HALM, DYBSTRØELSE OG ANDRE TØRSTOFRIGE BIPRODUKTER TIL BIOGAS FORBEHANDLING OG POTENTIALER

Transkript

1 HALM, DYBSTRØELSE OG ANDRE TØRSTOFRIGE BIPRODUKTER TIL BIOGAS FORBEHANDLING OG POTENTIALER Henrik B. Møller Institut for Ingeniørvidenskab PlanEnergi/Aarhus Universitet

2 Bruttoenergi (PJ/år) Foder Tilgængelig Strøelse Strøelse 2 HVORFOR ANVENDE HALM TIL BIOGAS? Halm Husdyr Industri Husholdning slam Landbrug Halm er langt den største affalds ressource med meget høj energitæthed. Organisk affald fra samfund Afbrænding Biogas Ikke udnyttet til energi

3 % af tørstof 3 KEMISK SAMMENSÆTNING 100% 90% protein halm celler 80% fedt 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% stivelse sukker hemicellulose cellulose lignin aske Celle væge Cellulose mikrofibril 0% Halm Svin Kvæg Majs Gødning. sukker glukose

4 Liter CH4/kg VS L CH4/kg VS 4 BESTEMMELSE AF GASPOTENTIALER I HALM DK NO DK NO DK NO DK NO Byg V.hvede Vår hvede Havre 15 dage 30 dage 90 dage Innoculum har meget stor betydning dage Byg (No) Vinterhvede (No) Vårhvede (No) Havre (No) Byg (DK) Vinterhvede (DK) Vårhvede (DK) Havre (DK)

5 CH4 L/kg VS BESTEMMELSE AF GASPOTENTIALER I HALM Hvede halm dage Horsens 35 C Bånlev 35 C Foulum 53 C Thorsø 53 C Al-Zohairi, N og Møller

6 Type 1 Type 2 Type 3 Gs. byg Type 1 Type 2 Type 3 Gs. hvede Raps ærte Rødsvingel Rug Majsensilage 6 BIOGAS I HALM Liter methan/kg VS Byg halm Hvede halm Andet halm 30 dage 60 dage 90 dage

7 Byg halm Hvede halm Raps halm Majsensilage Svinegylle 7 BIOGASPOTENTIALER Nm 3 CH 4 /ton 90 dage 60 dage 30 dage

8 8 FORBEHANDLING AF HALM Forbehandling Teknologier Brikketering Mekanisk Macerering Extrudering LSH Biotech kæde-knuser Termisk Trykkogning ( C) Kemisk Enzymatisk, biologisk Syre (eddikesyre, Svovlsyre), Base (NH 3, NaOH), Ozon. Cellulase, svampe mm. Ubehandlet Macereret Brikketeret Extruderet

9 FORBEHANDLING - EKSTRUDER Ubehandlet Macereret Brikketeret Extruderet Konklusion: Forbehandling er nødvendig ved anvendelse af større mængder halm-rig biomasse, Ekstudering velegnet inde for større spænd af TS (20-85%).

10 FOULUM MODELLEN TIL TØRSTOFRIG BIOMASSE Ombygning af eksisterende anlæg med tørstoflinie til erstatning af majs og periode drift af økobiomasse. Lagring Forbehandling Indfødning Dosering

11 EFFEKT AF EKSTRUDER Hjorth et al

12 EFFEKT AF EKSTRUDERING Dybstrøelse Enggræs Halm

13 KOMMENDE FORBEHANDLINGS FORSØG Brikketering Ny forsøgs ekstruder

14 Briketering Silo Transport snegl Cyklon Mixer Presse BP 6000 Halm-bane og opriver Hammermølle Komprimeret halm til reaktor

15 Briket presse teknikken Mekanisk påvirkning i stempel presse, sammenlignelig med dampeksplosion, med kortvarige høje tryk og temperaturer. Teknikken kan udelukkende anvendes til tør biomasse, dvs. biomasse med >80% TS.

16 Kwh/tons friskvægt Ton materiale/time ENERGIFORBRUG OG KAPACITET Tørstofindhold (%) Brikket presse Brikket presse Ekstruder Mixer Samlet Tørstofindhold (%)

17 ENERGIBALANCER

18 ØKONOMI VED IMPLEMENTERING AF EKSTRUDER/BRIKET PRESSE PÅ EKSISTERENDE ANLÆG 4 Omkostninger Kr/m 3 CH 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Enggræs Halm Majs Dybstrøelse Drift mandetimer Afskrivning af forbehandling råvare pris Elforbrug forbehandling Reparation og vedligehold Ved tilbygning til eksisterende anlæg skal biomasse kunne konkurrere med majs tons/år, 5 mill kr, 10 års levetid, elpris 0,5 kr/kwh, halm og enggræs 0,52 kr/kg TS, Majs 1 kr/fe

19 kr/tons halm 19 ØKONOMI HVAD KOSTER HALMEN Udendørs lagring kan give besparelse. Biogas har ingen krav til lavt vandindhold Kraftværk Biogas, lagerhal Biogas, markstak gødningstab lagring bjærgning/hjemtransport tranport

20 Råvarepris (kr/m 3 CH 4 ) 20 HVAD MÅ HALMEN KOSTE Majs 150 l CH 4 / kgvs 200 l CH 4 / kgvs 3 2 Gylle 300 l CH 4 / kgvs 250 l CH 4 / kgvs 1 Forbehandling 0 Acc. prisniveau Pris (kr/ton halm)

21 Udbytte (m 3 CH 4 /ton) Tørstof % 21 HALM TIL GYLLEBASEREDE ANLÆG Halm alene kan ikke bruges til biogas Halm og gylle er en god kombination men ved større mængder er der fysiske/procesmæssige udfordringer Hvor stor en andel?? Maksimalt 10% med traditionel teknologi, Højere andel kræver, forbehandling, separation, recirkulation mm Gasudbytte Tørstof input Tørstof reaktor % gas Andel af halm til svinegylle ( vægt%) Ny tørstoflinie, med extruder/briketpresse og tør indfødning er igangsat på Foulum biogas. OBS. Langtidserfaring haves ikke.

22 HALM MÆNGDER DER KAN HÅNDTERES I BIOGASANLÆG 100% af gødning 36,6 3,66 Tilsætning af 10% halm 50% af gødning 18,3 1,83 Husdyrgødning idag 0,14 1,4 Halm % af gødning 26,7 26,0 Mængde (mill. tons) 50% af gødning 13,4 13,0 Husdyrgødning Der kan opnåes 100% mere gas i de gylle baserede anlæg ved tilsætning af 10% halm direkte eller indirekte idag 1,0 1, Halm Energi (PJ/år) 22

23 KONKLUSION Halm er landbrugets største ressource til energi, >20 PJ anvendes ikke til energi idag. Halm/engræs/dybstrøelse har en meget høj energitæthed og højt biogaspotentiale, forbehandling øger gaspotentiale og mindsker de fysiske udfordringer. Der kræves længere opholdstid end andre biomasser hvis det fulde gaspotentiale skal opnåes. Gaspotentialet i gyllebaserede reaktorer kan mere end fordobles ved tilsætning af 10% halm Ved en halm/græs pris på kr/ton er halm konkurrence dygtig med majs til 1 kr/fe. Dybstrøelse giver bedste økonomi Langtids driftsforsøg med forbehandling af halm kendes pt. ikke 23

24 24 TAK FOR PMÆRKSOMHEDEN