2.Session: Nogle nye danske løsningsmodeller og deres rammebetingelser Energivisioner for Region Nordjylland med focus på biomassens betydning

Transkript

1 2.Session: Nogle nye danske løsningsmodeller og deres rammebetingelser Energivisioner for Region Nordjylland med focus på biomassens betydning v/ Erik C. Wormslev, NIRAS

2 Energivisioner for Region Nordjylland - med fokus på biomassens betydning Erik C. Wormslev, Jens Christian Riise og Louise Kreilgård NIRAS A/S ecw@niras.dk Website: 1 The Stone age did not come to an end because of lack of stones, and the oil age will not come to an end because we have a lack of oil. Sheikh Ahmed Zaki Yamani Saudi Arabia's Minister of Oil and Mineral Resources from

3 At fokusere på energisektoren er ikke nok - kun 50-60% Source SMI and IPCC 3 En danskers fodaftryk Energiforbrug and transportsektor 70% De resterende 30% som forbrug af fødevarer og varer Global målsætning i 2050: 2-3 t per år per verdensborger 4

4 Ikke kun fossiler, men også fosfor er en endelig ressource Danmarks oliereserver, mindre end forbruget i 2017 Desværre er råfosfat-kilder som andre fossile kilder ikke uudtømmelige. Jordens fosfatreserver estimeres til at være mindre en de kendte oliereserver, og allerede i 1980 toppede USA s reserver af råfosfat. 5 NIK-VE Energivisioner Det er muligt at blive fossil-fri i 2050 og næsten askefri i 2100 De største udfordringer bliver: 1. At producere nok biomasse, der både tilfredsstiller behovet for fødevarer, foder, energi, kemisk og farmaceutisk industri 2. At holde næringsstofferne i lukkede kredsløb 3. At omlægge forbrugsvaner til mere genbrug 6

5 Energivisioner for Region Nordjylland NIK-VE (Nordjysk Innovations- og Kompetencecenter for Vedvarende Energi) Total population: (10.7% af Danmarks befolkning) Total areal: ha (18.6% af Danmark) Hovederhverv: Industri og landbrug 20% of Danmarks korn-produktion og husdyrbrug i regionen. 7 Udvikling i netto-energiforbrug Region Nordjylland Udvikling i netto-energiforbrug Erhverv, GWh per år Industri, GWh per år Transport, GWh per år Husholdninger, GWh per år GWh per år år 8

6 Fra fossil til vedvarende energi % 90% 80% 70% Biomasse 60% VE-varme 50% 40% VE-el 30% Fossile brændsler 20% 10% 0% Netto-energiforbruget reduceres med 50% Netto-energiforbruget ventes at falde fra godt GWh per år i 2007 til under GWh per år i Det største fald i energiforbruget er i husholdningerne, hvor udskiftning af boligmassen til energineutrale og energiproducerede boliger vil reducere energiforbruget kraftigt. Transportsektorens energiforbrug reduceres til under halvdelen på trods af en stigning i antal kørte kilometer på 50%. Industri- og erhvervssektorens energiforbrug reduceres med en tredjedel og omlægges fra 20% el til 60% el. Fra fossil til vedvarende energi Energiproduktionen i regionen bevæger sig fra 85% fossilt brændsel i 2007 til 100% vedvarende energi i I 2050 er fordelingen 50:50 på biomasse og vedvarende energi fra el, sol, bølge og geotermi. I 2100 er biomasse-delen reduceret til 13% af energiforbruget, så biomassen kan anvendes til andre formål. 10

7 11 12

8 13 14

9 Prognose for energiproduktionen i 2050 Region Nordjylland Energikilder i 2050 Dansk potentiale PJ pr. år Fordeling DK TWh NJ 100 GWh Vind % 44,2 53 PV solceller 60 12% 16,7 20 Bølge energi 6 1% 1,7 5 Solvarme 15 3% 4,2 5 Geotermi 30 6% 8,3 10 Biomasse % 69,2 83 Totalt forbrug i % Fremskrivning af biomasse behov 2050 Forventet nationalt forbrug på 250 PJ, der mangler 85 PJ om året. Behov for import af biomasse eller øget energiproduktion på landet Behov for 650,000 ha landbrugsland for at kunne producere yderligere 85 PJ med nuværende teknologier ca. 25% af Danmarks landbrugsareal I % af biomassen, svarende til 60 PJ pr. år, bør anvendes til biobrændstoffer, ikke til kraftvarmeproduktion. PJ Dansk potentiale Forbrug af ressourcer - halm træ biomasse til biogas bionedbrydeligt affald I alt ca Tabel A. 9. Ressourcer af biomasse til energiformål i Danmark i A need for new solutions intelligent biomass production and biomass use and reuse! 16

10 Energikilder i 2050 Elektricitet og biomasse (50:50) Biomasse er nemmere at lagre end elektricitet omdanne til energiholdige produkter efter behov Biomassen omdannes i bio-raffinaderier fordi der er behov for 1. Fødevarer 2. Foder 3. Farmaceutiske produkter 4. Næring tilbage til jorden (fertilizers) 5. Biobrændstoffer (fuels) 6. Grøn kemi og materialer 17 Bioraffinering en nødvendig tilgang til biomassen Afgrøder Produkter et-årige afgrøder fødevarer foder flerårige afgrøder medicin træmasse gylle, slam Bioraffinering grøn kemi gødning bio-brændstoffer organisk affald bio-materialer alger, tang bio-materialer restprodukter, CO2, CO 18

11 Hvad kan vi få ud af 1 ha? Energiproduktion Energiudbytte MWh per ha per år Klima-reduktion ton CO 2-ævk per ha per år Personbil transport. Km per ha Vindmølle Solceller Solvarme Energimajs til biogas Hvede til foder og energi (kraftvarme og ætanol) (IBUS) Hvede til foder og energi (kraftvarme og ætanol) Raps til bio-diesel Hvede til foder og energi (kraftvarme og + biogas) traditionel Græs til mælk + biogas Græs til kalvekød Flerårige afgrøder til energi (kraftvarme) Hel hvede til energi (kraftvarme) Mikroalger (fremtid) Tabel 2 Energiudbytte og klimareduktions-potentialer for forskellig arealudnyttelse i Danmark (NIRAS) 19 Mange nye veje til brug af biomasse og affald som ressource NIRAS arbejder p.t. med biomasse-løsninger gennem følgende samarbejder: Inbicon foder, ethanol og gødning. Anlæg i Kalundborg SCF/Catliq organisk affald, slam og gylle til biobrændstof Organic Fuel Technology organiske biprodukter til bio olie Biogas på husholdningsaffald, planter og gylle Tønder Biofuel biogas og bio-ethanol på planter Grenå Biofuel bioethanol på planter og senere tang Vestforbrænding afdækning af potentialerne for øget ressourceudnyttelse af haveaffald Malaysia, Polen, Ukraine, UK og Kina biogas anlæg Udvikling af bio brændstofanlæg i Nordjylland NIK-VE Opgradering af biogas til naturgas og brug i brændselsceller Foulum og Topsøe Nordjyllands energivision (NIK-VE): I 2100 bør forbrænding være reduceret til et minimum, da næringsstoffer så vidt muligt holdes i kredsløb med jorden, og den organiske del anvendes til bio brændstoffer og jordforbedring. 20

12 Konklusioner CO2-neutral energisektor er mulig i 2050 (IDA, NIK-VE) Energisektoren skal have negative udledninger ved årtusindeskiftet (IARU report Behov for bio raffinaderier, der kan justere produktionen af energiprodukter og fødevarer efter behovet. Ikke enten-eller løsninger, men et både-og. Fokus på adfærd og forbrug er nødvendigt for at nå seriøse klima reduktionsmål Behov for generel reduktion i forbrug af varer Reduktion i kødforbruget Øget holdbarhed af varige forbrugsgoder og øget genbrug af bl.a. møbler, tøj m.v. 21 Vi kan få det til at ske! Tak for opmærksomheden 22

13 2.Session: Nogle nye danske løsningsmodeller og deres rammebetingelser REnescience: En ny teknologi til nyttiggørelse af organisk husholdningsaffald v/ Georg Ørnskov Rønsch, DongEnergy

14 1/12/2010 REnescience et affaldsraffinaderi Renewables, Science and Renaissance of the energy system v/georg Ørnskov Rønsch, Group R&D REnescience et affaldsraffinaderi Målet med REnescienceprojektet er at opgradere husholdningsaffald, så dets indhold af energi og grund- bestanddele kan udnyttes mere optimalt under mindst mulig påvirkning af miljøet. Sponsored by 2 1

15 1/12/2010 Husholdning Affald Fødevare Fødevareforbruget i DK stigende Forbrug Millioner tons Hvor meget bliver kasseret? Har du set i skraldespanden for nylig? Danmark 3,1 Kasseres 1 Dansk familie på fire kasserer årligt 250 kg fødevarer singler: 90 kg Bilka i Fields, København: kasserer ugentlig 800 kg fødevarer Hvad med næringsstofferne og energien? 3 Affaldsmængder Store mængder affald produceres Affald skal anses som et brændstof samt et næringsmedie Produceret millioner tons 2006 MSW Nedbrydeligt Danmark 13 6 EU Vi er nødt til at værdisætte affald Anvende energien og næringsstofferne bedst muligt 4 2

16 1/12/2010 Behandling og sammensætning af dagrenovation Dagrenovation Danmark Forbrænding 86 % Deponi 1 % Genanvendelse 11 % Behandling af organisk 2% Andet 10% Bleer 6% Plast 9% Metal 3% Glas 3% Batterier 0.17% Organisk 45% Den organiske fraktion har et højt vandindhold, der medfører ineffektiv forbrænding Sorteret papir er godt til genanvendelse, men mikset med alt andet er det svært at genanvende Metaller skal genanvendes, f.eks. koster genanvendelse af aluminium 1/10 i energi i forhold til råaluminiums udvinding Pap/Karton 7% Papir 16% 5 Brug for råvarer til biogas Grøn vækst Andel af husdyrgødning, som bioforgasses i 2020: 50% Gøre det rentabelt brug for råvarer til at højne effektivitet/rentabilitet Hvilke råvarer er der nu? Glycerol? Slagteriaffald? Energiafgrøder Har vi tænkt på husholdningsaffald? Vi kan herved "gemme" noget af jorden til foderproduktion Få næringsstoffer tilbage til jorden 6 3

17 1/12/2010 Projektformål Husholdningsaffald Brændbart Plastik Træaffald Tekstil At vende det hele på hovedet og raffinere anvendelsen At udvikle en kontinuert proces, som tilfører værdi til affald ved: 1. Bionedbrydeligt Papir og pap Madaffald Haveaffald Genbrugeligt Metaller Glas Forflydning af bionedbrydlige fraktioner for optimeret sortering samt anvendelse Processortering af affald Genbrug af metaller og glas Forbrænding g af brændbare fraktioner med høj brændværdi Sorteret i genbrugelige og brændbare materialer 7 REnescience fra laboratorium til pilotanlæg de første spæde skridt

18 1/12/2010 REnescience fra laboratorium til pilotanlæg indledende forsøg bekræftede potentialet 2007 Der er kørt indledende forsøg med en designet affaldsfraktion. Efter enzymbehandlingen fås en bioslurry og en fast fraktion, der blandt plast,, tekstil og g andet indeholder metal,, p træ. I disse forsøg er der blandt andet testet forskellige enzymtyper og koncentrationer. 9 REnescience fra laboratorium til pilotanlæg første komponent til pilotanlægget Der har været kørt en del enzymbehandlinger i første del af pilotanlægget. På baggrund af disse b h dli behandlinger vurderes d d det, t att processen er meget stabil og ikke påvirkes af affaldets sammensætning. Affaldet efter enzymbehandling Der er kørt forsøg med både husholdningsaffald og kildesorteret grønt affald. Slurry til analyse og forsøg med fermentering og biogas 2008 Sigtning af det enzymbehand lede affald Slurry efter Slurry efter enzymbehandling 10 5

19 1/12/2010 REnescience pilotanlæg Der er udviklet og bygget et pilotanlæg, der kontinuert kan behandle 300 kg affald i timen. Anlægget sættes i drift i oktober Anlægget er placeret hos Amagerforbrænding. Enzymreaktoren er 16 m lang og har en diameter på 2,5 m 2009 I kogereaktoren gøres affaldet klar til enzymbehandlingen Vibrationssigte til at adskille den flydende og den faste fraktion 11 Udvikling frem mod 2013 Pilotanlægget på Amagerforbrænding er i drift til COP bruges til mekaniske test samt procesoptimering. Parallelt testes anvendelsesmuligheder for bioslurryen og bestanddele i den faste fraktion. PSO-projektet afsluttes medio 2011, hvor det også forventes, at det fulde potentiale for processen kendes. Der arbejdes mod etablering af et fuldskalaanlæg, der står klar til drift ved udgangen af 2012 Kapaciteten t af anlægget forventes at blive 5-10 tons behandlet husholdningsaffald pr. time Det er vigtigt, at teknologien testes i fuldskala for at demonstrere potentialet i forhold til eksportmarkeder 12 6

20 1/12/2010 Affaldsraffinaderi vejen til bedre udnyttelse Fast brændsel Forflydning Enzymer 400 kg 7 GJ LHV 23 MJ/kg Plastik, tekstil og træ Varmekøling Separering af affald Separation Metal Glas Fast fraktion 70 kg 0 Gj Genbrug Husholdningsaffald Kogning 100 C Enzymbehandling C Separation 1000 kg 12 GJ LHV 12 MJ/kg Vand Varme Flydende biomasse Biomasse 930 kg 5 GJ LHV 3 MJ/kg 13 Affaldsraffinaderi vejen til bedre udnyttelse Hovedsagligt plastik Fast fraktion Metaller Glas Teknologipotentiale Omdannelse af husholdningsaffald til produkter, der kan anvendes i en lang række processer. Det kunne være til produktion af biogas eller til medforbrænding i eksisterende kraftværker. Genbrug af metaller og glas i husholdningsaffaldet. Flydende fraktion 14 7

21 1/12/2010 Fordele ved affaldsraffinaderiet Bortskaffelse ved forbrænding Leverer en konstant energimængde, g da affaldet ikke er lagerstabilt. Har en lav elvirkningsgrad kun god energiudnyttelse i forbindelse med fjernvarme. Store mængder metaller og glas går tabt ved forbrænding. Omdannelse i affaldsraffinaderi Biogassen produceret af slurryen kan opgraderes til naturgaskvalitet og lagres/distribueres i det eksisterende naturgasnet. Den faste fraktion kan substituere kul, hvorved der opnås en høj elvirkningsgrad. (Ved at tørre den faste fraktion kan den også gøres lagerstabil). Det er muligt at frasortere metaller og glas efter enzymbehandlingen. 15 REnescience er revolutionerende REnescience har ekstreme fordele Inputtet er usorteret husholdningsaffald, som REnescience-processen adskiller i en organisk og en uorganisk fraktion, der hver især anvendes energi- og miljømæssigt optimalt. Outputtet vil energimæssigt være biogas, bioethanol, benzin, el og varme helt afhængigt af markedsefterspørgslen. Processen muliggør også genbrug af metaller og glas i husholdningsaffaldet. REnescience er fleksibel i forhold til både input og output og kan i fremtiden blive afsættet for at producere el, varme eller brændstof til transportsektoren alt efter hvad der er brug for i fremtidens meget fluktuerende energisystem. REnescience er vejen til en bedre sortering af affald, mere genbrug og en renere forbrændingsproces med ekstremt høje elvirkningsgra- der 47 % mod ca. 25 % for konventionelle anlæg. Dette får stor betydning i lande, som ikke har fjernvarme. 16 8

22 1/12/2010 Produktion af biogas Biomasse fra kildesortering Det er svært at få en tilstrækkelig ggod kildesortering. Det betyder, at affaldet typisk indeholder 5-10 % fejlsorteret affald. Ved oprensningen af biomassen før biogasproduktion mistes typisk % af biomassen. Denne fraktion køres til forbrænding. Biomasse fra affaldsraffinaderi Det er ikke nødvendigt med en sortering før REnescience-processen. Det vil dog være oplagt at anvende kildesorteret affald men igen, hvor renheden ikke har betydning. Ved at anvende REnescienceprincippet udnyttes tæt ved alt biomassen (op imod 99 %). Enzymbehandlingen har en positiv indvirkning på biogasproduktionen. 17 Udnyttelse af næringsstoffer Affald = Føde Vi er nødt til at passe på vores mineraler Restfraktionen kan udnyttes efter biogasproduktionen Vi får herved tilbageført næringsstoffer fra fødevarer Kulstoffet vil herved komme jordstrukturen til gode i stedet for at blive brændt 18 9

23 1/12/2010 Fremtidens affaldscyklus 19 Konklusion tag-hjem-meddelelser Det er muligt at forflyde den organiske del af husholdningsaffald Fjerner behovet for kildesortering Affald kan udnyttes på en mere raffineret måde end nu "Fra jord til bord til jord" Omdanner grundlast i energisystemet til en fleksibel energikilde Næringsstoffer tilbage til jorden samt binde kulstof i jorden 20 10

24 1/12/2010 REnescience et affaldsraffinaderi Renewables, Science and Renaissance of the energy system Tak for opmærksomheden Håber I vil være med til at implementere teknologien 11