opdateret estimat for biogasanlæggets kapacitet samt en oversigt over komponenterne i biogasanlægget og deres fysiske størrelse.

8 8 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 2 Redegørelser for biogaspotentialer I arbejdet med at identificere potentielle biomasser til biogasanlægget på Livø har det været en forudsætning, at øen så vidt muligt skal være selvforsynende, og at affald så vidt muligt genanvendes på øen. Det vil i den forbindelse sige, at der ikke skal tilføres biomasser fra fastlandet, ligesom der ikke skal bortskaffes biomasser, der kan anvendes på øen. Det er forudsat, at biogasanlægget holdes i drift 365 dage om året, således at der produceres en konstant mængde gas hver dag året igennem. Det vil være muligt at holde biogasanlægget i drift hele året ved at lagre biomasse og gradvist tilføre biomasse fra lageret. Hvis det skulle vise sig nødvendigt (på grund af det lave elforbrug på øen om vinteren) vil det være muligt i et vist omfang at sæsonregulere biogasproduktionen. Men da biogasmotoren er lille sammenholdt med elforbruget vurderes det som udgangspunkt ikke at være nødvendigt. Kommentar [binie1]: Der tilføres halm til Livø som anvendes til dybsstrøelse og ædehalm. Der kan ikke produceres nok halm alene på øen. Kommentar [binie2]: Kontinuert udskiftning af materiale? i modsætning til periodisk fyldning (portionsanlæg). Biogasanlægget vil blive indrettet sådan, at der til en vis grad kan reguleres op og ned på strømproduktionen over døgnet, så det vil være muligt at udnytte strømmen fra solcellerne og vindmøllerne i videst muligt omfang, dvs. undgå overskudsproduktion. Gasproduktionen fra biogasanlægget vil være konstant, men ved hjælp af et gaslager kan den producerede biogas gemmes i en vis periode. Gasmotoren kan reguleres ned i ydelse, så der produceres mindre strøm, når f.eks. solcellerne producerer meget strøm. Gaslageret kan indeholde omkring timers gasproduktion. De oplæg, som COWI har haft til potentielle biomasser, har været drøftet med landmand Karsten Kjærgaard, Livø. 2.1 Beskrivelse af biomasserne De biomasser, der har været undersøgt er: Dybstrøelse Græs/kløvergræs Organisk køkkenaffald Spildevandsslam fra øens trix-/septiktanke.

9 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 9 Herudover er det undersøgt, om tang, søstjerner mv. kan være aktuelle biomasser på Livø. Det er imidlertid fundet, at der ikke er meget tang til rådighed på stranden, og at det er kompliceret at indsamle tang fra stranden. Søstjerner er en biomasse, der ikke findes på øen, men fiskerne i Limfjorden får søstjerner med som bifangst. I givet fald skal søstjernerne sejles til øen, og det er usikkert, hvor stabil tilførslen er. Det er derfor besluttet ikke at indregne søstjerner som en reel biomasse til biogasanlægget på Livø. Dybstrøelse bliver hovedsageligt produceret om vinteren i stalden, når dyrene går inden døre. Det vil være muligt at supplere med gødning før og efter vinteren fra nogle udendørs indhegnede arealer, hvor dyrene går i dagtimerne. Det forventes, at gødning kan skrabes sammen i de indhegnede arealer, således at mest mulig gødning kan indgå som biomasse til biogasanlægget. Den største fraktion gødning kommer dog fra stalden. Samlet set forventes det, at der produceres ca. 390 tons dybstrøelse om året. Kommentar [binie3]: Hvad med tang det er vel heller ikke med? Fremgår tabel..hvis det skal med så skal der vel stå at det er valgt at identificere potentialet i fald det senere bliver muligt at anvende. Kommentar [binie4]: Nej. Det er ikke praktisk muligt hverken på de nuværende eller fremtidige udendørs arealer. /Karsten Kjærgaard Kløvergræs er ikke en biomasse, der er tilgængelig på Livø i dag, men der er mulighed for at tilså op til 5 ha med kløver/græs med henblik på biogasproduktion. Der er mange holdninger til at anvende græs til biomasseproduktion. I denne rapport er det valgt at identificere kløvergræs som et muligt biogaspotentiale. Såfremt Naturstyrelsen eller en anden part ønsker, at der tilføres græs til biogasanlægget for at øge gas udbyttet, vil der kunne opnås en forøget gasproduktion. Der produceres organisk køkkenaffald hos beboerne og fra øens cafeteria/kro. For at kunne anvende organisk køkkenaffald i biogasanlægget vil det kræve, at produkterne er økologiske, da den afgassede biomasse skal spredes på økologiske marker. Rent praktisk betyder det, at øens faste beboere skal sortere affaldet, så kun det økologiske organiske køkkenaffald tilføres biogasanlægget. Det samme gælder forpagteren af cafeteriet/kroen, som ligeledes skal sortere køkkenaffaldet. Der vil muligvis også kunne indsamles organisk køkkenaffald fra de gæster, der besøger øen. Også her skal der ske en sortering af affaldet, før det kan bruges i biogasanlægget. Der anbefales, at der forberedes en kampagne, som skal lære de lokale og øens gæster at sortere det grønne affald, så det organiske køkkenaffald kan tilføres biogasanlægget, og så den afgassede biomasse kan spredes på et økologisk landbrug. Kommentar [binie5]: De lokale bruger allerede i dag en stor del af det grønne affald til at fodre hønsene, men en opfodring til besøgende vil være fint. Der dannes løbende spildevandsslam i øens trix-/septiktanke. Slammet opsamles i en tank, der ligger bag de nuværende driftsbygninger på gården, og slammet køres/sejles i dag bort fra øen i takt med, at beholderen er fuld. Håndteringen af spildevandsslam er i dag ikke optimal, da tanken kan flyde over, og da slammet skal transporteres til fastlandet. Spildevandsslammet er ikke hygiejniseret, og det skal håndteres efter kloakbekendtgørelsens regler (BEK nr. 473 af 07/10/ Bekendtgørelse om kloakarbejde m.v.). Heri er der bl.a. krav om, at personer, der kan komme i berøring med spildevandsslam, skal vaccineres for stivkrampe. Det er undersøgt, om spildevandsslammet kan blandes med de øvrige biomasser og tilføres biogasanlægget. Teknisk set er der ingen problem i at tilføre spildevandsslam til biogasanlægget, og slammet vil i givet fald give et bidrag til gasproduktio-

10 10 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ nen. Men det er ikke tilladt at udsprede det afgassede spildevandsslam på økologisk landbrugsjord. Reglerne for tilladte gødningsmidler i økologisk jordbrug er defineret i EUforordninger: De overordnede principper i Rådets forordning (EF) Nr. 834/2007 af 28. juni 2007 om økologisk produktion og mærkning af økologiske produkter og om ophævelse af forordning (EØF) nr. 2092/91 (med senere ændring). De detaljerede produktionsregler og positivlister i Kommissionens forordning (EF) Nr. 889/2008 af 5. september 2008 om gennemførelsesbestemmelser til Rådets forordning (EF) nr. 834/2007 om økologisk produktion og mærkning af økologiske produkter, for så vidt angår økologisk produktion, mærkning og kontrol (med senere ændringer). Positivlisten over tilladte ikke-økologiske gødningsmidler fremgår af Bilag I. Vejledning om økologisk jordbrugsproduktion - Juli 2012 bilag 1 indeholder også positivlisten over ikke-økologiske gødnings- og jordforbedringsmidler med kommentarer om den danske fortolkning af EU-reglerne. Kapitel 8.4 og 8.5 i vejledningen beskriver mulighederne for brug af bioforgasning og biomasse i økologisk produktion. Som reglerne er lige nu, må der kun iblandes midler fra positivlisten i biogasgylle, som skal bruges i økologiske jordbrug, og spildevandsslam er ikke opført på positivlisten. Det betyder, at spildevandsslam ikke må iblandes de øvrige biomasser og spredes på økologisk jord efter afgasning. Spildevandsslam tilkøres i dag i en beholder ved gården og der kan forekomme overløb fra beholderen. Når beholderen er fuld køres indholdet ned til en båd, der sejler slammet væk fra øen. Det forekommer som en relativ dyr måde at håndtere spildevandsslam på. Der er dog et godt alternativ, hvor gaspotentialet og næringsstofferne fra spildevandsslammet udnyttes, og hvor slammet ikke nødvendigvis skal transporteres bort fra øen. Det foreslås, at der etableres et selvstændigt lille biogasanlæg til håndtering af spildevandsslam fra trix-/septiktanke på øen. Det forventes, at der indsamles omkring 75 m 3 slam om året fra de fastboende og fra øens turister. Beregningsforudsætningen er, at hver person producerer omkring 200 liter spildevandsslam pr. år. Spildevandsslammet opsamles som i dag i beholderen bag driftsbygningerne eller alternativt i en ny beholder som kan fungere som buffertank. Herfra pumpes ca. 200 liter slam/dag ind i det lille biogasanlæg. Biogasreaktoren skal isoleres og have et volumen på omkring 4 m 3. Den producerede gas opsamles og sammenblandes med gas fra det store biogasanlæg. Det afgassede spildevandsslam opsamles i en lagerbeholder, hvor slammet hygiejniseres med kalk og oplagres indtil udspredning. Efter bioforgasning og kalkning vil der ikke være lugtgener fra slammet. Slammet kan udspredes på ikke-dyrkede arealer som f.eks. i skovområdet eller på arealer, hvor der eventuelt skal dyrkes kløvergræs til biogasanlægget. Spildevandsslam indeholder en del næringsstoffer, som planterne kan udnytte. På denne måde indgår spildevandsslammet i et kredsløb, hvor slammet håndteres på øen. Udspred- Kommentar [binie6]: Det vil være en optimal løsning, men i dag ikke praktisk mulig. Der bør drøftes en overgangsløsning, hvor slammet opkoncentreres og lagres. Slammet sejles i dag væk med års mellem rum.

11 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 11 ning af spildevandsslam følger slambekendtgørelsens regler (BEK nr af 13/12/ Bekendtgørelse om anvendelse af affald til jordbrugsformål (Slambekendtgørelsen)). Såfremt spildevandsslam opfylder fastsatte grænseværdier for tungmetaller og fastsatte afskæringsværdier for miljøfremmede stoffer, kan slammet spredes uden yderligere tilladelse. Arealbehov til udspredning er bestemt af slammets indhold af N (kvælstof) og P (fosfor). Der må doseres 170 kg N /ha/år og 30 kg P /ha/år. Normalt vil der være 4-5% N og 4-5% P i slam. Det vil svare til ca. 60 kg N og 60 kg P i slam fra Livø, og det betyder, at slammet skal udspredes på ca. 2 ha. Biogasanlægget vil kunne modtage andre biomasser end de ovenfor nævnte, men i øjeblikket er der ikke andre potentielle biomasser til rådighed på øen. 2.2 Gaspotentiale og energiudbytte I tabellen nedenfor er der givet en oversigt over de undersøgte biomasser og den gasproduktion, der kan forventes fra de enkelte produkter. Tabel 1: Oversigt over potentielle biomasser og det forventede gasudbytte Type Mængde tons/år TS % Mængde TS tons/år Specifikt gas-udbytte, Nm 3 /tons TS Biogaspotentiale, Nm 3 /år Energiudbytte, MWh/år Dybstrøelse Græs/kløvergræs Organisk køkkenaffald Tang mv Spildevandsslam , Kommentar [binie7]: Hvorfor fremgår det af tabellen, når det i teksten beskrives som uinteressant. Det ses af tabellen, at det hovedsageligt er dybstrøelsen, der vil bidrage til gasproduktionen. Dybstrøelse består af meget halm og er meget tørt, som det ses af tabellen. Dybstrøelsen indsamles en til to gange om året, men for at holde en stabil gasproduktion over året skal dybstrøelsen tilføres biogasanlægget over 365 dage. Det betyder, at dybstrøelsen skal anbringes i et lager, hvorfra der løbende indfødes dybstrøelse til biogasanlægget. Lageret skal have et volumen på ca. 400 m 3. Dybstrøelse kan lagres i op til 1,5 m højde. Som nævnt nedenfor kan lagerets volumen reduceres, hvis dybstrøelsen ligger længere tid i stalden. Når dybstrøelsen lagres, vil der ske en kompostering i dybstrøelsen, og det betyder, at noget af det organiske stof omsættes ved kompostering, så gaspotentialet reduceres. Komposteringen vil ligeledes frigive noget kvælstof, så der tabes lidt gødningsværdi under lagring/kompostering. Såfremt denne kompostering ikke fandt sted, ville energiudbyttet i dybstrøelsen være cirka 400 MWh/år. På grund af komposteringen vurderes energiudbyttet imidlertid at være på 206 MWh/år. Kommentar [binie8]: Det beskriver standardproceduren vi ønsker at bruge stalden som lager er det så fortsat nødvendigt med en mellemlager? Kommentar [binie9]: Anlægget har et forholdsvis stort forbrug af energi til egen drift. Vi må således ha en stor interesse i at hindre komposteringen altså holde på gaspotentialet. Savner lidt tænkning omkring muligheder for dette varmeslanger er nævnt kort nedenstående, men er der andre muligheder, driftspraksis etc.

12 12 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ Der er mulighed for at undertrykke komposteringsprocessen og derved tabet af biogaspotentiale. Dette kan ske ved at etablere varmeslanger i staldgulvet. Ved hjælp af en varmepumpe kan temperaturen i staldgulvet og dermed i dybstrøelsen holdes nede, og komposteringsprocessen vil blive undertrykt i en vis grad. Varmen fra varmepumpen kan udnyttes til opvarmning af gårdens bygninger eller i øens fjernvarmenet. Det vil således være en fordel at beholde dybstrøelsen så længe som muligt i stalden for at udnytte varmen herfra mest muligt. Den mængde dybstrøelse, der skal tilføres biogasanlægget per døgn, udgraves løbende fra stalden. Behovet for et gødningslager bliver således mindre. Et lager på m 3 skønnes at være tilstrækkeligt, hvis dybstrøelsen kan blive længere tid i stalden. Kommentar [binie10]: Ja, og vi ønsker jo netop at anvende stalden som lager Det er ikke muligt at tilføre dybstrøelsen, som den er, da den er for tør. For at gøre dybstrøelsen egnet til biogasanlægget skal der tilsættes væde, så tørstofindholdet reduceres til omkring 8 %. En bæredygtig løsning kunne være at opsamle regnvand fra tagfladerne på gården og bruge regnvand som fortyndingsvand. På årsbasis skal der bruges omkring m 3 vand. Avlsbygninger og den nye stald vil tilsammen få et tagfladeareal på ca m 2.. Herfra kan der opsamles regnvand, som tilføres en regnvandsbeholder, der både vil fungere som opsamlingstank og buffertank til regnvand i perioder, hvor der ikke falder nedbør. Der er foretaget en vurdering af nedbørsforholdene i området, og regnvejrsdata er hentet fra en nærliggende station ved Farstrup. Det antages, at disse data er repræsentative for Livø. Regnvejrsdata fra denne station er opgjort månedsvis, og det er opgjort på månedsbasis, hvor meget vand der tilføres regnvandsbassin, samt hvor meget vand der fjernes fra bassinet. Disse beregninger er illustreret på nedenstående figur. Kommentar [binie11]: Ifølge Jacob findes der data fra Livø s egen målestation (står lige bag avlsgården) Rapportering til DMI stoppede for få år. Karsten Kjærgåård har desuden registreret nedbørstal til brug for driften siden 1991.

13 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 13 Figur 1: Fordeling af regn samt behov for bassinvolumen På årsbasis falder der omkring 720 mm i området omkring Livø, og som det ses af figuren, falder den største del af regnen i efterårsmånederne. Der vil være et konstant månedligt udtag af regnvand fra regnvandstanken på 240 m 3 /måned. I beregningerne er det forudsat, at der kan forekomme 20 døgn i træk uden nedbør. Der skal således være opsamlet tilstrækkeligt med regnvand for at have vand nok i den periode. Det er beregnet, at det største regnvandsvolumen, der er behov for, er på 365 m 3. Behovet for et stort volumen ligger i juni/juli måned, som det ses af figuren. Der er ligeledes beregnet, at der under et ekstremt regnskyl kan opsamles omkring 60 m 3 vand på de tagflader, der benyttes til regnvandsopsamling. For at være sikker på at have et tilstrækkeligt stort bassinvolumen til den daglige drift og til ekstrem regn anbefales det at etablere et bassin på 500 m 3. Ovennævnte beregninger er baseret på data opsamlet hver måned. Der er derfor en vis usikkerhed i, om der er nok tagflader til at opsamle regnvand, og om regnvandsbassinet er tilstrækkeligt stort. En mere præcis beregning kan foretages på basis af døgnhændelser i næste fase i forbindelse med projekteringen. Men det kan for nuværende konkluderes, at det vil være muligt at opsamle tilstrækkeligt med regnvand til at fortynde dybstrøelsen, inden den tilføres biogasanlægget. Dybstrøelsen skal ristes inden tilførsel til biogasanlægget for at fjerne eventuelle større partikler.

14 14 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ Halmstråene i dybstrøelsen vil danne et flydelag inde i biogasreaktoren, hvis ikke de neddeles. Det må derfor forudsættes, at dybstrøelsen sønderdeles mekanisk, inden den tilføres biogasanlægget. En mekanisk neddeling af halmen vil medvirke til at øge gasudbyttet. I beregning af udbyttet i Tabel 1 er der taget højde for fordelene ved at neddele halmen og af ulemperne ved at lagre/kompostere dybstrøelsen. Græsmængden er justeret ind efter de nye regler om anvendelse af fødevarer i biogasanlæg. Fra 2018 må der maksimalt tilføres 12 % fødevarer til biogasanlæg. På Livø vil det svare til omkring 45 tons/år. Der kan maksimalt tilplantes 5 ha med græs/kløver. Dette areal er stort nok til at producere omkring 45 tons græs/år. Hvis græs skal indgå som biomasse, vil det være enklest at blande det med dybstrøelsen. Forudsætningerne for den beregnede mængde af organisk økologisk køkkenaffald er, at beboerne på øen samlet set producerer 2 kg organisk affald om dagen i 350 dage om året. Cafeteriet/kroen anslås at producere 20 kg organisk affald i 100 dage om året. Der er ikke indregnet bidrag fra øens gæster i denne oversigt, da det er uklart på nuværende tidspunkt, om øens gæster kan sortere organisk økologisk køkkenaffaldet godt nok. Indsamlet og sorteret grønt køkkenaffald blandes med dybstrøelsen. Det forudsættes, at 1 person producerer 25 kg slamtørstof/år eller ca. 2 m 3 slam om året. Der er indregnet 10 fastboende på øen og overnatninger om året på øen. Såfremt spildevandsslammet skal hygiejniseres med kalk inden tilførsel til biogasanlægget, skal der indrettes en særlig beholder, hvor dette kan foregå. Denne skal i givet fald være på ca. 100 m 2. Samlet set forventes det, at der kan produceres ca Nm 3 gas/år, hvis der også tages hensyn til gaspotentialet fra cirka 5 ha græs/kløvergræs. Det forventes, at der vil være omkring 65 % metan i biogassen, og energiudbyttet forventes af blive omkring 250 MWh/år. Langt den største del af energien kommer fra dybstrøelsen. Den producerede biogas tænkes anvendt i en gasmotor/-generator. Gasmotoren/- generatoren skal have kapacitet til at kunne håndtere ca. 110 Nm 3 gas/dag svarende til en el-produktionskapacitet på mindst 15 kw og en tilsvarende varmeproduktionskapacitet. Biogasanlægget vil bruge en del af varmen selv, mens den resterende varmeproduktion vil blive anvendt i fjernvarmenettet. Der er foretaget en vurdering af energibalancerne i biogasanlægget. Der produceres ca. 300 kwh el/døgn. Det forventes, at der for at drive biogasanlægget skal bruges omkring kwh/døgn til maceratoren, der kun skal køre, medens der forberedes en portion biomasse til biogasanlægget. Biomassen inde i biogasreaktoren skal holdes omrørt ved hjælp af en omrører. Omrøreren skal køre i ca. 1/3 af tiden og vil bruge omkring 140 kwh/døgn. Det betyder, at ca. halvdelen af den strømproduktion, der produceres, bruges til at holde biogasanlægget i drift. Der er ligeledes foretaget en varmebalance for biogasanlægget. Det forventes, at der produceres ca. 300 kwh varme/døgn. Der skal bruges kwh/døgn til at opvarme biomassen til 40 ºC. Varmeforbruget til opvarmning vil være afhængigt af Kommentar [binie12]: Kan det virkelig passe? Vi skal jo brug mest mulig energi til øen? Kan der tænkes alternativt.

15 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 15 den temperatur biomassen har i lageret. Selv om biogasreaktoren er isoleret, vil der være et varmetab fra den. Varmetabet vil være omkring 37 kwh/døgn ved en udetemperatur på 10 ºC og omkring 140 kwh/døgn ved -12 ºC. I den koldeste vinterperiode vil ca. halvdelen af den producerede varme blive brugt til at drive biogasanlægget. Om sommeren vil der kun skulle bruges omkring 17 % af den producerede varme til at drive biogasanlægget. Overskydende varme kan tilføres øens fjernvarmenet og bruges til opvarmning af varmt vand og til opvarmning af huse. Samlet set forventes der en netto elproduktion fra biogasanlægget på omkring 50 MWh/år og en netto varmeproduktion på mellem 55 og 90 MWh/år. Såfremt det vælges ikke at tilføre græs/kløvergræs til anlægget vil biogasanlæggets energiproduktion være lavere som vist i tabellen nedenfor. Eftersom biogasanlæggets egetforbrug er stort set det samme uanset om der tilføres græs/kløvergræs eller ej, har anvendelsen af græs/kløvergræs stor betydning for anlæggets netto produktioner af el og varme. Tabel 2: Energibalancer for biogasanlæg Dybstrøelse, organisk køkkenaffald, spildevandsslam samt græs/kløvergræs Dybstrøelse, organisk køkkenaffald samt spildevandsslam Biogaspotentiale Nm3/år Energiudbytte MWh/år Elproduktion, brutto kwh/døgn Egetforbrug af el kwh/døgn Elproduktion, netto MWh/år Varmeproduktion, brutto kwh/døgn Egetforbrug, varme kwh/døgn Varmeproduktion, netto MWh/år På baggrund af energibalancerne anbefales det umiddelbart at gå efter en løsning hvor der også anvendes en mængde græs/kløvergræs svarende til et areal på cirka 5 ha. Dette areal vil som tidligere nævnt også have den fordel, at det kan anvendes til udspredning af det afgassede spildevandsslam fra den lille separate reaktor til håndtering af spildevandsslam. Endvidere anbefales det, at biogasreaktorerne isoleres, så varmetabet og dermed egetforbruget af varme reduceres mest muligt.

16 16 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ I energibalancerne ovenfor er forudsat, at der anvendes en betonreaktor med dug på toppen. Hvis der i stedet anvendes en ståltank med en mere robust top kan der opnås et lavere egetforbrug, dels i form af et mindre elforbrug til omrøring, dels i form af et mindre varmeforbrug til opvarmning af reaktoren pga. bedre isolering. Det forventes at elforbruget til omrøring kan reduceres med kwh/døgn og varmetabet kan reduceres med omkring kwh/døgn. Denne optimeringsmulighed bør afklares nærmere i projekteringsfasen.

17 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 17 3 Redegørelse for forskellige anlægsprincipper Kommentar [binie13]: Savner en principskitse for biogas, samt en trinvis beskrivelse af procestrin. Der er beskrevet reaktor og forbehandling, og de øvrig anlægsdele er spredt rund i afsnittet. Det kunne være rart med en mere systematisk beskrivelse. Eksempelvi Formateret: Brødtekst 3.1 Reaktortyper Selve biogasreaktoren kan opbygges efter to principper. Der kan enten vælges en mesofil reaktor, der drives ved ºC, eller en reaktor, der drives termofilt ved ºC. Biomassen skal af hensyn til dybstrøelsen have en opholdstid på ca. 90 dage i den mesofile reaktor, mens opholdstiden i den termofile rektor kan reduceres til dage. Til gengæld skal der bruges mere energi for at opvarme biomassen i den termofile reaktor i forhold til den mesofile. I forbindelse med Livø er der behov for varme fra biogasmotoren i fjernvarmesystemet, hvorfor den mesofile reaktor umiddelbart vil være den mest egnede. For at optimere varmeproduktionen mest muligt, vil reaktortanken blive isoleret. Da det

18 18 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ endvidere gælder, at den mest udbredte rektortype er den mesofile, anbefales det at gå videre med den type reaktor. 3.2 Forbehandling På grund af dybstrøelsens og de andre biomassers karakter vil det kræve en del forbehandling af biomassen, inden den kan tilføres biogasanlægget. Der kan samle sig forskellige partikler i dybstrøelsen som sand, småsten mv. Tilsvarende kan der blive tilført partikler med det organiske køkkenaffald. Det anbefales derfor at riste biomassen gennem en rist som første trin i forbehandlingen. Det vil ligeledes være nødvendigt at neddele halm, grøntsager mv., så det anbefales at etablere en form for macerator, der mekanisk sønderdeler biomassen. Der skal som nævnt tilsættes vand til biomassen, for at gøre biomassen lettere at håndtere i biogasreaktoren, og det kan med fordel ske inden maceratoren, så maceratoren lettere kan håndtere biomassen. Efter maceratoren vil biomassen ligne en homogen grød. De biomasser, der er beskrevet ovenfor, bør samles i et biomasselager, og alle biomasserne (lige bortset fra slammet) bør forbehandles på denne måde, inden de tilføres biogasanlægget. 3.x Slamlager Tilførsel af biomasse er tidligere beskrevet at ske kontinuert. Vil slamdelen også blive udtaget kontinuert, eller efter ovennævnte opholdstid. Formateret: Skrifttype: Fed Formateret: Skrifttype: Kursiv Der tilsættes vand under forbehandling. Slammet forventes at være tyndt. Der er i den senere komponentoversigt anvist et lager på 450 m3. Er der taget højde for at der tilsættes vand under forbehandling? Det er en stor mængde og vil kræve at der bruges uforholdsmæssig meget tid på at udbringe slam/gylle. Slammet kan kun udbringes på bestemte tidspunkter af året? Kan vandet genanvendes? 3. x Gaslager Formateret: Skrifttype: Fed Gaslageret nævnes kort i indledningen og senere Gasfakkel afstandskrav til bygninger? Formateret: Skrifttype: Ikke Fed 3. x Gasmotor/generator Formateret: Skrifttype: Fed

19 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ Alternativ anvendelse af biogas Der er grundlæggende to muligheder for at udnytte biogassen: 1. Simpel rensning og kraftvarmeproduktion ved hjælp af gasmotor/generator. 2. Rensning og opgradering af biogassen til naturgaskvalitet og anvendelse i naturgasnettet eller som motorbrændstof i person- eller lastbiler. Ad 1. Når biogassen forlader reaktortanken er svovlindholdet og vanddampindholdet normalt for højt til at gassen kan anvendes direkte i en gasmotor. Det er muligt, at indblæse en lille mængde atmosfærisk luft til biogasreaktoren, således at svovl udfældes i væskefasen inde i biogasreaktoren og tages ud af biogastanken sammen med det afgassede slam. Det kræver blot en lille ventilator. Vandampen kan fjernes / kondenseres ud i en simpel underjordisk kondensator. Herefter kan gassen anvendes i en gasmotor/generator, hvorved der kan opnås en elvirkningsgrad på op til ca. 40 %. Overskudsvarmen fra motorkølingen og røggaskøling kan anvendes dels til at holde reaktoren varm og dels som fjernvarme i fjernvarmenettet. Ad 2. Hvis biogassen skal anvendes i naturgasnettet eller som motorbrændstof, kræves yderligere rensning i forhold til rensningen nævnt under punkt 1. Denne rensning er forbundet med omkostninger, og komprimering af biogassen til det rigtige trykniveau er ligeledes forbundet med omkostninger. Ved anvendelse af biogassen som motorbrændstof skal den komprimeres til et meget højt trykniveau. Kommentar [binie14]: Flyttes evt. til et afsnit om gasgenerator. Da der ikke er noget gasnet på Livø, kan det kun blive aktuelt eventuelt at udnytte gassen til motorbrændstof. Løsning 1 er den mest anvendte løsning på eksisterende biogasanlæg og normalt den økonomisk mest attraktive løsning, når det forudsættes, at overskudsvarmen kan anvendes til fjernvarme. I en videre fase, hvor transporten på Livø også ønskes gjort VE-baseret, kan løsning 2 imidlertid være en mulighed. Dette vil i givet fald være en "add-on" løsning til det eksisterende anlæg. 3.4 Fleksibel strømproduktion Solcelleanlægget samt vindmøllerne vil producere uafhængigt af forbruget på Livø. Der er derfor behov for, at reguleringen af strømproduktionen kan finde sted på de øvrige elproducerende enheder. Det er tanken, at biogasanlægget i begrænset omfang skal kunne bidrage til reguleringen forstået på den måde, at det vil være ønskeligt at slukke biogasmotoren på tidspunkter med overskudsproduktion af strøm. Den primære regulering vil dog finde sted ved hjælp af biodieselgeneratorerne.

20 20 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ Gasproduktionen fra biogasanlægget vil være konstant, men der foreslås etableret en mulighed for at opsamle gassen i en gasbeholder på m 3, der svarer til timers biogasproduktion. På den måde opnås en vis fleksibilitet på gasmotoren. Der kan dog være perioder, hvor gasmotoren tvinges til at starte op, selvom der er strøm nok til stede. Det vil f.eks. være, når gasbeholderen er fyldt. Da gasmotoren også skal levere varme til biogasreaktoren, kan der ligeledes være behov for at starte den op, selvom der er tilstrækkeligt med strøm, medmindre biogasreaktoren kan holdes opvarmet fra fjernvarmesystemet på øen.

21 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 21 4 Opdateret estimat for anlæggets kapacitet samt komponentoversigt En oversigt over anlæggets opbygning er vist på nedenstående figur. Figur 2: Anlægsopbygning - Biogasanlæg Livø Biogasanlæg Dybstrøelse Org. Køkkenaffald Tang mv Biomasse Lager 450 m3 Spildevandsslam Bio reaktor 4 m3 Lager afgasset slam Rist Regnvands Tank Gasfakkel Gas Mascerator 500 m3 EL Varme Gasmotor/ generator Gas lager 60 m3 Gas behand ling Gas Bio Reaktor m3 Lager Afgasset Biomasse 450 m3 Anlæggets kapacitet er afstemt efter de biomasser, der er identificeret. Det største biogasanlæg (den del som ikke er spildevandsslam) skal således kunne håndtere omkring 450 tons biomasse om året svarende til en el-produktionskapacitet på mindst 15 kw og en tilsvarende varmeproduktionskapacitet. For at have lidt at give af foreslås det, at der etableres en gasmotor med en kapacitet på ca. 25 kw. Anlægget består af følgende komponenter: Lager til biomasse 450 m 3, ca. 270 m 2. Lager til hygiejnisering af spildevandsslam, 100 m 2. Kommentar [binie15]: Vi ville jo gerne ha det liggende på stald kan lager så undværes!

22 22 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ Regnvandstank (kan være underjordisk) 500 m 3. Ristesystem til dybstrøelse. Macerator til sønderdeling af biomasse, 2 m 3 /døgn. Transportsystem til indfødning i bioreaktor. Bioreaktor m 3. Areal afhænger af form. Reaktoren kan bygges lav og rund som en gylletank eller høj og slank som en silo. Som alternativ til én stor tank kan også etableres to mindre tanke á hver 500 m 3. Anlægsomkostninger vil dog blive større ved at etablere to tanke. Slutlager 450 m 3. Ved 2 meters højde ca. 225 m 2. Gastank m 3. Gasrensning og afsvovling af gas. Gasmotor, 100 Nm 3 /døgn. Savner angivelse af en ventil/pumpe galleri i de type anlæg der har været besøgt svarede denne del ca. til en 42 fods container. Lageret til biomasserne kan være udendørs og udformes som en møddingplads med betonbund og -sider. Det vil ikke være nødvendigt at overdække biomassen for at holde den tør, da der alligevel skal tilføres vand. Lageret til hygiejnisering af spildevandsslam med kalk kan ligeledes være en beholder. Det skal være enkelt at blande kalk og slam inde i beholderen. Forbehandling af biomassen gennem rist og macerator bør foregå inden døre i et særligt rum på omkring m 2. Kommentar [binie16]: Hvor bliver vandet af? Se tidligere kommentarer Er der en stor pumpe til udtagning af slam? Kommentar [binie17]: Og en fakkel. Hvor placeres den? Mangler ved staldprojekt Kommentar [binie18]: Der beskrives andre muligheder skal denne med. Placering ved staldbygning mangler Formateret: Indrykning: Venstre: 0 cm, Hængende: 0,75 cm Kommentar [binie19]: Vi ville jo gerne ha det liggende på stald kan lager så undværes! Kommentar [binie20]: Lagerfasciliteter og håndtering af kalk? Det er foreslået at opsamle regnvand, som skal bruges til at fortynde dybstrøelsen. Regnvandstanken kan være en nedgravet gylletank på ca. 500 m 3. Der monteres en pumpe til at pumpe regnvand til fortynding af dybstrøelse. Bioreaktoren kan være lav som en gylletank og kan bygges af betonelementer. Det vil være det billigste byggeri. Tankens sider skal isoleres for at optimere energiudnyttelsen i tanken. Toppen af tanken vil være en dug, der er fleksibel og kan rumme et vist volumen gas. Gasvolumen i tanktoppen vil være mindre end 10 m 3. Alternativt kan biogasreaktoren opføres som en høj slank ståltank. Det er ikke muligt at etablere integreret gaslager i en ståltank. Udformningen af bioreaktoren må afhænge af den plads, der er til rådighed på gården.

23 BIOMASSER TIL BIOGASANLÆG PÅ LIVØ 23 Det vil være nødvendigt at etablere et separat gaslager på m 3 gas. Lageret skal bruges, når der ikke er behov for at producere strøm fra biogas. Gassen kan så gemmes i lageret og bruges til strømproduktion sidenhen, når f.eks. solcellerne ikke producerer strøm. Gaslageret kan bestå af en slags ballon i gummi, hvilket er en almindelig måde at gemme gas på. Gaslageret skal kunne rumme mindst 12 timers gasproduktion. Kommentar [binie21]: Er 12 timers kapacitet nok. Hvis nu der ikke er beboere/driftpersonale på øen svarende til en weekend?