Bachelorprojekt. Sandseparering af biomasse

2017 Bachelorprojekt. Sandseparering af biomasse Peter Thorbjørn Borst Fredericia Maskinmesterskole 29-05-2017

Titelblad Titel: Sandseparering fra Biomasse. NGF Nature Energy. Biogas Holsted Problemformulering: Kan der ved hjælp af rense- og vaskeudstyr fjernes så meget sand fra den indtagne rågylle, at problemerne sandet medfører, minimeres til et punkt, hvor investeringen betaler sig. Forfatter: Peter Thorbjørn Borst Studienummer: E20141016 Antal anslag: 24 sider a 2400 anslag med mellemrum. 57.700 tegn. Afleveringsdato: 29. Maj 2017 Institution: Fredericia Maskinmesterskole. Fredericia Opgavetype: Afsluttende Bachelorprojekt. Maskinmesteruddannelsen 1

Abstract The project has its focus on the subject: separating sand from the manure used in a biogas plant. The biogasplant NGF Nature Energy Holsted is the company where this project was made including investigations and analyses. The problem statement involves investigation of the possibilities to instal a sand separating system. Further more, considerations is made on how to run this system as effective as possible, hereby reducing the problems in the biogasplant caused by sand. Sand is a natural part of the manure and the content of sand in cow and pig manure is normally 3-4 kg per m 3 manure 1. This sand content is rising in manure from dairies due to the fact that more dairies is starting to use sand as bedding 2 for the cows. The sand is spilled in to manure channels, and then carried on to manuretanks and further on to biogasplants. The sand does not only cause wear to pumping systems in the biogasplant, but it also takes up space in storage tanks and thus reducing storage capacity. Various producers of farming machines and equipment are producing sand separating systems to extract up to 90 % of this sand. The Danish company Stjernholm A/S, and their sub company Opicon is one of these producers. Opicons product, which is used as an example in this project, is designed to remove as much as 90 % of sand particles larger than 0,125 mm from processed biomas. The thesis in this project is that by installing the sand separation system from Opicon in the manure inlet area of NGF Holsted, it is possible to reduce the problems caused by sand in the system, and hereby making the investment profitable. The analysis of operations at the biogasplant NGF Holsted, and the possibilities with sand separation systems leads to the conclusion that when looking straight at economy only, it will not be profitable to install the system. But taking safety hazards and risk of sand build up in gas reactors in to consideration, it will be a recommendable investment. 1 Statement from Special konsulent Niels Østergaard. SEGES 2 The materiel to cover flor area for each cowbed 2

Indholdsfortegnelse Titelblad... 1 Abstract... 2 Indholdsfortegnelse... 3 Forord... 4 Særlig tak til... 5 Indledning... 6 Metode... 9 Læsevejledning.... 10 Kilder og kildekritik... 11 Anlægs og procesbeskrivelse... 11 Analyse af komponenters virkemåde... 17 Eksentersnekkepumper... 17 Hydrocycloner... 18 Analyse... 19 Tørstofprocent og glødetab... 19 Sand i gylle og årsager hertil... 21 Mere sand i fremtidens biomasse... 21 Hvad er sand.... 22 Sandets påvirkninger af processen... 23 Nuværende håndteringsmetode... 23 Analyse af processen ved nuværende drift... 26 Muligheder for bortseparering... 27 Sandet på NGF Holsted og kornstørrelse.... 30 Virkemåde for Stjernholm sandvasker fra Opicon... 32 3

Valg af udstyr.... 33 Omkostninger separeringsanlæggets drift.... 36 Sammenligning nuværende drift i forhold til drift med separeringsanlæg.... 37 Muligheder for håndtering af det bortvaskede sand... 38 Diskussion... 39 Konklusion... 42 Perspektivering... 43 Nomenklaturliste... 44 Bilagsoversigt... 45 Litteraturliste... 46 Bøger... 46 Figurer... 46 Websider.... 46 Referencer... 47 Forord Et 10 ugers praktikophold hos NGF Nature Energy Holsted har dannet rammerne for udarbejdelsen af dette bachelorprojekt. Projektet er udarbejdet på praktikvirksomheden NGF Nature Energy Holsted, af undertegnede Maskinmesterstuderende fra Fredericia Maskinmesterskole Emnet der belyses i projektet, er bortseparering af de sandmasser der tilføres Biogasanlægget via den indtagne gylle. Der undersøges hvorledes en installation af et sandsepareringsanlæg vil kunne reducere de problemer som sand i biomassen medfører. 4

Særlig tak til Dette projekt er udarbejdet med stor hjælp fra en række personer. Personalet på anlægget NGF Holsted har ydet stor assistance med at levere oplysninger og indsamle data omkring driften af anlægget. Ligeledes har de sørget for relevante oplysninger for netop det valgte emne. Både leverandører og andre personer med viden på området omkring landbrug, biomasse og grøn energi har bidraget med god viden og dokumentation. Følgende personer skal der lyde en særlig tak til NGF Nature Energy. Holsted. Driftsleder, Jan Sommerstær. Maskinmester og vejleder. Driftsassistent, Brian Nielsen Driftsassistent, Jesper Valsted Driftsassistent, Lars H. Sørensen Kørselskoordinator, Else Marie Kjær Damgaard. SEGES. Landbrug og fødevarer. Agro Food Park. Skejby Senior konsulent Erhvervs økonomi, Karen Jørgensen Special konsulent Bioenergi, Niels Østergaard STJERNHOLM Herunder Opicon Salg Danmark, Kristen Yde Pedersen FMS. Vejleder, Adjunkt Søren V. Pedersen. 5

Indledning Biogasanlægget NGF Nature Energy Holsted, i det følgende kaldet NGF Holsted, er et af Danmarks første og største fuldskala biogasanlæg, som leverer opgraderet biogas direkte på det danske naturgasnet. Opgradering af gassen indebærer at den renses, hvorved den efterfølgende udelukkende består af metan, også kaldet naturgas. Anlægget leverede den første gas på naturgasnettet i Juli 2015. Den årlige gasproduktion er udlagt til 11 millioner m 3 opgraderet gas, og denne kapacitet opretholdes ved konstant indfødning af biomasse i anlægget. Emnet separering af sand fra biomasse er baggrunden for dette projekt. Emnet er valgt på baggrund af iagttagelser gjort hos NGF Holsted under de første uger af praktikopholdet. De indledende tanker om dette emne kom allerede de første dage på biogasanlægget, hvor det stod klart, hvor mange ressourcer der bruges på stort pumpeslid og driftstop, som følge deraf. Efterfølgende i praktikforløbet viste en planlagt udgravning af sand fra anlæggets for- og efterlagertanke, at sand i biomasse medfører endnu større problemer end slid på pumpesystemer. Problemstillingen i projektet er, at der på Biogasanlægget NGF Holsted ophobes sand i de tanke og beholdere, hvor gylle og biomasse oplagres. Sandet tilføres anlægget fra leverandører af gylle. På trods af konstant omrøring, sker der bundfældning på udsatte steder i anlægget. Sandet optager plads i lagertanke og giver øget slid på pumpesystemer. Ved design af biogasanlægget har der ikke været taget højde for den mængde sand, der ophober sig i anlæggets lagertanke for biomasse. Af den grund er tankene og de respektive åbninger der findes i dem, ikke dimensioneret og konstrueret til hyppige udgravninger af sandet. Dette medfører en bekostelig og langsommelig arbejdsgang i udgravningen. Man er hos NGF Holsted klar over, at der findes systemer og anlæg, der kan rense biomassen for sand. Man ønsker at få klarlagt, om disse systemer vil kunne indgå som en del af biogasanlæggets proces. 6

Ud fra forundersøgelser der skulle klarlægge mulighederne for en løsning på projektets problemstilling er følgende problemformulering udarbejdet: Kan der ved hjælp af rense- og vaskeudstyr fjernes så meget sand fra den indtagne rågylle, at problemerne sandet medfører, minimeres til et punkt, hvor investeringen betaler sig? Denne problemformulering har ført til udarbejdelsen af følgende hypotese: Ved opsætning af cykloner og sandvaskere i Biogasanlæggets modtagehal, kan alt indtag af rågylle renses, og der kan opnås frasortering af sand, inden gyllen ledes ind i biogasanlægget. Reduktionen af sand i anlæggets biomasse vil medføre besparelser, store nok til at gøre investeringen rentabel. Formålet med projektet vil være at finde en løsning der reducerer mængden af sand i biogasanlæggets proces, og at komme med et konkret forslag til hvordan denne løsning kan implementeres hos NGF Holsted. Metoden hvormed dette gøres, vil være undersøgelse af de forhold i en biogasproduktion der bevirker at sandet er tilstede. Ligeledes nærmere analyse af de problemer sandet medfører. Der vil blive undersøgt hvordan og hvor i processen sandet kan måles. Teorien bag forskellige sandtyper, kornstørrelser og grunden til sandets tilstedeværelse vil blive undersøgt. Der vil blive udført en analyse af de muligheder der findes inden for sandsepareringsanlæg, sandvaskere og cykloner. Efterfølgende om disse vil være egnede til at løse projektets problem. Sandsepareringsanlæg er på nuværende tidspunkt noget der opsættes direkte hos individuelle landbrug. Af den grund har producenterne af disse anlæg ikke erfaring med drift i så stor skala, som et biogasanlæg kræver. I samarbejde med den valgte producent af sandsepareringsanlæg vil der blive undersøgt muligheder for at opstille et sandsepareringsanlæg hos NGF Holsted. Ligeledes hvordan anlægget kan tilsluttes og dermed behandle den mængde rågylle, der transporteres 7

gennem biogasanlægget. Omkostningerne til den samlede installation og drift af sandsepareringsanlægget vil blive klarlagt. Omkostningerne til at håndtere sandet i den nuværende driftsituation vil ligeledes blive klarlagt. I forbindelse med dette vil der blive taget stilling til følgende faktorer: Omkostninger i forbindelse med udgravninger af lagertanke, omkostninger til driftstab i det tidsrum udgravningen foregår, samt et bud på hvor store omkostninger der er ved det slid på anlæggets pumpesystemer, forsaget af sand i biomassen. Projektet er afgrænset til kun at fokusere på den andel af biomassens sand der kommer fra indtaget af gylle leveret af leverandørerne. Den dybstrøelse der tilsættes gylle samt industriaffald, og dermed danner processens biomasse, indeholder en svingende mængde sand. Dette er der afgrænset fra, da dybstrøelsen er af meget forskellig karakter. Sammensætningen af strøelsen svinger fra dag til dag, og kan variere fra tørt og rent halm, til halm tilsat mange ekskrementer, klumper af jord og i flere tilfælde småsten. Der er i biogasanlæggets opstartsperiode forsøgt at lave målinger på dybstrøelsens tørstofindhold, men dette blev opgivet, da den uregelmæssige sammensætning ikke gav brugbare målinger 3. I betragtninger på pumpeslid tages der heller ikke højde for den mulige forekomst af glaspartikler i industriaffaldet 4, der tilføres biomassen. 3 Jf. bilag 6. Interview med Jesper Valsted 4 Industriaffald er i daglig tale på anlægget madaffald, det tilføres vha pumpning fra den nærved liggende virksomhed NC-Miljø 8

Metode For at besvare problemformuleringen i et projekt af denne karakter, vil en række metoder blive anvendt. Der vil blive gennemført en analyse af den proces der forløber i biogasanlægget NGF Holsted, og i den analyse vil der blive taget højde for anlæggets råvarer der i form af gylle transporteres fra leverandør til anlægget. Disse analyser vil blive udført ved hjælp af interviews med driftspersonalet på biogasanlægget. Ligeledes vil besøg hos en leverandør, samt iagttagelser på biogasanlæggets SCADA system indgå. Der vil blive undersøgt hvordan sand bliver tilført den indtagne gylle og hvilken type sand. Ligeledes hvilke problemer sandet medfører. Dette vil blive gjort ved hjælp af interviews med specialister på området bioenergi og landbrug. Ligeledes vil tests udført af leverandøren for sandsepareringsanlæg ligge til grund for denne undersøgelse. Ved hjælp af bilag og driftslederens notater, vil omkostninger til at håndtere sandet på nuværende måde blive klarlagt. En analyse af de muligheder der findes for at bortseparere sandet vil blive gennemført ved hjælp af en undersøgelse på markedet for landbrugs teknologi og maskiner. Her vil data fra en analyse-rapport af udgravet sand fra biogas anlæggets for- og efterlager tanke blive inddraget. Efter valg af udstyr til at separere sandet fra biogasanlæggets indtagne gylle, vil der blive udarbejdet en plan for hvordan udstyret kan opstilles og hvorledes den daglige drift af udstyret kan foregå. Omkostninger til dette vil blive leveret af producenten for sandsepareringsanlæg, samt undersøgelser lavet hos SEGES Århus. Disse omkostninger vil blive sammenholdt med de tidligere udregnede omkostninger til nuværende håndteringsmetode. I nedenstående figur 1 vises metoden grafisk. Her ses den empiri, som er anvendt, og hvor i analysen den er brugt. 9

FIGUR 1 METODE FLOW SKEMA Læsevejledning. Projektet er delt op i to dokumenter, hvoraf dette indeholder projektet. Det andet dokument indeholder bilagene, som er nummereret fra 1-27. Fra projektets tekst og fodnoter henvises der til bilagsnumre. Grundet begrænsninger i antal dokumenter der kan uploades ved aflevering, er alle bilag samlet i et dokument, i løbende rækkefølge. Der er indsat en oversigt over bilag sidst i projektet efter nomenklarturliste. Her skabes overblik over bilagsnumre, tilhørende titler, samt PDF sidenummer i det samlede bilagsdokument. Sidenummer vil være første side for pågældende bilag. I litteraturlisten findes en oversigt over figurer, med respektive kilder. Sidst i projektet findes nomenklaturlisten indeholdende de fagudtryk og forkortelser, der er brugt i projektet. 10

Kilder og kildekritik Den viden der er tilgået projektet fra praktikvirksomheden, herunder data fra SCADA systemet, laboratoriedata, måleværdier, samt dialog, anses alt for at være valide informationer. Informationerne er almindelig kendt viden i det daglige arbejde på NGF Holsted, og bekræftes på tværs af medarbejderne. Viden og informationer fra DBN mødet 5 anses for valide da det kommer fra folk i biogasbranchen med stort kendskab til bioenergi. Ligeledes anses samtale og interviews med to medarbejdere fra SEGES Aarhus at være valide kilder, da de er specialister på området for landbrug og bioenergi. Ydermere er de ansat til at forske inden for branchen, og har derfor ingen interesse i at fremme visse produkter eller metoder. Den viden der er tilgået projektet fra virksomheden bag det valgte sandsepareringsudstyr, er anset for at have en vis økonomisk interesse i profilering af deres produkt. Kilden er blevet vurderet med hensyn til validitet. Men de leverede data bakkes op af undersøgelser fra SEGES og ydermere er virksomheden kendt og respekteret i branchen, så den anses for en valid kilde. Anlægs og procesbeskrivelse Biogasanlægget NGF Holsted er et moderne fuldskala anlæg der producerer biogas af en række biomaterialer herunder dybstrøelse fra kvægbesætninger, snittet majs, halm, enggræs, madaffald 6 forarbejdet af NC-miljø 7, fedt og glycerin. Biogasanlægget er placeret i et område af landet hvor forekomsten af landbrug, og især kvægbrug er høj. Dette giver en let og omkostningseffektiv adgang til råvarerne og sparer unødig transport af de store mængder biomasse der skal fragtes til biogasanlægget, og retur til landmændene. Anlæggets nominelle gasproduktion er 1550 m 3 /h opgraderet biogas 8, som via måle og kontrol station fra DGD 9 sendes ud på gasdistributionsnettet. 5 Møde i Dansk Biogas Netværk April 2017. hos Århus Universitet i Foulum. Tema Sand i Biomasse 6 Også kaldet industriaffald. Forarbejdet madaffald i flydende slurry form 7 Virksomhed som forarbejder madaffald, og leverer til NGF Holsted via rørledning. 8 I dette projekt skrevet m 3 henvises der til Nm 3 for Normal kubikmeter 9 Dansk Gas Distribution 11

Opgraderingen af biogassen består af rensning af de 40 % CO2 som rå biogas indeholder. Ligeledes renses der for svovl, og gassen tørres til et dugpunkt på -100 C. Som en del af gasopgraderingen, hæves gastrykket fra produktionens 4-6 mbar til afgangstrykket på 7,5 bar. I nedenstående tabel 10 er der listet mængderne på de materialer der årligt tages ind på anlægget, og som tilsammen udgør den samlede biomasse. Mængder på indtagssiden Beskrivelse Mængde pr år i tons. Tal fra året 2016 Gylle fra hhv. Kvæg, svin og mink. 291.000 Dybstrøelse, herunder halm og græstyper 50.000 Majs 13.500 Industriaffald 46.500 Nedenstående figur 2 viser grafisk NGF Holsteds forskellige anlægsdele. Her er biomassens vej gennem anlægget skitseret. Dette er processen fra det punkt hvor lastvogne kommer med råvarer i form af henholdsvis gylle, dybstrøelse samt industriaffald. Derefter til det punkt hvor den afgassede biomasse afhentes af lastvogne og køres retur til landmænd. 10 J.f bilag 4. interview med JSO 12

FIGUR 2. ANLÆGS OVERSIGT NGF HOLSTED Rågylle indleveres, som figur 2 11 viser, med lastvogne til den med nr 3 benævnte fortank. Aflæsning foregår med pumpeudstyr monteret på de special indrettede lastvogne. Ved hver kørsel leveres lastvognens fulde lastevne på 35 tons. Når aflæsningen er foretaget, starter læsning af afgasset biomasse 12 Den samme mængde biomasse læsses, fra biogasanlæggets med nr 14 benævnte efterlagertank på lastvognen, og køres retur til leverandører. Ved tømning og fyldning af lastvognene er der en pumpekapacitet til rådighed, som giver en tømme / fyldetid 7-8 minutter. 11 Af hensyn til risiko for dårlig visningskvalitet er Figur 2 er vedlagt som bilag 4. 12 Den biomasse der har været igennem anlæggets proces. Bestående af rågylle, neddelt dybstrøelse og industriaffald. 13

Som nævnt først i dette kapitel tilsættes den modtagne rågylle forskellige biomaterialer på vej igennem anlæggets proces, disse organiske materialer øger gasudbyttet 13 Et almindelig brugt udtryk i forbindelse med præsentationer og fremvisninger på NGF Holsted er, at gylle primært er tilstede i anlægget som transport-medie for de ingredienser der giver højt gaspotentiale. Med dette menes at gylle er den del af biomassen der holder det flydende og dermed muligt at pumpe rundt i anlægget. Der udover har gyllen også tilligemed et indehold af organiske materialer der bidrager til gasproduktionen. Kernen i biogasproduktionen sker i biogasanlæggets fem udrådnings tanke, i daglig tale og i det følgende kaldet reaktorer. Her er temperaturen en meget vigtig faktor. FIGUR 3. LUFTFOTO NGF HOLSTED På NGF Holsted holdes reaktor temperaturen 14 på 52 C. Ved at holde temperaturen konstant og sikre konstant omrøring i reaktorerne arbejder bakterierne 15 optimalt, og den rå biogas bobler op fra overfladen i reaktorerne. Omrøringen sker ved hjælp af kraftige røreværk monteret lodret i reaktorerne. En motor med gear i toppen af tanken driver røreværket. Figur 3 viser Biogasanlægget NGF Holsted. Forrest i billedet som de fire høje tanke ses reaktorerne. Gear og motorer ses som den blå del øverst på reaktorerne. 13 En term der bruges for sammenligningsgrundlag mellem forskellige biomaterialers effekt på biogasproduktionen. En alm. kendt måleenhed for dette er liter gas/ kg VS (VS=organisk tørstofindhold, uddybes i kapitel om TS/VS) 14 Jf. bilag 24. 52 C. er i det termofile temperatur område. 15 Jf. bilag 24 Metanbakterier der omdanner organisk stof til metangas CH4 14

De fire omtalte reaktorer har hver har en volumen på 7000 m 3. I forlængelse af rækken med de fire reaktorer er yderligere en reaktor med gaslager placeret. Volumen på denne reaktor er 4500 m 3. Over biomassen i dette gaslager er en tekstil/kunststof membran der med varierende højde og volumen danner en gasbeholder. Ligeledes sikrer denne membran fastholdelse af det ønskede gastryk på 4-6 mbar 16. Inddelingen mellem de i alt fem reaktorer på NGF Holsted er følgende. De første tre høje reaktorer er primære reaktorer, hvor den største del af udrådnings processen finder sted. Derefter er den sidste høje reaktor og gaslageret sekundære reaktorer, hvor en efterfølgende mindre mængde gas udvindes fra biomassen. I en biogasproduktion er termen opholdstid den tid hvor biomassen opholder sig i anlæggets reaktorer. Ifølge driftsleder Jan Sommerstær, i det følgende kaldet JSO, er denne tid en parameter der hele tiden diskuteres og arbejdes med. Muligheder for at optimere produktionen er relaterede til opholdstiden. Opholdstiden er for NGF Holsted på samlet 21 dage. Gasudbytte var på dagsordenen ved mødet i Dansk Biogas Netværk den 22. marts 2017, i det følgende kaldet DBN mødet 17. Her blev vist uddrag af en undersøgelse, der viser at man ved lange opholdstider på op til 100 dage, kan reducere forarbejdningen og findelingen af biomassen og bibeholde samme gasudbytte. Men med begrænset plads i reaktorer, samt kostbar energi til opvarmning af biomassen, må der findes et kompromis. Her er de 21 dage, det kompromis man ved NGF Nature Energy har regnet sig frem til, som værende det optimale. Der er til NGF Holsted oprettet en leverandørforening, som er den gruppe af landbrug der leverer gylle og modtager afgasset biomasse. Foreningen er bestående af 42 landmænd, der har besætninger med enten kvæg, svin eller mink. 16 Dette er trykket der hersker i reaktorerne, som følge af gasproduktionen. 17 Notater og dagsorden findes i bilag 3. 15

Den totale mængde gylle på 291.000 tons der indleveres pr. år, fordeler sig på følgende gylletyper. Fordelingen er vist i nedenstående tabel 18 Fordelingsnøgle for de tre gylletyper: Type af gylle Procent af den totale gyllemængde Kvæg 86,4 % Svin 12,4 % Mink 1,2 % 18 jf. bilag 6 16

Analyse af komponenters virkemåde Eksentersnekkepumper Eksentersnekkepumpen er en type fortrængningspumpe, som også kaldes positivpumpe, eller Monopumpe efter fabrikanten Mono 19. Den er oprindeligt opfundet af franskmanden Rene`Moineau 20 FIGUR 4. EKSENTERSNEKKEPUMPENS INDHOLD De to første billeder på figur 4 viser henholdsvis den roterende og den statiske del i eksentersnekkepumpen. Pumpningen foregår ved at de kamre som vises på sidste billede i figur 4, opstår mellem rotor og stator. Rotorens eksentriske bevægelse i statoren presser disse mediefyldte kamre frem mod pumpens udløbsende. Eksentersnekkepumper bruges især til urene væsker indeholdende klumper og trævler. Og er af den grund det oplagte valg for mange biogasanlæg. 19 Jf. litteraturen Pumpedrift og energi af Thomas Heilmann. s 28. Figurer 2-4 fra link. 4. 20 Jf. link. 4. 17

Hydrocycloner FIGUR 5. HYDROCYCLON I projektets analyse anvendes der separeringsudstyr indeholdende en hydrocyclon 21. Virkemåden er at den væske der ønskes renset ledes tangentielt ind øverst i keglen. Som vist på figur 5, skabes en roterende bevægelse i væsken, og de tunge partikler som sandkorn ledes ud mod periferien af keglen, hvor de derefter ledes til udløbsstudsen nederst. Ovenud af keglen ledes renere væske, med det ønskede mindre indhold af partikler 22. 21 i flere publikationer og bla. Stjernholms stavet med K. :Hydrocyklon 22 Information og figur 5 jf. link 2. 18

Analyse Tørstofprocent og glødetab Tørstofprocenten i biomassen er udtrykket for den procentvise masse der er tilbage, når andelen af vand er bortdampet fra en prøve. Da vand ikke giver anledning til gasproduktion er højest mulige tørstofprocent, det der tilstræbes i biomassen. Ifølge bilag 6, som er et interview med driftsassistent Jesper Valsted, der varetager alle test og prøver ved NGF Holsteds laboratorie, er tørstof procenten overordnet kaldet TS. Forkortelsen TS står for total suspended solids. Men et yderligere vigtigt parameter er den tørstofprocent der kaldes VS for volatile Solids. VS kaldes også glødetab 23, og er et udtryk for den masseprocent af en prøve, som er organisk stof Netop den del af biomassen som er organisk, er det som populært sagt er brændstof til de bakterier der arbejder i biogasanlæggets reaktorer. TS og VS prøver tages i mange andre brancher, og af andre materialer, inden for både spildevandsrensning og fødevareindustri. Der findes Normer og standarder for måden hvorpå prøverne tages. Ifølge bilag 15 er DS204 og DS/EN15934 de to anvendte standarder i Danmark. Hos NGF Holsted benyttes DS 204 standarden. Når VS målingen udføres, bortbrændes den organiske del af det tørre indhold af prøven. heraf udtrykket glødetab. Jf. DS 204 standarden 24 foretages prøverne i to forskellige typer ovne ved henholdsvis 105 C i 20 timer i ventileret tørreovn for TS målingen, og derefter ved 550 C i en muffelovn 25 i 3 timer. Ved hjælp af vejning før og efter, findes dermed massen af den bortbrændte andel. Det resterende materiale er ikke-organisk materiale bestående af salte, mineraler og sand. Af denne grund er målingen vigtig for dette projekts fokus på sand og sandindhold i gylle. 23 Jf. Bilag 27. 24 Jf Bilag 15. side 13-18. 25 Special fremstillet ovn med keramiske sideplader og ventilation. 19

Hos NGF Holsted benyttes TS/VS forholdet som udtrykket for det organiske indhold. Man ser på hvor stor en procentdel af tørstofindholdet TS, som VS udgør. Her viser bilag 26 nogle typiske værdier for gylle fra en kvægbesætning. Besætningstype Tørstof procent TS Tørstof VS i procent af TS Kvæg 8 % 80 % Typisk eksempel på TS og TS/VS forholdet i kvæggylle. Det viste eksempel på en VS på 80% er det man ønsker som et minimum, når man vurderer resultater af tørstofprøver i den indleverede gylle. Hos NGF Holsted har man udarbejdet et system der økonomisk præmierer eller straffer leverandørerne, når den gylle de indleverer kommer over eller under det ønskede minimum VS forhold på 80%. Ifølge Driftsassistent Jesper Valsted tillader man i korte perioder at VS forholdet kommer ned på 70%, og herefter kan man tale om udelukkelse af den pågældende leverandør. Dette er formuleret i de leverandørkontrakter der udarbejdes med de enkelte landmænd. Ifølge Specialkonsulent Niels Østergaard fra SEGES Aarhus, er denne kontrol af TS/VS og tilhørende præmierings-system unikt for NGF Nature Energy. Ifølge Niels Østergaard har NGF Nature Energy været fremsynede, og fået lavet et system der kan være værdifuldt i fremtiden hvor andelen af ikke organisk materiale i gylle vil stige. Denne stigning vil ske i takt med at flere landbrug går over til tidligere nævnte staldtyper med sand i sengebåse. 20

Sand i gylle og årsager hertil Sand er som udgangspunkt altid til stede i stalde. Sand slæbes ind i stalde ved kørsel med maskiner og fodervogne. Dyrene slæber sand med ind til gangarealer og sengebåse, hvorefter det ved rengøring bliver skrabet ned i gyllekanaler og afløb. En del sand tilføres også direkte til dyrene fra foder og drikkevand. Fra landbrug hvor ovenstående årsager er de eneste grunde til sand i gylle, skal der regnes med et sandindhold 26 på 3-4 kg sand / m 3 gylle. Mere sand i fremtidens biomasse Der forventes i fremtiden en forøgelse af sandindholdet i gylle. Årsagen til dette er at flere mælkeproducenter går over til at bruge sand i køernes sengebåse. De sandbelagte sengebåse erstatter halm og i nogle tilfælde madrasser af kunststof. Fordelene ved at lade køerne ligge på sand i stedet for andre materialer, er for landmændene mange. Farmtest 27 93 belyser dette emne, og et citat fra konklusionen lyder: internationale undersøgelser har vist, at besætninger med sand har højere mælkeydelse og bedre sundhed, både hvad angår haltedyr og yversundhed Beregningerne i Farmtest 93 viser at der ved anvendelse af sand i sengebåse er mulighed for en merindtjening på op til 1700 kr pr. ko/år. Et yderligere citat i testens konklusion lyder; Anvendelse af sand, som liggemateriale i sengebåsen, kan således være med til at forbedre både dyrevelfærden og økonomien i dansk mælkeproduktion 26 Jf Bilag 7. samtale med Special konsulent Niels Østergaard 27 Bilag 16. 21

For biogasanlæg er en voksende mængde sand i den modtagne gylle derimod ikke lig med merindtjening, tværtimod. Som følgende afsnit i dette projekt belyser, så er sandet grund til merudgifter og driftstop på biogasanlæg. Som notater fra DBN mødet 28 ved Aarhus Universitet Foulum viser, så er man i branchen bevidst om at dette emne skal diskuteres og tages alvorligt for at kunne drive biogasanlæg i fremtiden. Hvad er sand. Jf. Figur 6 er der en definition på hvad sand er. Opgjort efter kornstørrelser er sand defineret som materiale med en kornstørrelse fra 0,06 mm til 2,00 mm. Jf. laboratorie undersøgelsen 29 af det sand der forefindes i NGF Holsteds fortank, så er 19 % af sandet med en kornstørrelse på over 2 mm. Dermed er der en andel af sandet på 81% som hører under definitionen sand. FIGUR 6. KORN STØRRELSER. SAND. FRA STJERNHOLM. PRÆSENTATION. 28 Bilag 3. 29 Bilag 12. Rapport fra Miljø laboratoriet Analytech 22

Sandets påvirkninger af processen Som nævnt i indledningen er Biogasanlægget NGF Holsted et af Danmarks første fuldskala anlæg 30. Driftsleder JSO har været ansat på anlægget under opførelsen og dermed også haft indsigt i planlægning og projektering. Han udtaler at man ikke har været beviste om de mængder sand der ville ophobes i anlægget, og heller ikke de påvirkninger det ville medføre. De første indikationer om hvad sandet medførte af problemer fik man ifølge JSO tidligt efter anlægget var sat i drift. Her viste det sig at flere af anlæggets eksentersnekkepumper havde en markant kortere levetid end forventet. I nogle tilfælde ned til 3 måneder. De eksentersnekkepumper der bruges på NGF Holsted er primært af fabrikatet Mono. Her udtaler JSO at pumper som disse burde have en levetid på 2-3 år. Dette er ved pumpning af andre medier med mindre indhold af skarpe og slibende partikler, som sand og glassplinter. Ydermere udtales det fra JSO 31 at der ved reduktion af sand indholdet på 80-90% vil være hans vurdering at der kan spares 10% på omkostninger til pumpereparationer. Nuværende håndteringsmetode Den nuværende metode, hvormed sandindholdet i biomasse håndteres, er for anlægget og pumpesystemers vedkommende, at følge med og foretage løbende reparationer, i den rækkefølge defekter opstår. Ifølge driftspersonalet på NGF Holsted ses slitage på enkelte pumper ved at overvågning på anlæggets SCADA system viser stigende omdrejningstal på den pågældende pumpe. Dette er som følge af den regulering der ligger i SCADA systemet. Her er et setpunkt for en pumpe, det flow den skal levere. 30 Tidligere var de danske biogasanlæg i mindre skala, og ofte gårdbiogasanlæg der produceres Elektricitet til eget forbrug. 31 Ifølge bilag 5. Interview med JSO. 23

Biogasanlæggets for- og efterlager, tømmes for sand ved at man foretager udgravninger af disse tanke. Tankene ses henholdsvis som pkt 3 og 14 på figur 2, eller som de to grå tanke øverst i billedet på figur 3. FIGUR 7. UDGRAVNING FORLAGER 13. MARTS 2017 Figur 7 viser en sådan udgravning, som fandt sted i marts 2017. Billeder og observationer er fra egen tilstedeværelse den pågældende dag. På billedet ses den måde hvormed man løfter sandet ud fra tanken. Ligeledes ses den relativt lille åbning i lagertankens tekstiltop. Denne kunne ved opførelse af tanken have været designet større, og dermed havde det ikke stillet så store krav til præcision, når kranen betjenes og passerer åbningen. Som det ses på stenbelægningen omkring tankene, så er udgravningen en proces der kræver et efterfølgende oprydningsarbejde og rengøring af fliser. Inde i tanken forgår der ligeledes gravearbejde. Her køres der rundt med en minigraver, valgt i en passende lille størrelse, så den kan nedsænkes igennem åbningen i tanktoppen. Dette arbejde ses afbilledet på nedenstående figur 8. På billedet figur 7 ses den person, som holder øje med personen der udfører arbejdet inde i tanken. 24

Der er en vagt ved denne position under hele gravearbejdet. Dette er af hensyn til sikkerheden da arbejdsforholdene er risikofyldte grundet luftkvaliteten inde i tanken. FIGUR 8. UDGRAVNING AF FORLAGER TANK. 13. MARTS 2017 Den dårlige luftkvalitet viser sig ved lavt iltindhold, og tilstedeværelse af gassen svovlbrinte 32. I alt dagligt arbejde på NGF Holsted bæres der af hensyn til sikkerhed, H2S sensorer, som alarmerer ved forhøjet niveau af H2S i luften 33. Ved NGF Nature Energy er alle H2S sensorer kalibreret til at alarmere ved 8 ppm. Ved dette gravearbejde i tanken, er H2S niveauet så højt at der kræves friskluftudstyr for at udføre arbejdet. Billedet på figur 8 er af begrænset kvalitet på grund af gasser og dampe i tanken. Arbejdet kræver en sikkerhedsmæssig vigtig koordinering imellem føreren af minigraver inde i tanken, og kranføreren der arbejder udenfor. Sidstnævnte kan kun se hvad der foregår nede i tanken igennem et kamera placeret på kranen. 32 Svovlbrinte / H2S. farlig og giftig gas, som dannes og forefindes i mange dele af processen på et biogasanlæg, og ligeledes i gyllebeholdere hos landmænd 33 Forhøjet niveau er 10 ppm. jf. link 8. 25

Analyse af processen ved nuværende drift Drift af anlægget med den forekomst af sand der er i biomassen på nuværende tidspunkt er opgjort i det følgende. Både hvad direkte og indirekte omkostninger angår. De direkte omkostninger ses, som omkostningerne forbundet med udgravninger af for- og efterlager tanke. Det er de omkostninger hvortil der kendes en pris. De indirekte omkostninger ses som slid på pumper og tilhørende udstyr der bliver slidt som følge af sand i biomassen. Hertil kommer en faktor som er af ukendt størrelse på nuværende tidspunkt, men som kan vise sig på lang sigt at være forbundet med langt større omkostninger, end de to først nævnte. Dette er risikoen for ophobninger af sand i anlæggets reaktortanke. Priser på udgravninger er ifølge bilag 5 som nedenstående tabel. Hyppigheden af udgravninger kan ses som ensartet, og vil komme med et interval på 4 måneder fremover. Tekst til omkostning Priser I alt Tabt gas produktion. Opgraderet biogas 25.000 Nm3 gas a 6 kr. 150.000 kr. Udgravning Lagertanke Faktura fra Vognmand 65.000 kr. Arbejdstid taget fra driftspersonale 55 timer a 400 kr. 22.000 kr. Samlet pris pr udgravning Sammenlagt 237.000 kr. Pris pr år. Med udgravning hver 4 måned 3 * 237.000 711.000 kr. Hvad angår omkostninger til pumpe reparationer er der på budgettet for NGF Holsted i 2018 afsat 1.16 millioner kroner. 26

Hvad angår den ukendte faktor med sand i anlæggets reaktorer, er der på nuværende tidspunkt ikke mulighed for at sige noget om hyppighed eller omkostninger til dette. Risikoen som man ved NGF Nature Energy er bekendt med, er at sand vil ophobe sig i bunden af de 7000 m 3 store reaktortanke, og på et tidspunkt give følgende problemer Begrænsning af rumfang og derved nedsat gasproduktion På et tidspunkt så højt niveau af sand, så reaktorernes røreværk rammer sandet. Blokering af reaktorens lavt placerede udløb, rør og studser. Billedet på dette projekts forside viser en reaktortank på et ukendt biogasanlæg, hvor man har været nødsaget til at skære hul i siden på reaktoren, for at få adgang til sandet, og mulighed for tømning. I de fire 34 7000 m 3 reaktorer ved NGF Holsted er der ingen åbninger, mandeluger eller demonterbare dæksler. Reaktorerne er ifølge Driftsassistent Lars H. Sørensen, som var med ved opførelsen, udført i valsede sammennittede jernplader, siden isoleret med 30 cm bats og til sidst beklædt med blikprofilplader. En udgravning af disse vil udelukkende kunne foretages ved fuldstændig tømning for biomasse, og derefter opskæring af en side. Muligheder for bortseparering For undersøgelse af mulighederne inden for separering af sand fra biomasse er salgs informationer fra 3 producenter indledningsvist blevet undersøgt. Grubens Sand Cleaner fra Svenske Cell Wood. 35 Mavasol Sandvaskeranlæg. Af Amerikansk producent. 36 Stjernholm Sandvasker. Opicon. 37 De umiddelbare forundersøgelser viser at 2 parametre er vigtige for sammenligningsgrundlaget. Her ses der på kapaciteten af gylle og sand der kan behandles i anlægget. Og ligeledes partikelstørrelsen på det sand man garanterer bortseparering af. 34 Bestående af de tre primære reaktorer, samt sekundær reaktor 1 35 Jf. data fra bilag 2.Cell Wood Sand Cleaner Grubens 36 Jf. data fra bilag 10. SEGES dokument. Demonstration af Mavasol sandvasker. 37 Jf. data fra bilag 14. Stjernholm præsentation. Sandvasker. Opicon 27

Her blev løsningen fra Cellwood i første omgang frasorteret grundet deres opgivne partikelstørrelse jf. bilag 2, på 0,250 mm. Efterfølgende er vurderinger af produkterne fra Mavasol og Stjernholm udført. Dette er ud fra informationer fra interviewet med Karen Jørgensen og Niels Østergaard fra SEGES 38 og ligeledes informationer fra DBN mødet den 22. marts 39. I SEGES demonstrationen af anlægget fra Mavasol ses gode resultater med separering af partikler fra 0,1 mm, hvor Stjernholm med deres anlæg garanterer separering fra partikelstørrelser fra 0,125 mm og op. Ved DBN mødet blev der i præsentationen af Karen Jørgensen fra SEGES vist en sammenligning af løsningen fra Mavasol og Stjernholm, denne ses i figurene 9 og 10. Ud fra den viste forskel i kapacitet på antal tons pr. på henholdsvis 110.000 og 25.000 m 3 er der arbejdet videre med undersøgelser af løsningen fra Stjernholm. Ud over de tre nævnte muligheder for sandseparering, hvor alle tager udgangspunkt i at fjerne sandet inden det når ind i anlæggets proces, er der et alternativ. På DBN mødet den 22. marts holdt Peter Damgaard Nielsen fra Assentoft Silo et oplæg om Assentofts løsning. 40 Denne løsning går ud på at man vælger at lade biogasanlæggets reaktorer være stedet hvorfra man fjerner sandet. Da man jf. Assentoft har erfaringer med at sandet bundfælder og samles op langs en reaktors lodrette vægge, har man udviklet en snegl der trækker dette sand ind til midten af siloen. Fra midten af siloen trækkes sandet via en anden snegl ud til en nærved placeret sandvasker, som lufttæt er tilsluttet reaktoren. Efter rensning ledes biomasse retur til reaktoren. Dermed et lukket system, som arbejder i takt med at biogasproduktionen fortsætter. Denne løsning er der i dette projekt ikke arbejdet videre med. 38 Bilag 7. interview med KRJ SEGES 39 Bilag 3. Notater fra Møde ved Aarhus Universitet. Dansk BiogasNetværk 40 Ses på Assentofts hjemme side. Link 5. 28

FIGUR 9. SAMMENLIGNING. DEL 1. MAVASOL OG STJERNHOLM. FINDES I BILAG 1 FIGUR 10. SAMMENLIGNING. DEL 2. MAVASOL OG STJERNHOLM. FINDES I BILAG 1 29

Sandet på NGF Holsted og kornstørrelse. Under undersøgelsen af muligheder for bortseparering af sand fra gylle, er en vigtig faktor kornstørrelse på det sand der er forekommende i gyllen. Kornstørrelsen er i sammenligning af forskellige separeringsanlæg et vigtigt parameter, og ligeledes af stor betydning for effektiviteten af et eventuelt opstillet anlæg hos NGF Holsted. Efter den tidligere nævnte udgravning af sand fra anlæggets for- og efterlager tanke, blev der udtaget sandprøver af det udgravede sand. Til dette projekt ønskedes der primært resultater af kornstørrelse på det sand der findes i anlæggets forlager, da det er her dette projekt fokuserer på bortseparering. Fra NGF Nature Energys side er man til en intern undersøgelse interesseret i hvilken partikelstørrelse der er på det sand, som er forekommende i den afgassede biomasse i anlæggets efterlager. Det i efterlageret forekommende sand, vil primært være det der har passeret hele vejen gennem anlæggets proces, men ligeledes indeholde det sand som er tilsat fra dybstrøelsen. De to udtagne sandprøver er analyseret ved prøvelaboratoriet AnaLytech i Brønderslev og analyserapporterne ligger som bilag 12 og 13 for henholdsvis anlæggets forlager og efterlager 41. Nedenstående figur 11 viser grafisk analyseresultet fra forlagerets sandprøve, den største koncentration ses i figuren, som værende kornstørrelser fra 0,3 mm og til 0,5 mm. De mere præcise tabeller i bilag 12 viser at den kumulerede frekvens for kornstørrelse 0,125 mm er 19,7 % og dermed er 80,3 % af sandkornene i prøven har en størrelse på over 0,125 mm, som er udgangspunktet i Stjernholms opgørelse af sandsepareringsanlæggets effektivitet. 41 I navngivning af de 2 bilag og rapporterne kaldet hhv. Pretank og slutlager. I rapporternes brevhoved er modtager benævnt som NGF Korskro, siden verificeret af JSO at det er de prøver fra NGF Holsted. 30

Indledningsvist i analysen fra AnaLytech er der registreret at en mængde på 19% af sandprøven var på 2,0 mm eller derover. Dette er frasorteret og dermed ikke talt med i resultaterne. FIGUR 11. RESULTAT ANALYSE FOR PARTIKEL STØRRELSE, SAND FORLAGER 31

Virkemåde for Stjernholm sandvasker fra Opicon Sandsepareringsanlægget der i dette projekt bruges som mulig løsning på projektets problemformulering, kommer fra den danske producent Opicon. Opicon er et datterselskab til den vestjyske virksomhed Stjernholm A/S. Virksomheden har siden etableringen i 1997 haft fokus på området for vandbehandling og renseanlæg. Med virksomheden Opicon har man valgt yderligere at fokusere på maskintekniske løsninger til landbruget. Stjernholm-sandvasker er betegnelsen for hele systemet. Et oversigtsbillede vises på nedenstående figur 12. Den overordnede virkemåde kan ifølge bilag 14 inddeles i 2 funktioner. Den sandholdige gylle ledes ind i cyklonen 42 ved punkt 1 på figur 12 og den første separering af sand foregår her. Ud fra toppen af cyklonen ledes biomasse der er renset for sand. Den resterende mængde biomasse ledes gennem cyklonens nederste kegleformede udløbshul ned til kammer pkt. 9 på figur 12. Her sker bundfældning af en yderligere mængde sand. Fra toppen af kammer 9 udtages yderligere en del biomasse renset for sand. Denne mængde pumpes sammen med delstrømmen fra cyklonen videre til anlæggets nærved liggende lagertank for renset biomasse. 42 Cyklonens virkemåde analyseres i teoriafsnittet under hydrocyclon. 32

FIGUR 12. ANLÆGSOVERSIGT. STJERNHOLM SANDVASKER Valg af udstyr. Udgangspunktet for en ønsket maksimal tilbagebetalingstid vil i dette projekt være 3 år. For at vælge passende sandsepareringsanlæg, er der i samarbejde med Kristen Yde Pedersen fra Stjernholm A/S afholdt to møder på biogasanlægget i Holsted, ligeledes et besøg hos et nærved liggende landbrug, hvor man har Stjernholms Sandvasker i drift. Ved møderne på NGF Holsted er der søgt placeringsmuligheder og ligeledes muligheder for tilkoblinger til anlæggets biomasserørledninger. Ifølge bilag 20, som er det fremsatte tilbud fra Stjernholm A/S, så er forslaget opsætning af to stk. Sandvasker af typen SR-2500 i Rustfrit stål. Hver sandvasker monteret med 1 stk. Stjernholm Cyklon type AWK, og lige ledes en transportsnegl til sand på hver sandvasker. Der skal etableres en buffertank med minimum kapacitet svarende til en dags indtag af gylle, dog nævnes der i tilbuddet kapacitet svarende til 2 dage. I dette projekt vælges der en løsning med en overdækket betontank med kapacitet på 1000 m 3 svarende til en dags indtag af gylle. Tilbuddet på buffertank er indhentet fra leverandøren AC-Consult, som har stået for opførelsen af alle andre lagertanke ved NGF Holsted. Dette tilbud er vedlagt som bilag 25 33

og omhandler den komplette tank med overdækning. Til denne overdækning er der udbedt mulighed for passende stor åbning, så fremtidige eventuelle udgravninger kan foretages direkte fra en vedsiden af holdende lastbil. I tilbuddet fra A-Consult er der indeholdt det jordarbejde, som skal foretages inden opførelse af tanken. Der skal ud over de ovennævnte etableringer også påregnes følgende tilslutninger af Sandvaskeranlægget. Priser til disse etableringer er skønnet og vurderet i samarbejde med JSO og Kristen Yde Pedersen fra Stjernholm. Elektriske kabelføringer med opsætning af reparationsafbryder og passende sikringsudstyr. Tilslutning af biomasserør. Tilslutning af vandforsyning til spulevand med tryk på min 4 bar 43 Etablering af isoleret afskærmning til anlægget I nedenstående tabel er ovennævnte priser listet. Alle priser er ekskl. moms Beskrivelse Pris inkl. tilføjelser Samlet Pris i DKR Sandvasker anlæg Stjernholm Pris ifølge tilbud. Komplet anlæg 4.270.400 Tank inkl. overdækning Samlet pris fra A-Consult 319.500 Jordarbejde ifbm. tank Pris fra A-Consult 60.000 Tilslutninger EL, Vand, Bio Skur Priser vurderet. - undertegnede 110.000 Samlet pris Ovenstående punkter summeret 4.759.900 kr. 43 Denne vandforsyning ønskes etableret så den forsynes fra NGF Holsted overfladevands opsamling 34

FIGUR 13. ANLÆGSTEGNING OG INDSATTE PLACERINGSFORSLAG TIL SANDSEPARERINGSANLÆG På figur 13 er de planlagte placeringer af sandvasker samt tilhørende anlæg indtegnet. Buffertanken til 1000 m 3 gylle er indtegnet ved siden af anlæggets modtagehal for gylle. Her vil eventuelle udgravninger og rensninger af tanken kunne foretages direkte fra anlæggets forplads. 35

Omkostninger separeringsanlæggets drift. Ved daglig drift af et opstillet sandsepareringsanlæg, vil driftsomkostningerne gælde følgende faktorer Vedligeholdelses arbejde fra driftspersonalet 44 El. forbrug. 45 Vand forbrug. 46 Vandforbruget er i Stjernholms præsentation ifølge bilag 11 sat til 0,2-0,3 m 3 / m 3 vasket sand, der skrives hermed 250 L i udregningen. For at fastsætte vandforbruget til de foreslåede to sandvaskere på NGF Holsted, udregnes vandforbruget i liter per m 3 gylle. Densiteten på sand 47 sættes til 1600 kg per m 3 et gennemsnitligt indhold af sand per m 3 indleveret gylle sættes til 3,5 kg 48 Densitet sand antal sandvaskere Liter vand per m 3 gylle = kg sand pr m3 indlev.gylle vandforb pr m3 sand Liter vand per m 3 gylle = 1600 2 = 3,65 L/m3 3,5 250 For at lave en beregning af den årlige driftsomkostning til at holde anlægget med de to sandvaskere kørende, laves følgende summering Beskrivelse Pris og info I alt pr år i DKR Arbejdstid driftspersonale Tid x pris pr time x dage 0,2 x 400 x 365 29.200 kr. El forbrug Forbrug x gyllemængde x pris 0,39 x 291.000 x 0,55 62.419 kr. Vand forbrug Forbrug x gyllemængde x pris 3,65 x 291.000 x 0,10 106.215 kr. Samlet pris pr. år. Drift Summering 197.834 kr. 44 Oplysninger vedr. pris fra JSO jf. bilag 5. oplysning om mængde fra Bilag 8 45 Oplysninger vedr. pris fra JSO jf. bilag 5. oplysning om mængde fra Bilag 8 46 Oplysninger vedr. pris fra JSO jf. bilag 5. oplysning om mængde fra Bilag 8 47 Jf. link 6. 48 Jf. bilag 7. udtalelse fra Special konsulent Niels Østergaard 36

Sammenligning nuværende drift i forhold til drift med separeringsanlæg. Den umiddelbare sammenligning vil her blive foretaget med udgangspunkt i at omkostninger til udgravninger af lagertanke bortfalder, når der foretages sand separering. Ligeledes tages der udgangspunkt i den reduktion i omkostninger til pumpeslid der oplyses i bilag 5. I nedenstående tabel listes de umiddelbare besparelser ved drift med sandsepareringsanlæg. Der ses på omkostninger over et år. Alle priser er angivet ekskl. moms Beskrivelse Pris og info Samlet pris i DKR Udgravninger af tanke Årlig pris inkl. Driftstab 711.000 kr. 10% af det i budgettet Reduktion af pumpeslid afsatte beløb på 1,16 mill 116.000 kr. Samlet besparelse pr år Summering 827.000 kr. Når der regnes en tilbagebetalingstid på sandsepareringsanlægget ud fra denne besparelse, giver det nedenstående resultat: Samlet investing. Stjernholm sandvasker Årlig besparelse ved drift med sandseparering årlig driftsomkotning 4.759.900 = 7,5 år 827.000 197.834 37

Muligheder for håndtering af det bortvaskede sand Ved et opstillet sandsepareringssystem vil en mængde sand kontinuerligt blive udsneglet fra separeringsanlægget. Der planlægges en løsning hvor en lokal vognmand stiller en container til rådighed, som placeres under sneglen. På nuværende tidspunkt skal der efter de nævnte udgravninger af lagertanke køres store mængder sand væk. Der laves ifølge JSO. fra gang til gang en aftale med en af biogasanlæggets leverandører om at sandet må køres ud og aflæsses på en af deres marker. Denne løsning vil også kunne bruges, hvis sandet løbene opsamles i en container. Med det fra Stjernholm A/S oplyste glødetab på mindre end 3 %, vil mængden af organisk materiale i sandet være på et niveau, hvor det ikke medregnes i den pågældende landmands gødningsregnskab 49. 49 Ifølge bilag 5. interview. JSO. 38

Diskussion Emnet i dette projekt kan anskues fra flere vinkler, og der er adskillige usikkerheder forbundet med metoden hvormed dette projekt svarer på problemformuleringen. Spørgsmålet omkring slid på anlæggets pumper forsaget af biomassens indehold af sand beror kun på skøn. Det pågældende bud på 10% reduktion i pumpeslid, er med vilje lavt sat, da der er store udsving i holdbarheden på anlæggets pumper. En entydig og klar vurdering af dette spørgsmål ville kunne laves hvis der blev opstillet forsøg med eksentersnekkepumper af de fabrikater man bruger hos NGF Holsted. Pumperne skulle køres under samme driftsforhold, med sandholdige medier og medier uden sand. Der er hos NGF Holsted, pumper som pumper fedt, glycerin og andre medier der som udgangspunkt ikke indeholder sand. Men disse pumper kører ikke kontinuerligt, og der vil derfor hvad slid angår ikke kunne drages paralleller til de af anlæggets biomassepumper der kører i døgndrift. Så dette forsøg har ikke været muligt at udføre. Den meget afgørende faktor om hvorvidt biogasanlæggets fem reaktorer på nuværende tidspunkt langsomt fyldes med sand, er også svær at belyse. Men stadig er det denne faktor der vil have størst betydning for om projektets hypotese kan verificeres eller ej. De umiddelbare økonomiske beregninger der danner grundlag for den 7,5 år lange tilbagebetalingstid på sandsepareringsanlægget er de beregninger der med sikkerhed kan laves. Men hvis man inden for en årrække står med en eller flere reaktorer der skal tømmes for sand, kan det få vidt rækkende konsekvenser for NGF Holsted. Og den risiko vil kunne reduceres kraftigt, ved hjælp af den i dette projekt forslåede løsning til sandseparering. Ingen af de specialister der har bidraget med viden til dette projekt har kunnet svare på hvor store omkostninger der vil være forbundet med at udgrave en reaktor af typen, som findes på NGF Holsted for sand. 39

Her ville være tale om tømning af alt biomasse i reaktoren, med driftstab som følge. For at få sandet fjernet vil der skulle skæres en passende åbning i siden på reaktoren. Dette vil medføre mulig svækkelse af siloens konstruktion, og isolationen. Omkring den nuværende håndtering af sandet, er der en anden vigtig faktor som heller ikke er medtaget i de umiddelbare beregninger der ligger til grund for tilbagebetalingstiden. Dette er sikkerhed og risikoen for arbejdsulykker under udgravningsarbejdet. I projektet er der belyst hvor risikofyldt udgravningsarbejdet er. De høje koncentrationer af H2S, gør arbejdet risikofyldt for, personen inde i tanken og personen der fører kranen udenfor, ligeledes den person der ved mandskabslugen holder øje med sikkerheden. Men også koordineringen mellem kranfører og ham der kører med minigraveren inde i tanken er risikofyldt. Det er dygtige og erfarne chauffører, men risikoen for sammenstød, må anses for at være tilstede. Sikkerheden ved dette arbejde vægtes højt ved NGF Nature Energy, og alle mulige foranstaltninger er gjort for at gøre udgravningsarbejdet sikkert. Ligeledes er der risiko for ødelæggelse af materiel, eksempelvis lagertankenes tekstiltoppe der er i nærkontakt med kraner og maskiner under udgravningsarbejdet. Grundlaget for dette projekts metode har været at man vil udføre separering af sandet inden det kommer ind i biogasanlæggets proces. En kritik af denne metode kan være afgrænsningen fra den mængde sand der tilføres fra dybstrøelsen. Her kunne en anden metode have taget udgangspunkt i den nævnte løsning fra Assentoft, hvor sandet frasepareres i reaktorerne. Hermed ville alt tilført sand teoretisk kunne fjernes fra og med reaktorerne. Dette ville efterlade alle pumper placeret inden reaktorerne, med biomasse indeholdende nuværende mængde sand. Men biomassepumper placeret efter reaktorerne, ville i dette tilfælde pumpe et mindre sandholdigt medie. Denne metode ville kræve ombygning af anlæggets reaktorer, til at kunne indeholde Assentofts sandsepareringssystem. 40

Et alternativ til dette projekts hypotese, som først er dukket op undervejs i projektarbejdet, er at lade bundfældning være hele nøglen til sandseparering. Dette projekts hypotese har haft Cyklon teknologi, som den primære måde at separere sandet på, og dernæst en sekundær bundfældning, som i Stjernholms sandvasker. Men en alternativ vinkel kunne være at udføre forsøg med nedsættelse af omrøringshastigheden i biogasanlæggets fortank, og med længere opholdstid i tanken give sandkorn mulighed for bundfældning. Dette kunne kræve en ekstra fortank, eventuelt bygget med automatisk udsnegling af sand. De i dette projekt viste analyser har belyst hvor stor en mængde sand med kornstørrelse over 2 millimeter der allerede nu bundfælder i anlæggets fortank. 41

Konklusion Formålet med dette projekt har været at undersøge hvorvidt NGF Nature Energy på deres biogasanlæg i Holsted kan reducere de problemer, som forsages af sand i biomassen. Og om installation af et sandsepareringsanlæg ved biogasanlæggets modtagehal for gylle, kan være en rentabel løsning. Analysen er udført igennem projektets følgende hypotese: Ved opsætning af cykloner og sandvaskere i Biogasanlæggets modtagehal, kan alt indtag af rågylle renses, og der kan opnås frasortering af sand, inden gyllen ledes ind i biogasanlægget. Reduktionen af sand i anlæggets biomasse vil medføre besparelser, store nok til at gøre investeringen rentabel. Måden hvorpå sandet i biomassen på nuværende måde bliver håndteret er blevet undersøgt. Her er der lavet opgørelser over de direkte omkostninger der optræder i forbindelse med udgravning af sand fra biogasanlæggets lagertanke. Ligeledes er der indhentet konkrete vurderinger på hvor stor en del af biogasanlæggets omkostninger til reparation af pumper, der er afledte af sandindhold i biomassen. Disse umiddelbare omkostninger, hvorpå der kan fastsættes en pris er blevet set som den direkte besparelse der kan opnås ved at etablere et sandsepareringsanlæg. Dette medfører en beregnet tilbagebetalingstid på 7,5 år som i forhold til en ønsket maksimal tilbagebetalingstid på 3 år viser en falsificering af projektets hypotese. Risikoer ved den nuværende måde at håndtere sandet på blevet belyst. Både sikkerhedsmæssige risikoer for mandskab, men ligeledes risikoen for at ødelægge materiel, når lagertankene udgraves med nuværende metode. Disse risikoer er ikke mulige at prissætte, men deres tilstedeværelse taler for at projektets hypotese bliver til en anbefaling. 42

Den største risiko ved ikke at foretage sandseparering anses for at være den mulige ophobning af sand i biogasanlæggets 5 reaktorer. Dette emne er belyst, og anses for at være af stor betydning for, at installation af et sandsepareringsanlæg, vil være en anbefalelsesværdig investering for NGF Holsted. Perspektivering I fremtidens biomasse kan mange forskellige organiske produkter indgå. De traditionelle produkter er, som i dette projekts udgangspunkt gylle og møg fra dyrebesætninger. Men sorteret husholdningsaffald er noget der tales om som et produkt der i fremtiden kan have højt potentiale. Allerede på nuværende tidspunkt, hvor man på NGF Holsted bruger industriaffald, der primært består af madaffald fra supermarkeder, har man set hvor meget energi disse produkter indeholder. Produkter som disse vil indeholde flere og flere former for ikke-organisk materiale, som skal frasepareres for ikke at skabe problemer i et biogasanlægs proces. Her kan erfaringer fra sandseparering vise sig at være nyttige, da metoderne med cyklonteknologi og bundfældning kan bruges til andre materialer end sand og sten. Tang opsamlet fra strande har vist sig at indeholde et godt gaspotentiale og noget der omtales som mulig biomasse i fremtiden, men også her vil sand være et emne der skal kunne fjernes. Ved at anvende forskellige former for separering, ses der en mulighed for at biogasanlæg i fremtiden kan være i stand til at modtage og behandle flere forskellige materialer end man traditionelt har gjort. Og netop her ses en fordel ved at man allerede nu etablerer separeringsanlæg på biogasanlægget fremfor hos biogasanlæggets leverandører, som der ellers lægges op til. 43

Nomenklaturliste Begreber Biomasse Gylle Dybstrøelse Forklaring Betegnelsen for den samlede masse bestående af gylle, dybstrøelse og industriaffald Pumpbar masse direkte fra stalde. Urin og ekskrementer Også kaldet møg. Halmstrøelse fra stalde som har opsuget urin og ekskrementer. NGF Holsted Biogasanlægget. Nature Energy. Holsted JSO Driftsleder og maskinmester. Jan Sommerstær. NGF Opicon / Stjernholm SCADA Producent af sandsepareringsanlæg Supervisory Control And Data Acquisition. Et system der overvåger en proces. Også ofte kaldet SRO. DGD Dansk Gas Distribution Gasdistributionsnettet Det lokale gasnet til forsyning i nærområde Nm 3 Gas Slurry Normal kubikmeter. Gas ved 0 grader og 1 atm En flydende og pumpbar masse. F.eks industri og madaffald. Partikler opslæmmet i vand. Sengebåse. Sandseng BUP X-chopper og X-hopper Leverandør Forlager Efterlager Macerator Malkekoens liggeområde i stalden. Og underlaget Biogas Upgrade Plant. Gasopgraderingssytemet. Hos NGF Holsted. Leveret og bygget af Malmberg.se De maskiner der hos NGF Holsted findeler dybstrøelse og halm. Leveret af Xergi. Her omtales de landbrug der har en leverandør aftale omkring Gylle levering. Tank hvor anlæggets modtagne gylle læsses i. I nogle rapporter og oversigter kaldet Pre-tank Tank hvor anlæggets færdigbehandlede og afgassede biomasse opholder sig. I nogle rapporter og oversigter kaldet slutlager. Hulplade neddeler. Maskine til neddeling af biomasse. På kniv - hulplade princip. Af producent. Vogelsang 44

Bilagsoversigt Bilags nr Beskrivelse PDFside 1 Bilag 1. KRJ. PP. Dansk biogasnetværk 22. marts 2017 5 2 Bilag 2. GRUBBENS_HDC. Cell Wood sand cleaner 17 3 Bilag 3.DBN møde 22-3-17. invitation og referat. 18 4 Bilag 4. Egenkontrol Holsted Biogas version 4 26 5 Bilag 5.Interview med Jan Sommerstær d 01-05-17 27 6 Bilag 6.Interview med Jesper Valsted d 28-04-17-30 7 Bilag 7.Interview med Karen Jørgensen fra SEGES 32 8 Bilag 8.Interview med Kristen fra Stjernholm 33 9 Bilag 9.Møde med Kristen Yde Pedersen. Stjernholm. 21-3-17 34 10 Bilag 10. Demonstration af sandvasker fra Mavasol 35 11 Bilag 11. Uddrag fra Opicon præsentation 40 12 Bilag 12. Rapport_20964-297394. Sandprøve Holsted. Pretank 43 13 Bilag 13.Rapport_20964-297395. Sandprøve Holsted. Slutlager 45 14 Bilag 14.SH_A4_sandvasker_stjernholm 47 15 Bilag 15. t_rstof_rapport_2015 49 16 Bilag 16.FarmTest-93-Sand-i-sengebaase 83 17 Bilag 17. Cyklon teknologi. www.isowent.com 99 18 Bilag 18. Miljø styrelsen. forklaring hydrocycloner. www.mst.dk 100 19 Bilag 19. FarmTest-107-Effekt-af-skift-til-sandsenge_2291 101 20 Bilag 20. -Stjernholm Tilbud Sandvaskeranlæg 15052017 KRP 125 21 Bilag 21. Anlægstegning. med Sep anlæg 131 22 Bilag 22. Interview samtale med Svend Jakobsen A-Consult. 132 23 Bilag 23. Udregning ts procent. i pretank 135 24 Bilag 24. Metan bakterier temp områder 137 25 Bilag 25. tilbud. A-Consult Buffertank 138 26 Bilag 26. Analyse resultater TS-VS målinger med Sandsep 141 27 Bilag 27. Forklaring på VS 142 45

Litteraturliste Bøger Pumpedrift og energi af Thomas Heilmann. 4 udgave. ISBN 87-90603-10-9 Figurer Figur nummer Beskrivelse Kilde 1 Metode Flow diagram Udarbejdet af undertegnede 2 Anlægs oversigt. Egenkontrol NGF. Bilag 4 3 Luftfoto NGF Holsted Fra link 7. NGF Holsted 4 Eksentersnekkepumpe Fra link 4. Wikipedia 5 Hydrocyclon Fra link 2. Miljøstyrelsen 6 Diagram. Sandkorn størrelse Fra Stjernholm PP. Bilag 11 7 Foto udgravning. Fortank. Foto taget af undertegnede 8 Foto udgravning. Fortank. Foto taget af undertegnede 9 SEGES Sammenligning. Del 1 Fra SEGES PP. Bilag 10 10 SEGES Sammenligning. Del 2 Fra SEGES PP. Bilag 10 11 Sandkorn Analyse Rapport Fra Rapport Analytech bilag 12 12 Stjernholm oversigts billede Fra Stjernholm info dok. Bilag 14 13 Anlægstegning, med symboler Fra udleveret DWG fil. Bilag 21 Websider. 1.http://www.isowent.com.pl/Files/Filer/FILTRE_DK/FILTER_VALG_AF_FILTER.pdf udklip vedrørende forklaring på cyklonteknologi ligger som bilag 17. 2.http://www2.mst.dk/common/Udgivramme/Frame.asp?http://www2.mst.dk/udgiv/publik ationer/2001/87-7944-598-5/html/kap02.htm webside med informationer fra miljøstyrelsen vedrørende hydrocycloner og virkemåde. Udklip ligger som bilag 18. 3.http://opicon.dk/da/profil Virksomheden Opicon, der leverer information om den valgte løsning for sandsepareringsanlæg. 4.https://en.wikipedia.org/wiki/Progressive_cavity_pump Linket om teori bag eksentersnekkepumper. 5.http://www.assentoftsilo.dk/produkter/industri/biogastank/sandvasker--nyhed-2016/ Assentofts mulighed og løsning på sandseparering 46

6.http://www.grusdirekte.dk/information/vaegtfylde.asp information vedrørende densitet på sandtyper 7. http://holsted.natureenergy.dk/ NGFs hjemmeside for anlægget i Holsted. 8. http://www.seahealth.dk/publikation/lugter-f%c3%a6lt-men-er-farligst-n%c3%a5r-duikke-lugter-noget Info om H2S og grænseværdier Referencer Maskinmester Jan Sommerstær. Driftsleder NGF Holsted jso@natureenergy.dk Mejeritekniker Jesper Valsted. Driftsassistent NGF Holsted. jsv@natureenergy.dk Automatikmekaniker. Brian Nielsen. Driftsassistent NGF Holsted. bri@natureenergy.dk Mekaniker Lars H Sørensen. Driftsassistent NGF Holsted. lhs@natureenergy.dk Senior konsulent Erhvervs økonomi, Karen Jørgensen. SEGES krj@seges.dk Special konsulent Bioenergi, Niels Østergaard. SEGES noe@seges.dk Salgskonsulent Kristen Yde Pedersen. Stjernholm A/S krp@stjernholm.dk 47