Strukturudvikling og beslutningsstøtte til placering af fremtidens biogasanlæg Økonomiseminar, Foreningen for Danske Biogasanlæg, 10. december 2012 PhD kandidat: Mikkel Bojesen, Københavns Universitet, Fødevareøkonomisk institut mbo@foi.ku.dk
Hvad arbejder jeg med? Bioenergi forpligtigelser VE direktiv 2009 Grøn vækst 1.0, 2.0 Kommuneplanlægning 2013 Agrobaserede bioenergi potentialer Udvidelse af biogas produktion Fremtidig husdyrproduktion Biogas som del af fremtidigt bioenergisystem Effektiv CO2 reduktion Buffer for vind produktion Produktions udfordringer Høje transportomkostninger Stort vidensbehov Behov for beslutningsstøtte
Hvad arbejder jeg med? (II) Placering også en akademisk udfordring: Mange interessenter Mange hensyn Mange hensyn Mange kriterier There are gaps in the breadth of literature regarding bioenergy systems. These are determining the best plant capacity (1.2%),, determining Minimering the af best transportomkostninger location for facilities (5.9%). These problems are Minimering addressed in af other afstand works til fjernvarmenet but not using og multi-criteria fjernvarmekunder methods. Maksimering af landmandsdeltagelse - (Scott Jobskabelsespotentialer et al. 2012, Energy) Nitrogenreduktion Minimering af eksternaliteter såsom lugtgener og transportgener for at undgå NIMBY effekter. Spatiale attributter Bioenergi forpligtigelser spatial MCDM spatiel beslutningsstøtte (SDSS)
Hvad arbejder jeg med? (III) Biogas produktions analyse Spatial Multi Criteria Evaluering Placerings analyse
Strukturudvikling i Dansk husdyrproduktion 1999-2009 Year 1999 2002 2009 Sows (mio) 1.139 1.203 1.167 Finishers (mio) 7.107 7.808 6.808 Piglets (mio) n.a. 3.221 5.416 Dairy cattle (mio) 0.632 0.567 0.559 Other cattle (mio) 0.871 0.701 0.573 Number of farms 32,670 27,134 14,093 Høj dansk produktion af svin og malkekvæg Koncentrering af industrien Hvem bliver, hvem går ud?
Nationale strukturudvikling, svin 1999-2009
Nationale strukturudvikling, malkekøer 1999-2009
Strukturudvikling igennem 10 år, svin
Strukturudvikling igennem 10 år, malkekvæg
Geografi betyder noget! Udviklingen på regionalt plan er mere ensartet end på nationalt plan Regional modellering i stedet for national modellering Modellering af forskellige sektorer: søer, smågrise, slagtesvin, malkekøer, andet kvæg (ungkvæg). Fremskrivninger baseret på overgangssandsynligheder
Spatial fremskrivning af biogas potentialer i Danmark Dyretype ton / DE CH4 m3/t m3 CH4/DE Søer 24.00 6 144 Slagtesvin 17.50 11 192.5 Smågrise 24.00 6 144 Malkekvæg 19.89 13 258.57 Andet malkekvæg 25.77 13 335.01 Kilde: Agrotech 2011 Konklusion: Konservativt estimat - fortsat koncentration men stabilt lokalt biogas potentiale frem mod 2025.
Hvor skal fremtidens biogasanlæg ligge? Markedsanalyse for eksisterende anlæg Baserer sig på vejnetsanalyse med gældende hastigheder for lastbiler (start og stopomkostninger ikke inkluderet) Analyse af top 5 af eksisterende anlæg Ribe Linkogas Studsgaard Lemvig Maabjerg Hvordan er deres forsyningsmæssige markedssituation i dag og i fremtiden?
10 min køretid, 3 ud af 5 kan dække deres efterspørgsel. 20 min køretid, alle 5 anlæg kan dække deres efterspørgsel. Udbud afhænger af landmænds vilje til at levere gylle. Efterspørgsel afhænger også af produktionsteknologi (% gylle i biogassen) Capacity from slurry (m3/year) % of supply w. 10 min drive time % of supply w. 20 min drive time % of supply w. 30 min drive time % Slurry Year Plant biomass 2009 Ribe 2457600 0.8 190.7 702.3 1515.0 2020 192.9 683.5 1466.8 2009 Linkogas 2918400 0.8 114.0 521.8 1261.8 2020 109.8 516.1 1215.3 2009 Lemvig 3564800 0.8 102.2 293.6 419.0 2020 100.5 287.5 412.1 2009 Studsgaard 2918400 0.8 65.1 415.6 1027.4 2020 57.4 396.4 990.9 2009 Maabjerg 9113600 0.8 26.6 157.8 381.7 2020 25.6 153.1 370.0
Hvad er den bedste fremtidige placering af biogasanlæg? Estimering af biogas produktionspotentiale i en konkurrencesituation Sij = Oi * Dj^α * Ai * dij^-β (after Huff 1963, Birkin et al 1996) Where: Oi = supply from i th farm Dj = Demand from j th biogas plant Ai = Balancing factor securing that the sum of (1/ Dj*dij^- β)) dij = Distance between i and j (measured in km) β = Transportation costs constant, explaining the distance decay α = Attractiveness of biogas plant j When calibrated on WATD in order to minimize: WATD(obs) WATD (mod) Tak til alle der har leveret kørselsdata!!
Potentielle produktions flow og kapacitet Biogas plant allocated input (mio m3 CH4) Capacity (mio m3 CH4) Biogas plant allocated input (mio m3 CH4) Capacity (mio m3 CH4) Blans 8.232 6.016 Noerager 29.205 4.940 Blaabjerg 16.407 1.984 Nordfyn 9.993 3.500 Blaahoej 1.489 0.896 Nysted 4.884 1.664 Davinde 1.49 0.192 Ribe 10.785 3.072 Djurs 10.247 6.160 Sinding Oerre 1.798 1.536 Fangel 1.585 1.408 Snertinge 6.749 1.024 Filskov 1.986 0.832 Soenderjysk 45.159 7.680 Faaborg 17.53 10.809 Solroed 6.455 5.400 Glansager 4.267 5.824 Studsgaard 7.041 3.648 Gudenaa 25.735 7.000 Thorsoe 2.294 1.856 Hashoej 6.387 1.920 Thy 11.916 2.752 Hodsager 1.53 0.448 Vegger 6.944 1.344 Horsens 20.124 6.400 Vejle 14.702 3.840 Linkogas 17.855 3.648 Videbaek 23.26 11.392 Maabjerg 21.441 11.392 Vaarst-Fjellerad 6.096 2.304 Nakskov 3.634 10.398 Aarhus 4.764 2.432
Konklusioner: På baggrund af kalibrerede model udføres what-if analyser. Fremtidens biogasudbygning bør indbefatte både store og små anlæg og bør tage udgangspunkt i lokale afsætningsmuligheder. For at nå 2020 ambitioner må summen af udbygningen (foruden de skitserede anlæg under planlægning) være 5* Maabjerg/ Videbæk
Lokalisering af nye anlæg Lokalisering ud fra forskellige optimeringer: Minimering af transportomkostninger vægtet med biomasseinput Maximering af deltagelse vægtet med kørselsafstand Herefter køres SIM modellen igen for en given anlægsstørrelse og proceduren gentages til den tilstræbte udbygning af biogassektoren er nået.
Spørgsmål og Fremtidigt arbejde Under hvilke omstændigheder kan én landmand levere gylle til flere anlæg? Udføre lokaliseringsanalyse med flere kriterier
Tak for opmærksomheden! Mikkel Bojesen, PhD Fellow, University of Copenhagen, Department of Food and Resource Economics, mbo@foi.ku.dk