Gevinst ved udrådning ved højere temperaturer

Transkript

1 Gevinst ved udrådning ved højere temperaturer Caroline Kragelund 1, Christian Holst Fischer 1, Bjørn Malmgren-Hansen 1, Mette Brynjolf Jepsen 2, Per Ruby Hansen 2 1Teknologisk Institut, 2 DONG Energy

2 Stor gevinst ved energioptimering af rådnetank og varmesystem

3 Cases foreløbige resultater Sydkystens renseanlæg Faxe renseanlæg Måløv renseanlæg Energibesparelse = kwh Økonomisk besparelse = kr. Tilbagebetalingstid = 2,4 år Energibesparelse = kwh Økonomisk besparelse = kr. Tilbagebetalingstid = 5 år Energibesparelse = kwh Økonomisk besparelse = kr. Tilbagebetalingstid = 2,2 år

4 Model for energiberegning

5 Model for systemoptimering

6 Før Analyse Løsning Sydkystens renseanlæg Kan ikke holde temperaturen i rådnetanken om vinteren For lidt varme fra gasmotor må købe naturgas Vi ønsker 42 grader i rådnetank for optimal biogasprod. Måling viste, at veksleren ikke kan afsætte varmen Tørkøleren kører meget Tørstof konc. lav Tørstof konc. hæves = mindre forbrug til opvarmning RT køres ved 42 grader = mere biogas Veksleren udskiftes til en større = ingen køb af naturgas Øget elsalg Energibesparelse = kwh Økonomisk besparelse = kr. Tilbagebetalingstid = 2,4 år

7 Før Analyse Løsning Faxe renseanlæg Bruger al varme fra gasmotor til opvarmning af UASB og alm. biogasreaktor Ny gasmotor har givet øget salg af el (1,2 mio. kwh) Fjernvarmenet i nærheden Optimering af vekslere til opvarmning af UASB Installering af varmepumper til produktion af intern varme Installering af LTrøggasveksler Salg af varme (75 grader) til fjernvarmenet, 5 mio. kwh/år FV-selskab etablerer ledning ned til renseanlægget Energibesparelse = kwh Økonomisk besparelse = kr. Tilbagebetalingstid = 5 år

8 Før Analyse Løsning Måløv renseanlæg Lille gasmotor til intern produktion af el Overskud af biogas Varme bruges internt 4 scenarier er undersøgt: Større gasmotor til salg af el til net Salg af varme fra gasmotor til fjernvarmenet Ingen gasmotor, men salg af varme fra kedel Ingen gasmotor, men salg af biogas til nabo Salg af biogas til nabovirksomhed, som anvender det til dampproduktion Optimering af intern varme Afskaffelse af gasmotor Energibesparelse = kwh Økonomisk besparelse = kr. Tilbagebetalingstid = 2,2 år

9 Laboratorieanalyser Formål: At undersøge om der er muligheder for at opnå højere methanproduktion på nuværende anlæg ved forøgelse af driftstemperatur Undersøgte anlæg 13 Analyser: Kemisk karakterisering: TS, VS, NH4+, protein, fedt, lignin, VFA Mikrobiologisk: Total sekventering qpcr (antal bakterier og archaea) både som total og levende Methanpotentialemålinger ved 3 temperaturer (batch)

10 Kemisk karakterisering - eksempler Fælles træk - Uorganisk: 40 +/-2%; Lignin: 15 +/-2 % Nogle med op til 5-6% fedt andre med næsten 0% Noget protein og kulhydrat stammer fra mikroorganismerne ikke omsætteligt!

11 Mikrobiologiske analyser Bestemmelse af antallet af levende og døde Archaea og bakterier (del af projektet Nomigas) Metode: +UV lys +DNA =bundet DNA Propidium Monoazid (PMA) Bundet DNA kan ikke kopieres med qpcr (kvantitativ polymerase-kædereaktion) DNA i de levende aktive celler er beskyttet af cellemembranen og burde ikke blive påvirket.

12 Andel af levende og døde 1e+10 mikroorganismer Gene copy number (copies/gram) 1e+10 1e+9 1e+8 1e+7 1e+6 Gene copy number (copies/gram) Quantitative estimation of microorganism 1e+9 1e+8 1e+7 1e+6 Stavnsholt Quantitative estimation of microorganism Stavnsholt Archaeal copy number per gram sample - PMA Archaeal copy number per gram sample + PMA Eubacterial copy number per gram sample - PMA Eubacterial Sampling copy number site per gram sample + PMA Viborg 1 Viborg 1 Sampling site Viborg 2 Viborg 2 Faxe Faxe Archaeal copy number per gram sample - PMA Archaeal copy number per gram sample + PMA Kun en mindre andel af mikroorganismerne er levende Der er flere bakterier end archaea

13 Batchudrådninger (35, 39, 42 C) Prøver af indhold i rådnetanke er færdigudrådnet ved 35, 39, 42 C Dvs. man starter med samme betingelser som i rådnetank Dette kan kun give en indikation af effekt ved udrådning i fuldskala m. kontinuert indfødning! Der måles methanudbytte (det direkte energiudbytte) Typisk 60-70% af biogasudbytte. Giver mulighed for sammenligning.

14 Eksempler udrådning (akkumuleret methanproduktion)

15 Forøgelse i methanudbytte Generelt højere udbytte ved 39, 42 C end ved 35 C. 6 målinger med klar stigning 39<42 C. Resten ikke mulige at afgøre.

16 Tørstof Tørstof: 1,6-3,6%. Organisk indhold (VS%): 59 +/-5,5%, svarende til 1-2% organisk indhold. Gyllebaseret biogasanlæg: TS= 5,9% og VS=71%, svarende til 4% organisk indhold. Konklusion: Gyllebaseret reaktor er højere belastet Der bør kunne indfødes en del mere organisk materiale hvis det kan skaffes!

17 Projektet fortsættes.. Termofile rådnetanke udrådningsprofiler Højere tørstof koncentration i rådnetank Tilsætning af organisk affald Optimering af vekslere Nye forsøg kontinuerte forsøg Salg af el, varme og biogas

18 Tak for opmærksomheden Spørgsmål????? Mette Brynjolf Jepsen, DONG Energy, Tlf: Bjørn Malmgren-Hansen, Teknologisk Institut, Tlf: Caroline Kragelund, Teknologisk Institut, Christian Holst Fischer, Teknologisk Institut, Per Ruby Hansen, DONG Energy,