Biogasfællesanlæg - et bidrag til bæredygtigt landbrug
Forord Indhold Produktion af biogas er en god idé. Ikke blot fordi der produceres energi, men også fordi: Landmanden får mere næring ud af gødningen Lugtgenerne begrænses Miljøet spares for unødigt CO 2 Organisk affald genanvendes betryggende Lagring og transport af husdyrgødning kan optimeres. Denne pjece gennemgår på en enkel måde principperne i produktion af biogas på et biogasfællesanlæg. Der er især lagt vægt på fordelene for de landmænd, som leverer rågylle til og modtager afgasset gylle fra biogasfællesanlægget. Pjecen er skrevet af konsulent Torkild Birkmose, Landskontoret for Planteavl, i samarbejde med Energistyrelsens Biogasgruppe. Der findes også en tilsvarende pjece om gårdbiogasanlæg. Pjecerne kan rekvireres på Landbrugets Rådgivningscenter. Udgivelsen af begge pjecer er støttet af Energistyrelsen. Januar, 2000 Layout: Vagn Brostrup Foto: Torben Skøtt, BioPress Biogasfællesanlæg i Danmark........................ 3 Hvordan fungerer et biogasfællesanlæg?............... 4 Energi fra anlægget............................... 5 Økonomien i et biogasfællesanlæg..................... 6 Hvad er afgasset gylle?............................. 7 Større risiko for ammoniakfordampning................ 8 Afgasset gylle virker anderledes...................... 10 Afgasset gylle lugter mindre......................... 11 Reduktion af smittekim i gyllen...................... 12 Optimering af lagring og transport..................... 14 Hvordan kommer man i gang?....................... 15 Relevante adresser................................ 16 Yderligere eksemplarer af pjecen kan rekvireres på: Landbrugets Rådgivningscenter Landskontoret for Uddannelse Udkærsvej 15, Skejby 8200 Århus N Tlf. 87 40 55 00 Fax: 87 40 50 85 E-mail brd@lr.dk Landbrugets Rådgivningscenter Landskontoret for Uddannelse 2
Biogasfællesanlæg i Danmark Et biogasfællesanlæg modtager husdyrgødning fra flere landbrug. Det første biogasfællesanlæg i Danmark blev taget i brug i 1984. I dag er der 20 anlæg i drift. Biogas er CO 2 -neutral energi. Ved afbrænding af biogas frigives der nemlig ikke fossilt bundet kulstof, som det sker ved afbrænding af f.eks. kul, olie og naturgas. Biogas er derfor en vedvarende energiform som f.eks. vindkraft, halm og solceller. Produktion af sådanne energiformer støttes af samfundet, idet man ønsker at nedsætte udledningen af drivhusgasser, bl.a. CO 2. I regeringens energihandlingsplan, Energi 21, er der lagt særlig vægt på Lemvig Sinding Blaabjerg Vegger V. Hjermitslev Thorsø Hodsager Studsgård Blåhøj Filskov Lintrup Ribe Vaarst- Fjellerad Århus Revninge Fangel Davinde Snertinge Hashøj Nysted biogasproduktion. Man regner således med ca. en 8-dobling af biogasproduktionen de næste 30 år. Størstedelen af denne stigning ventes at komme fra gyllebaserede biogasanlæg. Derfor kan man også i fremtiden forvente politisk opbakning til nye biogasprojekter. De 20 danske anlæg behandler ca. 1,1 mio. ton husdyrgødning om året. Det svarer til ca. 3 pct. af al husdyrgødning i Danmark. Langt hovedparten af den anvendte husdyrgødning er gylle. Derudover behandles ca. 200.000 ton organisk affald fra industrier, rensningsanlæg og husholdninger. Hvis regeringens mål om en 8-dobling om 30 år nås, skal over halvdelen af al husdyrgødning anvendes til biogasproduktion. Regeringens målsætning søges i disse år fremmet af økonomisk støtte. Man får både støtte til forprojektering og etablering af anlægget samt til driften (tilskud til elproduktion eller såkaldte VE-beviser). Fra år 2000 bortfalder produktionstilskuddet, men det erstattes af indtægter ved salg af VE-beviser (Vedvarende Energi). Endelig er anvendelse af biogas i varmeforsyningen afgiftsfritaget. 3
Hvordan fungerer et biogasfællesanlæg? Tørstoffet i husdyrgødning består bl.a. af kulstof. I biogasprocessen omdannes dette kulstof til en blanding af methan(ch 4 ) og CO 2, hvorimod næringsstofferne lades tilbage i gødningen. Blandingen af methan og CO 2 kaldes biogas. Alle biogasfællesanlæg modtager både husdyrgødning og organisk affald fra industrien. Gødning og affald blandes i anlæggets fortank, inden det opvarmes til 35-52 C og pumpes over i udrådningstanken (reaktoren), hvor selve biogasproduktionen foregår. Blandingen af gødning og affald skal altså være så flydende, at den kan pumpes. Al transport rundt i anlægget foregår med pumper i et lukket rørsystem. Biomassen opholder sig i reaktoren i 2-3 uger. Da er ca. halvdelen af tørstoffet blevet omdannet til biogas. Resten af tørstoffet er så svær at omsætte, at det ikke er økonomisk at forlænge opholdstiden i reaktoren yderligere. Biogassens anvendelsesmuligheder: Forsyning af eget kraftvarme anlæg, hvor biogassen omdannes til 35-40 pct. elektricitet og 40-50 pct. fjernvarme Forsyning af eget gasfyr, så biogassen omdannes til fjernvarme Salg af gas via rørledning til kraftvarmeværk eller fjernvarmeværk. Men selv efter, at gylleblandingen forlader reaktoren, sker der en vis produktion af biogas. En betydelig del af denne efterproduktion opsamles i et overdækket efterlager, inden den nu afgassede gylle transporteres tilbage til landmændene. Biogassen opsamles altså både fra reaktoren og fra efterlageret. Gassen kan anvendes på flere forskellige måder. Anvendelsesmåden afhænger af mulighederne og behovene i lokalområdet. Den vide udbredelse af kraftvarmeværker i Danmark gør det relativt let at udnytte biogassen. Husdyrgødning fra kvæg, svin, fjerkræ og mink Afgasset gylle til markerne Biogasfællesanlæg Sammenblanding, afgasning, hygiejnisering og deklarering Organisk affald fra industri, renseanlæg og husholdninger Energi i form af biogas 4
Energi fra anlægget Som en hovedregel gælder, at jo højere tørstofprocent der er i gyllen og affaldet, jo mere gas kan der udvindes. Derfor er der mere gas i gødning fra f.eks. kyllinger end i gylle. Der kan også udvindes meget gas fra de fleste typer organisk affald. Til biogasanlægget ønskes gylle med en høj tørstofprocent for at sikre et højt gasudbytte. Derfor gælder følgende regler: Gyllen skal være så frisk som muligt Vandspild i stalden skal begrænses mest muligt Der må ikke ledes regnvand til gyllen. Gylle med et lavt indhold af vand er også i landmandens interesse, da der skal opbevares og udbringes en mindre gyllemængde. Af faktaboksen kan man bl.a. se, at der fra blot ét ton kvæggylle kan udvindes energi svarende til 13 liter fyringsolie. Da én årsko producerer ca. 22 ton gylle, kan en ko altså producere energi svarende til ca. 300 liter fyringsolie om året, hvis al gyllen opsamles og anvendes til biogasproduktion! Energi til proces og transport Den energi, som er nævnt i faktaboksen, er bruttoenergi. Det betyder, at ved beregning af den reelle energiproduktion på anlægget bør bruttoenergien fratrækkes dieselolieforbruget til transport af gylle samt el og varme til processen. Heldigvis er dette forbrug beskedent i forhold til produktionen. Energi til proces og transport Gasmængder pr. ton gødning og org. affald, m 3 Svarende til liter fyringsolie Nettoenergi 84% Svinegylle 22 14 Kvæggylle 22 13 Gødning fra fjerkræ 50-100 33-65 Mave-tarm affald fra slagterier 40-60 26-39 Fedtholdigt affald fra slagterier >100 >65 Transport 3% Proces 13% 5
Økonomien i et biogasfællesanlæg De fleste biogasfællesanlæg har i dag en tilfredsstillende drift og en acceptabel økonomi. Nedenstående generelle tal er baseret på det, man forventer af et anlæg, som bygges i dag. Tallene i eksemplet viser, at hovedindtægtskilden for biogasfællesanlæggene er salg af energi. De fleste anlæg har endvidere en betydelig indtægt i form af modtagebetaling, når de hjælper fødevareindustrien med at komme af med fedtholdige eller andre organiske affaldsprodukter. I det viste eksempel hviler økonomien i sig selv. Staten har i en årrække ydet støtte til opførelse og drift af biogasfællesanlæg. Der ydes et tilskud på ca. 100.000 kr. til forundersøgelser. Der ydes normalt et anlægstilskud på 20 pct. af den samlede investering. Anlæggene begunstiges af afgiftsfrit varmesalg og tilskud til elproduktion. Indtægter Kr. pr. m 3 biomasse behandlet Salg af gas 51 Modtagegebyrer for affald 5 Værdien af anlægstilskud 6 Ialt 62 Omkostninger Transport af gylle mv. 19 Produktion af gas 43 Ialt 62 Overskud 0 Kilde: Statens Jordbrugs- og Fiskeriøkonomiske Institut Hvad får landmændene ud af det? De fleste anlæg er etableret på initiativ af en kreds af landmænd, som andelsselskaber med begrænset ansvar. Ejerkredsens økonomiske risiko er derfor meget begrænset. Til gengæld udbetales der ikke direkte overskud fra selskabet. Landmændene har først og fremmest været interesseret i de indirekte økonomiske fordele, som deltagelsen i biogasanlægget medfører. De økonomiske fordele, som er forbundet med bl.a. optimering af lagring og transport, er i nogle tilfælde beregnet til 5-10 kr. pr. ton behandlet gylle. 6
Hvad er afgasset gylle? Afgasset gylle skal transporteres, opbevares og udbringes på samme måde som gylle, der ikke har været anvendt til biogasproduktion. Alligevel er der nogle afgørende forskelle. Karakteristisk for afgasset gylle er: At flere typer gødning og affald er blandet At gyllens organiske stof er delvist omsat At gyllens ph stiger under processen. I tabellen er vist nogle typiske analysetal for ubehandlet gylle og for en afgasset blanding af lige dele kvæg- og svinegylle. Tørstof, Total N, NH 4 -N, P, K, ph pct. kg/ton kg/ton kg/ton kg/ton Kvæggylle 6,0 5,0 2,8 0,8 3,5 6,5 Svinegylle 4,0 5,0 3,8 1,0 2,0 7,0 Afgasset gylle 2,8 5,0 4,0 0,9 2,8 7,5 Det er vigtigt at lægge mærke til, at: Tørstofindholdet reduceres betydeligt i biogasanlægget, hvorved gyllen bliver mere tyndtflydende Indholdet af ammonium (NH 4 -N) stiger ph stiger Uændret indhold af total-n P og K-indholdet svarer til blandingen - dvs. uændret. 7
Større risiko for ammoniakfordampning Ved afgasning sker der to ting med gyllen, som bevirker, at risikoen for kvælstoftab ved ammoniakfordampning er større end fra ubehandlet gylle: Ca. halvdelen af det organiske stof nedbrydes. Derved bliver tilbøjeligheden til at danne flydelag mindre. Ofte er der slet ikke et naturligt flydelag på afgasset gylle. Stigningen i ph øger omdannelsen af ammonium (NH 4 ) til ammoniak (NH 3 ). Ammoniakfordampning forhindres ved altid at sørge for, at der er barriere mellem gyllen og atmosfæren. Hvis der altid er flydelag på gyllen i gylletanken, og hvis gyllen nedfældes eller nedharves hurtigt, er tabet beskedent. Ammoniak er en letflygtig gasart, og ammoniakken forsvinder hurtigt, hvis der er direkte kontakt mellem gyllen og atmosfæren. Ammoniakfordampning fra afgasset gylle med og uden flydelag 20 Kvælstoftab, pct. 15 10 5 0 Intet flydelag Snittet halm Leca nødder Kilde: Danmarks JordbrugsForskning 8
Lovgivningen om opbevaring af husdyrgødning siger, at der altid skal være låg eller flydelag på gylletanke. Desuden er der økonomisk fornuft i at etablere et kunstigt flydelag, hvis det ikke etableres naturligt. Den sparede kvælstoffordampning - og dermed mulighed for højere høstudbytte - kan betale udgifterne til flydelag og mere til! Også efter udbringning af afgasset gylle er der fornuft i at nedsætte gyllens kontakt med atmosfæren, hvis det er muligt. Det reducerer ammoniakfordampningen. Kvælstoftab, pct. af udbragt 30 25 20 15 10 5 0 Ingen nedbringning Kilde: Danmarks JordbrugsForskning Kvælstoftab efter udbringning af afgasset gylle Nedharvning efter 1 time Nedfældning 9
Afgasset gylle virker anderledes Den fysiske og kemiske ændring, som sker med gyllen på biogasanlægget, giver anledning til en ændret gødningsvirkning i marken. Det skal man tage højde for såvel ved gødningsplanlægningen, som når den afgassede gylle håndteres og udbringes. Ved gødningsplanlægningen skal man være opmærksom på, at ammoniumindholdet er højt. Det er en fordel, da det primært er ammoniumkvælstoffet, som planterne kan udnytte. Ved anvendelse af afgasset gylle er der altså ofte mulighed for en ekstra besparelse på kvælstoffet i handelsgødning. Kvælstofudnyttelse, pct. 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Afgasset gylle Udnyttelsen af kvælstof i markforsøg (værdital) Svinegylle Kvæggylle Forholdet mellem fosfor og kalium i afgasset gylle er ofte ca. 1:3 (se tabellen side 7). Dette forhold passer fortrintligt til et sædskifte med f.eks. korn og raps, hvor behovet ofte er ca. 20 kg fosfor og ca. 60 kg kalium. Hvor sædskiftet er domineret af grovfoder, er der derimod behov for ekstra tilførsel af kalium med handelsgødning. Den tynde og letflydende afgassede gylle trænger relativt hurtigt ned i jorden. Det er med til at reducere den ellers store risiko for ammoniakfordampning. Markforsøg med afgasset gylle har vist en kvælstofeffekt, som er på niveau med svinegylle. Med hensyn til udseende, sammensætning og kvælstofvirkning ligner afgasset gylle i højere grad svinegylle end kvæggylle. Kilde: Landskontoret for Planteavl 6 gode råd om kvælstofvirkning 1. Der skal altid være flydelag på gylletanken. 2. Kend gyllens indhold af kvælstof (analyse) og den præcise gyllemængde. 3. Ved planlægning af, hvilke afgrøder, der skal have afgasset gylle, bør rækkefølgen være: Vårsåede afgrøder, vintersæd, græs. 4. Gyllen skal nedfældes eller nedharves/nedpløjes straks efter udbringning på bar jord. 5. Gyllen skal fordeles jævnt på marken. 6. Undgå udbringning på jordoverfladen i varmt, solrigt, blæsende eller tørt vejr. 10
Afgasset gylle lugter mindre Alle på landet kender den ubehagelige og ramme lugt af gylle. Især under og efter udbringning af gylle kan lugtgenerne være store. Ved afgasning af gylle nedbrydes en lang række af de lugtstoffer, som altid er i ubehandlet gylle. Erfaringer fra mange landmænd og naboer til landmænd, som anvender afgasset gylle, viser, at lugtgenerne er blevet reduceret meget, efter at landmanden er begyndt at anvende afgasset gylle. Ved brug af afgasset gylle er risikoen for naboklager derfor langt mindre end ved brug af ubehandlet gylle. Landmanden opnår både en større handlefrihed ved udbringning af gylle og et bedre omdømme i lokalsamfundet ved at udbringe afgasset gylle end ved at udbringe ubehandlet gylle. På figuren er illustreret, hvordan lugtgenerne udbreder sig efter udbringning på en mark i nord-vestlig vind afhængigt af, om gyllen er ubehandlet eller afgasset. Efter 12 timer er lugten næsten helt væk, hvis man anvender afgasset gylle. Det er nemmere at planlægge udbringning af afgasset gylle, fordi: Gyllelugten er mindre krads Lugten aftager meget hurtigt efter udbringning. Vind- retning Ubehandlet gylle Afgasset gylle 5 minutter 12 timer 11
Reduktion af smittekim i gyllen De fleste biogasfællesanlæg garanterer, at den afgassede gylle er hygiejniseret. Det betyder reelt, at gyllen er fri for smittekim og spiredygtige ukrudtsfrø. Hygiejnisering betyder, at gyllen har været opvarmet til mindst 70 C i en time, eller at den garanterede opholdstid i reaktoren (tiden mellem indpumpninger) er mindst 10 timer ved 52 C. Dette overholder de fleste biogasanlæg i dag. Når landmænd overfører gylle mellem ejendomme, er der altid en risiko for, at der spredes smitte fra én besætning til en anden. Det kan både ske med selve gyllen og med de køretøjer, som anvendes til transporten af gyllen. Anvender man afgasset gylle, er risikoen for en sådan smittespredning meget beskeden. For det første på grund af hygiejniseringen, for det andet fordi man altid sørger for den fornødne rengøring af tankbilerne. 12
For at overvåge, om hygiejniseringsprocessen er tilstrækkelig effektiv, får mange biogasfællesanlæg foretaget laboratoriekontrol af bakterieindholdet. Bl.a. anvendes den såkaldte FS-metode (fæcale streptococcer). Indholdet af de uskadelige fæcale streptococcer er altid meget højt i ubehandlet gylle. Reduktionen i antallet af disse bakterier indikerer, at også mængden af andre bakterier er blevet reduceret. I tabellen er vist prøveresultater fra Ribe Biogasanlæg over en periode. Selv om indholdet af streptococcer kan være meget højt inden afgasning, er antallet efter afgasning altid mindre end 5 bakterier pr. gram gylle. Antal fæcale streptococcer pr. gram gylle Dato Før afgasning Efter afgasning 18/03/98 1.300.000 <5 13/05/98 140.000 <5 15/07/98 690.000 <5 09/09/98 9.000.000 <5 11/11/98 62.000 <5 13
Optimering af lagring og transport De fleste landmænd, som håndterer husdyrgødning, ved, at udgifterne til lagring og transport af gylle kan være endog meget høje. Ved etablering af et biogasfællesanlæg opnår man en enestående mulighed for at opnå en samlet besparelse på både lagring og transport. Biogasanlæggets organisation kan nemlig også udnyttes til dette. Forudsætningen er, at der sker en nøje koordinering af transporten af gylle. Den normale transport er, at tankbilen ankommer til gården med en tankfuld afgasset gylle, som aflæsses i gylletanken. Derefter hentes et læs frisk rågylle i gårdens fortank, og tankbilen returnerer til biogasanlægget, hvor rågyllen byttes til en ny tankfuld afgasset gylle. På den måde kører tankbilen aldrig med tom tank. Normalt er det landmanden, som skal transportere gyllen ud til sine marker. Hvis transportvejen er lang, kan landmanden bede biogasanlægget om at levere den afgassede gylle et andet sted, end hvor rågyllen afhentes. F.eks. i gylletank, som opføres dér, hvor han driver jorden. På samme måde kan flere landmænd gå sammen om en fælles gylletank, som enten er placeret hos én af landmændene eller placeret centralt i forhold til jorden. Overførselsaftaler De mange fordele ved afgasset gylle gør det lettere at få afsat gylle til f.eks. planteavlere. Især større planteavlere vil hellere modtage gylle fra et biogasanlæg end direkte fra landmænd, fordi de kan modtage en stor, homogen kvantum gylle, som er deklareret ved levering. Ved biogasanlæggets mellemkomst kan denne omfordeling smidiggøres og effektiviseres ved, at der på biogasanlægget etableres en slags formidlingscentral for overskudsgyllen. Driftslederen kan på den måde være behjælpelig med at skabe kontakt mellem husdyrbruger og planteavler. Tankbilerne klarer transporten - også selv om afstanden mellem husdyrproducent og planteavler til tider er stor. 14
Hvordan kommer man i gang? De fleste biogasfællesanlæg er etableret på initiativ fra landmænd. Ofte drives anlæggene som et AMBA-selskab, hvor finansieringen hovedsagligt er sket ved kommunegaranterede lån. Hvis en gruppe landmænd er interesseret i at starte et biogasfællesanlæg, kan man f.eks. tage kontakt til Biogasforeningen (se adresse på omslaget). Biogasforeningen kan give den første orientering om etablering og drift af et biogasanlæg. Biogasforeningen kan også arrangere et besøg på et relevant biogasfællesanlæg. Energistyrelsen kan bistå med en forhåndsvurdering af projektet og hjælpe med opstart af projektet. Et ingeniørfirma foretager en gennemgang af projektet og vurderer, om der er grundlag for en egentlig forundersøgelse. Forundersøgelsen foretages af ingeniørfirmaet i samarbejde med gruppen af initiativtagere. Decentrale tanke Mange biogasfællesanlæg ejer en række gylletanke, som de har opstillet i hele leverandørområdet. Så kan aftagere af afgasset gylle leje opbevaringskapacitet i disse tanke til en konkurencedygtig pris. Det er især en stor fordel, hvis man mangler opbevaringskapacitet til en lille mængde gylle, og hvor det derfor er uforholdsmæssigt dyrt selv at etablere den manglende kapacitet. Forprojektet vurderes af Energistyrelsen, som beslutter, om projektet er så bæredygtigt, at det kan opnå anlægstilskud. Herefter kan der tegnes kontrakt og detailplanlægning, myndighedsbehandling og opførelse kan gå i gang. 15
Relevante adresser Energistyrelsen Biomassesektionen Amaliegade 44 1256 København K tlf. 33 92 67 00 Yder vejledning og økonomisk støtte til biogasprojekter. Statens Jordbrugs og Fiskeriøkonomiske Institut Gl. Køge Landevej 1-3 2500 Valby tlf. 36 44 20 80 Har økonomisk ekspertise inden for biogas og har formandskabet i Biogasgruppen, som er nedsat af Energistyrelsen. Brancheforeningen for Biogas Axelborg Axeltorv 3 1609 København V tlf. 33 14 56 72 Brancheforening, som arbejder for at forbedre forholdene for biogasanlæg i Danmark. Landbrugets Rådgivningscenter Landskontoret for Planteavl Udkærsvej 15, Skejby 8200 Århus N tlf. 87 40 50 00 Formidler viden om udnyttelse af næringsstoffer i bl.a. afgasset gylle. Biogasforeningen fmd. Andreas L. Andreasen Vester Bjergevej 2 6760 Ribe tlf. 75 44 50 13 En organisation for ejere af biogasanlæg i Danmark. Bistår bl.a. nye biogasprojekter med erfaringer fra tidligere projekter. Plantedirektoratet Skovbrynet 20 2800 Lyngby 45 96 66 00 Administrerer regler om gødningsanvendelse i relation til biogasanlæg. Bioenergigruppen Syddansk Universitet Niels Bohrs Vej 9 6700 Esbjerg tlf. 65 50 10 00 Har teknisk og organisatorisk ekspertise inden for biogas. BioPress Vestre Skovvej 8 8240 Risskov tlf. 86 17 34 07 Udgiver et gratis tidsskrift (Dansk BioEnergi) om alle former for bioenergi. Herunder biogas. ISBN 87 7470 741 8