Termisk Forgasning i Sydthy

- Forprojekt vedrørende etablering af pilotanlæg til termisk forgasning af gylle i stor skala Projektet er udarbejdet af: Projektleder Klaus Holt, Danti Niels Ansø, Nordvestjysk Folkecenter for Vedvarende Energi Konsulent Claus Ø. Sunesen, Danti Med støtte fra Sydthy kommune og Mål 2-programmet under EU s Regional- og Socialfond i Viborg Amt

FORORD Dette projekt er gennemført med støtte fra Mål 2-programmet i Viborg Amt samt Sydthy kommune. Projektet er igangsat samtidigt med modtagelsen af tilsagnet og gennemført i perioden 1. februar 2004 21. maj 2004. Projektet er gennemført af Det thylandske landøkonomiske Selskab. I forbindelse med projektet har Peder Stoholm og Rasmus Glar Nielsen, Danish Fluid Bed Technology ApS, samt ingeniørfirmaet DANINCO, leveret faglig assistance. Der er modtaget faglig bistand, med hensyn til økonomi og udarbejdelse af budget, fra virksomhedskonsulent Otte Lægård Jensen. Den praktiske gennemførsel af projektet er udført af: Niels Ansø, Nordvestjysk Folkecenter for Vedvarende Energi Konsulent Claus Ø. Sunesen, Danti Og som projektleder: Klaus Holt, Danti Figurer og tabeller er nummereret fortløbende efter hovedoverskriftsnummer. Side 1 af 40

INDHOLDSFORTEGNELSE 1 Sammenfatning og konklusion...3 1.1 Konklusion...5 2 Indledning...7 2.1 Målsætning...9 2.2 Baggrund for projektet...9 3 Forundersøgelser...11 3.1 Placering...11 3.2 Leverandører...12 3.3 Godkendelser og tilladelser...12 4 Oplæg...13 4.1 Forudsætninger...13 4.2 Tilslutning til varme- og elnet...13 4.3 Geografisk placering...13 4.4 Leverandører af forgasningsanlægget...14 4.5 Transport...15 5 Biomasse...16 5.1 Biomassemodtagelse...16 5.2 Vandindhold...16 5.3 Separation...17 5.4 Mængder...18 5.5 Transport...19 5.6 Energiforhold...20 5.7 Ressource potentiale betragtning...21 5.7.1 Energi...21 5.7.2 Mineraler...23 5.7.3 Kvælstof...23 6 Biprodukter...25 6.1 Aske...25 6.1.1 Lovgivning...25 6.1.2 Askesammensætning...25 6.1.3 Anvendelsesmuligheder for asken...26 7 Økonomi...28 7.1 Salg af energi...28 7.1.1 Varme...28 7.1.2 El...29 7.2 Salg af aske...31 7.3 Anslåede anlægsudgifter...32 7.4 Budget...33 8 Miljøpåvirkning...34 8.1 Bed-Materiale...34 8.2 Aske...34 8.3 Lugt...34 8.4 Kvælstofemission...35 8.5 CO 2...35 8.6 Dioxin...36 9 Organisation...37 9.1 Selskabsform...37 9.2 Drift...37 Bilag A:...38 LT-CFB forgasser...38 Princip...38 Opbygning...39 Side 2 af 40

1 S AMMENFATNING OG KONKLUSION Dette forprojekt har undersøgt og belyst en række forhold vedrørende etablering af et termisk forgasningsanlæg i Sydthy. For lokalområdet Sydthy kommune indebærer et anlæg af denne karakter en række udviklingsmuligheder både med hensyn til beskæftigelsen og opbygning af ny aktuel teknologisk viden. Endvidere vil et sådant anlæg give nye udviklingsmuligheder inden for fødevareproduktion og på miljøområdet. Endelig vil der skabes basis for industriel udvikling inden for energikrævende processer, der baserer sig på varme. Følgende forhold har indgået i undersøgelsen: 1. Den anvendte teknik. 2. Biomassegrundlaget. 3. Anlæggets produkter og deres afsætningsmuligheder. 4. Forgasningsanlæggets placering og etablering. 5. Miljømæssige aspekter. 6. Driftsøkonomiske og investeringsmæssige perspektiver. Den anvendte teknik Den anvendte teknik, som er beskrevet i rapportens bilag A, gør det muligt at forgasse mange former for biomasse herunder træ, halm og husdyrgødning og formentlig også andre fyringsteknisk set vanskelige produkter som korn- og frøafrens, energiafgrøder, spildevandsslam, organisk husholdningsaffald, saltholdigt træ, og kød- og benmel. Tidligere forsøg med svinegødning og nyligt overståede forsøg med gødning fra liggehøns har vist, at LT-CFB forgasseren er endog særdeles velegnet til forgasning af disse former for husdyrgødning. Ved forgasningen fås i princippet kun to produkter, nemlig energi i form af f.eks. el og varme, samt en steril mineralsk aske. Der er foretaget en energimæssig sammenligning mellem termisk forgasning og traditionel biologisk forgasning. Isoleret set kan der hentes mere energi fra biologisk forgasning, men ved en kombination af de 2 teknologier med biologisk forgasning efterfulgt af termisk forgasning, kan der samlet opnås et endnu bedre energiudbytte. Ved kombinationen biologisk forgasning + separering + tørring + forgasning af rågylle kan der således udvindes 720 MJ/m 3, mens der ved biologisk forgasning kan hentes 514 MJ/m 3, og ved kombinationen separering + tørring + forgasning af rågylle kan udvindes 393 MJ/m 3. Biomassegrundlaget Ved ideel drift af anlægget og når al biomassen kommer fra afgasset gylle, svarer det daglige behov til gødningen fra 26.413 DE svin. Såfremt der anvendes rågylle ligger det daglige behov på 13.769 DE svin. Dette betyder at det i princippet er muligt at behandle gødningen fra alle dyreenheder i Sydthy, hvor der er 25.553 DE. For at opnå det bedste energiudbytte og det mindste kvælstoftab, skal den indfyrede biomasse være så tør som muligt. I beregningerne er anvendt et tørstofindhold på 90 % som en realistisk værdi. Den billigste måde hvorpå dette niveau kan opnås er ved dekanterecentrifugering af biomassen og en efterfølgende damptørring. Side 3 af 40

Landbrugsmæssigt betyder anlægget, at der bliver en øget mulighed for en effektiv udnyttelse af nærigstofferne fra husdyrproduktionen, samt muligheder for at øge den animalske produktion på de eksisterende jordtilliggender. Anlæggets produkter og deres afsætningsmuligheder Økonomien i forbindelse med produktion af varme på anlægget vil være afhængig af anlæggets placering, da prisen for varme varierer alt efter, hvilket geografisk område, der vælges. Hvis der vælges at placere forgasseren i Hurup, kan der regnes med en indtægt på 120 kr/mwh, mens man ved at placere anlægget i et område hvor den nuværende varmeproduktion er baseret på naturgas, kan regne med en indtægt på 240 kr/mwh. Anlægget kan udover varme producere el, som kan afsættes til nettet. Afregningen af den afsatte el sker i henhold til kommende ny lovgivning, som netop er besluttet 29/3 2004, dvs. at strøm produceret på decentrale kraftvarmeværker afregnes til mindst 34 øre/kwh over de næste 20 år. Til sammenligning garanteres strøm fra biogas en højere pris på 60 øre/kwh de første 10 år, og derefter 40 øre/kwh. Endelig vil det forudsatte anlæg producere en askemængde på 8,1 tons per dag. Asken, som foreligger fra det forsøg, der er blevet foretaget på DTU, har ikke givet grundlag for endegyldige konklusioner. Der ses dog en tydelig opkoncentrering af mineralerne, der stammer fra biomassen. Det har ikke inden for forprojektets rammer været muligt at bestemme koncentrationerne af de målte næringsstoffer P, K, Mg og Cu. Da de endelige koncentrationer vil ligge på et højere niveau end angivet i analyseresultaterne. Som følger af den ovenfor beskrevne problemstilling har det ikke umiddelbart været muligt at fastsætte priser på asken. Der er dog fra relevant dansk litteratur fundet anslåede priser, som er anvendt i beregningerne for økonomi. Det vurderes, at det vil være muligt at sælge asken, da denne vil være ideel som et startprodukt i forbindelse med gødningsproduktion. Alternativt vil asken kunne eksporteres til lande med mangel på de indeholdte næringsstoffer og, der kan således opnås valutaindtægter. Tilsvarende overvejelser i retning af eksport af afvandet fiberrest fra biologiske forgasningsanlæg er tidligere blevet opgivet grundet for store transportomkostninger. Forgasningsanlæggets placering og etablering. Placeringen af anlægget er bestemt af en række faktorer, disse er bl.a. om der skal produceres el og/eller varme, afsætningsmuligheder, biomassegrundlag, infrastruktur og udvidelsesmuligheder I dette forprojekt er der foreslået to placeringsmuligheder ved Hurup. Disse er øst for Oddesundvej og nord for Morsøvej, i området med matrikelnumre 16A, 47, 42A og 46C, og som alternativ vest for Oddesundvej og syd for Bredgade i et område med matrikel numrene 11B, 11 R og 11 G. Det foreslås, at Danish Fluid Bed Technology ApS v/ Peder Stoholm i samarbejde med projekteringsgruppen vælger leverandører til opførsel af anlægget. Side 4 af 40

Miljømæssige aspekter. Brugen af biomasse til energiproduktion er CO 2 -neutral. Forgasningen bidrager kun med to deciderede biprodukter aske og brugt bedmateriale. Asken kan som allerede beskrevet sælges, og det brugte bedmateriale er i små mængder som evt. kan deponeres uden store udgifter. Forgasning af biomasse i en LT-CFB forgasser, er bedre miljømæssigt end en tilsvarende forbrænding. I forbindelse med afbrænding af biomasse er der bl.a. ofte problemer med udledning af dioxin, hvilket hænger sammen med den relativt store mængde klor i visse typer biomasse. I LT-CFB forgasseren er risikoen for dioxin udledning reduceret, da temperaturen i forbindelse med forgasningen ikke kommer under 600 C, hvor dioxiner typisk dannes mellem 400 og 500 C. NO x udledning bliver væsentligt reduceret i forhold til en forbrænding pga. det stærkt reducerende miljø i forgasseren og muligheden for at afbrænde gassen vha. af low-no x brændere, der gør, at en stor del af kvælstoffet i biomassen bliver omdannet til atmosfærisk kvælstof, der allerede findes i en høj koncentration (78 v / v. %) i atmosfæren. Det forventes at ca. 13 % af gyllens kvælstof tabes pga. den termiske omsætning af tørstoffet. Driftsøkonomiske og investeringsmæssige perspektiver. De økonomiske omstændigheder i forbindelse med opførsel og drift af anlægget, er blevet undersøgt, og det vurderes, at anlægget kan gøres økonomisk rentabelt med en simpel tilbagebetalingstid på mellem 3,8 og 12,9 år. Førstnævnte svarer til at der erstattes naturgas som varmekilde, og sidstnævnte svarer til vilkårene, hvis anlægget placeres i f.eks. Hurup med ren varmeproduktion uden produktion af el. 1.1 Konklusion De undersøgelser, som er udført i dette forprojekt, har vist, at der er gode grunde til at gå videre med undersøgelser af mulighederne for et termisk forgasningsanlæg i Sydthy. Det fremgår af de udførte undersøgelser, at et anlæg vil: Fremme landbrugets udviklingsmuligheder både med hensyn til næringsstofudnyttelsen og hensynet til miljøet. Fremme udviklingen af viden inden for det energiteknologiske område, med vægt på balanceret udvikling i forhold til såvel det omgivende som det globale miljø. Skabe nye arbejdspladser inden for en kommende energiproduktion og teknologiudvikling. Det fremgår klart af projektet, at de teknologiske løsninger eksisterer, og det er ved simple forsøg påvist, at disse løsninger vil kunne anvendes til omdannelse af husdyrgødning til energi og nye næringsstoffer til landbruget. De spørgsmål, som er identificeret i dette projekt, men som kræver en mere omfattende analyse er: Side 5 af 40

Leverandørmuligheder til anlæg og anlægskomponenter. Her skal det nærmere vurderes, hvilke virksomheder, der har den bedste erfaring, og de endelige priser skal fastlægges idet der i det udførte forarbejde er tale om prisoverslag. En landbrugsøkonomisk vurdering for at give kommende leverandører af husdyrgødning et præcist billede af deres udbytte ved en leveringsaftale, herunder også at vurdere, hvorledes en leveringsaftale bør se ud. Anvendelses- og afsætningsmulighederne for de udvundne mineraler i asken skal bestemmes, idet der ud over almindelige gødningsformål også kan være muligheder, inden for en industriel udnyttelse af materialet. Udnyttelsen af den producerede varme. Specielt det forhold, at der kun findes få virkelig store varmeforbrugere i området, gør det vanskeligt af opnå de rette varmeudnyttelse, Der bør være en bred interesse for at gå videre med en dybere undersøgelse af teknologien. Det kan ske ved etableringen af et forsøgsanlæg af en størrelse, der sikrer, at dette kan give et retvisende billede af teknologien i praksis, og på længere sigt kan drives på forretningsmæssige vilkår. Et sådant anlæg på 5 MW indfyret effekt vil skønsmæssigt kræve en investering på 40-45 mio. kr. Det kan behandle husdyrgødning for op til 27.000 DE og anslås at have en tilbagebetalingstid på op til 12 år. Opførelsen af et forsøgsanlæg vil være af interesse for: Lokalbefolkningen i form af Sydthy kommune med henblik på arbejdspladser til såvel drift som udvikling og forskning. Energiforskningen nationalt. Miljøforskningen nationalt. EU Industrien repræsenteret ved komponentleverandører. Landbruget forskning og udvikling. Side 6 af 40

2 I NDLEDNING Formålet med dette forprojekt er, at konkretisere en alternativ metode til bedre udnyttelse af de næringsstoffer og energiressourcer, der findes i husdyrgødning. Metoden vil være særlig interessant i områder med høj dyretæthed, hvor landmænd pga. harmoniarealkravene, er motiverede til at investere i teknologi, der kan fjerne næringsstoffer fra området. Dette indebærer, at vi vil undersøge og beskrive mulighederne for, at etablere et stor skala forsøgsanlæg til termisk forgasning af husdyrgødning og evt. spildevandsslam i f.eks. Sydthy. Sydthy er et område, der er præget af store effektive landbrug med store dyrehold. Der er i området derfor et godt biomassegrundlag for et forgasningsanlæg. I området er der et samlet antal dyreenheder på 25.553, fordelt med 11.273 DE kvæg, 13.668 DE svin og 612 DE andre typer. Der er samlet ca. 1,5 DE/ha i området. 1 Forsøgsanlægget er interessant for Sydthy, da det udover at give mulighed for en værditilvækst i et område, hvor landbruget har afgørende betydning, også kan føre til tilgang af nye arbejdspladser. Her tænkes både på opførsel og driften af anlægget samt følgeopgaver, der vil kunne komme som følge af den know how, der opbygges lokalt. Derudover vil en senere kommercialisering og eksport af teknologien ligeledes bidrage med en øget beskæftigelse. Baggrunden for dette projekt er overvejelser gjort om alternativ udnyttelse af husdyrgødning, i forhold til udbringning på landbrugsarealer. I øjeblikket er der stor fokus på gyllesepareringsteknologi, som gør det muligt at opkoncentrere især fosfor, P, i en fast fraktion, og kvælstof, N, i en væskefraktion. Formålet med dette er at kunne eksportere bl.a. fosfor fra bedrifter, som er begrænsede af arealkravet i forhold til antallet af dyreenheder. Ud fra et tidligere projekt er det fremgået, at det er vanskeligt at afsætte den faste del, da sammensætningen er af en sådan karakter, at værdien som gødningsprodukt ikke til fulde står mål med de omkostninger, der er forbundet med transport og udbringning. Det har derimod vist sig, at den er anvendelig som biomassekilde i forbindelse med termisk forgasning. Termisk forgasning gør det muligt, at udnytte mere end 95 % af kulstofindholdet fra den faste fraktion til energiproduktion, samt finde anvendelse for asken i f.eks. gødnings eller foderindustrien, da mineralerne fra den faste del i høj grad vil blive opkoncentreret i asken. Med baggrund i dette skal forgasningsteknologien ses som både et alternativ og et supplement til såvel biogasteknologi som andre teknologier til behandling af husdyrgødning. Der findes i dag to anerkendte metoder til ikke-termisk separering af tørstoffet fra væskedelen i f.eks svinegylle, mekanisk separering og kemisk separering. Kemisk separering gøres vha. f.eks. metalsalte og polymerer mens mekanisk kan gøres ved f.eks. dekanter centrifugering, der er den mest interessante af de mekaniske metoder. Begge disse kan på grundlag af svinegylle, der typisk har et 1 Per Nørmark Andersen, Forvaltningen for Miljø og Teknik - Viborg Amt og Erland Kramer, Det thylandske landøkonomiske Selskab. Side 7 af 40

tørstofindhold på 5 %, producere en fast del, hvor 50-70 % af tørstoffet og 60-80 % af fosforen, samles til en fraktion med et tørstofindhold på 30-35 %. Heraf er ca. 70-75 % organisk tørstof, som primært består af ikke nedbrudte plantedele, såsom cellulose, hemicellulose, lignin og andre kulstofforbindelser. Efter fraseparering af den faste del tørres denne vha. f.eks. en damptørrer til et tørstofindhold på 80 90 %, inden den anvendes til selve forgasningen Forgasningsteknologien er velkendt, og allerede under anden verdenskrig kørte mange biler rundt med en gasgenerator, hvor bøgetræsklodser blev omdannet til brændbar gas, der blev brugt til at drive bilen. Simplificeret er forgasning en ufuldstændig forbrænding ved høj temperatur og lav ilttilførsel, dette giver en brændbar produktgas. Produktgassen kan bl.a. afbrændes i en kedel og anvendes til f.eks. produktion af fjernvarme eller kraftvarme. En af fordelene ved at anvende husdyrgødning og spildevandsslam til forgasning frem for f.eks. energiafgrøder er, at husdyrgødning og slam er kontinuerligt tilstede og ikke afhængig af årstiden. Derudover er husdyrgødningen et biprodukt fra fødevareproduktion, som kan være vanskeligt at finde optimal udnyttelse for. Gennem forgasning udnyttes energipotentialet optimalt samtidigt med at et biprodukt fra produktionen bortskaffes. Ved hjælp af en ny patentansøgt teknik der udvikles af bl.a. Danish Fluid Bed Technology, kan forgasningsprocessen optimeres således, at den resulterende aske næsten ikke indeholder koks eller miljøskadelige stoffer. Asken indeholder mineralerne, der var i den faste fraktion fra gyllen, og vil derfor være et godt råprodukt til produktion af enten foder eller kunstgødning. Teknologien er endnu ikke kommerciel tilgængelig, der findes dog to forsøgsanlæg på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) på henholdsvis 50 og 500 kw. Af hensyn til udviklingsforløbet for forgasseteknologien er det ønskeligt, at dette forsøgsanlæg opskaleres med endnu en faktor 10 til ca. 5 MW, hvilket anvendes som udgangspunkt i det efterfølgende. Det er muligt at afvige fra dette valg af størrelse, hvis forhold taler herfor. Den omtalte forgasningsteknik er udviklet specielt med henblik på forgasning af halm på kraftværker. Forsøg har dog også vist gode resultater med husdyrgødning, og flere forsøg er planlagt med forskellige typer husdyrgødning. Idet omdannelsen af gylle til energi ved termisk forgasning, er en proces, hvor gyllen først separeres i en fast og en flydende del, hvorefter den faste del tørres og til sidst forgasses, kan processen køres kontinuerligt, og med en maksimal udnyttelse af energien i den indfyrede biomasse. Biogasanlæg skal, hvis de skal aftage store mængder gylle være meget store, da omdannelse til gas er en forholdsvis langvarig proces ift. termisk forgasning, og behovet for lagerplads og reaktorstørrelse derfor tilsvarende større. For svinegylle er den optimale opholdstid i et biogasanlæg omkring 15 dage mens den for kvæggylle er omkring 20 dage. Længere opholdstid giver kun et begrænset større gasudbytte i forhold anlægsudgifter. I forbindelse med traditionelle biogasanlæg omdannes ca. 50 % af de organiske komponenter i gyllen til gas. Tørstofdelen af restproduktet, fiberresten, består dels af ikke omsatte gødningsdele og dels af tungt omsætteligt halm. Denne rest Side 8 af 40

kan være vanskelig at afsætte, da der ofte iblandes forskellige tilsætningsstoffer (f.eks. fedtholdigt affald) for at højne energiudbyttet i biogasanlægget. Det er dermed fiberresten fra både rå og afgasset gylle, der tænkes anvendt som brændsel i forgasningsanlægget. Samtidigt tyder alt på, at det samlede energipotentiale i husdyrgødningen kan udnyttes bedre ved at kombinere biogas og termisk forgasning, idet det let omsættelige og det væskebårne energipotentiale udnyttes ved bioforgasning, og det mere tungt nedbrydelige potentiale i fiberdele, udnyttes ved termisk forgasning. Vi vil med dette forprojekt anskueliggøre, at den foreslåede forgasningsteknologi er et attraktivt alternativ og supplement til f. eks. biogasanlæg og muligvis også anlæg, der er baseret på forbrænding af flis, træpiller, kul, olie o. lign. Fordelene ved forgasning kan opsummeres til: Der er kun to produkter, energi og sterilt mineralsk aske Processen processerer gødningen med kun lidt eller ingen lugtgener og ingen overskydende affaldsstrøm. Bakterier, vira og antibiotika rester bliver destrueret. Produktionen er ikke sæsonbestemt Udnyttelsen af kulstoffet i den indfyrede gødning er over 95 %. Mindre miljøbelastning i forbindelse med en forbedret udnyttelse af de forskellige næringsstoffraktioner i gødningen. Bidrage med en stabil, regulerbar og billig energikilde, der tilmed er CO 2 neutral. 2.1 Målsætning Målsætningen med projektet er at undersøge og belyse følgende: Teknologiske perspektiver ved termisk forgasning Krav til biomassen idet der fokuseres på husdyrgødning Afsætning af mineraler i form af aske Energiudbytte ved forgasning af husdyrgødning Forslag til placering af et forgasningsanlæg 2.2 Baggrund for projektet Projektet er startet på baggrund af erfaringer indsamlet af en tidligere projektgruppe bestående af Klaus Holt, Arne Bækgaard og Anders Hargaard i forbindelse med et projekt omhandlende Skånsom fosforfjernelse fra svinegylle af 31. januar 2003. Gennem dette projekt viste det sig, at de problemer, der normalt forbindes med husdyrproduktion i forbindelse med det omgivende samfund, ikke er selve gyllen, men det, for landmanden, forholdsvist lave næringsstofmæssige udbytte der er ved udbringning af gyllen, i forhold til de økonomiske udgifter der er forbundet med selve udbringningen. Dette skyldes til dels, at der i henhold til lovgivningen påkræves forholdsvis store arealer for at udbringe gyllen. Side 9 af 40

Ved at separere gyllen kan man få: 1) En væskefraktion med stort kvælstofindhold og 2) En fast fraktion hvor hovedparten af bl.a. fosfor og kalium indgår, som kan fjernes fra ejendommen. Væskedelen har man mulighed for at tilføre nærtliggende marker, og hermed opnå mulighed for fuldgødskning. Det egentlige problem i forbindelse med separeringen viste sig at være, at det var vanskeligt, at afsætte de store mængder fast fraktion, der ville komme på tale med den anvendte teknik. På et tidspunkt kom projektgruppen i forbindelse med Danish Fluid Bed Technology v/ Peder Stoholm og blev inviteret til at overvære et forgasningsforsøg. Dette forsøg klargjorde hvilke muligheder, der ligger indenfor denne teknologi, til udnyttelse af den faste fraktion, og inspirerede til dette forprojekt. Side 10 af 40

3 F ORUNDERSØGELSER På opfordring af Konsulent Otto Lægaard, havde interessegruppen, bestående af Klaus Holt, Arne Bækgaard og Anders Hargaard, i forsommeren 2003 et møde med Sydthy kommune v/ borgmester Arne Hyldahl og daværende Kommunaldirektør Poul Erik Bach, for at klarlægge, hvilke interesser Sydthy kommune evt. måtte have for det pågældende projekt, og om Sydthy kommune evt. kunne bidrage til finansieringen af projektet. Som følge af dette møde blev det besluttet at søge om de nødvendige midler til gennemførsel af projektet, da Sydthy kommune stillede sig positiv over for ideen, og var villige til at finansiere en del af projektet. Det thylandske landøkonomiske Selskab blev involveret i projektet, da der her var tale om et område med særinteresse, som ansøger og projektholder. I forbindelse med opstartsfasen på dette forprojekt har der været aflagt besøg hos Danmarks Tekniske Universitet. Formålet med dette besøg var, at blive informeret om teknologien bag og mulighederne indenfor termisk forgasning. Tilstede under besøget var Peder Stoholm og Rasmus Glar Nielsen (Danish Fluid Bed Technology ApS) samt Kai Richardt (Rica-Tec Engineering A/S). 3.1 Placering Den geografiske placering af anlægget er bestemt af en række parametre: Den producerede gas kan bl.a. omdannes til el og/eller fjernvarme afhængigt af anlægstype. I tilfælde af at der vælges at producere fjernvarme vil det indebære, at anlægget skal ligge i umiddelbar nærhed af aftagerne af varmen, dette kan f.eks. være eksisterende fjernvarmeanlæg, virksomheder med stort varmeforbrug eller tilsvarende. Dette skyldes bl.a. at den producerede gas er af en sådan beskaffenhed, at det ikke er muligt at transportere den, uden en forudgående efterbehandling. Det er derfor ikke umiddelbart muligt at omdanne gassen til fjernvarme på et andet anlæg. Det er dog muligt delvist i stedet for gas, at producere såkaldt bioolie, hvor man får dele af energien lagret i et flydende brændstof med høj energitæthed i forhold til gas, og som så kan transporteres til anvendelse et andet sted. Teknikken er dog endnu ikke tilgængelig. Den producerede el stiller ingen særlige krav til placering, da tilkobling på elnettet er forholdsvist uafhængig af afstanden til aftageren. Anlægget bør placeres i et område med stor husdyrtæthed. Jo flere dyreenheder, der er i umiddelbar nærhed af anlægget, jo større er biomassegrundlaget for anlægget. Infrastrukturen bør være af en sådan beskaffenhed, at den tillader kørsel med tunge køretøjer til anlægget uden at være til gene eller ulempe for øvrige trafikanter eller beboere i nærheden af anlægget. Hvis anlægget placeres ved en Side 11 af 40

hovedfærdselsåre, vil der ikke være nogen mærkbare gener i forbindelse med trafikken til og fra anlægget. Generne, der eventuelt måtte påføres naboerne til anlægget, skal minimeres. De gener, der måtte komme i forbindelse med anlægget, må antages at være beskedne og sandsynligvis udelukkende stamme fra transporten af og lagringen af husdyrgødningen. Ved at placere anlægget udenfor tæt bebyggede områder kan disse gener minimeres. Der skal være plads til en fremtidig udvidelse af anlægget, dette kunne f.eks. være en udvidelse til en produktion af bioolie. 3.2 Leverandører I forbindelse med forprojektet vil vi foretage overvejelser over, hvem der skal levere det foreslåede anlæg. Leverandørerne af anlægget bør have erfaring med projektering og drift af denne type anlæg. Blandt leverandører af anlæg indenfor dette område kan nævnes, Niro A/S, Babcock & Wilcox Vølund ApS og Rica-Tec Engineering A/S. 3.3 Godkendelser og tilladelser Det har ikke været mulig at indhente godkendelser og tilladelser hos amt og kommune, da der ikke foreligger et konkret projekt og ansøgning. Det forventes at anlægget, ligesom for biogasanlæg der modtager over 30 ton biomasse per dag, skal såkaldt kap. 5 godkendes. Herudover skal der laves en VVM screening, som muligvis vil resultere i at der skal udarbejdes en VVM vurdering for anlæggets miljømæssige konsekvenser. Side 12 af 40

4 O PLÆG 4.1 Forudsætninger Forudsætningerne omfatter en beskrivelse af dels de faktiske forhold, dels nogle valg, som projektgruppen har gjort. Disse valg kan naturligvis ændres, såfremt der viser sig forhold, som taler derfor. 4.2 Tilslutning til varme- og elnet Ved tilslutning til et eksisterende varmedistributionsnet, skal forgasningsanlægget enten levere varme direkte til det eksisterende varmeværk, og derfra distribueres videre ud, eller varmen kan kobles på et sted ude i distributionsnettet, hvor kapaciteten er tilstrækkelig stor til at aftage varmen. Det kunne f.eks. være på en stikledning mellem det eksisterende varmeværk, og en gruppe forbrugere med stort varmebehov, f.eks. et industrikvarter. Tilslutning til elnettet foretages standard som for decentrale kraftvarmeværker. Med en 5 MW forgasser, vil det være muligt at producere i størrelsesorden 1 MW el. 4.3 Geografisk placering I det tilfælde det besluttes, at placere anlægget i Sydthy kommune ser vi tre mulige placeringsmuligheder. Ved enten Hurup, Bedsted eller Vestervig. Disse tre er nævnt da byerne alle har en størrelse, der muliggør afsætning af den producerede varme fra anlægget, og de har alle et veludbygget fjernvarmenet. Da dette anlæg er et forsøgsanlæg, må der påregnes en del driftsforstyrrelser. Dette vil bevirke, at et andet varmeanlæg må overtage leveringen til forbrugeren. Dvs. at dette anlæg kun vil få rollen som delvis leverandør, og at der derfor vil være tale om en tilknytning til et eksisterende fjernvarmeanlæg af en vis størrelse, der dermed på grund af dets størrelse ikke er så følsomt overfor driftsudsving. Af de tre nævnte muligheder må man antage at en placering i Hurup er den mest interessante, dette skyldes at: Det er det anlæg i Sydthy kommune, der i forvejen har de fleste kunder, og dermed største kapacitet. Det er derudover muligt at placere anlægget således, at det får gode tilkørselsforhold. En eventuel placering ved Hurup kunne være i området øst for Oddesundvej og nord for Morsøvej, i området med matrikelnumre 16A, 47, 42A og 46C. Et alternativ kunne være i området vest for Oddesundvej og syd for Bredgade i et område med matrikel numrene 11B, 11 R og 11 G. Disse områder har meget gode tilkørselsforhold, fra nord og syd ad Oddesundvej og fra vest ad Ashøjvej, og ligger udenfor tæt bebyggede områder, hvorved Side 13 af 40

eventuelle lugtgener for naboer til anlægget minimeres. Placeringsmulighederne er illustreret i figur 4.1. Figur 4.1: De områder, der foreslås til placering af forgasningsanlægget. På figuren er angivet hvilke matrikelnumre områderne har. Der er ligeledes illustreret, hvor områderne ligger 4.4 Leverandører af forgasningsanlægget Det påregnes at Danish Fluid Bed Technology (DFBT ApS) v/ Peder Stoholm vil være involveret i projektet som teknisk konsulent. DFBT ApS vil sammen med leverandøren projektere forsøgsanlægget. Som leverandør af især selve forgasseren påregnes at bruge Rica-Tec Engineering A/S, da de har erfaring med levering af denne type anlæg, og har et samarbejde med DFBT ApS. Det vil dog være fornuftigt at undersøge markedet i samarbejde med DFBT ApS, for at Side 14 af 40

indhente tilbud på opførsel af anlægget på turn key -basis. Til forgasningsanlægget vil blive tilknyttet en del perifert udstyr, f.eks. anlæg til tørring af biomassen før indfyring i forgasseren. Her er leverandører som Cimbria Unigrain A/S være interessante. 4.5 Transport I forbindelse med anlægget må der påregnes at være en del tung trafik. Transporten er bestemt af en række faktorer: Mængden der skal transporteres Afstand fra leverandør til anlægget Vejnettets beskaffenhed Disse forhold beskrives nærmere i afsnit 5.5. Side 15 af 40

5 B IOMASSE Som brændsel kan i princippet anvendes et næsten hvilket som helst organisk materiale, f.eks. halm, flis, energiafgrøder, spildevandsslam, samt tørstofdelen fra rå eller afgasset gylle. Da dette forprojekt er baseret på bedre udnyttelse af næringsstoffer og energiressourcerne i husdyrgødning, anvendes tørstofdelen fra rå og afgasset svinegylle i beregningerne. For hvert brændsel gælder det, at man skal være opmærksom på de emissioner, der kan følge med gassen, samt mineraler og tungmetaller m.m. der kan følge asken. Se afsnittet om aske. Man bør også betragte måden biomassen fremskaffes på, energiforbruget hertil, samt ud fra en overordnet betragtning, hvordan biomassen indgår i andre energi- og ressourcemæssige samt økonomiske sammenhænge. 5.1 Biomassemodtagelse Husdyrgødningen modtages i afvandet form på anlægget, hvilket vil sige, at det har et tørstofindhold på ca. 30 %. Herefter skal det tørres således, at tørstofindholdet bliver bragt op på 80 90 %. Dette påtænkes gjort vha. damptørring. Der findes to alternativer til at tørre gødningen på anlægget. Tørringen kan finde sted hos den enkelte landmand ligeledes vha. damptørring med en transportabel damptørrer, der kan anvendes af flere, eller den enkelte landmand opstiller egen damptørrer. Dette er dog kun en mulighed for store landbrug, da rentabiliteten af processen afhænger af, hvor store mængder, der tørres. Det er dog ikke sandsynligt, at det enkelte landbrug kan aftage den forholdsvis store mængde varme, der nødvendigvis må genindvindes fra tørreprocessen, for at processen kan hænge sammen energimæssigt. Ved at tørre gødningen hos landmanden bliver det fraseparerede vand hos landmanden. Dette muliggør brugen af vandet til gødskningsformål. 5.2 Vandindhold Der har foreløbig været foretaget forgasningsforsøg med biomasse med et vandindhold på ca. 10 %, men det forventes ikke at føre til problemer at forgasse biomasse med et højere vandindhold. Det anslås at forgasseren vil kunne fungere med vandindhold op til 40 % 2. Forgasseren skal dog dimensioneres anderledes for, at kunne håndtere den større vandmængde, ligesom der bør installeres røggaskøler for at minimere røggastabet.. Ud fra et energiteknisk og anlægsteknisk synspunkt vil det således være en fordel, at biomassen er så tør som muligt. Samtidigt reduceres kvælstoftabet ved forbrændingen, da termisk tørring medfører at ammonium-n afdampes og 2 Oplysning fra Rasmus Glar Nielsen, DTU Side 16 af 40

kondenseres sammen med det borttørrede vand. Afdampningen af vandet er forholdsvis energikrævende og vil have negativ indflydelse på virkningsgraden, med mindre vandet kondenseres igen og varmen genanvendes, f.eks. til opvarmning af fjernvarmevand. Ligesom på flisfyrede varmeværker, der fyrer med vådt flis, er det også for dette projekt principielt muligt at genvinde fordampningsenergien ved at kondensere røggassen efter forgasning og afbrænding af gassen. Det vurderes dog, at kondensering i forbindelse med forgasningen er forholdsvist dyrt og kompliceret, da der kan forventes korrosionsproblemer i gaskøleren, samt problemer med håndtering af kondensatet, hvis salte og forbrændingsprodukter opsamles heri. Vandindholdet i rå og afgasset gylle ligger typisk på hhv. 95 % og 97 %, hvilket betyder at det er relativt store mængder vand, der skal fjernes. Dog er der ved fjernelse af vandet store muligheder for at spare på transportomkostningerne, og man opnår nogle fordele gennem gylleseparering ved opdeling af næringsstofferne i koncentrater, således at de overskydende næringsstoffer i forhold til arealkravet kan fjernes fra bedriften. Ved mekanisk separation med en dekantercentrifuge, kan man forholdsvis enkelt og billigt (ca. 8-22 kr/m 3 for stationære anlæg og 22-50 kr/m 3 for mobile anlæg) 3 opkoncentrere tørstoffet, og dermed reducere vandindholdet til 70 %. Dette giver en transportfast fraktion. For at reducere vandindholdet yderligere er det nødvendigt at afdampe vandet f.eks. med overhedet damp. Da fordampning af vand er meget energikrævende, er det vigtigt, at så meget som muligt af energien genindvindes ved kondensering af vandet på et brugbart temperaturniveau. I tilfælde af manglende muligheder for afsætning af tørreeffekten kan der genovervejes muligheder baseret på bl.a. vanddampkompression og flertrinsinddampning. Ifølge BJØRNKJÆR A/S, som producerer inddampningsanlæg til flydende medier, mener dog, at det vil være dyrt og kompliceret at lave et inddampningsanlæg til den faste fraktion. Kondensering af vandet giver også mulighed for efterfølgende at føre den afdampede kvælstof tilbage til markerne, eventuelt i opkoncentreret form. Der findes allerede forskellige teknologier, der egner sig til afdampning af vand fra biomasse med højt vandindhold, og som kan genindvinde energien i størrelsesorden 78 % målt i forhold til procesenergien (ca. 72 % i forhold til fordampningsvarmen). Disse forhold beskrives nærmere under afsnit om energiforhold. 5.3 Separation Ved separation med en dekantercentrifuge opkoncentreres gyllen i 2 fraktioner, en flydende og en fast. Tabel 5.1 viser koncentrationerne af tørstof, total P og total N opsamlet i den faste del, som kan opnås ved separation med dekantercentrifuge af hhv. rå og afgasset svinegylle. 3 Henrik B. Møller, DJF center Bygholm. Side 17 af 40

Andel opsamlet i fiberfraktionen i vægt % Rå svinegylle Afgasset svinegylle Vægt 13 7 Tørstof 61 53 Total P 62 81 Total N 25 18 Tabel 5.1: Tørstof, P og N andelen i dekanteret rå svinegylle og afgasset svinegylle. Kilde: H. B. Møller, DJF center Bygholm. Af tabellen fremgår det eksempelvis, at 61 % af rågyllens tørstof opsamles i fiberfraktionen, og at der opnås større opkoncentrering af tørstof for rågylle end for afgasset gylle (53 %). Omvendt opnås en større opkoncentrering af fosfor i fiberfraktionen, og kvælstof i væskefraktionen for afgasset gylle. Fordele og ulemper skal opvejes mod hinanden, hvad angår energiudbytte, økonomi og næringsstoffer. Forgasning af fiberfraktionen fra afgasset gylle vil give mindre kvælstoftab end for rå gylle. 5.4 Mængder Mængden af biomasse, der kræves, bestemmes ud fra den ønskede indfyrede effekt på 5 MW, samt hvilken type og i hvilken tilstand biomassen foreligger. Da energipotentialet ligger i den organiske del af tørstoffet, betragtes der, hvor meget tørstof der kan fanges ved separation, samt hvor stor en del af tørstoffet, der udgøres af hhv. organisk tørstof og aske. Tørstof og aske mængder i gylle og separationsfraktioner [ w / w %] TS Aske Aske/TS forhold Rå gylle 5,15 1,39 27,0 % Afgasset gylle 4,22 1,29 30,6 % Fiberfraktion 32,9 8,68 26,4 % Rejekt vand 2,34 0,861 36,8 % Tabel 5.2: Tabellen viser tørstof -og askemængder, samt askeandelen af tørstoffet, i hhv. rå gylle, afgasset gylle, samt fiber- og væskefraktionen fra dekanteret afgasset gylle. Tallene stammer fra analyser lavet på et gårdbiogasanlæg med tilhørende dekantercentrifuge. 4 Af tabel 5.2 fremgår at aske udgør 26,4 % af fiberfraktionens tørstof, og 36,8 % af væskefraktionens tørstof. Der har ved udarbejdelsen af denne rapport været diskuteret om askeandelen i fiberfraktionen fra dekanteret afgasset gylle ville være højere end fra rå gylle, men det har ikke kunnet verificeres. Derfor antages det i det følgende, at akseandelen af fiberfraktionen ligger på ca. 27 % for både rå gylle og afgasset gylle. Dette fremgår af tabel 5.3. 4 Kilde: DJF Intern rapport nr. 152, Separation af afgasset gylle med dekantercentrifuge, H.B.Møller, M. Maahn & K. Skaaning Side 18 af 40

Fiberfraktion Fiberfraktion fra Rå eller afgasset gylle Vandindhold [%] 10 Askeindhold [%] 27 Brændværdi, inkl. vand & aske [MJ/kg] 12,9 Indfyrede mængde [kg/time] 1396 Indfyrede mængde [tons/dag] 33,5 Tabel 5.3: Tabellen viser den nødvendige mængde biomasse(90 % TS) for indfyring af 5 MW i forgasseren. Brændværdien af tørstoffet er korrigeret for 10 % vandindhold og 27 % aske. Som det fremgår af tabel 5.1, fanges kun dele af tørstoffet i fiberfraktionen. Derfor vises i tabel 5.4 hvor meget gylle, der skal behandles for at fremskaffe den nødvendige mængde biomasse. Der tages hensyn til at tørstofindholdet og separationseffektiviteten er forskellig for hhv. rå og afgasset gylle. Fiberfraktion Rå gylle Afgasset Gylle Gyllemængde [tons/dag] 603 1005 Ækvivalent mængde rå gylle [tons/dag] 989 1896 (Den mængde der skal dekanteres) Ækvivalent mængde rå gylle [tons/år] 263.912 506.246 (med reduktion for 74 % fuldlasttid ) Ækvivalent antal dyreenheder svin [DE svin] 13.769 26.413 Tabel 5.4: Den indfyrede tørstofmængde omsat til gyllemængde (5 % TS) og dyreenheder. Den ækvivalente mængde rå gylle beregnes ud fra tørstofindholdet og effektiviteten af opkoncentreringen ved dekantercentrifugering, herunder hvor meget tørstof, som tabes i væskefraktionen. Den årlige mængde er baseret på en tilrådighedstid på 74 %. Den årlige mængde reduceres i forhold til den faktuelle driftstid. 5.5 Transport Da transportbehovet både er en økonomisk, energimæssig og miljømæssig belastning, vurderes det fordelagtigt at separere fiber- og væskefraktion på de enkelte bedrifter vha. mobile dekantercentrifuger. Dermed er det kun fiberfraktionen med ca. 30 % tørstof, eller 1/6 af den oprindelige gyllemængde, der skal transporteres til forgasningsanlægget. Af tekniske og energimæssige årsager, egner afdampningsenheden sig derimod ikke til mobil anvendelse. En placering i forbindelse med forgasningsanlægget eller et biogasanlæg er mere fordelagtig. Hermed opstår der et transportbehov af det afdampede og kondenserede kvælstofholdige vand, svarende til ca. 67 tons vand per dag. Vandet kan fjernes med tankvogn, ca. 3 læs per dag. Hvis N kan reduceres til under 0,3 kg N pr. ton ved opkoncentrering af N til en separat N fraktion, bliver lovgivningen mere lempelig, og vandet kan pumpes i rørledninger til vanding af nærtliggende marker. Fiberfraktionen transporteres på lad. Der skal tilføres ca. 100 tons fiberfraktion per dag, svarende til 4 hele lastvognstræk, eller 7 forvogne. Ud fra erfaringer og studier af gyllepotentiale og landmandinteresser for fællesbiogasanlæg vurderes det, at den nødvendige gyllemængde kan fremskaffes indenfor en radius af 20 km, hvilket giver en gennemsnitlig transportvej på 14 km. Transport og håndteringsbehovet for anlægget er opstillet i tabel 5.5. Side 19 af 40

Transport- og håndteringsbehov Tons per dag Fiberfraktion (30 % TS) til forgasning 100 Kondensat fra afdampning af fiberfraktion 67 Askemængde til ny anvendelse 8,1 Tabel 5.5: Transport- og håndteringsbehov til og fra forgasningsanlægget for rå og afgasset gylle. Selvom gyllen ved dekantering reduceres til ca. 1/6 vægt, er det stadig en anseelig mængde, der skal transporteres til anlægget. I princippet kan inddampningen foregå decentralt hvor gyllen dekanteres, og dermed reducere tilførslen med 67 tons/dag, svarende til kondensatet, som herved heller ikke skal transporteres væk. Dette vil dog medføre en væsentlig stigning i energiforbruget til tørring, da spildvarmen fra et mobilt tørreanlæg næppe kan anvendes decentralt (ca. 2,2 MW). Fiberresten har et forholdsvist højt askeindhold i forhold til anden biomasse som f.eks. halm og flis. Der produceres 8,1 tons aske per dag, svarende til et lastvognstræk hver tredje dag, hvilket er 8-10 gange større end for et flisfyret kedel med samme effekt. 5.6 Energiforhold Udbyttet fra forgasningsanlægget er energi som el og varme samt mineraler i form af aske. På den energimæssige side er det vigtigt at betragte energiforbruget, som går til transport, tørring og forgasning af biomassen således, at der kan foretages en helhedsbetragtning. Tabel 5.6 angiver energiforholdene i forbindelse med anlægget. Side 20 af 40

Energiforbrug Rå gylle Afgasset Gylle Fiberfraktion (30 % TS) til forgasning [tons/dag] 100 100 Fiberfraktion (90 % TS) til forgasning [tons/dag] 33,5 33,5 Energiforbrug til dekantering, [MJ/kg 90 % TS] 0,19 0,32 Energiforbrug til afdampning, [MJ/kg 90 % TS] 5 0,41 0,41 Energiforbrug transport af fiberfraktion [MJ/kg 90 % 0,028 0,028 TS] 6 Samlet energiforbrug, [MJ/kg 90 % TS] 1,14 1,16 Samlet energiforbrug i forhold til brændværdi [%] 7 8,9 10,0 Virkningsgrad inkl. forgasning [%] 86 85 Tabel 5.6: Energiforbruget til fremskaffelse af biomasse til forgasningsanlægget. Af tabellen fremgår det at energiforbruget, fra rå- eller afgasset gylle til en fiberfraktion med 90 % tørstof klar til indfyring, er 9-10 % i forhold til brændværdien. Det fremgår at energiforbruget først og fremmest går til inddampning, og der er i beregningerne taget hensyn til at 78 % af dette forbrug kan genindvindes i form at fjernvarme. På de hidtil udførte forgasningsforsøg er der opnået virkningsgrader på ca. 90 %, og det forventes at det er muligt at nå op på en virkningsgrad på 95 % 8 ved opskalering. Dermed bliver den samlede simple virkningsgrad fra gylle til brændbar gas på 85-86 %. Ved biogas produktion er energiforbruget i forhold til energiproduktion 15-25 %, først og fremmest procesvarme, som kun vanskeligt kan genanvendes. Biogasprocessen kan kun udnytte en del af tørstoffet, men til gengæld hentes der også biogas fra væskefraktionen. Sammenligningen tjener kun til at få en fornemmelse af, hvor meget af energipotentialet der kan udnyttes ved de to vidt forskellige processer. Der er flere nuancer, der skal vurderes, f.eks. at den producerede biogas umiddelbart kan brændes i en forbrændingsmotor, hvor produktgassen egner sig bedre til afbrænding i en kedel. 5.7 Ressource potentiale betragtning 5.7.1 Energi Med termisk forgasning udnyttes det tilførte tørstof næsten fuldt ud, men til gengæld tabes ca. 39 % af tørstoffet fra den rå svinegylle til væskefraktionen ved dekantering. Ved dekantering af afgasset svinegylle tabes ca. 47 % af tørstoffet til væskefraktionen. Ved biogasproduktion udnyttes dele af biogas potentialet fra både tørstof- og væskefraktion, så ud fra en ressourcemæssig betragtning, kan man som helhed opnå større udbytte ved først at afgasse hele gyllemængden, og derefter opkoncentrere tørstoffet for anvendelse til termisk forgasning. Energipotentialet i 1 m 3 gylle ved forskellige processer er vist i tabel 5.7. 5 Det forudsættes 78 % genvinding af fordampningsvarme. 6 Ved gennemsnitlig 14 km kørsel og et energiforbrug på 2 MJ/tons/km. Kilde: Biomasse til energiformål - et strategisk oplæg, Teknologi-Rådet, 1994 7 Ved simpel energibetragtning. Transport af aske og kondensvand er ikke medregnet. 8 Det forudsættes af dem varme gas anvendes umiddelbart i en kedel. Hvis gassen i stedet afkøles uden at udnytte varmen, bliver virkningsgraden ca. 12,5 % mindre. Side 21 af 40

Energipotentiale fra 1 m 3 gylle Enhed Energi Energi MJ/ m 3 & kg MJ/enhed m 3 gylle 1) Biogas 22 23,4 515 2) Forgasning rå gylle 30,5 12,9 393 3) Biogas + separation + forgasning Biogas [m 3 ] 22 23,4 515 Forgasning afgasset gylle [kg TS] 15,9 12,9 205 I alt 720 4) Separation + biogas + forgasning Biogas med forudgående separation [m 3 ] 13,2 23,4 309 Forgasning afgasset [kg TS] 15,9 12,9 205 I alt 514 Tabel 5.7: Energiudbyttet pr. kubikmeter gylle ved forskellige kombinationer af processer. 1) biogas fra rå gylle, 2) Forgasning af fiberfraktionen fra dekanteret rå svinegylle, 3) Biogas fra rå gylle der efterfølgende dekanteres og fiberfraktionen forgasses, 4) Biogas fra fiberfraktionen fra rå gylle, efterfulgt af forgasning af fiberfraktionen fra afgasset gylle. Beregningerne i tabel 5.7 er baseret på, at 30-50 % af biogaspotentialet og 39 % af tørstoffet tabes til væskefraktionen ved dekantering af rå svinegylle. Det fremgår at biogasproduktionen af hele gyllemængden giver mere energi (515 MJ/m 3 ) end forgasning af fiberfraktionen fra dekanteret gylle (393 MJ/m 3 ). En kombination af biogas efterfulgt af dekantering, tørring og forgasning af fiberfraktionen giver det største energiudbytte(720 MJ/m 3 ). Samtidigt opnås en højere opkoncentrering af hhv. fosfor i fiberfraktionen og kvælstof i væskefraktionen, hvilket er fordelagtigt. Tallene i tabel 5.7 er illustreret i figur 5.1. 800 Energiudbytte per kubikmeter gylle 700 Energiudbytte MJ/m3 gylle 600 500 400 300 200 100 0 1 2 3 4 Figur 5.1: Energiudbyttet per kubikmeter gylle ved forskellige proceskombinationer som beskrevet ved tabel 4.6. 1) Biogas fra rå gylle, 2) Forgasning fra fiberfraktionen fra dekanteret rå svinegylle, 3) Biogas fra rå gylle som efterfølgende dekanteres og forgasses, 4) Biogas fra fiberfraktionen fra rå gylle, efterfulgt af forgasning af fiberfraktionen fra afgasset gylle. De forskellige kombinationsmuligheder omtalt ovenfor er illustreret i figur 5.2. Side 22 af 40

Rågylle 5% TS 1) & 3) 2) Tørring Dekantering 4) Biogas Biogas Dekantering Forgasning Dekantering Tørring Tørring Forgasning Forgasning Rejektvand Figur 5.2: Oversigt over de forskellige proceskombinationer der er omtalt. 5.7.2 Mineraler Så godt som alle mineralerne genbruges enten ved tilbageføring med rejektvand, eller via asken fra forgasning. Se afsnit 6.1. 5.7.3 Kvælstof Med de rette foranstaltninger til reduktion af kvælstofemission fra opbevaring og udbringning, kan det meste af kvælstoffet føres tilbage til planterne. Dog vil der være et kvælstoftab fra forgasning af fiberfraktion, idet kvælstoffet frigives ved forgasningen og udledes til atmosfæren med røggassen. Kvælstoftabet kan minimeres ved at fjerne ammonium-n fra fiberfraktionen, således at kun det organisk bundne kvælstof tabes gennem forgasningen. Ammonium-N vil afdampes (fjernes) sammen med vandet ved tørring, så ud fra dette synspunkt er det ligeledes et mål at tørre fiberfraktionen mest muligt inden en forgasning. Fordelingen af hhv. organisk og ammonium-n er vist i tabel 5.8. Ved forgasning af en fiberfraktion med 10 % vandindhold, vil den organiske del at kvælstoffet, samt ca. 5 % af ammonium-n fra fiberfraktionen gå tabt, svarende til ca. 13 % af det totale kvælstofindhold. Side 23 af 40

Kvælstofindhold i afgasset gylle kg/m 3 afgasset gylle N total Organisk N Ammonium- N Afgasset gylle 4,62 0,99 3,63 Fiberfraktion 0,82 0,60 0,21 Rejektvand 3,73 0,41 3,32 Tabel 5.8: Tabellen viser fordeling af hhv. organisk og ammonium kvælstof i afgasset gylle, og i fraktionerne efter dekantering. Side 24 af 40

6 B IPRODUKTER 6.1 Aske Når man taler om biprodukter i forbindelse med termiske forgasning, er det mest betydelige aske. Asken har en række forskellige anvendelsesmuligheder, der følgende vil blive beskrevet. 6.1.1 Lovgivning Der er lovgivningsmæssigt ikke noget, der hindrer forgasning af husdyrgødning. Dog skal man være opmærksom på, at de elementer der forgasses indgår i den enkelte landmands gødningsregnskab. Her tænkes specielt på kvælstof, der under forgasningen bliver forgasset og ikke ender i asken. For næringsstoffer der ender i asken kunne man eventuelt indføre et system således, at disse blev modregnet i gødningsregnskabet, såfremt de anvendes andre steder geografisk. Med hensyn til aske tillader den nuværende lovgivning ikke brug af asken som mineraltilskud i foderblandinger. Men da dette er et åbenlyst anvendelsesområde, er det medtaget i det følgende. 6.1.2 Askesammensætning Alle asketyper fra forgasning, har et større eller mindre indhold af næringsstoffer såsom 10 30 % kalk, 0,1 1,5 % kalium, 1-8 % fosfor samt mikronæringsstoffer på en form, der kan udnyttes af planter og dyr. Sammensætningen af den aktuelle aske og gødning før og efter forgasning er vist i tabel 6.1. Analyse Resultat (tørret gødning) Resultat (aske) Tørstof 92,7 % 99,6 % Total-N 1,8 % - Ammonium + Ammoniak-N 3000 mg/kg - Total-P 2,8 % 7,6 % Kalium (K) 7800 mg/kg 19000 mg/kg Magnesium (Mg) 13000 mg/kg 33000 mg/kg Kobber (Cu ) 170 mg/kg 330 mg/kg Svovl (S) 5100 mg/kg 3400 mg/kg Tabel 6.1: Tabellen viser analyseresultater for den tørrede gødning og asken. Resultaterne er angivet som henholdsvis % [ w / w ] og mg/kg af tørstof [TS]. Tabel 6.1 viser at der sker en tydelig opkoncentrering af de målte næringsstoffer, med undtagelse af svovl. Asken er udtaget fra anlægget i forbindelse med gennemførsel af et forsøg, der løb over relativt kort tid, hvorfor forgasningsprocessen ikke nåede et stabilt niveau med hensyn til ophobningen af askebestanddele i bed-materialet. Dette betyder, at der på grundlag af tabellen ikke er belæg for at konkludere, hvordan de endelige koncentrationer af næringsstoffer vil være i asken. Side 25 af 40

Tendensen vil dog være, at asken med tiden bliver mere rig på de stoffer, der har tendens til at blive ophobet i bed-materialet og først når koncentrationerne i bed-materialet er nået op på et konstant niveau, kan man se bort fra den akkumulerede masse. Det er derfor muligt at forudse at indholdet af P, K, Mg og CU vil stabilisere sig på et niveau, der er væsentligt højere end det i tabellen angivet. Mineralernes endelig koncentration i asken afhænger af, hvor meget aske, der er i biomassen, dvs. hvis askeindholdet ligger på, de i tabel 5.2 angivne 27 %, vil mineralerne blive opkoncentreret tilsvarende. 6.1.3 Anvendelsesmuligheder for asken Asken, der er et affaldsprodukt fra den biokemiske omdannelse af biomassen, kan umiddelbart tilskrives fire mulige anvendelsesområder. Gødskning af afgrøder Mineraltilskud i foder Som bindemiddel i cement og betonindustrien Fyldstof i forbindelse med vejlægning o. lign. Af disse muligheder er de to første mest hensigtsmæssige ud fra den betragtning at næringsstofferne i asken bliver genbrugt i det biologiske kredsløb. Gødskning Umiddelbart afhænger askens brugbarhed som gødningstilskud af hvilke og i hvor store mængder de forskellige makro -og mikronæringsstoffer forefindes i asken. Derudover er deres kemiske tilstand afgørende for om de er planteoptagelige. Fra forsøg med forbrænding af svinegødning foretaget på North Carolina State University vides det at bl.a. P, K og Mg i asken er højt opløselige, hvilket indikerer at de også er højt optagelige 9. Da forbrænding foregår ved en højere temperatur end forgasning, antages det at opløseligheden af næringsstofferne som et minimum er ligeså stor ved forgasning ved forbrænding. For at den enkelte landmand skal kunne udbringe asken direkte, er det nødvendigt at analysere asken for næringsstofindhold, dette skyldes at askens indhold er bestemt af en række faktorer heriblandt dyreart, fodertype, halmmængde i husdyrgødningen osv. Dette betyder at askesammensætningen kan variere fra gang til gang. Til spredning af asken findes der bl.a. fra Maskinfabrikken Bredal A/S fuldbredspredere konstrueret til TASP (Tørt AfSvovlingsProdukt, svovlholdigt biprodukt fra kraftværkernes fjernelse af svovldioxid fra røgen). Et muligt alternativ vil være, at afhænde asken til producenter af kunstgødning, der på basis af store mængder aske kan producere en ensartet kunstgødning ved at tilsætte de næringsstoffer, der mangler i asken. Kunstgødningen, der fremstilles, kan udbringes på markerne i pulverform, eller den kan presses i piller og herefter udbringes. 9 T.A. van Kempen, Ultimate Recycling: Ash From Combustion Of Swine Manure Used As A Mineral Source For Pigs, Swine News, October 2002, Volume 25, Number 09 Side 26 af 40

Udover næringsstofmæssige aspekter ved at bruge aske til gødskning indeholder aske i frisk tilstand brændt kalk, der reagerer stærkt alkalisk og kan have nogen betydning som grundforbedringsmiddel, både ved ændring af jordens reaktion og forbedre svære jorders fysiske tilstand. Asken kan også tilsættes spagnum, muld, herunder i plantesække osv., og anvendes af private haveejere eller i væksthuse. Eller den kan eksporteres til lande, hvor der er mangel på de næringsstoffer, der er i asken. Mineraltilskud Traditionelt set er bl.a. svin blevet fodret med husholdningsaffald, og selv om det ikke har været indset på daværende tidspunkt, resulterede dette system i et kontinuerligt genbrug af mineraler som f.eks. fosfor. En måde hvorpå man kan genindføre dette system er ved at anvende asken, og dermed mineralerne, fra forgasning af svinegødningen, som mineraltilskud til bl.a. svin. Rent dyreetisk ser vi ingen problemer i at bruge asken som mineraltilskud. Man bør ikke se på asken som fæces, men som er affaldsprodukt fra energiproduktion, der tilfældigvis indeholder en række af de mineraler som svin og andre husdyr har brug for. Umiddelbart afhænger brugbarheden af asken som mineraltilskud af, hvordan de forskellige mineraler der er i gødningen, bliver påvirket af forgasningen og dermed i, hvilken form de forefindes. Da de organiske bestanddele i husdyrgødningen og dermed også alle eventuelt sygdomsfremkaldende mikroorganismer bliver nedbrudt gennem forgasningen, er der rent sundhedsmæssigt ingen problemer forbundet med brugen af asken som mineraltilskud til foderet 10. Amerikanske forsøg med fodring af svin med foder iblandet aske som mineral tilskud, har tilmed vist sig værende en glimrende mineralkilde 11. Disse forsøg dækker dog ikke aske fra forgasning af fiberresten fra biogasanlæg, der som tidligere omtalt ofte iblandes forskellige organiske tilsætningsstoffer for at forøge energiudbyttet. For fodring med asken gælder som for brugen til gødskning, at det vil være fordelagtigt at lade foderproducenter forarbejde asken til foder, da indholdet af de forskellige mineraler ikke er konstant og klart defineret. Hvis asken skal anvendes direkte på gårdniveau kan landmændene få analyseret asken på et akkrediteret laboratorium, således at det nøjagtige mineralindhold bliver kendt, og herefter selv lave foderblandinger med den korrekte mineralsammensætning. 10 J. B. Koger, G.A. Wossink og T.A. van Kempen, Belt Manure Removal And Gasification System To Convert Manure To Fuel: The Re-cycle System. Forty-Sixth Annual North Carolina Pork Conference 11 T.A. van Kempen, Ultimate Recycling: Ash From Combustion Of Swine Manure Used As A Mineral Source For Pigs, Swine News, October 2002, Volume 25, Number 09 Side 27 af 40

7 Ø KONOMI 7.1 Salg af energi Det forventes at anlægget kan være til rådighed for drift i 6.500 timer om året, svarende til 74 % af tiden. Der er flere variationer for afsætning af den producerede energi. Der er naturligvis det største perspektiv i at erstatte naturgas eller andet fossilt brændstof med energiproduktionen fra forgasningsanlægget. En mulighed er at producere varme eller strøm og varme, hvor strømmen sælges til nettet, og varmen sælges til lokale forbrugere. Dermed bliver det varmebehovet der bliver bestemmende for hvor stort en effekt der kan afsættes. For projektgruppen har det været nærliggende at undersøge muligheden for placering i Hurup. En anden afsætningsmulighed er på større kraftvarmeproducerende anlæg der anvender naturgas til overophedning af damp til dampturbineanlægget. Det kunne f.eks. være affaldsforbrændingsanlægget i Thisted, eller Maabjergværket ved Holstebro. En tredje mulighed kunne være at erstatte naturgas der anvendes til drift af varmepumpen på det geotermiske anlæg i Thisted. 7.1.1 Varme Som eksempel for kraftvarmeproduktion anvendes en by på størrelse med Hurup, dvs. med godt 1400 tilsluttede forbrugere. Der foretages i det følgende overslagsberegninger med Hurup som eksempel. Varmebehovet og variationen heraf over året kendes ikke eksakt, men data fra en anden vestkystby anvendes, med korrektion for antal forbrugere mm. Med denne tilnærmelse kan varmeproduktionen illustreres med kurven i figur 7.1. Side 28 af 40

9000 Varmeproduktion for fjernvarmeværk 8000 7000 Produktion kw 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Figur 7.1: Varmeproduktionskurven over et år for et varmeværk på størrelse med Hurup Fjernvarme. Tallene fremkommer fra målinger på et andet decentralt fjernvarmeværk på den nordjyske vestkyst, idet der er korrigeret for antal forbrugere. Det ses at forbruget fra maj t.o.m august stort set er konstant på ca. 1,1 MW. 7.1.2 El Ved ren varmeproduktion vil forgasningsanlægget kunne yde ca. 3,5 MW, mens der ved kraftvarmeproduktion kan forventes en eleffekt på 1 MW og en tilhørende varmeeffekt på ca. 2,5 MW. Dermed vil det ikke være muligt at køre med fuld ydelse i sommerhalvåret. Med ren varmeproduktion må effekten gennemsnitligt neddrosles til 42 % af fuldlast i 6 måneder fra 15/4 til 14/10, mens det ved kraftvarmeproduktion ligeledes må neddrosles til 42 % af fuldlast, men kun i 4 måneder fra 15/5 til 14/9. Eventuel el-produktion sælges til nettet i henhold til kommende ny lovgivning, vedtaget 29/3 2004, dette betyder at strøm produceret på decentrale kraftvarmeværker afregnes til mindst 34 øre/kwh over de næste 20 år. Til sammenligning garanteres strøm fra biogas en højere pris på 60 øre/kwh de første 10 år, og derefter 40 øre/kwh. De mulige konfigurationer for energiproduktion hhv. som varme og kraftvarme er vist i figur 7.2 og 7.3. Side 29 af 40

Forgasser 5 MW Varmtvands - kedel 1,8 MW Fjern - Varme 3,5 MW Dampkedel (lavtryk) 2,2 MW Damptørrer 2,2 MW gas damp Fremløb/retur El Figur 7.2: Gassen anvendes til produktion af varmt vand og damp til tørreanlægget. Gennem 6 måneder om sommeren må effekten reduceres til 42 % af fuldlast pga. reduceret varmebehov. Forgasser 5 MW Dampkedel (højtryk) 4,0MW Fjern- Varme 2,5 MW El salg Generator 1 MW Dampturbine Damptørrer 2,2 MW gas damp Fremløb/retur El Figur 7.3: Gassen anvendes til produktion af damp, der driver en dampturbine, hvorefter dampen anvendes til tørreanlægget og til produktion af varmt vand. Gennem 4 måneder om sommeren må effekten reduceres til 42 % af fuldlast pga. reduceret varmebehov. I tabel 7.1 er angivet de anslåede indtægter i forbindelse med salg af energi. Der er fire forskellige muligheder angivet i tabellen, ren varmeproduktion A), kraftvarmeproduktion i f.eks. Hurup B), kraftvarmeproduktion ved erstatning af naturgas, hvor der er mulighed for at anlægget kører med fuldlast C) og ved at erstatte varme fra naturgas D). Side 30 af 40

MWh pris Indtægt kr/mwh 1000 kr. A) Energi salg ved ren varmeproduktion 16.455 120 1.975 B) Energisalg ved kraftvarme-produktion Varme 13.425 120 1.611 El 5.246 340 1.784 I alt ved kraftvarmeproduktion 18.670 3.395 C) Energisalg ved kraftvarme-produktion Varme 16.635 240 3.992 El 6.500 340 2.210 I alt ved kraftvarmeproduktion 23.135 6.202 D) Energisalg ved erstatning af naturgasvarme 23.135 357 8.259 Tabel 7.1: Mulige indtægter for energisalg, hhv. A)ved ren varmeproduktion, B)ved kraftvarmeproduktion i f.eks Hurup, C) Med kraftvarmeproduktion, ved erstatning af naturgas og med mulighed for at køre fuldlast, D) Erstatning af naturgas der udelukkende anvendes til opvarmning. 7.2 Salg af aske Asken, der er et biprodukt fra produktionen af energi i forbindelse med termisk forgasning, indeholder som nævnt stort set alle mineralerne, der findes i fiberfraktionen før forgasningen. Det forventes at asken kan sælges f.eks. til gødningsindustrien, og dermed bidrage på indtægtssiden for forgasningsanlægget, men det har ikke været muligt at finde eksakte priser herfor. Derfor anvendes en anslået værdi på 1645 kr/tons aske, der fremkommer ud fra mængden af fosfor og kalium i asken, og disses normale handelspris, dvs. et indhold per tons aske på 154 kg P og 30 kg K 12, som koster hhv. 10 og 3,5 kr/kg. Figur 7.4 angiver værdien af forskellige separationsprodukter, inkl. brændt humus, som kan sidestilles med asken fra termisk forgasning. Ved ren varmeproduktion, eksempel A) svarende til 53 % fuldlasttid, vil der produceres ca. 1570 tons aske per år, der kan indbringe ca. 2.6 mio. Kr. ved salg. Ved eksempel B), svarende til 60 % fuldlaststid, produceres ca. 1780 tons aske som kan indbringe 2,9 mio. Kr. Ved eksempel C&D) kan der med 74 % fuldlasttid produceres ca. 2200 tons aske, som kan indbringe 3.6 mio. Kr. 12 Kilde: DJF Intern rapport nr. 152, Separation af afgasset gylle med dekantercentrifuge, H.B.Møller, M. Maahn & K. Skaaning Side 31 af 40

Figur 7.4: Gødningsværdien af forskellige fraktioner fra svinegylle 7.3 Anslåede anlægsudgifter Det forventes at anlægsomkostninger, udgifter og indtægter bliver som vist i tabel 7.2. Varmeproduktion Kraftvarmeproduktion Bygninger 5.000 5.000 Vejanlæg, plads, vægt mm. 2.000 2.000 Damptørrer 2.600 2.600 Fjernvarmetilslutning 2.000 2.000 El-tilslutning 50 300 Forgasser 15.000 15.000 Kedelanlæg 3.000 4.500 Turbineanlæg 0 2.500 Diverse 10.000 10.000 Investering i alt 39.650 43.900 Tabel 7.2: Formodede anlægsudgifter i 1000 kr. Side 32 af 40

7.4 Budget Simpel tilbagebetalingstid Omsætning A B C D Salg af el 1.784 2.210 Salg af varme 1.975 1.611 3.992 8.259 salg af aske 2.580 2.927 3.627 3.627 salg i alt 4.555 6.321 9.829 11.886 Udgifter vedligeholdelse 463 478 593 463 lønudgifter 600 600 600 600 forsikring 280 280 280 280 administration 150 150 150 150 udgifter i alt 1.493 1.508 1.623 1.493 Resultat før financiering 3.062 4.813 8.207 10.394 Investering 39.650 43.900 43.900 39.650 Simpel tilbagebetalingstid 12,9 9,1 5,3 3,8 Tabel 7.3: Budget for 4 forskellige konfigurationer. A) Der produceres varme i en by som Hurup. Effekten må neddrosles om sommeren pga. reduceret varmebehov. Indtægten for varmesalg er begrænset til 12 øre/kwh, da Hurup allerede har meget billig varme fra flisfyring. B) Der produceres kraftvarme i en by som Hurup. Effekten må neddrosles om sommeren pga. reduceret varmebehov, men ikke så meget som i A). C) Der produceres kraftvarme i et område hvor varmebehovet er tilstrækkeligt til at køre fuldlast i hele tilrådighedstiden (74 %), og hvor man erstatter naturgas, hvorfor afregningsprisen for varme vurderes at blive det dobbelte, 24 øre/kwh. D) Der produceres udelukkende varme, f.eks. til overhedning af damp på større kraftværk, eller på geotermisk anlæg. Der erstattes naturgas til en pris af godt 35 øre/kwh. Det er som i B) og C) forudsat at varmen til damptørring af biomassen kan hentes fra lavtrykssiden af dampturbinen, og at denne varme igen kan genindvindes til fjernvarme. Dermed bliver den simple tilbagebetalingstid mellem 3,8 og 12,9 år. Side 33 af 40

8 M ILJØPÅVIRKNING Der er ingen eller få umiddelbare negative miljøeffekter i forbindelse med termisk forgasning. De begrænsninger, der er miljømæssigt i forbindelse med anlægget er hovedsageligt knyttet til de affaldsprodukter, som er i forbindelse med driften og lugtgenerne i forbindelse med modtagelse af husdyrgødningen. 8.1 Bed-Materiale En strøm af bed-materiale vil skulle aftappes og erstattes med frisk sand såfremt dette viser sig nødvendigt for undgåelse af for stor ophobning af smeltedannende stoffer i bed-materialet, og/eller hvis der med tiden dannes agglomerater (sammensmeltninger), som vil skulle udtages fra bunden af bed en inden de når at forstyrre fluidiseringen. Men ved forgasning af husdyrgødning går vi foreløbigt ud fra, at det ikke vil være nødvendigt at udskifte bed-materialet, men blot at tilsætte lidt frisk sand til beden efterhånden som bed-materialet slides og støvet havner i asken. Hvis husdyrgødningen indeholder sand eller tilsvarende grove og mekanisk stabile inerte partikler, kan tilsætning af frisk sand evt. undgås og hvis indholdet af inertpartikler er meget stort kan aftapning fra beden evt. blive nødvendig for at undgå at beden vokser. Umiddelbart forventes det, at evt. aftappet bed-materialet vil være ligeså miljømæssigt uproblematisk som asken. Dette bør dog undersøges, for man kunne også forestille sig en ophobning af tungmetaller mv. I givet fald er det dog ikke nødvendigvis en stor ulempe, for hvis der er tale om en beskeden massestrøm, kan deponering af denne være en metode til undgåelse af ophobning af de relevante stoffer i husdyr, på markerne og i fødevarerne. 8.2 Aske En beskrivelse af asken findes i afsnit 6.1. 8.3 Lugt Etablering af et forgasningsanlæg i landzone vil kræve, at der laves en VVM screening og evt. en VVM vurdering af anlægget og konsekvenserne for miljøet i området. I forbindelse med VVM vurderingen vil den måske største interesse samle sig om lugtforholdene. De lugtgener der er i forbindelse med den daglige drift af anlægget vurderes til at være minimale. Grunden til dette er bl.a. at den producerede gas afbrændes lige efter den er dannet, hvilket betyder at risikoen for udslip fra lager elimineres. Det vil derudover være muligt at undgå lugt hidrørende fra bl.a. ikke-kondenserbare gasser fra damptørringen ved, at tilføre sådanne lugtende gasstrømme til forgasseren og/eller kedlen. Side 34 af 40

Det bør således være et mål for anlægget, at der ikke må forekomme lugtgener, med mindre at der i forbindelse med driften opstår kortvarige forhold, der bør gives fortrin for at opretholde en hensigtsmæssig drift. Hvis der i perioder planlægges aktiviteter, som giver øget risiko for lugtproblemer bør disse planlægges således at lugtgener påføres så få naboer så muligt. Dette gøres ved at tage højde for vindretningen og informere beboere i området i forvejen. De daglige rutiner i forbindelse med driften skal til enhver tid være tilrettelagt på en sådan måde at risikoen for lugt minimeres. Dette gælder specielt for forhold i forbindelse med aflæsning af biomasse og daglige vedligeholdelsesopgaver. 8.4 Kvælstofemission Den store mængde kvælstof bundet i biomassen indebærer, at der er en risiko for en høj emission af NO x fra en forbrænding af biomassen. Udledning af kvælstofoxider (NO x ) er en primær årsag til dannelse af smog, og er hovedsageligt problematisk i lokalmiljøet. NO x -emision resulterer ligeledes i forsuring (syreregn) over større afstande. Men også på dette punkt er det en fordel, at forgasse biomassen. Grunden til dette er, at der er et kemisk reducerende miljø i forgasseren, hvilket bevirker at en forholdsvis stor del af N bundet i biomassen vil findes i gassen som N 2. N 2 findes i gassen på bekostning af mere NO x dannende gasser som NH 3 (ammoniak) og HCN (hydrogencyanid). N 2 danner kun såkaldt "termisk NO x ", dvs. under forbrænding ved unødigt høje temperaturer (fra ca. 1500 C) og primært ved unødigt højt lufttilførsel. Den atmosfæriske luft består af ca. 78 % N 2, hvorfor N 2 udledning fra forgasseren er uden betydning. Den begrænsede mængde NO x, der frembringes ved forgasningen kan reduceres yderlige ved at afbrænde gassen i en lav-no x -brænder, ligesom det er muligt at opnå yderligere NO X -reduktion ved hjælp af f.eks. den "high dust" de- NO x katalysator, der som standard findes i moderne kraftværkskedler. Reduceret NO x -emission kan også opnås ved såkaldt "re-burning" idet en del af gassen benyttes som re-burning gas, som skaber en reducerende zone sidst i forbrændingskammeret, hvor den ellers delvist NO x dannende NH 3 så tjener som NO x -reduktionsmiddel. 8.5 CO 2 Produktion af energi er hovedsageligt baseret på udnyttelse af fossile brændsler, dvs. kul, olie og naturgas. Fossile brændsler er i modsætning til biomasse, CO 2 producerende. I tabel 8.1 er angivet, størrelsen af CO 2 udledningen ved energiproduktion med kul, olie og naturgas. Side 35 af 40

Brændsel CO 2 udledning [kg /GJ] Kul (60 70 % C) 95 Olie 74 Naturgas 57 Tabel 8.1: CO2 udledning fra fossile brændsler angivet i kg pr. GJ energi 13. I forbindelse med brugen af biomasse udledes CO 2 kun i begrænsede mængder i forbindelse med forbehandling, håndtering og transport. Bortset fra dette er energiproduktion baseret på biomasse CO 2 neutral, hvilket vil sige, at der kun bliver udledt den CO 2, som biomassen tidligere har optaget. På sigt kan energiforbruget til forbehandling, håndtering og transport helt eller delvis erstattes af CO 2 neutral brændsel. Der er derfor betydelige miljømæssige fordele forbundet med at anvende forgasning af biomasse til energiproduktion. 8.6 Dioxin I forbindelse med biomasse har der været meget diskussion om dioxin, da biomasse indeholder store mængder klor, der under de rigtige betingelser medvirker til dannelsen af forskellige dioxin derivater. Dioxiner er forbindelser, som består af en seks-ledet ringstruktur med to dobbeltbindinger og to iltatomer. Dioxin kan ophobes i fedtvæv og virker kræftfremkaldende. Dioxin dannes typisk ved nedkøling af røggas til 4-500 C, såfremt de rigtige stoffer er til stede (bl.a. klor og kobber som katalysator). Men da vi i tilfældet med denne type forgasning ikke kommer under 600 C, for at undgå udkondensering af tjærestoffer, er dioxindannelse ikke formodentligt noget problem. 13 CO 2 Hvorfra, hvorfor, og hvor meget?, Faktuelt, nr. 30, 28. januar 2000, Danmarks Miljøundersøgelser. Side 36 af 40

9 O RGANISATION 9.1 Selskabsform Der er for nuværende ikke truffet beslutning om hvilken selskabsform, der er passende til organisationen. Selskabsformen afhænger af en række faktorer, hvilke forhold der er omkring den endelige finansiering, organisationens status, offentlige interesser osv. 9.2 Drift Det forventes, at der ansættes medarbejdere med ansvar for den daglige drift. Det forventes ligeledes, at der tilknyttes eksterne konsulenter i forbindelse med opstarten af anlægget, samt til udvikling af egnede procedurer til den daglige drift og afprøvning af forskellige biomasser. Side 37 af 40

B ILAG A: LT-CFB FORGASSER Fordelene ved brugen af forgasning i forhold til en almindelig afbrænding Det er muligt at anvende en billigere risteløs kedeltype Der er et bredt brændselsspekter (slam, træ, halm,...), Der er et lavere totalt luftoverskud (mindre tværsnit og røgtab), Der sker en mere fuldstændig udbrænding, Der er en reduceret NOx-emission Reduceret dioxin udledning, grundet den veldefinerede temperatur gennem forgasningen Der sker en reduceret tilsmudsning og slaggedannelse, Asken der fremkommer, er mere anvendelig Princip Gennem forgasningen omdannes karbonholdige materialer til brændbare gasser. Forgasning består i princippet af to forskellige processer, pyrolyse og en efterfølgende forgasning af den ikke brændbare rest som pyrolysen efterlader. Efter tørring er den første proces som brændstoffet kommer igennem pyrolyse. Pyrolysen sker i en Cirkulerende Fluid Bed reaktor (CFB reaktor) ved en temperatur på ca. 650 C. Pyrolysen sker hurtigt på grund af god kontakt mellem brændslet og det glødende sand. Under pyrolysen gennemgår de termisk ustabile bestanddele i brændslet en nedbrydning, i et iltfattigt miljø, hvilket typisk resulterer i at omkring 80 % af brændselspartiklernes masse bliver til gas. Pyrolysegassen består hovedsageligt af mere eller mindre komplekse hydrocarbonater, metan (CH 4 ), H, CO, CO 2 og vanddamp. Den faste (koks-)rest består af karbonstrukturer, hvori en stor del af brændslets indhold af mineralske (senere askedannede) komponenter typisk vil være fastholdt. Fra toppen af CFB reaktoren føres inertpartikler (typisk sand og aske), koks, pyrolysegas og andre bestanddele ind i den primære cyklon, hvorfra pyrolysegas, koksgas og især de mindste askepartikler sendes videre til en sekundær cyklon, hvor asken frasepareres, medens gassen ledes videre til f.eks. afbrænding i en kraftværkskedel. Temperaturen i den sekundære cyklon er på ca. 600 C. Den lave temperatur betyder, at det meste af kaliummet og noget af kloren forbliver på fast form og kommer ud med asken. Gassens lave temperatur efter primærcyklonen betyder at mineraler som Ca, Na, K og P forekommer på fast form, og derfor kan skilles ud sammen med asken, hvorved denne opnår høj mineralværdi. Dermed undgår man at skulle anvende en rågaskøler, som på anlæg, der kører med højere temperatur, som er nødvendig for at kondensere ovennævnte komponenter. Rågaskøling er en kompliceret og fordyrende proces, da køleren skal operere i et særdeles aggressivt miljø. Separationen af især alkali betyder endvidere, at den producerede gas kan benyttes til elproduktion på bl.a. moderne høj-effektive kraftværker, og i tilfælde Side 38 af 40

af at der er tale om kulfyrede kedler, undgår man at sammenblande askerne så kulasken fortsat kan afsættes til cementindustrien. Den fraseparerede sand og koks fra den første cyklon ledes til en Boblende Fluid Bed (BFB) koksreaktor hvor den egentlige forgasning finder sted ved 730 C. Den glødende koks indgår i en kemisk reaktion med hovedsageligt luft og vanddamp, og koksen omdannes således til lette gasser som CO, CO 2 og H 2 (koksgas). De fineste og letteste kokspartikler befinder sig hovedsageligt i den øverste del af BFB kammeret og vil derfor kun i mindre grad vandre fra BFB-kammeret over i CFB-kammeret. Dette betyder at opholdstiden for kokspartiklerne i BFBkammeret er høj, hvilket medvirker til en god omdannelse af koksen på trods af den lave temperatur. Tilstedeværelsen af relativt store mængder koks og såvel lav som meget ensartet temperatur modvirker desuden agglomering 14 og askebelægninger i BFB reaktoren, hvilket er essentielt for undgåelse af driftsforstyrrelser, som i særlig grad er en risiko, når der benyttes unge landbrugsafledte biomasser som f.eks. halm. Opbygning LT-CFB forgasseren er i princippet opbygget som vist i figur A.1. 14 Sammensmeltning af aske, sand mm. som følge af at temperaturen for askens smeltepunkt overskrides. Side 39 af 40

Pyrolysegas Koksgas Koks Inerte bestanddele Aske 1. Cyklon 2. Cyklon ~ 600 C CFB Pyrolyse Reaktor Askebeholder Brændsel BFB Koksreaktor ~ 650 C ~ 730 C Kontrolgas Figur A.1: Skematisk opbygning af en LT-CFB forgasser. Side 40 af 40