Resumé af: Livscyklusanalyse af biogas produceret på majsensilage

Transkript

1 Oversættelse til dansk af Executive Summary fra Life Cycle Assessment of Biogas from Maize silage and from Manure Dato: 10. august 2007 Resumé af: Livscyklusanalyse af biogas produceret på majsensilage og husdyrgødning Denne rapport er en miljømæssig livscyklusanalyse (LCA) for biogas produceret på henholdsvis majsensilage (1) og husdyrgødning (2) baseret på teknologier udviklet af Xergi A/S i Aalborg. LCA'en omfatter både miljømæssige påvirkninger (med fokus på global opvarmning) og påvirkninger af ressourceforbrug og dækker udnyttelse af den producerede biogas til enten kraft/varmeproduktion (A) eller til transport (B) i en opgraderet (renset) og komprimeret form. I scenarierne for kraft/varme produceret på biogas, forudsættes det, at den producerede varme erstatter naturgasfyrede varmeværker, og den producerede strøm vil erstatte marginalstrøm på nettet. Rapporten er sammenlignende og viser de miljømæssige konsekvenser af at producere biogas i stedet for den alternative brug af substratet. Biogas produceret på husdyrgødning sammenlignes således med den konventionelle oplagring og brug af gylle som landbrugsmæssig gødning inden for landbruget, og biogas produceret på majsensilage sammenlignes med, at de pågældende landbrugsområder bruges til dyrkning af andre energiafgrøder, f.eks. dyrkning af majs til produktion af bioethanol, dyrkning af raps til biodieselproduktion samt dyrkning af pil til produktion af kraft/varme, således at biogas produceret med Xergi-teknologi kan sammenlignes med andre biobrændstoffer. Analysen omfatter følgende: 1. Biogas produceret på helsædsmajs (ensilage) 1A Biogasudnyttelse til kraft/varme 1B Biogasudnyttelse til transport (i renset og komprimeret form) 2. Biogas produceret på husdyrgødning 2A Biogasudnyttelse til kraft/varme 2B Biogasudnyttelse til transport (i renset og komprimeret form) generations biodiesel produceret på rapsfrø generations bioethanol produceret på majskerner generations bioethanol produceret på helsædsmajs 6. Pil til kraft-/varme-produktion Xergi A/S Sofiendalsvej Aalborg SV Tlf Fax [email protected] Xergi A/S ejes af: O:\Nr7\Ledelse\Administration\Marketing\Pressemeddelelser\ Pressemeddelelse\LCA resume dk.doc

2 I denne analyse er 1. generations biobrændsel defineret som biobrændsel baseret på råmateriale, som alternativt kan bruges som fødevarer. Derimod er 2. generations biobrændsel baseret på energiafgrøder, reststoffer og affaldsstrømme. Den miljømæssige vurdering er baseret på EDIP metoden (Wenzel m.fl. 1997) samt opdateringer af metoden (Weidema m.fl. (2004), Weidema (2004), Stranddorf m.fl. (2005)), som er i overensstemmelse med standarderne i International Organisation for Standardisation, ISO. Endvidere er analysen udført i henhold til principperne i konsekvens-livscyklusanalyser, som bygger på bedste videnskabelige praksis. Dette medfører, at LCA'en er sammenlignende og fremstiller de miljømæssige konsekvenser af valget af ét alternativ frem for et andet. Den konsekvente og sammenlignende metode sikrer, at alle alternativer, der sammenlignes, er ligestillet og giver de samme ydelser til samfundet, ikke blot med hensyn til primærydelsen, som i dette tilfælde er en specificeret transportydelse samt kraft/varme-produktion, men også med hensyn til sekundærydelser. Sekundærydelser er defineret som produkter/ydelser, der fremkommer som biprodukter i processerne i de studerede systemer. For biobrændsel vil disse sekundærydelser typisk være energi (strøm og/eller varme) og dyrefoder. Den konsekvente LCA sikrer ækvivalens for alle disse ydelser ved at påvise og indeholde forskydninger/fortrængning af alternative produkter, som vil fremkomme, når det ene alternativ vælges frem for det andet. Biomasser er blevet en prioritetsressource, som kan erstatte fossile brændsler i energi-sektoren (kraft/varme) og anses ligeledes i stigende grad som værende anvendelig inden for transportsektoren. I Danmark bruges træflis, træpiller og halm i stigende grad som erstatning for fossilt brændsel til kraft/varme-produktion. Endvidere er det påvist, at mængden af biomasser, som kan udnyttes til energiproduktion, er begrænset sammenlignet med den potentielle udnyttelse af biomasse til generel erstatning i energi- (kraft/varme) og transportsektoren (Jensen og Thyø, 2007). Ligeledes er andelen af landbrugsområder, der kan stilles til rådighed for dyrkning af energiafgrøder, begrænset. Ethvert område, der kan udnyttes til energiformål, har dog potentielle "kunder" både i kraft/varmesektoren og transportsektoren. Biomasse brugt til transportbrændsel vil således ikke kunne bruges til kraft/varme-produktion med den konsekvens, at der anvendes en tilsvarende mængde fossilt brændsel her. Endvidere vil enhver brug af biomasse til biobrændsel kræve støtteordninger i lang tid fremover (dækkende tidsperspektivet for denne analyse), og midler til at støtte et givent biobrændsel eller en bestemt teknologi er naturligvis også begrænsede. Derfor vil enhver brug af biomasse til energiformål eller af midler til støtte af biomasse til energiformål ske på bekostning af alternativ brug af den samme biomasse/landområde og/eller de samme støttemidler. Side 2 af 5

3 Situationen, som skal anskueliggøres i en konsekvent LCA-metode er derfor klar: Brugen af et begrænset landbrugsareal vil ske på bekostning af udnyttelse af dette areal til alternative formål. Figurerne nedenfor viser hovedresultaterne af vurderingen. Drivhusgas-udledningen er anført i tons CO 2 ækvivalenter, forbruget af fossilt brændsel er angivet i PR (person reserves), som er en almindelig enhed, når der måles ressourceforbrug baseret på ressourceknaphed og leveringshorisont. Scenarierne 2A og 2B med biogas produceret på husdyrgødning er inkluderet i sammenligningen. Dog skal det understreges, at disse kan "stå alene", hvorimod resten af scenarierne er hinandens alternativer, dvs. at når landbrugsareal prioriteres til et alternativ, skal dette anses som værende på bekostning af de andre alternativer. Transport H&P Net greenhouse gas emissions 2A. Petrol Biogas 2B. Biogas Coal/NG 1A. Petrol Biogas 1B. Biogas Coal/NG 3A. Biodiesel Coal/NG Straw left on field 3B. Biodiesel Coal/NG Straw incineration 4. Bioethanol Coal/NG 1. gen. tech. 5. Bioethanol Coal/NG 2. gen. tech. 6. Petrol Willow ton CO 2 -eq. Transport H&P Net fossil resource consumption 2A. Petrol Biogas 2B. Biogas Coal/NG 1A. Petrol Biogas 1B. Biogas Coal/NG 3A. Biodiesel Coal/NG Straw left on field 3B. Biodiesel Coal/NG Straw incineration 4. Bioethanol Coal/NG 1. gen. tech. 5. Bioethanol Coal/NG 2. gen. tech. 6. Petrol Willow PR Side 3 af 5

4 Biogas produceret på husdyrgødning er ikke stærkt forbundet med de andre scenarier, da dette ikke kræver udnyttelse af landbrugsarealer. Da dette dog kan give de samme ydelser til samfundet som de andre scenarier, kan det stadig sammenlignes med disse scenarier og indgå i den generelle prioritering af, hvilke bioenergi-teknologier samfundet skal støtte. Konklusionen på denne sammenligning er entydig: Biogas fremstillet på husdyrgødning giver den største reduktion i udledningen af drivhusgasser pr. enhed af ydelser, der gives til samfundet. Dette skyldes at denne energiform omfatter CO 2 reduktion både fra fortrængning af fossilt brændsel, men også betydelig reduktion af methan-udledning fra gylle-lagre, reducerede lattergasudledninger i forbindelse med udbringning af gyllen og forbedret kvælstofudnyttelse. Konklusionen for biogas produceret på husdyrgødning kan der for sammenfattes som følger: Biogas produceret på husdyrgødning giver en meget stor reduktion i udledningen af drivhusgasser og store besparelser på fossilt brændstof sammenlignet med konventionel lagring og udbring af gylle. Miljømæssigt og med hensyn til ressourcebesparelser skal gylle derfor udnyttes til biogasproduktion inden det udbringes på jord. Biogas produceret på husdyrgødning skiller sig ud ved en meget højere reduktion i udledningen af drivhusgasser end de andre typer af bioenergi og dermed tilsvarende besparelser på fossilt brændstof. Da omkostningsaspekterne peger i samme retning, skal biogas have højeste prioritet af alle de sammenlignede typer af bioenergi. De andre scenarier er stærkt forbundne i deres konkurrence om de samme landbrugsarealer. LCA'en viser, at det miljømæssigt og med hensyn til besparelser på fossilt brændstof er en fordel at prioritere energiafgrøder til kraft/varme-produktion enten 1) gennem forudgående biogasgenerering eller 2) ved direkte forbrænding eller forgasning. Begge disse alternativer fører til næsten samme reduktion af CO 2 og besparelser på fossilt brændsel. Energiafgrøder, der konverteres direkte til transportbrændstof, giver betydelig lavere CO 2 reduktion grundet energitabet i konverteringsprocessen. Konklusionen for biogas produceret på majs kan derfor sammenfattes som følger: Blandt de typer af bioenergi, der bliver sammenlignet i denne analyse, og som kræver landbrugsarealer og energiafgrøder, vil biogas produceret på majsensilage og kraft/varme produceret på pil give den største reduktion i udledningen af drivhusgasser samt de største besparelser på fossilt brændsel. Miljømæssigt og med hensyn til besparelser på fossilt brændsel, skal landbrugsareal til energiafgrøder derfor prioriteres til afgrøder til kraft/varme eller til biogas. Forklaringen på dette resultat af LCA'en skal findes i tre hovedårsager: 1. Udbyttet af energiafgrøder pr. hektar Side 4 af 5

5 2. Erstatningseffektiviteten i forhold til fossilt brændsel, inklusive energieffektiviteten af konverteringen af varmeværdien af tørstofindholdet i afgrøden 3. Aspekterne omkring energi-infrastrukturen i bioenergi-teknologien. Forklaringen på, hvorfor biodiesel produceret på rapskerner samt 1. og 2. generations bioethanol i disse tre kategorier giver lavere CO 2 reduktion og besparelse på fossilt brændstof, er som følger: Biodiesel produceret på rapskerner: Raps har et meget lavt energiudbytte pr. hektar, og dette er en af grundene til at biodiesel produceret på rapskerner er det biobrændsel, der er mindst fordelagtigt. Ved at prioritere landbrugsareal til raps og ved at vælge (og støtte) rapskerne-biodiesel til transport fratages samfundet højere udbytte af andre energiafgrøder på det samme areal. Der er ingen tegn på, at dette ændres. Omsætningseffektiviteten for rapskerneolie til biodiesel er høj, dvs. kun 10% omsætningstab eller mere. Der er ingen ulemper med hensyn til infrastruktur. Bioethanol: Udbyttet af majs pr. hektar er det højeste for de energiafgrøder, der sammenlignes i denne rapport, og derfor har bioenergi-teknologierne, der er baseret på majs, i sagens natur en fordel. For 1. generations bioethanol bliver fordelen dog tabt, når blade og stængler ikke bruges til energiformål. På energiomsætningen, har bioethanol-teknologierne dog store tab og forskellige ulemper: 1) En termisk forbehandling er krævet for majs blade og stængler(for 2. generations teknologi), hvilket kræver energiforbrug. 2) stofskiftet i ethanol-gæringen er ikke så effektiv som i methan-gæringen, og en stor mængde bliver ikke konverteret til ethanol og bliver til stofskiftebiprodukter og ikke-nedbrudte rester. Dette indebærer blandt andet, at der skal bruges energi på at tørre/udvande for at kunne gøre resterne egnet til efterfølgende forbrændings- eller forgasningsbaseret energiomdannelse. 3) Det er nødvendigt at bruge energi for at separere ethanolen fra gæringsvæsken, hvilket kræver en destillationsproces. Biogassen derimod har den fordel, at den forlader gæringsvæsken frivilligt. Med hensyn til infrastruktur forudsætter bioethanol en storstilet produktion. Hovedsagelig pga. nødvendigheden af en stor destillation. Hvis bioethanol-produktionen er lille, bliver omkostningerne endnu højere og gør implementering af produktion ufordelagtig. Bioethanol kan ikke ledes ind i en decentral kraft/varme-produktionsinfrastruktur, og kan derfor ikke som biogas udnytte effekten af fuld varmeudnyttelse samtidig med levering af strøm til el-nettet under marginal el-erstatning. Denne vurdering er holdbar i forhold til ændringer i grænse-betingelser inklusive hovedproblemstillingerne vedrørende følsomheden af resultaterne. Den mest kritiske grænsebetingelse i denne LCA er erkendelse af, at energiafgrøder/ landbrugsareal til energiafgrøder vil være en begrænset ressource og kræve tilskud for at kunne udnyttes til energiformål. Således bør enhver udnyttelse af landbrugsareal til energiafgrøder holdes op mod de tabte muligheder for andre anvendelser til opfyldelse af de samme formål. Side 5 af 5