Optimal udnyttelse af biogasressourcen ved hjælp af opgradering til naturgaskvalitet

Transkript

1 Optimal udnyttelse af biogasressourcen ved hjælp af opgradering til naturgaskvalitet Salling som eksempel Udarbejdet for Naturgas Midt-Nord PlanEnergi, Januar 29

2 Indholdsfortegnelse 1. INDLEDNING OG RESUMÉ 3 2. OPTIMERING AF BIOGASANVENDELSE SALLING SOM EKSEMPEL Biogaspotentiale i Skive kommune Gasinfrastruktur og naturgasforbrug Forsyning af kraftvarmeværker Udnyttelse af hele ressourcen 19 Bilag 1: Varmeværker i Skive kommune Bilag 2: Beskrivelse af biogasanlæg. Eksempel på beregning af produktion og økonomi. Bilag 3: Biogasoplande, gasledninger mv. i de to alternativer 2

3 1. Indledning og resumé Anvendelse af biogas sker enklest og mest effektivt ved at anvende biogassen direkte til kraftvarmeproduktion. Det primære marked for afsætning af biogas er derfor kraftvarmeværker, som har installeret gasmotorer. Dette sker i et vist omfang i dag. I flere områder af Danmark kan der produceres biogas i en sådan mængde, at energien fra den producerede biogas ikke længere kan udnyttes i kraftvarmeværker, i disse situationer kan der opnås en betydelig miljømæssig gevinst ved at opgradere biogassen (fjerne CO 2 ), komprimere den og transportere den via naturgasnettet. Denne mulighed vil også indebære en øget flexibilitet med hensyn til placering af biogasanlæggene. Naturgas Midt-Nords ledningsnet passerer gennem områder med meget stor husdyrtæthed og et forholdsvis begrænset forbrug af naturgas til kraftvarmeproduktion. Derfor har Naturgas Midt-Nord ønsket at få undersøgt, hvor stor en biogasmængde, der i et sådant område er til rådighed, når behovet til kraftvarme er dækket og biogasressourcen udnyttes fuldt ud. Desuden er det ønsket undersøgt, hvilke omkostninger og hvilken miljømæsig effekt, der vil være forbundet med en supplerende biogasproduktion fra f.eks. efterafgrøder eller energiafgrøder. Skive kommune, nærmere betegnet Salling-området, er udvalgt som eksempelområde, og der er regnet på to principielle situationer: I den første forsynes de eksisterende naturgasfyrede kraftvarmeværker med biogas i så stort omfang som muligt. I den anden situation udnyttes biogasressourcen fuldt ud ved at den yderligere producerede mængde biogas opgraderes til naturgaskvalitet, tryksættes og leveres til naturgasnettet. I Salling kan omtrent halvdelen af biogasressourcen udnyttes med henblik på afsætning til kraftvarmeværker. Den anden halvdel opgraderes med henblik på distribution. Tilsammen udgør dette ca. 4% af det samlede naturgasforbrug i Skive kommune. Der er ikke heri indregnet biogasressourcer fra hverken efterafgrøder eller energiafgrøder. Indregnes disse ressourcer, vil biogasproduktionen i området kunne blive mere end fordoblet, hvilket vil betyde en betydelig forøgelse af den distribuerede mængde biogas. De samlede biogasressourcer i området fremgår af tabellen: Metanpotentiale Biomasse Mængde Biogaspotentiale T 1. m 3 1. m 3 Husdyrgødning Enggræs Spildevandsslam Grøde I alt Efterafgrøde Energiafgrøde

4 Det anførte biogaspotentiale på ca. 22,5 mio. m 3, svarende til ca. 14,6 mio. m 3 metan, kan omregnes til ca.14. MWh/år. Dette tal kan sættes i perspektiv ved at sammenligne med produktionen fra vindmøller, og man når frem til, at tallet svarer til el-produktionen fra vindmøller med en effekt på ca. 6 MW. I rapporten gennemregnes omkostningerne til biogasproduktion for to principielt forskellige situationer, hhv. med og uden opgradering, og for opgradering af naturgas er der tillige gennemregnet to alternative løsningsmodeller: Reference: Kun kraftvarmeværkerne forsynes. I tilknytning til områdets tre decentrale kraftvarmeværker etableres to biogasanlæg. Alternativ1: Som reference, men der tilføjes et stort centralt biogasanlæg hvorfra den producerede gas opgraderes og distribueres. Alternativ 2: Som Alternativ 1, dog med et mindre centralt biogasanlæg. Biogasanlæggene forbindes med gasledninger. Opgjort som ækvivalent naturgaspris er omkostningerne ved direkte afsætning af biogas til kraftvarmeværkerne 3,16 kr/m 3. Omkostningerne ved at producere opgraderet biogas vil for alternativ 1 og alternativ 2 være henholdsvis 4,34 kr/m 3 og 4,92 kr/m 3. Udover udgifter til opgradering er der i de to alternativer også indregnet udgifter til tilsætning af propan, hvilket kan blive nødvendigt, hvis den opgraderede biogas skal have samme brændværdi som naturgassen. Dette vil dog også kunne sikres ved tilsætte luft til naturgas, og i øvrigt vil det være op til en vurdering af de konkrete forhold, hvorvidt propantilsætning vil være nødvendig. Den beregnede produktionspris på 4,34 kr/m 3 ved opgradering af biogas kan sammenlignes med prisen på det konkurrerende brændsel, naturgas: For et mindre kraftvarmeværk, som bruger naturgas, vil der eksempelvis være tale om en pris på ca. 1,7 kr/m 3 (primo januar 29). Den tilsvarende pris for en privatkunde er ca. 2, kr/m 3. Der gives i dag et tilskud på 4,5 øre/kwh til biogas anvendt til el-produktion. Konverteres dette tilskud til et m 3 -tilskud på det samlede volumen, bliver der tale om et tilskud på ca. 1,85 kr/m 3. I henhold til lov af juni 28 er biogas desuden afgiftsfritaget, hvad angår den andel, som anvendes til varmeproduktion. Den samlede afgiftsfritagelse svarer til ca. 1,2 kr. pr. m 3 naturgasækvivalent. Den samlede godtgørelse for produktion af biogas i dag er således ca. 3,5 kr. pr. m 3 naturgasækvivalent. Ud fra rapportens resultater kan man konkludere - at der er et betydeligt energimæssigt potentiale ved at udnytte biogasressourcerne - at der kan blive en meget væsentlig forøgelse af biogasanvendelsen, hvis der ud over afsætning til lokale kraftvarmeværker afsættes opgraderet biogas gennem naturgasnettet - at behovet for tilskud til biogasproduktion og opgradering af biogas umiddelbart vil være af samme størrelsesorden, som det tilskud der i dag gives til el-produktion på vindmøller eller el produceret på biogas. De miljømæssige konsekvenser ved biogasproduktion er i rapporten belyst på grundlag af tidligere gennemførte undersøgelser. I forhold til naturgas, som vil blive fortrængt af biogas, vil der være tale 4

5 om en betydelig og meget omkostningseffektiv miljømæssig forbedring. I forhold til eksempelvis vindmøller må det ligeledes vurderes, at biogas udgør et i miljømæssig henseende særdeles konkurrencedygtigt brændsel. Ud fra rapportens resultater må det anbefales, at der arbejdes videre med Alternativ 1, hvor der etableres to mindre og ét stort biogasanlæg med et opgraderingsanlæg i tilknytning til dette. Imidlertid vil der være behov for, at der gennemføres en både mere detaljeret og mere sammenfattende planlægning af udnyttelsen af de fremtidige energiressourcer i Skive Kommune. Dette indebærer også et behov for, at eksempelvis kommunerne udrustes med de nødvendige værktøjer til at forestå denne planlægning i samarbejde med de involverede parter, herunder producenter, fjernvarmeværker og naturgasselskab. Yderligere er der behov for en overordnet politisk stillingtagen til, hvilke styringsinstrumenter der skal på plads, for at få etableret biogasanlæggene og de øvrige anlæg, der er nødvendige for at få distribueret biogas i ren eller opgraderet form. 5

6 2. Optimering af biogasanvendelse Salling som eksempel 2.1. Biogaspotentiale i Skive kommune Husdyrgødning Antallet af husdyr i Skive kommune Salling - (minus Fur 7884 og Højslev 784) er beregnet på baggrund af statistiske data for Fur er udeladt da potentialet ikke er stort nok og det ikke er realistisk at sejle gødning til fastlandet, og Højslev er udeladt, da det ikke vil være hensigtsmæssigt at transportere gødning gennem Skive by til anlæg på Salling. Siden er svineproduktionen på landsplan blevet reduceret med ca. 1 %. Denne produktionsnedgang er imidlertid mest resultatet af umiddelbar markedstilpasning og ikke egentlig nedlægning af besætninger, og produktionen vil hurtigt komme op på normalen, når og hvis svinepriserne normaliseres. Der er derfor ikke korrigeret for denne reduktion, men taget udgangspunkt i tallene direkte. Kvæg Svin Andre dyr DE DE DE Uffe Jørgensen, reference [1], har beregnet det totale biogaspotentiale i Skive kommune til 27,692 mio. m 3 biogas (= 18, mio. m 3 metan). Tages udgangspunkt i dette tal, og fordeles biogaspotentialet efter dyreenheder i kommunen, kan biogaspotentialet i Salling beregnes til i alt 23,555 mio. m 3 (= 15,3 mio. m 3 metan). I reference [1] er ligeledes opgjort biogaspotentialet fordelt på husdyrkategorier for hele Region Midtjylland. Antages samme fordeling i Skive kommune, det vil sige en fordeling mellem gylle og dybstrøelse på 8:2, og de i tabel opgjorte biogaspotentialer af forskellige gødningstyper, kan det totale biogaspotentiale i Salling fordeles på gødningstyper. Gødningstype Antaget biogaspotentiale m 3 biogas/t 1) Total gødningsmængde 1. t Totalt biogaspotentiale 1. m 3 Totalt metanpotiale 1. m 3 Kvæggylle 26, Svinegylle 2, Minkgylle 12, Dybstrøelse 13, I alt Tabel Beregnet biogaspotentiale og gødningsmængde på Salling. Ved beregning af metonpotentialet er forudsat et metanindhold på,65 m³/m³ biogas 1) Der er indregnet 1 % ekstra biogas pga. lang efterafgasningstid. De 1% extra biogas skyldes, at biomassen udrådnes i anlæg med lang opholdstid. Anlægsbeskrivelse og belastning fremgår af bilag 2. 6

7 Det totale potentiale vil naturligvis ikke kunne udnyttes. Dels er der altid landbrug der ikke er interesseret i at indgå i et biogasfællesskab, og dels er der bedrifter der af anden årsag ikke er rentable at inddrage (f.eks. for fjern beliggenhed og/eller for lille mængde). Desuden findes allerede ca. fem gårdbiogasanlæg, der foruden organisk affald, anvender egen gylle til produktionen. Foulum regner med en mulig udnyttelsesgrad på 75 % af det totale gyllepotentiale. Dette tal bygger på erfaringer fra flere biogasprojekter. De manglende 25 % dækker dels over eksisterende gårdbiogasanlæg og dels over brug der er for små eller hvis fremtid er for usikker til at det er realistisk at forvente at ejerne vil være interesseret i at indgå en aftale om levering. Anvendes samme udnyttelsesgrad her fås følgende realistiske biogas- og gødningspotentiale i Salling området med afrundede værdier. Gødningstype Antaget biogaspotentiale m 3 biogas/t Realistisk gødningsmængde 1. t Realistisk biogaspotentiale 1. m 3 Realistisk metanpotentiale 1. m 3 Kvæggylle 26, Svinegylle 2, Minkgylle 12, Dybstrøelse 13, I alt Tabel Realistisk udnytteligt husdyrgødnings potentiale samt biogaspotentiale herfra Ovenstående potentiale vil indgå i de efterfølgende beregninger. Antal besætninger og geografisk fordeling Antallet af besætninger i området er i alt ca Fordelingen af gødningsressourcerne har betydning for hvor biomassen mest hensigtsmæssigt udnyttes, under hensyntagen til at minimere transportarbejdet for biomassen og transport af den producerede biogas til kraftvarmeværker eller opgraderingsanlæg ved naturgasnettet. Som det fremgår af beregningerne i afsnit 2.4 har transportudgifterne for gylle betydelig indflydelse på produktionsprisen for biogas. Besætningerne fordeler sig som vist på kortet på næste side: 7

8 4 Bar Naturgas 4 Bar Naturgas M/R station Kraftvarme Biogasanlæg Biogasledning Glyngøre- Durup 2 % Ramsing- Lem- Lihme 2 % Kraftvarme reference Fig Gødningsfordeling, naturgasledninger samt placering af relevante kraftvarmeværker 8

9 Det ses af kortet i fig at der er god koncentration af gødningsressourcen i det nordlige og det vestlige Salling, hvor også de kraftvarmeværker, det er relevant at forsyne, befinder sig. (beskrives i afsnit 2.3 procenttallene angiver udnyttet del af kvæg/svin gødningsressourcen). Ved vurdering af gødningsoplande er det antaget at de blå prikker (husdyrbrug over 25 DE) repræsenterer dobbelt så store gødningsmængder som de røde (husdyrbrug mellem 75 og 25 DE). Biomasse fra lavbundsarealer Fra lavbundsarealer kan høstes enggræs til biogasproduktion. I alt findes ca. 2.9 ha lavbundsarealer i Skive Kommune. Heraf fragår skønsmæssigt ca. 8 ha på Fur og ved Højslev. Af de resterende mængder antages 75 % at kunne udnyttes. I gennemsnit vil der kunne høstes ca. 3,5 tons tørstof pr. ha med et gasudbytte på ca.,3 m 3 metan pr. kg tørstof svarende til ca.,45 m 3 biogas pr. kg tørstof, reference [1]. Det samlede potentiale i området bliver derfor: Biomasse Mængde v. 3 % Biogaspotentiale Tons tørstof tørstof (ensileret) 1. m 3 Lavbundsgræs Tabel Biogaspotentiale fra lavbundsarealer. 1) Der er indregnet 1 % ekstra biogas pga. lang efterafgasningstid. Biomassen fra lavbundsarealer antages udnyttet fuldt ud på de senere skitserede biogasanlæg. Det skal dog bemærkes, at det muligvis kan blive vanskeligt at fremskaffe biomassen til en rimelig pris, idet høst- og transportomkostninger ofte overstiger værdien af biomassen. Der er dog mange miljømæssige fordele forbundet med anvendelsen, men man skal altså være opmærksom på at udnyttelsen evt. vil kræve ekstra tilskud. Biomasse fra efterafgrøder o.l. Efterafgrøder Alle bedrifter med mere end 1 DE pr. ha skal etablere efterafgrøder på 1 % af korn og rapsarealet. Markerne må imidlertid ikke gødskes, og det er derfor begrænset hvor stort biomasseudbytte, der vil kunne opnås. Nogle afgrøder, f.eks. gul sennep, fodermarvkål eller olieræddike, vil imidlertid under gunstige betingelser kunne producere mellem 3 og 5 tons tørstof pr. ha., og under sådanne betingelser vil der måske alligevel kunne høstes en vis mængde. Nogle landbrug vil evt. være interesseret i at etablere frivillige efterafgrøder, hvis der kan tilbydes en fornuftig pris for disse. Sådanne arealer må gødskes og vil derfor kunne producere en betragtelig mængde biomasse. Antages 1 ha udnyttet med frivillige efterafgrøder med et udbytte på 4 tons/ha og et gasudbytte som græs, fås følgende potentiale Biomasse Tons tørstof Mængde v. 3% Biogaspotentiale Tørstof (ensileret) 1 m³ Olieræddike el. lign

10 Grovfoderproduktion En del kvægbrug som producerer grovfoderafgrøder vil givetvis være interesseret i at afsætte slæt, som er af dårligst kvalitet, til biogasproduktion i stedet for at opfodre biomassen til ungdyrene. På denne måde kan en vis del af det egentlige sædskifte evt. blive inddraget i biomasseproduktionen til energi. Der vil tillige kunne høstes efterslæt på frøgræsaraler. Ingen af ovennævnte ressourcer er dog inddraget i de videre beregninger. Energiafgrøder I alt findes i Skive kommune ca ha med korn til modenhed. Heraf skønnes ca. 2 % at findes på Fur og ved Højslev som ikke medtages. Tilbage er ca ha. I bilag 1 antages 15 % heraf, svarende til ca. 3.2 ha, at kunne udnyttes til produktion af energiafgrøder. Dyrkes majs vil der kunne opnås et udbytte på omkring 12 t tørstof pr. ha. Majsensilage har et biogaspotentiale omkring 185 m 3 pr. tons Potentialet fra energiafgrøder i området kan derfor teoretisk blive meget stort. Biomasse Tons tørstof Mængde v. 3 % Tørstof (ensileret) Biogaspotentiale 1) 1. m 3 Energiafgrøder Tabel Biogaspotentiale fra energiafgrøder. 1) Der er indregnet 1 % ekstra biogas pga. lang efterafgasningstid. Heller ikke dette potentiale er inddraget i de videre beregninger. Det skal dog bemærkes, at biomassen (majsensilage) p.t. vil kunne købes til en pris af ca. 25 kr./t, hvilket er fornuftigt set ud fra omkostningerne til biogasproduktion i øvrigt. Slam Fra Skive kommune er modtaget oplysninger om slammængder fra kommunens rensningsanlæg. Det er antaget, at der i alle tilfælde er tale om sekundær slam med et begrænset biogasudbytte (,1 m 3 biogas/kg tørstof), bortset fra flotationsslammet fra Harre Vejle, hvor et potentiale på,45 m 3 biogas/kg tørstof er benyttet. 1

11 Anlæg Tons Ts % T tørstof Biogaspoteniale 1 m 3 Skive Harre vejle ,5 Harre Vejle ,5 Rødding 1.8,7 76 8,8 Lyby ,6 Balling ,5 Selde ,2 Fur ,2 Hald ,1 Hvidbjerg ,5 - I alt ,4 Tabel Slammængde fra spildevandsrensningsanlæg og biogaspotentiale. 1) Der er indregnet 1 % ekstra biogas pga. lang efterafgasningstid. Det fremgår, at biogasmængden i slam er begrænset. Til gengæld er håndteringen af slam ofte forbundet med en stor udgift for kommunen, og en miljørigtig måde at genanvende næringsstofferne kan ske gennem biogasanlæg. I den sammenhæng skal man dog være opmærksom på dels, at biomassen skal hygiejniseres (7 o C i en time), og at visse husdyrproducenter ikke vil modtage afgasset biomasse som indeholder rester af slam, da det kan skade deres afsætning af de primære produkter (mælk og kød). Det gælder f.eks. leverandører til Arlagården, og noget lignende overvejes af Danish Crown. Biomassen udrådnes derfor bedst for sig selv i sit eget lukkede system og anvendes efterfølgende på arealer, som ikke er omfattet af sådanne krav. I det følgende indregnes ovenstående mængder excl. Rødding (kan evt. medtages efter afvanding) og til en gennemsnitlig pris på 14 kr./t (ca. 75 % af nuværende udgift). Grøde Natur og Miljø i Skive kommune har skønnet den totale grødeproduktion i kommunen til ca. 7 tons tørstof. Kun en meget lille del skæres dog i dag og en endnu mindre del opsamles. I alt ca. 2 tons køres på deponi. Vandindholdet i frisk grøde er meget højt. Antages det at den borttransporterede biomasse er afvandet i et vist omfang inden borttransport og deponering, kan det skønnes, at tørstofindholdet i grøden vil være omkring 2 %. Denne mængde medtages i beregningerne. Biogasudbyttet af grøde har fra test på Thorsø biogasanlæg vist sig at være beskedent. Desuden kan grøde indeholde en række fremmedlegemer (hegnspæle m.m.) som kan volde problemer i biogasanlæg. Af den grund blev yderligere tilførsel i Thorsø i sin tid opgivet. Skal ressourcen medtages bør leverandøren sikre en rimelig forbehandling, hvilket vil sige en findeling og frasortering af fremmedlegemer. 11

12 Det samlede potentiale kan opgøres til: Biomasse Mængde v. 3 % Biogaspotentiale Tons tørstof Tørstof (ensileret) 1. m 3 Grøde Tavel Biogaspotentiale fra energiafgrøder. 1) Der er indregnet 1 % ekstra biogas pga. lang efterafgasningstid. Samlet biogaspotentiale på Salling Metanpotentiale Den samlede biomassemængde og biogaspotentiale kan herefter opgøres til følgende mængder: Biomasse Mængde Biogaspotentiale t 1. m 3 1. m 3 Husdyrgødning Enggræs Efterafgrøde *) (13.3) (1.65) (1.73) Energiafgrøde *) (128.) (26.48) (16.931) Spildevandsslam Grøde I alt Tabel Samlet potentiel biomassemængde og biogaspotentiale på Salling. Ved beregning af metanpotentialet er forusat et metanindhold på,65 m³/m³ biogas. *)ikke medregnet i sum. Som det fremgår, er potentialet fra efterafgrøder ikke medregnet. Det samme gælder for energiafgrøder. I begge tilfælde kan potentialet blive temmelig stort, hvis prisen for biomassen er tilstrækkelig god. For at sætte det samlede potentiale i perspektiv kan det omregnes til ca. 14. MWh/år. En tilsvarende mængde energi produceret på vindmøller ville kræve etablering af i alt ca. 6 MW effekt ved gode vindplaceringer. CO 2 besparelsen ved en sådan elproduktion er i størrelsesordenen 5 kg/mwh altså i alt ca. 7. ton/år. CO 2 -ækvivalent besparelsen ved biogasproduktion er større fordi den udover brændselsfortrængning omfatter afledte effekter som nedbringelse af methan- og lattergastab fra gødningshåndtering. Jordbrugsteknisk Institut har i 22 i rapport nr. 136 Samfundsøkonomiske analyser af fælles biogasanlæg opgjort besparelsen til,9 t CO 2 /t biomasse som vist i fig Dette giver i det aktuelle tilfælde ca. 9. ton/år. Beregningen bygger på et anlæg med 55 t/dag tilført biomasse, hvoraf 2 % er højværdi affald og resten er gylle. Mængderne forudsættes inden for en transportradius på ca. 1 km. Det forudsættes at den producerede gas erstatter naturgas. Opvarmning foretages ved eget kraftvarmeanlæg. Metanudslip fra dette anlæg er medregnet. Dette anlæg afviger ikke væsentligt fra de anlæg der planlægges benyttet i dette projekt. 12

13 1 9 7 kg CO2 ækv. pr ton biomasse N2O metan Fossil subst. CO2 ækv Fig CO 2 fortrængning ved biogasproduktion. til kraftvarme Inddrages økonomien i sammenligningen findes en væsentlig større forskel på CO 2 fortrængning ved henholdsvis vindkraft og biogas. CO 2 skyggeprisen for biogas er beregnet til 4 kr/ton (Brancheforeningen for Biogas) mens CO 2 skyggeprisen for vindkraft af ECON er opgjort til ca. 12 kr/ton ved en god indenlands placering, og væsentlig mere ved offshore vindmøller. Det er naturligvis vanskeligt at sammenligne to energiformer som det gøres her. El har en højere energikvalitet end biogas, men el fra vindmøller har på den anden side også en større uforudsigelighed og behov for balancering. 13

14 2.2. Gasinfrastruktur og naturgasforbrug Naturgasnettet er vist i fig Det nuværende årlige forbrug ( til ) på distributionsnettet i Skive Kommune er 34,5 mio. m 3 naturgas. Den beregnede mulige biogasproduktion udgør således ca. 4 % heraf. Årsvariationen i forbruget på M/R-stationerne i Skive Kommune ses på denne graf: Skive Kommune Naturgasforbrug : : : : : : : : : : : : : : : : : Nm3/døgn Jebjerg Durup Glyngøre Højslev Skive Syd Skive Nord Rønbjerg Summeret Fig Årsvariation for naturgasforbrug i Skive kommune. Døgnvariationer for henholdsvis vinter og sommer er vist nedenfor: 14

15 Skive Kommune Naturgasforbrug - vinter Nm3/time Jebjerg Durup Glyngøre Højslev Skive Syd Skive Nord Rønbjerg Summeret : : : : : : : : : : : : : : : : : : Fig Døgnvariationer for naturgasforbrug i Skive kommune vinter. Skive Kommune Naturgasforbrug - sommer : : : : : : : : : : : : : : : : : : Nm3/h Jebjerg Durup Glyngøre Højslev Skive Syd Skive Nord Rønbjerg Summeret Fig Døgnvariationer for naturgasforbrug i Skive kommune sommer. Variationerne ses at være kraftigt domineret af dels kraftvarmeværkerne og dels et stort industriforbrug for Durup stationens vedkommende. 15

16 Kraftvarmeværker i Skive kommune (excl. Skive by), som anvender naturgas Samtlige varmeværker i kommunen er vist i bilag 1 Følgende naturgasfyrede værker med angivne kapaciteter og beregnet naturgasforbrug (brændværdi 39,6 MJ pr. m 3 ) er registreret på Salling: Værk Årsforbrug Indfyret MW Elkapacitet MW Varmekapacitet MW Brutto forbrug, naturgas TJ Mængde forbrug naturgas 1 m 3 Varmeproduktion TJ Elproduktion Laust Eriksen 4 motorer, i alt 4,94 5,74 7, ,2 25,71 Durup FV Motor Kedel I alt Glyngøre FV Motor Kedel I alt Ram.-Lem-L KV Motor Kedel I alt 5,2 7,3 12,5 2,4 2,8 5, ,2-2,2,9 -,9 2,69-2,69 2,7 7, 9,7 1,2 2,5 3,7 4, 5, 9, 65,8 5,15 7,95 39,38,31 39,69 125,3 1,71 127, Naturgasforbrug I alt 38, Tabel Naturgasværker i Skive kommune excl. Skive by 31,69 5,26 36,95 22,37,3 22,67 61,35 1,93 63,28 TJ 26,41-26,41 15,12-15,12 51,56-51, Forsyning af kraftvarmeværker Af værkerne vist i tabel er Laust Eriksen et erhvervsgartneri. Dvs. naturgassen er fritaget for afgifter og en substitution med biogas er derfor ikke umiddelbart interessant. Durup og Glyngøre ligger med en afstand af ca. 4 km og det forekommer derfor hensigtsmæssigt at etablere et fælles biogasanlæg for disse to værker. Endelig er der Ramsig-Lem-Lihme Kraftvarmeværk i området som størrelsesmæssigt også er interessant mht. biogasforsyning. Der regnes derfor i det følgende kun med to biogasanlæg: Et i Nordsalling med biogasforsyning til varmeværkerne i Glyngøre og Durup og et ved Ramsing-Lem-Lihme Kraftvarmeværk. Desuden regnes der med at 65 % af varmeproduktionen fremover leveres fra biogasvarme. Procentandelen er et kompromis mellem dels et ønske om at bruge så meget biogas som muligt pga. de elafregningsmæssige fordele, og dels hvad der er praktisk muligt under hensyn til at det er kostbart 16

17 at lagre biogas. I en hvis grad kan produktionen af biogas styres efter årstiden. Bl.a. kan græs og dybstrøelse lagres. Princippet er vist i fig Varmeprod. %/måned 15 1 Grundlast Varmebehov 65% Biogasvarme Værk Fig Varmedækningsgrad, biogas. Varmeproduktion Heraf fra biogas 65% TJ Nødvendig biogasleverance 1) 1. m 3 TJ Glyngøre-Durup 59,62 38, Ramsing-Lem-Lihme 63,28 41, Tabel Nødvendig biogasproduktion ved 65 % dækning af varmeproduktion med biogasvarme. 1) Brændværdi af biogas 23,4 MJ/m³ eller 6,5 kwh/m³. Værk Naturgasforbrug uden biogas 1. m³ Naturgasforbrug efter biogas 1. m³ Glyngøre-Durup Ramsing-Lem-Lihme Tabel Naturgasforbrug på KV-værker før og efter biogasanlæg Biogasanlæg To biogasanlæg, med overdækkede betontanke tilpasset et fællesanlægskoncept, til produktion af ovenstående mængder biogas til KV-værkerne + nødvendig produktion af procesvarme ved egen kraftvarmeproduktion (motorer på anlæggene) er skitseret og prissat i bilag 2. Den tekniske opbygning og dimensionering af anlæggene er ligeledes beskrevet i bilag 2, der også indeholder et eksempel på en beregning af de anvendte biogasanlæg såvel produktionsmæssigt som økonomisk. Ved fordeling af biomasser til de to biogasanlæg forudsættes samme forholdsmæssige fordeling mellem kvæg- og svinegylle som i tabel , fordi det ikke vides præcist hvilke bedrifter på kortet 17

18 (fig 2.1.1) der er det ene eller det andet. Dybstrøelse anvendes skønsmæssigt i forhold til anvendelsen af anden husdyrgødning. Minkgylle anvendes udelukkende på Glyngøre-Durup-anlægget, fordi denne biomasse fortrinsvis findes mod nord. Enggræs fordeles skønsmæssigt på de to værker efter størrelse og endelig anvendes spildevandsslam og grøde kun på Ramsing-Lem-Lihme anlægget fordi det ligger mest centralt i forhold til hovedparten af ressourcen, og fordi der etableres en selvstændig linje til behandling af denne biomasse. Biomasseforbrug Med ovenstående biogasleverance til Glyngøre/Durup og Ramsing/Lem/Lihme skal anvendes følgende biomassemængder: Anlæg Biomasse - tons % af ressource Glyngøre-Durup Kvæggylle 57. Svinegylle 76. Dybstrøelse 7.6 Minkgylle - 7. Lavbundsgræs Ramsing-Lem-Lihme Kvæggylle 57. Svinegylle 76. Dybstrøelse 7.6 Lavbundsgræs 1. Grøde 135 Slam Tabel Biomasseforbrug på biogasfællesanlæg til forsyning af eksisterende kraftvarmeanlæg. De økonomiske nøgletal for referencesituationen (forsyning af tre kraftvarmeværker) er vist i afsnit

19 2.4 Udnyttelse af hele ressourcen Overskydende biomasse- og biogasressourcer På baggrund af tabel og tabel kan det overskydende biogaspotentiale estimeres. Biomasse Forbrug på biogasanlæg ved KV-anlæg Overskydende ressource ton biomasse Forbrug på kraftvarmeanlæg 1 m 3 b-gas Overskydende Biogasmængde 1. m 3 b-gas ton biomasse Kvæggylle Svinegylle Dybstrøelse Minkgylle Lavbundsgræs Grøde Slam Tabel Overskydende biomasse til rådighed efter forsyning af kraftvarmeværker. Som det ses er kun knap halvdelen (48 %) af biogaspotentialet udnyttet. Der er flere måder at organisere udnyttelsen af denne overskydende biomasse på. Den enkleste er at etablere et stort biogasanlæg i nærheden af 4 Bar naturgasledningen med tilhørende opgraderingsanlæg og komprimeringsudstyr. Det er imidlertid også muligt at udvide de planlagte anlæg ved kraftvarmeværkerne og sende den overskydende produktion via biogasledninger til det centrale anlæg, som i så tilfælde bliver mindre. I alt er følgende tre muligheder undersøgt og prissat: Reference (forsyning af tre kraftvarmeværker) Alternativ 1 (etablering af stort centralt biogasanlæg med opgradering) Alternativ 2 (udvidelse af de to referenceanlæg, pumpning af biogas herfra til et mindre centralt anlæg med opgradering) I alternativ 2 dimensioneres de to forøgede biogasanlæg ved kraftvarmeværkerne således at deres produktion modsvarer 1 % varmedækning ved motordrift på biogas. Dette vil i praksis ikke være muligt pga. årstidsvariationen. Det antages derfor at 2 % af produktionen skal pumpes til opgradering i sommerperioden. De tre situationer er skitseret i fig Detaljerede oversigtskort i lighed med fig for referencen findes for de to alternativer i bilag 3. 19

20 GD 2 % GD 2 % Cent. 6 % RLL 2 % Kraftvarme Reference RLL 2 % Alternativ I GD 36 % Kraftvarme Biogasanlæg Opgradering Biogasledning Cent. 25 % RLL 39 % Alternativ II 4 Bar Naturgas 4 Bar Naturgas M/R station Fig Beregnede alternativer. (Detaljerede figurer i fig og i bilag 3) 2

21 I alternativ 1 ses hvordan oplandene for de to biogasanlæg ved kraftvarmeværkerne ændrer facon ved introduktion af det centrale anlæg. Anlæggene er flyttet lidt under hensyn til det ændrede transporttyngdepunkt og de gennemsnitlige transportafstande er forøget. I alternativ 2 er oplandene for anlæggene ved GD og RLL øget betydeligt (mere end 5 % idet en del af den oprindelige produktion jo kom fra andre biomasser end gødning). Igen flyttes anlæggene og transportafstandene øges. På baggrund af de detaljerede kort (fig og bilag 3) kan de gennemsnitlige transportafstande og dermed de gennemsnitlige transportomkostninger for transport af gylle vurderes. Resultaterne er vist i nedenstående tabel. Kraftvarme Alt I Alt II Mandskab Transport Transp.omk Gasledn. pers km kr/t km pers km kr/t km pers km kr/t km Glyngøre-Durup 1,5 4,5 2,5 6 1, Ramsing-Lem-Lihme 2 6,5 22,5,5 2 7,5 23,5 1 2, ,5 Centralt 2 9,5 25, Tabel Nøgletal for biogasanlæg. Mandskab Transport Transp.omk Gasledn. Mandskab Transport Transp.omk Gasledn. I tabel er desuden vist længder på biogasledninger samt behov for personale på anlæggene. Personalebehovet afhænger både af størrelse og af type af de behandlede biomasser. Det omfatter ikke transport af biomasse. Prisen på transport er beregnet med baggrund i erfaringer fra andre anlæg, og er opgjort som 16 kr. plus 1 kr./km-afstand for transport, hvor afgasset gylle bringes retur. Kørselsafstande er vurderet som gennemsnitlig fugleflugtsafstand ganget med 1,4. Der regnes ikke med pumpning af gylle i faste rørforbindelser, selv om analyser foretaget i forbindelse med planlægning af det store biogasanlæg ved Holstebro (Måbjerg) har vist at dette kunne være fordelagtigt i et opland som det foreliggende, men et sådan system har endnu ikke været eftervist i praksis i større skala. Emnet berøres i forbindelse med følsomhedsberegningerne. I tabel (næste side) vises en oversigt over resultaterne af de økonomiske analyser af de tre beregnede scenarier. De detaljerede beregninger angående investeringer, produktion og driftsøkonomi for de benyttede biogasanlæg er dokumenteret i bilag 2. Oversigtsmæssigt kan oplyses at der er benyttet følgende fælles forudsætninger: Finansiering: 7% ved realkredit 6% over 15 år, 3% ved banklån 7% over 1 år. Inflation: 3% Varmebehov, 35 kwh/ton biomasse, dækkes ved egen biogasmotor. El sælges til,745 kr/kwh (6% indeksreguleret) Betaling for græs: 2 kr/ton Afgift for modtagelse af slam: 14 kr/ton Afgift for behandling af gylle: 5 kr/t Afgift for modtagelse af overskydende afgasset gylle: 5 kr/t (ej fra slam) 21

22 Kraftvarme Gødning Salg Omkost. Omkost. Omkost. = første års omkostninger regnet % knm3 kr/nm3 Total kkr som nettoomkostninger uden biogassalg Glyngøre-Durup , Ramsing-Lem-Lihme , Centralt I alt , Ækvivalent naturgaspris 3,16 kr/nm3 Alternativ I Gødning Salg Omkost. Omkost. til opgrad. Opgrad. Opgrad. % knm3 kr/nm3 Total kkr knm3 kr/nm3 Total kkr Glyngøre-Durup , , Ramsing-Lem-Lihme , , Centralt , , I alt , , Merproduktion , Merproduktion inkl. opgrad. 2, Ækvivalent naturgaspris 4,12 kr/nm3 Alternativ II Gødning Salg Omkost. Omkost. til opgrad. Opgrad. Opgrad. Gastrans. Gastrans. % knm3 kr/nm3 Total kkr knm3 kr/nm3 Total kkr kr/nm3 Total kkr Glyngøre-Durup , , ,6 141 Ramsing-Lem-Lihme , ,2 133,9 994 Centralt , ,2 319, I alt , ,2 5616, Merproduktion 623 1, Merproduktion inkl. opgrad. 2, Ækvivalent naturgaspris 4,69 kr/nm3 Tabel Resultater af økonomisk analyse. I det følgende kommenteres de resultaterne alternativ for alternativ startende med referencen. De angivne balancepriser pr. Nm 3 biogas (6,5 kwh/m3) er fundet ved iteration, således at driftsøkonomien inkl. kapitalomkostninger netop balancerer det første år ved den angivne finansieringsform. Det ses, at det i referencen er muligt at opnå overskud fra år 1 med en biogaspris på under 2 kr/m 3. Begge de foreslåede anlæg er således realistiske. I alternativ I ses at balanceomkostningerne for anlæggene GD og RLL stiger svagt pga. de længere transportafstande. Det store centralanlæg har en væsentlig lavere balancepris pga. størrelseseffekten og fordi det ved kun at modtage gødning opnår en rationaliseringsgevinst som viser sig ved lavt personaleforbrug. Den gennemsnitlige direkte produktionspris er faldet til 1,75 kr/m 3 biogas. Balanceprisen for merproduktionen er større end balanceprisen for centralanlægget fordi der skal tages hensyn til de øgede omkostninger på de to anlæg ved kraftvarmeværkerne. I denne løsning er opgradering af gassen fra det centrale anlæg nødvendig. Omkostningen hertil er vurderet ud fra en omkostningskurve i forhold til anlæggets størrelse, som er opstillet på baggrund af oplysninger i reference [2]. (DGC). Kurven vises nedenfor: 22

23 Opgradering og komprimering kr/nm3 B-gas 1,,9,8,7,6,5,4,3,2,1, CO2 fjernelse plus komprim. plus propan Nm3 B-gas/h Fig Omkostninger til opgradering, komprimering og propantilsætning. Omkostningerne til opgradering bygger i høj grad på svenske erfaringer, se reference [3] (SGC). De svenske anlæg har typisk haft relativt lave udnyttelsesgrader (6 7%) fordi de er bygget til fuld drift på de tilknyttede anlæg og optimal afsætning af gassen (typisk til transport). Set på lidt længere sigt, hvor bedre udnyttelsesgrader bør kunne opnås synes disse angivelser således at være konservative. Oven i opgraderingsomkostningen er lagt 13 øre/m 3 til komprimering fra 4 til 4 Bar. Denne omkostning er vurderet på baggrund af konkrete oplysninger fra MN vedr. anlæg til 4 Nm 3 /h. Omregnet til biogassiden svarer det til 8 øre/m 3. (Det skal bemærkes, at en delmængde kan afsættes i det lokale naturgasdistributionsnet (4 bar ledningsnet til byerne Jebjerg, Breum, Lyby og Oddense) og derfor ikke vil blive påført denne omkostning) Der er forudsat en gennemsnitlig tilsætning af propan på 3 % volumen med henblik på at kunne overholde kravene til brændværdi og Wobbetal. Mængden kan evt. varieres mellem sommer og vinter, da biogassens andel af det samlede flow vil variere meget efter årstiden som det fremgår af figurerne i afsnit 2.2. Om sommeren kan denne tilsætning muligvis medføre problemer med kondensering af propan ved komprimeringen. I så fald må det overvejes at benytte et mix af flere gasarter. Udgiften til propan indregnes kun med 5 % idet der tages hensyn til at den bidrager til salgsværdien. I henhold til reference [2] regnes der med en udgift på 9 øre/m 3 biogas. Der er indregnet udgifter til afregningsmåling og kontrol som angivet i reference [2]. Den resulterende marginale produktionspris inkl. opgradering og komprimering ses at blive 2,44 kr/nm 3 biogas (eller 4,12 kr /Nm 3 naturgas ved 11 kwh/m 3 ). Tages i stedet udgangspunkt i den gennemsnitlige produktionspris for alle tre værker fås en pris på 2,57 kr/nm 3 biogas (eller 4,34 kr/nm 3 naturgas).. 23

24 I alternativ 2 ændrer balancepriserne sig kun lidt som følge af at anlæggene ændrer størrelse, men samtidig hermed ændres transportafstande. Det lille centralanlæg har stadig en lav balancepris fordi det er enkelt og har et koncentreret opland. Ud over opgradering og komprimering skal der nu også betales for transport af biogassen i rørledninger fra de to anlæg ved kraftvarmeværkerne. Denne udgift sættes til 6 kr/m rør plus 2% pr år til drift (lavtryk, ca.,2 Bar). Beregning af opgraderingsudgiften bliver mere kompliceret her da belastningen ikke er jævn over året. Det er kun overskudsgas om sommeren der skal overføres. En del af anlægget får derfor en dårlig udnyttelsesgrad. I praksis er det vurderet at ca. halvdelen af udgiften til opgradering består af kapitaludgift, se reference [3]. Denne halvdel ganges derfor med forholdet mellem en høj udnyttelsesgrad (86 timer) og den aktuelle udnyttelsesgrad(ca. 2 timer). Dette giver en betydelig højere opgraderingsomkostning i dette alternativ med det resultat at den samlede marginale omkostning stiger til 2,77 kr/nm 3 biogas eller 4,69 kr/nm 3 N-gas. Den gennemsnitlige omkostning bliver 2,94 kr/nm 3 biogas eller 4,98 kr/nm 3 naturgas. Den enkle løsning i alternativ 1 ses altså her at give de laveste omkostninger selv om den medfører væsentligt større behov (33%) for opgradering. En jævn tilgang af gas til opgraderingsanlægget er væsentlig og transporten af biogas har også en ikke ubetydelig omkostning ved de relativt små mængder der er tale om. Følsomhedsberegning. Nedenfor er vist resultatet af en række følsomhedsberegninger for biogasanlæggene. Kr./Nm3 Produktionspris på centralt anlæg, Alt. I 1,55-1% gasproduktion (ved samme biomasse) 1,86 2,% -1% elafregning (egen gasmotor) 1,72 11,% -1% transportudgift 1,39-1,3% -1% gasproduktion (p.g.a. mindre gylle) 1,66 7,1% -1% anlægspris 1,46-5,8% -1% afgift på gylle 1,58 1,9% -1% renteudgift (ca.,6 procentpoint) 1,52-1,9% -1% pasningsudgift 1,53-1,3% Tabel Følsomhedsberegning, omkostninger pr. m 3 biogas. Følsomhedsberegninger er udført på det store centrale anlæg i alternativ 1. De enkelte variationer er vist i aftagende følsomhed. Det ses, at et fald i gasproduktion ved samme mængde biomasse er kritisk, fordi opvarmningsbehov og transportomkostninger er de samme. El-afregning og transportudgift slår direkte igennem, mens de øvrige forhold har lavere følsomhed. 24

25 Specielt følsomheden for transportudgiften er væsentlig da det ikke kan udelukkes at der kan hentes væsentlige besparelser på dette område ved at etablere faste pumperør til de leverandører der har et gunstigt forhold mellem leveret mængde og afstand til anlægget. Pumpesystemet kan udformes til at varetage både frem- og tilbagetransport (dobbeltrør). I praksis udformes et sådant system på den måde at der er én pumpe pr leverandør og de fjerntliggende leverandører pumper blot til den nærmeste nabo frem imod biogasanlægget og så fremdeles, i et computerstyret system. De enkelte dele af et sådant system er afprøvet på DLF, Foulum, men et samlet system er ikke afprøvet i praksis. Et sådant system vil også gøre det lettere at placere anlægget på grund af de mindre gener for omgivelserne. Der er ikke regnet følsomhed for opgradering da der mangler detaljerede oplysninger hertil. Det kan dog anføres at omkostninger fordeler sig ca. 5/5 på kapitalomkostning og drift.[se bilag 3] Med reference til kapitel 3, bemærkes det at en væsentlig del af driftsudgiften ved kemisk absorption består af udgift til den nødvendige varme til frigivelse af CO2. Det er imidlertid muligt at genindvinde meget af denne varme. I praksis skal der tilføres varme ved temperaturer på ca. 15 gr C. Mens der kan genindvindes væsentlige dele (75%), reference [4] Purac, ved ca. 8 gr. C. Dette vil ikke medføre noget problem i forbindelse med samdrift med et biogasanlæg, der opvarmes ved en gasmotor, da den producerede varme her har langt højere temperaturer end nødvendigt ved processen. Alt i alt vurderes det således at der i forhold til de udførte analyser er gode teknologiske muligheder for besparelser. Afslutningsvist kan den beregnede produktionspris på 4,34 kr/m 3 (marginalt 4,12 kr/m 3 ) ved opgradering af biogas sammenlignes med prisen på det konkurrerende brændsel, naturgas: Den beregnede produktionspris på 4,34 kr/m 3 ved opgradering af biogas kan sammenlignes med prisen på det konkurrerende brændsel, naturgas: For et mindre kraftvarmeværk, som bruger naturgas, vil der eksempelvis være tale om en pris på ca. 1,7 kr/m 3 (primo januar 29). Den tilsvarende pris for en privatkunde er ca. 2, kr/m 3. Der gives i dag et tilskud på 4,5 øre/kwh til biogas anvendt til el-produktion. Konverteres dette tilskud til et m 3 -tilskud på det samlede volumen, bliver der tale om et tilskud på ca. 1,85 kr/m 3. I henhold til lov af juni 28 er biogas desuden afgiftsfritaget, hvad angår den andel, som anvendes til varmeproduktion. Den samlede afgiftsfritagelse svarer til ca. 1,2 kr. pr. m 3 naturgasækvivalent. Afgiftsfritagelsen er beregnet som følger. Afgiftsfritagelse CO 2 afgift ca.,35 kr/m 3, og afgiftsfritagelse for den del af gassen der medgår til varmeproduktion ca.,85 kr/m 3 (Forudsætning: kraftvarmeværk med virkningsgrad 41% og at E-formlen anvendes). Den samlede godtgørelse for produktion af biogas i dag er således ca. 3,5 kr. pr. m 3 naturgasækvivalent. Dette svarer til ca. 27 øre/kwh og kan sammenlignes med fastprisgarantien på elproduktion på vindmøller, hvor der over den seneste tid er ydet et tilskud på 2-3 øre/kwh. 25

26 Referencer [1] Nuværende og potentielt energibidrag fra biomasse i Region Midtjyllands kommuner. Uffe Jørgensen m.fl., Århus Universitet 28 [2] Gennemgang af rammebetingelser for biogas på naturgasnettet, DGC, juni 27 [3] Utvärdering av uppgraderingsteknikker för biogas, Margareta Persson, Rapport SGC 142. november 23 [4] Purac. Tilbud til PlanEnergi. marts 28 26