Hvad er de praktiske og teknologiske udfordringer for en større biogasproduktion Henrik B. Møller Det Jordbrugsvidenskabelige fakultet Aarhus Universitet U N I V E R S I T Y O F A A R H U S Faculty of Agricultural Sciences
Produktion af biogas baseret på husdyrgødning PJ year -1 Biogasproduktion 1990-2007 14 12 10 8 6 4 2 0 Nuværende 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 Biogas fælles anlæg Gård anlæg Total Fremtid: 50% af al husdyrgødning = 10 store fælles anlæg om året U N I V E R S I T Y O F A A R H U S Faculty of Agricultural Sciences
Fælles anlæg med import af affald - Forudsætningen for succes indtil nu Fødevare industri Højt indhold af energi Samt modtage gebyrer Gård Biogas Gård Gård CSTR Kraft varme
Fremtidens praktiske og teknologiske udfordring Skabe økonomi under nye ramme betingelser uden mulighed for tilsætning af let omsætteligt affald Sikre at der er investorer, placeringer og godkendelser til 10 store fællesanlæg om året.
Hvad er udfordringen ved husdyrgødning 80% af al husdyrgødning har meget lav energitæthed 50% af organisk stof i husdyrgødning omsættes ikke med dagens teknologi Husdyrgødning har meget højt NH3 indhold og svovl, der giver hæmning Ej lagerstabilt, methan tab? Høje anlægs investeringer ved dagens teknologi 92-97 % vand 3-8 % tørstof Aske Organisk stof (nedbrydeligt) Organisk stof (unedbrydeligt)
Praktiske og teknologiske udviklingsområder Råvarer Processer Økonomi og miljø Restfraktioner og gødningsanvendelse
Råvarer Husdyrgødning 1. Gylle 2. Dybstrøelse 3. Fiber Afgrøder 1. Enårige højværdi afgrøder 2. Flerårige miljø afgrøder 3. Vedvarende arealer 4. Økologiske 5. Akvatisk biomasse Affald 1. Høj værdi affald 2. Slam, husholdningsaffald 3. Lav værdi
Væsentlig forhold ved råvarer Tilgængelighed (potentialer) Råvare pris lavest mulige pris (kr/m 3 CH 4 ) Energitæthed (m 3 CH 4 /ton) størst mulig transport/anlægs kapacitets udnyttelse Miljøgevinst (drivhusgas gevinst, næringsstofudnyttelse og tab)
Pris for fremstilling af methan i råvare udgift (kr/ch 4) Råvarer 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Gylle 5 km Fiber kemira (gyllesep) Højværdi afgrøder 0 50 100 150 200 250 300 350 Gylle ab gård separation vandbesparelser vedvaernde arealer Dybstrøelse (fjerkræ) 15 km Udbytte af biomasse (m3 CH4/ton) Glycerol, fedt mm.
Råvare pris (kr/m 3 CH4) Råvarepris og energipotentiale (nationalt) 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Glycerol, fedt mm. Vedvarende arealer Dybstrøelse (fjerkræ) 15 km Fiber (gyllesep)?? Gylle bio gasanlæg (5 km) Gylle ab gård 0 5 10 15 20 25 30 Energipotentiale PJ/år (brutto) Højværdi afgrøder (10% areal)
Praktiske/teknologiske udviklingsbehov i råvarer Forøgelse af energitæthed i gylle (vandbesparelser, separation kilde/mekanisk-kemisk) Tilpasning af biogas til nye gødningsteknologier, forsuring etc. Cost-benefit analyse af forskellige metoder til kvalitets forbedring af husdyrgødning
Processer Procesforståelse og processtyring 1. Hæmningsmekanismer 2. Overvågning, kontrol, styring on-line, at-line Forbehandling 1. Kemisk-fysisk (macerering, trykkogning, syre/base, ultralyd) 2. Enzymer Proces design 1. Seriedrift 2. Nye koncepter ( fremtidens biogas ) 3. In-line NH 3 fjernelse.
Forbehandling Eksempel på forventet effekt med biomasse med 50% nedbrydelighed 0% 10% 20% 30% 40% 50% Macerering Enzymer Ultralyd Forskellige forbehandlingsmetoder er velegnet til forskelligt TS indhold og biomasse nedbrydelighed kemisk Termisk/kemisk (lav og høj temperatur)
Praktiske/teknologiske forskningsbehov i forbehandling Fastsættelse af effekten af forskellige forbehandlingsmetoder Cost benefit analyse af metoderne, hvor får vi mest for pengene.
Nye koncepter fremtidens biogas GÅRD Biogas Fosfor gødning GÅRD GÅRD GÅRD 700 t/d 75% Svinegylle 25% Kvæggylle 2 x CSTR BIOGASFÆLLESANLÆG Ammonium gødning Separation Væske fraktion Fiber fraktion Seriedrift: Effekt ved forskellige kombinationer af temperatur og opholdstid?? GÅRD GÅRD GÅRD Fosfor gødning 75% Svine- 25% Kvæggylle Biogas Vådoxidation/trykkogning GÅRD Ammonium gødning Svine gylle Væske fraktion Separation Tykke fraktion 480 t/d 10% TS BIOGASFÆLLESANLÆG Ammonium gødning Separation Væske fraktion Fiber fraktion Forseparation, rec. fiber og forbehandling: Effekt ved forskellige kombinationer af temperatur og opholdstid??
Efterbehandling og restprodukter Harmoni 1. Separation og afsætning af overskudsnæringsstoffer N og P Termisk omsætning af fiber 1. Koncentreret gødning 2. Udnyttelse af rest energi
Konklusion Der er store praktiske og teknologiske udfordringer i at nå mål. Stort behov for at kvalitets forbedre gylle, opgradering og forbehandling Behov for udvikling af anlæg der mere effektivt udnytter husdyrgødning, ny generation af anlæg, anlægsbesparelser??, nye råvarer. Behov for opgradering af gødning og optimering af miljøgevinster.
Tak for opmærksomheden!!