Biogas- og bioraffinaderi platforme i Danmark - Et indspil til Seminar om logistikoptimering for biogasanlæg og bioraffinaderier Koldkærgaard Konferencecenter 10.03.2015 by Jens Bo Holm-Nielsen, Ph.D. - et al. Head of Center for Bioenergy og Green Engineering Department of Energy Technology, Aalborg University, Denmark Niels Bohrs vej 8, 6700 Esbjerg Cell; +45 2166 2511 E-mail: jhn@et.aau.dk www.et.aau.dk; www.aau.dk ~ search JBHN; 1
2
Biorefineries Comparison of the basic principles of the petroleum refinery and the biorefinery, Source: Kamm et al. 2006 Two-platform biorefinery concept Source: NREL 2006, Biomass Programm, DOE/US] 3
Energy potential of pig and cattle manure in EU-27 Total manure Biogas Methane Potential Potential [10 6 tons] [10 6 m 3 ] [10 6 m 3 ] [PJ] [Mtoe] 1,578 31,568 20,519 827 18.5 Methane heat of combustion: 40.3 MJ/m 3 ; 1 Mtoe = 44.8 PJ Assumed methane content in biogas: 65% Biogas Production & Forecast: Actual 2010 production of biogas in EU 27: 10 Mtoe 2012-2015 EU forecast 15 Mtoe Manure potentials 18.5-20 Mtoe Organic waste and byproducts 15-20 Mtoe Crops and crop residuals 20-30 Mtoe Total long term forcast Biogas 60 Mtoe Biogas can cover 1/3 of EU s total RES 20% demands year 2020 4
Biogas Redistribution and treatment facilities Organic fertilizer plants Bioslurry, biofibres and other biomasses. Redistribution and surplus treatment as organic fertilizer sale products Electricity, heat and transportation fuels Water environment, Climate combat and odour reduction Further treatment of fibres Digested fibre incineration /gasification Increased utilisation of biogas Local and further distances from the biogas plants gas CHP utilisation and the transport sector * Biogas are biorefinery platforms step 1. - This is the future challenge 2012-2020 - Need fast tracks, by all new projects Joint biogas plants New plants (examp.) 5
6
7
MEC konceptet Udnyttelse af synergi i råvareomsætning og procesanlæg Transportbrænds tof Biogas El & varme Biomasse 2 G. Bioethanol Biomasse Kraftvarme VE - gas Gødning
Large Scale Bioenergy Lab Project focus 2012-2015. New biomass, innovations technologies, meeting the challenges, peoples acceptance and green jobs in the cross border region. Identification, Analysis, Mapping and Management of Sustainable Biomass Resources in the Region of Southern Denmark-Sleswig-K.E.R.N., Germany: Biomass from nature conservation Protected nature: meadow, marshland Biomass from permanent grassland Agricultural residues Manure / straw Biomass from other areas Airports Roadside grass Biomass from recreational areas Parks Football fields/ Golf courses etc. Others.. Algae, seaweed Household waste Industrial waste
Potential from unutilised grass production from agricultural land Uncertainties: - Grass yields (DK ) - Different systems for feeding! - Differences in data level! G R A S S F O R B I O E N E R G Y P A G E 15 D E P A R T M E N T O F E N E R G Y T E C H N O L O G Y A A L B O R G U N I V E R S I T E T E S B J E R G
16
17
18
19
Meadow Livestock Crops Meadow Biogas plant Crops Energy
ENERGIBALANCEN VED UDNYTTELSE AF GRÆS FRA NATUR- OG LANDSKABSPLEJE, S E M I N A R V O M L O G I S T I K O P T I M E R I N G F O R B I O G A S A N L Æ G O G B I O R A F F I N A D E R I ER D. 1 0 M A R T S 2 0 1 5, K O L D K Æ R G A A R D A. K A T H A R I N A P. M E Y E R, P H. D. S T U D E R E N D E A A L B O R G U N I V E R S I T E T E S B J E R G S E K T I O N F O R E N E R G I T E K N O L O G I
Baggrund Projektet er en del af et EU finansieret Interreg 4A projekt Large Scale Bioenergy Lab Formålet: at fremme udnyttelsen af bæredygtige biomasser til energiproduktion i projekt regionerne 3 fokus områder: Overskudsproduktion af græs fra landbrugsarealer Græs fra vejsider Græs fra naturpleje af engarealer
Overskudsproduktion af græs fra landbrugsarealer (Græs i omdrift og permanente græsarealer)
Græs fra vejsider
Energibalancen græs fra vejsider 37-58% af totalt energi forbrug 19-25% af brutto energiproduktion 31-49% af totalt energi forbrug 16-25% af brutto energiproduktion
Naturpleje græs (Fersk eng og strandeng)
Energi balancen - Naturplejegræs Høst Transport (på fast vej) Transport til/fra vej Transport af maskineri Læsning Lagring Findeling og indfødning Total forbrug GJ 136.809 37.318 10.200 23 59.691 74.614 22.369 341.024 % af total produktion 13.2 3.6 1.0 0.0 5.8 7.2 2.2 32.9 % af total forbrug 40.1 10.9 3.0 0.0 17.5 21.9 6.6 100.0 CH4 produktion (25% tab ved lagring) Total produktion (15-25% fratrukket til drift af anlæg) Netto GJ 34.903 1.036.670 695.646
Konklusion - perspektivering Energimæssigt rentabelt at udnytte bæredygtige biomasser Netto energiproduktionen kan øges ved optimeret håndtering Minimering af energi-investeringer Mulighed for synergieffekt? Optimere håndteringen via planlægning og koordinering på tværs af biomasserne