KLIMASATS, BIOKULL OG GRØNN FJERNVARME. Rapport fra forprosjekt

Transkript

1 KLIMASATS, BIOKULL OG GRØNN FJERNVARME Rapport fra forprosjekt Prosjektnr.: / Bioavfall Transport av flis til forbrenningsanlegg Pyrolyseforbrenning av flis Konvertering / transport etter forbrenning Bruk av Biokull Bruk varme

2 Innhold 1 SAMMENDRAG ORIENTERING OPPSUMMERING AV FORPROSJEKTET 4 2 ORIENTERING OM INNHOLDET I DENNE RAPPORTEN FORKORTELSER ORIENTERING OM PROSJEKTENE OG GJENNOMFØRINGEN AV DISSE OVERORDNEDE MÅL FORPROSJEKTETS HOVEDSPØRSMÅL FORPROSJEKTET FORUTSETNINGER SOM ER LAGT TIL GRUNN ROS OG MULIGHETER OPPBYGGING AV DENNE RAPPORTEN 9 3 INNSAMLING, KONVERTERING TIL FLIS OG TRANSPORT GENERELL INFORMASJON RESSURSER TRANSPORT, LOGISTIKK SENTRALLAGER OG FLISPRODUKSJON MILJØ ANDRE FORHOLD SOM BØR VEKTLEGGES VIDERE UTVIKLING SYSSELSETTING 13 4 BIOKULL GENERELL INFORMASJON/BAKGRUNN PRODUKSJON AV BIOKULL; INNGANGSMATERIALE OG PROSESS KLIMA ANVENDELSE AV BIOKULLET HYGGELIGE BIEFFEKTER BIOKULL FOR SALG 18 5 KLIMANØYTRAL GRØNN ENERGI POTENSIALE FOR EKSISTERENDE BYGG STAVANGER KOMMUNE HETLANDSHALLEN SOM EKSEMPELBYGG TEKNISK LØSNING EFFEKT OG ENERGI PYROLYSE/BIOKJEL PYROLYSEKJEL ELLER TRADISJONELL FLISFYRING SILO BIOKULLPRODUKSJONEN TILKOBLING KLIMA KLIMAREGNSKAP, FORUTSETNINGER KLIMAREGNSKAP, KLIMAREGNSKAP, DAGENS SITUASJON KLIMAREGNSKAP, FLISFYRING KLIMAREGNSKAP, PYROLYSE/BIOKULLKJEL. 29 Godkjent dato: Versjon: 01 2 av 46

3 5.4 ENERGI ANDRE FORHOLD BIOENERGI I FRAMTIDIGE REGULERINGSOMRÅDER OFFENTLIG / PRIVAT SAMARBEID 31 6 PROSJEKTET SOM HELHET KLIMA ØKONOMI SAMMENSATT KALKYLE POSITIVE TILLEGGSEFFEKTER ENERGI ROS OG MULIGHETER 35 7 VIDERE BRUK AV RESULTATENE PLAN FOR GJENNOMFØRING EKSEMPELVERDI 36 8 REFERANSER 37 9 VEDLEGG VEDLEGG A, GRUNNDATA VEDLEGG B, ROS-EVALUERING VEDLEGG C, BEREGNINGSFIL KLIMAGASSUTSLIPP VEDLEGG D, BEREGNINGSFIL BRENSELFORBRUK VEDLEGG E, «BIOKULL SOM JORDFORBEDRINGSMIDDEL HVILKE NYTTEVERDIER KAN EN REGNE MED?» 41 Godkjent dato: Versjon: 01 3 av 46

4 1 Sammendrag 1.1 Orientering Biomasse fra parker og skog i Stavanger leveres nå til eksternt deponi. Lokal bruk av denne ressursen vil gi en rekke positive effekter: Pyrolyseforbrenning av biomassen gir biokull og energi samtidig som CO2 utslippet blir negativt, altså klimapositivt; man sparer over 500 tonn CO2/år på ett anlegg. Biokull har en rekke tilleggseffekter ut over CO2-lagring, knyttet til jordforbedring. Årlige kostnader øker, men investeringen kan bli lønnsomt på sikt - med andre ord lønnsom CO2 reduksjon. Investeringen i transport og flising er beregnet for å dekke dagens tilgjengelige biomasse, men kapasitet på biokullproduksjonen begrenses for å tillate tid til å bygge nødvendig kompetanse Arbeid med å rydde skog og kratt vil gi nye arbeidsplasser og bedre turopplevelser i grøntområdene, samtidig som man denne type materiale går fra å være avfall til å bli ressurser Redusert behov for elektrisk energi i bygget 1.2 Oppsummering av forprosjektet Det anbefales å gå videre med konseptet til et gjennomføringsprosjekt hvor man: Etablerer et anlegg for å håndtere lokal biomasse og utnytter denne ressursen Installer oppvarming fra biokullkjel på ett bygg, både for å på plass utprøving av biokullproduksjon og samtidig utnyttelse av varmen Kommer i gang med bruk av biokull som jordforbedring og undersøker videre om der er et marked for dette produktet Godkjent dato: Versjon: 01 4 av 46

5 2 Orientering om innholdet i denne rapporten 2.1 Forkortelser SK Stavanger kommune NIS Stavanger natur- og idrettservice KF ROS Risiko- og sårbarhetsanalyse PA-bok Prosjekt Administrasjons bok EOS Energioppfølgingssystem 2.2 Orientering om prosjektene og gjennomføringen av disse SK har fått tilskudd fra Miljødirektoratet om midler til to ulike forprosjekt og er blitt bedt om å se disse i sammenheng. Dette prosjektet er derfor et fellesprosjekt for følgende tiltak: Prosjekt nummer: Prosjekt Navn: Klimasats grønn fjernvarme (Avtalenummer Saksnummer: 16/28840). (Bruk av *lokal biomasse samlet inn av NIS som brensel for oppvarming av bygg). Prosjekt nummer: Prosjekt Navn: Lokal produksjon og anvendelse av biokull (Avtalenummer Saksnummer: 16/28835). (Bruk av *lokal biomasse samlet inn av NIS for produksjon av biokull som brukes til jordforbedring, gjødsling og kompostering). *lokal biomasse er også kalt «dendronmasse». Godkjent dato: Versjon: 01 5 av 46

6 2.2.1 Overordnede mål. Kommunen har et overordnet mål om å gjennomføre en rekke klimareduserende tiltak for å bidra til at målene i Paris-avtalen etterleves. I forbindelse med utarbeidelse av Ressurs- og avfallsplan for IVAR-regionen ble som et av klimatiltakene lansert en mulighetsstudie om «Produksjon og anvendelse av biokull». Dette er videre fulgt opp som et samarbeid mellom Stavanger kommune, Sandnes kommune og IVAR IKS. Samarbeidet startet med søknaden om støtte til klimasatsing i kommunene. Et tiltak er å basere oppvarming på fornybare fyringskilder i eksisterende bygningsmasse i den grad dette er mulig. Tiltaket i seg selv er ikke forankret i kommunens politiske ledelse, men SK har forpliktet seg gjennom flere politiske vedtak om å redusere klimautslipp fra stasjonær energi: Klima og miljøplan for Stavanger kommune Ny plan som skal gjelde for er under utarbeidelse. Flere av innspillene som kan komme inn i denne forankrer også at bruk av lokal biomasse er ønsket utvikling. Eksempler her er: o Lokale energisentraler: Kommuneplanen krever lokale energiutredninger o Klimanøytrale fyringskilder: Kommunen bør gå inn for å få på plass klimanøytrale fyringskilder fra lokale ressurser som ellers ville gå tapt (kvist, avfall etter skogsdrift og vedlikehold av kommunens uteområder) og utrede områder som kan være aktuelle å konvertere til vannbåren oppvarming Ordføreravtalen, Covenant og Majors. Denne baseres bl.a. på: «Framtidens byer nasjonalt skal bidra til å nå målene om reduksjon av klimagassutslipp med 20 % innen 2020 i forhold til utslippene fra 1991» er fortsatt gjeldene. Det forventes høyere ambisjoner i ny Klima og miljøplan. Park og vei hos SK har ansvar for skjøtsel av natur og landskap. Dette handler i stor grad om å rydde vegetasjon og om å åpne flere utsiktspunkter/-korridorer for så å beholde disse åpne. Det er en stor utfordring med gjengroing i de grønne områdene og det er fordel for oss alle at områdene holdes åpne. Ressursene i form av biomasse bør utnyttes best mulig Forprosjektets hovedspørsmål I henhold avtalen med Miljødirektoratet beskrives er rekke temaer som er vurdert i denne rapporten: Råstofftilgang biomasse Anvendelse av biokull Hva er utslippene fra biokullproduksjonen Hvordan varierer effektene av biokull med egenskapene ved jorda Potensiale for eksisterende bygg (volum) Bioanlegg i fremtidige reguleringsområder Hva er kostnadene ved biokullproduksjonen Godkjent dato: Versjon: 01 6 av 46

7 2.2.3 Forprosjektet Hensikten med forprosjektet er å samle og bearbeide nok informasjon til at man kan gjøre en kvalifisert anbefaling hvorvidt prosjekt knyttet til bruk av lokal biomasse bør gjennomføres. Denne anbefalingen ser da på de ulike aspektene som er nevnt tidligere. En del av tiden er gått med til å definere kriterier (se vedlegg A, Grunndata) og å utvikle modeller for de beregningene som er utført. Forprosjektet involverer bidragsytere fra flere avdelinger internt i SK og konsulentbistand fra SWECO Norge, IVAR IKS, NIBIO Særheim og Sandnes kommune. For å komme i mål med forprosjektet ble det etablert en PA-bok. Denne inneholder; Orientering om prosjektet Adresseliste Organisering *Avviksbehandling og endringsmelding *Kvalitetssikring *SHA-plan *Oppfølging og rapportering på ytre miljø Vedlegg * Ikke eller lite relevant for denne fasen, men tatt med slik at samme PA-bok kan revideres og videreføres når man evt. går videre til gjennomføring av prosjektet. SK er organisert etter bestiller-utfører modellen med flere avdelinger og kommunale foretak som sørger for drift og utvikling. I dette forprosjektet ble det etablert en prosjektorganisasjon som har jobbet sammen mot ett felles mål. Dette har bidratt til effektivitet, mye læring og intensjonen er at samme modell skal brukes for å få gjennomført hovedprosjektet. Fig Organisasjonskart forprosjekt Godkjent dato: Versjon: 01 7 av 46

8 2.2.4 Forutsetninger som er lagt til grunn For å sikre at alle involverte har felles oppfatning av hva som er lagt til grunn for de beregninger som er utført ble det etablert et sett med felles grunndata (se vedlegg A, Grunndata). Verdiene i filen Grunndata er koblet mot beregningen i filen Klimagassberegninger (se vedlegg C), slik at eventuelle endringer i kriteriene automatisk påvirker beregningene som er gjort mht. klima, energi og økonomi. Dette betyr at man kan endre relevante inndata dersom noen av forutsetningene endres som f.eks. at et annet bygg velges for bruk av varmen fra biokullproduksjonen. Definering av felles kriterier til bruk i beregningene viste seg å være forholdsvis tidkrevende. Noen verdier vil variere ut fra normale variasjoner i råstoff (type trevirke, fuktinnhold o.l.), mens andre varierer ut fra valg som kan bli endret underveis (avstander, type og størrelse på kjøretøy, type fliskutter, osv.). I tillegg er det noen som varierer ut fra politiske aspekter (korrekt pris på elektrisk energi, akseptabel internrente, CO2-faktor for ulike energibærere [særlig elektrisitet]). I dette forprosjektet er det valgt en konservativ linje og forutsetningene eller kilden for verdiene som er valgt er beskrevet i filen med grunndata. 2.3 ROS og muligheter Det ble valgt å gjennomføre en ROS-evaluering for å synliggjøre usikkerheter som enten kan lukkes eller som vil bli håndtert i detaljprosjekteringen. Samme metodikken ble valgt for å få frem de positive mulighetene som prosjektet bidrar med, ved å gi konsekvenser av ønskede hendelser negativ verdi. På denne måten blir fordeler og ulemper presentert sammen på en oversiktlig måte. Resultatene fra ROS er presentert kap Se også vedlegg B, ROS evaluering. I evalueringen kom det fram 47 ulike momenter med tilhørende forslag til tiltak. De risikomomentene som kommer ut med høyeste nivå er knyttet til transport. Da dette er aktiviteter som allerede pågår fins det HMS- rutiner som kan videreutvikles og videreføres for å minimere disse momentene. På den andre siden av skalaen finner vi en rekke muligheter hvor de viktigste er den positive miljøgevinsten ved at man får utslipp av klimagasser ned til et nivå under null, altså lagring av CO2. Godkjent dato: Versjon: 01 8 av 46

9 2.4 Oppbygging av denne rapporten For å få en strukturert og oversiktlig tilnærming til de spørsmål som skal besvares i dette forprosjektet er 3 hovedfaser adressert. Innen hver av disse fasene drøfter vi temaer knyttet til klima, energi, økonomi, andre forhold som risiko og sårbarhet. De 3 hovedfasene er: Innsamling, konvertering til flis og transport (kapittel 3) Biokull (kapittel 4) o Biomasse; her er det fokus på oversikt over nå-siutuasjonen, herunder mengder biomasse tilgjengelig og vurdering av hvordan klima påvirkes i dag. o Transport til forbrenningsanlegg; her vurderes all transport til flise-anlegg, selve prosessen med produksjon og tørking av flisen, transport til anlegget hvor flisen skal forbrennes o *Konvertering / transport etter forbrenning; her inngår transport av biokull til lager. o Bruk av biokull; hovedvekt legges på CO2 lagring, jordforbedring, gjødsling og kompostering. Klimanøytral grønn energi (kapittel 5) o Pyrolyseforbrenning; her vurderes forhold knyttet til selve forbrenningen av flis, enten som et standard flisforbrenningsanlegg eller ved pyroloyseforbrenning som gir biokull. o Bruk av varme; her ses det på hva bruk av varmen fra pyrolyseforbrenningen betyr med tanke på klima, energi og økonomi. Praktiske løsninger i forhold til plassering av utstyr belyses. Biomasse Transport av flis til forbrenningsanlegg Pyrolyseforbrenning av flis Konvertering / transport etter forbrenning Bruk av biokull Bruk av varme Figur Oversikt over faser som omtales *Konvertering er brukt som begrep da det kan komme inn i en senere fase. Et eksempel er da å se på muligheteten for å bruke deler av biomassen som kilde til lokal produksjon av strøm. Dette er vurdert til ikke å være relevant for dette prosjektet i denne fasen og blir ikke beskrevet videre. Godkjent dato: Versjon: 01 9 av 46

10 3 Innsamling, konvertering til flis og transport. 3.1 Generell informasjon I dette kapitlet beskrives innsamling av biomasse, konvertering av denne til flis og transport av både flis og biokull. Dagens situasjon belyses og det trekkes tråder framover i forhold til mengder og ny teknologi Ressurser SK bruker en del ressurser på forvaltning i form av rydding og fjerning av biomasse fra ulike områder. Mengden varierer fra ulike tidsrom på året og dag for dag. Det er naturligvis større mengder etter stormer med rotvelt eller prosjekter som omfatter spesiell rydding i friområder og lignende. SK "høster" årlig inn tonn biomasse som resultat av nødvendig trefelling, beskjæring og rydding i kommunale områder. Biomassen leveres i dag til godkjent eksternt deponi. Unntaksvis vil det være nødvendig med mellomlagring for senere henting med større lastebil. Intern transport skjer i all hovedsak i dag med biler basert på fossilt brennstoff Transport, logistikk Logistikk: Foretaket transporterer i dag biomasse fra hogstfelt til godkjent deponi på Randaberg. Fra dette deponiet blir materialet kjørt videre til Stord for foredling. Etter foredling blir materialet transportert videre. SK ønsker gjennom prosjektet å utfordre det vi mener er overdreven logistikk og heller arbeide etter prinsippet med kortreist ressurs til nytte i samme kommune som ressursene blir høstet fra. I dette forprosjektet synliggjøres mulighet for reduserte avstander i forhold til transport og at nytteverdien av biomassen øker ved lokal bruk. Vi tar utgangspunkt i følgende reelle avstander og distanser: Fra Åsen til område for flisproduksjon på Tasta (Natvigs Minde) 7,5 km (en vei) Fra uttak av biomasse til område for flisproduksjon på Tasta (Natvigs Minde) 7,5 km (en vei), antatt som en snittverdi Fra område flisproduksjon på Tasta til dagens deponi på Randaberg 4 km (en vei) Fra Randaberg til endelig deponeringssted på Stord 127 km (en vei) Avstand fra Natvigs Minde til formålsbygg for bruk av flis er satt til 7,5 km, antatt som en snittverdi Maskiner for produksjon: I forprosjektet er det tatt høyde for innkjøp av fliskutter som har kapasitet til å håndtere den mengden biomasse som i dag håndteres. Krav til at maskinen kan levere nødvendig kvalitet på flisen er en forutsetning for at produksjon av biokull og varme skal fungere Sentrallager og flisproduksjon Forprosjektet har tatt utgangspunkt i at det skal etableres eget sentrallager for biomasse. Her skal man også etablere to produksjonslinjer som produserer hhv. flis av trestammer, greiner og busker, samt en linje som produserer jord av biomasse som tilbakeføres til naturen. Flisen kan benyttes til forbrenningsovner i regionen. Hovedformålet med tiltaket er å endre behandlingen av denne type materiale fra avfall til ressurs. Godkjent dato: Versjon: av 46

11 3.2 Miljø Miljøregnskapet i sin helhet presenteres i kap Transport utgjør ca. 17 % av CO2 utslippene før tiltak. Skissen nedenfor er laget for å illustrere de mange produksjons-/transport-trinnene som inngår fra skog til ferdig varme/biokull. Nedenfor kommenteres de ulike trinnene og konsekvensene for konklusjonene i denne rapporten. I videre arbeid i forbindelse med valg av prosesser og kjøretøy må man tenke CO2, kostnader, støy og lignede forhold. Bruk av varme Bruk av biokull Fig , skisse som viser produksjons-/transport-trinnene Oppsamling av biomasse. Felling og kapping Manuelt arbeid som utføres på diverse steder i kommunen Delvis er det snakk om skog, delvis mer buskas og kratt Tas ikke med i miljøregnskap siden arbeidet er det samme enten det flises til eget bruk eller transporteres til mottak. Transport av biomasse. Oppsamling og transport. Oppsamlingen er den samme uansett hvor trevirket havner, men transporten er medtatt i CO2-regnskapet for å kunne sammenligne dagens situasjon der det blir kjørt til Stord og framtidig situasjon der det vil bli returnert til Hetlandshallen/energisentral. Flisproduksjon. Kverning Lagring Tørking og behandling Energiforbruk for kverning av biomasse er ukjent og ikke tatt med i CO2-regnskap. Det er også en del intern transport forbundet med dette som ikke er medregnet. Det forutsettes naturlig tørking uten bruk av energi. Godkjent dato: Versjon: av 46

12 Transport av flis. Transport av flis til Hetlandshallen (7,5 km) er medtatt i CO2-regnskap. Silo. Her vil det gå med noe energi til transport av flis i silo og inn i kjel. Ikke medtatt i CO2-regnskap. Biokullkjel. Det vil være et visst strømforbruk til drift av ovnen, rista inne i ovnen, pumper, vifter, skruen som transporterer flis og kull osv. Vi har ikke nok grunnlag til å estimere dette og det er ikke tatt med i regnskapet. Biokullhåndtering. Løfting og logistikk i forbindelse med biokullet er ikke medtatt i CO2- regnskapet. Transport biokull. Det er medtatt tom bil for å hente og full bil som kjører tilbake med biokullet, totalt 15 km. 3.3 Andre forhold som bør vektlegges Det er viktig å påpeke at man ved å gjennomføre foreslåtte tiltak bidrar til redusert transport, flere arbeidsplasser, produksjon av biokull og varme og dermed reduksjoner i miljø-utslipp. En må også ta hensyn til andre verdier som biologisk mangfold, rekreasjon og økonomisk verdiskaping. 3.4 Videre utvikling Foredling: Produksjonen av flis vil bli etablert i tråd med de til enhver tid gjeldende retningslinjer for denne type virksomhet og på et område som er godt egnet for dette. Samtidig vil det bli vektlagt god plass for fremtidig vekst i produksjonen med de krav det medfører til følgende: 1. Hvor stort areal kreves 2. Trafikkmengde 3. Type kjøretøy 4. Støy 5. Hensyn til friluftsliv 6. Antall ansatte 7. Bil- og containeroppstilling 8. Annet Prosjektet bør vurdere å legge til rette for vekst da et anlegg av denne typen bør kunne ha mulighet for å behandle biomasse fra andre kommuner i regionen, fylke- og statlige etater. Transport: Transporten vil kunne konverteres til elektriske kjøretøy med biomasse fra flere hundre små og store anlegg i SK til foredlingsanlegg. Det samme gjelder for transport av flis ut til faste eller mobile forbrenningsovner og om mulig intern for logistikk. NIS er nå i dialog med flere leverandører som kan tilby elektriske fliskuttere eller maskiner som kan bygges om til elektrisk drift. Godkjent dato: Versjon: av 46

13 3.5 Sysselsetting Det er i eierstrategien til NIS definert et samfunnsansvar for sysselsetting i regionen. Av foretakets 170 ansatte er 10 arbeidsplasser dedikert arbeidstrening og praksisplasser. Et foredlingsanlegg av jord og flis kan driftes av 1-2 fagarbeidere og gjerne sysselsette 6-7 ansatte i arbeidspraksis. Ved utvidelse av beskjæring og rydding i SK vil andelen ansatte kunne økes både av fast ansatte og praksisplasser. Godkjent dato: Versjon: av 46

14 4 Biokull 4.1 Generell informasjon/bakgrunn SK arbeider aktivt med tiltak som kan forbedre klimaregnskapet. Dette forprosjektet ser på etablering av småskalaanlegg for produksjon av biokull av kommunens egne råstoffer. Park- og hageavfall omgjøres til biokull i et pyrolyseanlegg og kullet anvendes som jordforbedringsmiddel og hageavfallskompostering. På denne måten blir biokullet til permanente karbonlagre med klimagassreduserende effekt, i tillegg til den positive effekten ved anvendelse av kullet. Med biokull (engelsk: biochar) forstås kull som er produsert av organiske materialer gjennom anvendelse av termokjemiske eller hydrotermiske prosesser. Ut fra temperatur og trykkforhold kan prosessene deles inn i forbrenning, forgassing, pyrolyse, torrefisering og hydrotermal karbonisering. I vårt tilfelle vil pyrolyse bli brukt som fremstillingsmetode for biokull. En pyrolyseprosess virker som en slags forbrenning helt uten eller med minimal lufttilførsel ved en temperatur på C. Dette er en eksoterm reaksjon som frigir energi og som produserer en brennbar syntesegass (bestående av CO, H2, CO2, H2O og organiske forbindelser), faste stoffer (biokull) og eventuelt tjære/olje. Pyrolyseanlegget i vårt prosjekt vil operere i den øvre enden av den nevnte temperaturskalaen og det vil derfor bli produsert syntesegass og biokull, ikke olje. Biokullet som produseres vil ha et karboninnhold på mer enn 80 % og vil trolig oppfylle kriteriene for «premium-kvalitet» i henhold til European Biochar Certificate, etablert av European Biochar Foundation. Biokull har en rekke egenskaper som gjør produktet interessant i landbrukssammenheng, og som et miljøpolitisk virkemiddel. Karbonet i biokull er ekstremt stabilt og brytes meget langsomt ned i jorda. Vi snakker da gjerne om en halveringstid på flere hundre år. Biokull binder dermed karbon på en varig måte og trekker dette ut av det globale karbonkretsløpet, altså en klimanegativ effekt. Biokull er ekstremt porøst, med en indre overflate på flere hundre kvadratmeter pr. kubikkcentimeter kull. Dette gjør at biokull har en betydelig vannlagringskapasitet. Videre er det et gunstig tilholdssted for jordlevende mikroorganismer og det kan - gjennom sin store kationbyttekapasitet organiske fremmedstoffer til seg, øke ph-verdien i jordsmonnet og mellomlagre plantevekstrelevante næringsstoffer slik at disse ikke blir vasket ut. Rent biokull kan også brukes som aktivkull og bidra som fôrtilsetning til bedre dyrehelse og lavere ammoniakkutslipp fra ekskrementer. I dette forprosjektet er det kommet frem ulik informasjon når det gjelder hvorvidt tungmetaller lagres i biokullet eller om disse faller ut i asken i forbindelse med pyrolyseforbrenningen. Dette bør undersøkes nærmere og bruken av biokull tilpasses resultatet. Hvis det viser seg at tungmetallene felles ut i asken, har man en metode som gir mulighet for å fjerne tungmetaller i kontrollert prosess. Godkjent dato: Versjon: av 46

15 4.2 Produksjon av biokull; inngangsmateriale og prosess Inngangsmaterialet for det planlagte pyrolyseanlegget vil være flis som planlegges tørket på en naturlig måte f.eks. i enkle ranker tildekket med en membran ned til et vanninnhold på %. Denne flisen kan nå brukes både til biokullproduksjonen og i et vanlig flisfyringsanlegg. Pyrolyseanlegget vil ha et flislager plassert foran selve kjelen. Herifra blir flisen matet inn ved hjelp av en transportørskrue. Selve veien inn i brennkammeret går via en cellemater (rotary feeder) som sørger for at lite luft følger med inn i kammeret og forhindrer at eventuell brann kan utvikle seg oppstrøms. Under pyrolysen beveger flisen seg langsomt gjennom brennkammeret, typisk tar det ca. 2,5 timer. På denne måten blir brenselet fullstendig «avgasset» og syntesegassen blir så brent i et eget integrert kammer ved mer enn 1000 C. Denne kan i neste omgang benyttes som varmeenergi. Ut fra erfaringene gjort med et tilsvarende anlegg i Berlin (se ref.1) kan en sette opp følgende massebalanse for karbon og energi: Ved en input på 20 kg tørket flis pr. time, som inneholder 7,5 kg rent karbon, produserte man 5 kg biokull pr. time (med rundt 4 kg rent karbon) og 28 kwh varme. Det vil si at av 7,5 kg organisk karbon er 53 % gått inn i biokullet, mens 47 % er gått inn i syntesegassen og blitt til energi. Det aktuelle pyrolyseanlegget er således i like stor grad et energiforsyningsanlegg som et biokullproduserende anlegg. Pyrolyseanlegget vil bli normalt bli driftet etter varmebehovet i nærvarmeanlegget, men det er mulig å prioritere hvordan fordelingen skal være. Det produserte biokullet mates ut av anlegget ved hjelp av nok en transportskrue. Biokullet blir som regel samlet opp i Big bags. Planen er at disse tas med til flisproduksjonsanlegget for så å fordeles til videre bruk som beskrives i neste kapitel. Fig Bilde av biokull Godkjent dato: Versjon: av 46

16 4.3 Klima Utslipp fra biokullproduksjonen. I forhold til et konvensjonelt biobrenselsanlegg (flisfyringsanlegg, trepelletsanlegg) er utslippene fra biokull- og energiproduksjonen via et pyrolyseanlegg vesentlig renere. Dette henger sammen med at det ikke brennes faste brensler med bruk av sterk luftgjennomstrømning, men kun en gass (syntesegassen). Mens anbefalt grenseverdi for partikler ved kw småfyringsanlegg i Norge er på 200 mg/nm 3 avgass, ligger de faktisk målte verdiene for det omtalte pyrolyseanlegget på 30 mg/nm 3. Nye norske anlegg for fast biobrensel i størrelsen 1-5 MW har en støv-grenseverdi på 225 mg/nm 3. Det finnes for øvrig ikke noen ytterligere grenseverdier for småfyringsanlegg < 1 MW hverken i Norge eller Tyskland, men for det aktuelle pyrolyseanlegget i Berlin (med 60 kw maks. energiutnyttelse) er det gjort konkrete målinger av utslippsgassene. Resultatene av disse viste betydelig lavere utslipp for NO2, CO, SO2 og halogenerte hydrokarboner enn det som er gjeldende tyske grenseverdier for større fyringsanlegg. De målte utslippene ligger på samme nivå som norske krav for virkelig store biobrenselsanlegg (20-50 MW), jf. forurensningsforskriftens kap. 27, Utslipp til luft fra forbrenningsanlegg med rene brensler. Pyrolyseanlegget slipper også ut noe CO2 og vanndamp. Begge deler regnes her ikke som klimarelevante utslipp da brenselet er av biologisk opprinnelse. Under produksjon av biokull oppstår det også små mengder med aske (produsenten av anlegget snakker om «ett spann i måneden» ved produksjon av ca.10 tonn biokull) som må tas ut av anlegget. Denne asken kan ha forholdsvis høyt innhold av tungmetaller og må da behandles som farlig avfall. Denne oppkonsentreringen av metaller må imidlertid vurderes som miljømessig positiv, all den tid disse problematiske stoffene da har blitt sluset ut av hhv. biokullet og avgassene. Godkjent dato: Versjon: av 46

17 4.4 Anvendelse av biokullet Hovedhensikten med å bruke flis til produksjon av biokull er evnen til å lagre CO2 på en varig måte i jorda, slik at en oppnår en klimaavlastende effekt. Ett tonn lagret og stabilisert karbon tilsvarer unngåtte CO2-utslipp på 3,7 tonn. Satt litt på spissen; hensikten er oppnådd hvis vi bare graver ned biokullet i et hull og lar det ligge der i all evighet. Andre positive virkninger av knyttet til bruk av biokull anses her som «hyggelige bieffekter». Disse mulighetene beskrives i neste kapittel Hyggelige bieffekter I utgangspunktet er biokullet fra pyrolyseanlegget tenkt brukt i tre ulike prosjekter i prioritert rekkefølge. Foreløpig plan er at 1/3 av biokullet som produseres går til biokull som ingrediens i vekstbed, 1/3 til ingrediens i vekstsubstrat og substitutt for torv og 1/3 som tilsetning til kompost og kompostering. Biokull som sentral ingrediens i vekstbed for urbane planter og trær. I Stockholm har parkavdelingen gjennom flere år og med stor suksess brukt biokull for å plante nye trær, prydbusker og andre planter i det offentlige rom, gjerne på steder der det før har vært vanskelig å oppnå gode vekstbetingelser. Vekstmediet består av knust granitt på mm blandet med 15 % næringsanriket biokull. Stockholm kommune påpeker at biokull her brukes som jordforbedringsmiddel som holder både vann, luft og næringsstoffer i jorden. Biokullet kan også ta opp og holde tilbake forurensninger som måtte komme som avrenning fra fortau og veibaner. Biokull som ingrediens i vekstsubstrater og substitutt for torv. Det produseres i dag mange ulike substratblandinger for anvendelse innen planteproduksjon for hagekulturer, grønne tak mm. Disse substratene inneholder ofte svært mye torv. Torv er et fossilt produkt og slipper ut CO2 under nedbryting. I Tyskland er det beregnet at 1 tonn torv (tørrsubstans) medfører 1,8 tonn utslipp av CO2 under utvinning, transport og anvendelse. I botanisk hage i Berlin er det gjort en rekke systematiske planteforsøk der torv i vekstsubstrater er blitt erstattet med en blanding av kompost og biokull. Dette har i stor grad gitt positive resultater for de testede prydvekstene. Nibio på Særheim i Klepp kommune har gjort tilsvarende forsøk med innblanding av biokull i substrater for etablering av grønne tak. Her kan det se ut til at biokull-tilsetningen har gitt bedre vekstvilkår og økt hydraulisk kapasitet. En generell tendens innen laging av substrater er at man ønsker full kontroll over sammensetning av substratet, dvs. en tar «rene» materialer og blander disse sammen etter behov. Her kan biokull spille en viktig rolle som ingrediens for å oppnå en klart definert kvalitet. Godkjent dato: Versjon: av 46

18 Biokull som tilsetning til kompost og kompostering. Tilsetning av biokull til kompost gir denne en bedre kvalitet og øker dermed bruksverdien. Komposten blir mindre kompakt, vannopptakskapasiteten øker, saltinnholdet avtar og ikke minst: næringsstoffene N (nitrogen), K (kalium) og P (fosfor) holdes lengre tilbake i komposten slik at utlekking unngås. Forsøk har vist at tilsetning av 12 % biokull til kompostmaterialet medfører en positiv effekt på selve komposteringsprosessen. Det oppstår nå mindre utslipp av klimarelevante gasser som CH4, N2O og NH3 enn ved normal hageavfallskompostering. Det er til og med påvist en karbonstabiliserende effekt i det komposterte plantematerialet, dvs. at tilsetning av biokull fører til at enda mer CO2-reduksjon enn ved kun lagring av biokull. Et alternativ er at IVAR IKS, som driver et frilands komposteringsanlegg for hage- og parkavfall i Stavangerområdet, med en omsetning på rundt 5000 tonn årlig tar imot den totale lokale biokullproduksjonen. Disse hyggelige bieffektene ikke er inkludert i klimaregnskapet som presenteres i kap For flere detaljer vedrørende biokull og nytteverdi, se vedlegg E «Biokull som jordforbedringsmiddel hvilke nytteverdier kan en regne med?» 4.5 Biokull for salg En annen mulig utnyttelse er salg av kompost tilsatt/blandet med biokull til privatpersoner. I Sverige selger hagesentre biokull i 40 liters sekker med en blanding av trekull og hønsegjødsel. Her reklameres det med at biokullet holder på vann og næring som vekstene trenger og er et godt jordforbedringsmiddel, særlig i sandjord. I Tyskland blir biokull av såkalt «basis»-kvalitet solgt for mer enn 600 /tonn. Stockholm kommune kjøpte inntil i 2016 biokull fra Tyskland for SEK/tonn. Dersom man altså klarer å bygge opp en lokal etterspørsel etter biokull, kan tonnkostnaden for biokull bli forvandlet til en netto inntekt. Dette vil imidlertid kreve mye utviklings- og markedsføringsarbeid. I kap. 6.2, økonomi forutsettes en lav pris for biokull på 4000 kr/tonn. Dette er basert på at noe av dagens kostnader knyttet til innkjøp av jordforbedringsprodukter kan reduseres ved at de erstattes / blandes med biokull. Godkjent dato: Versjon: av 46

19 5 Klimanøytral grønn energi 5.1 Potensiale for eksisterende bygg Stavanger kommune SK v/ Bygg og eiendom har ansvar for 180 formålsbygg / ca m 2. Formålsbygg er prioritert i forhold til energistyring og dette forprosjektet begrenses derfor til denne gruppen bygg. For å velge aktuelle bygg for konvertering fra eksisterende oppvarmingsmedium til klimanøytral energi ble det først gjort en grovsortering hvor følgende forutsetninger ble lagt til grunn: Hva Hvorfor Ant. aktuelle bygg Må ha vannbåren varme Må være tilkoblet sentralt SD anlegg Må ha alternativback-up og/eller spisslast Enkel konvertering som er mulig å få gjennomført teknisk og økonomisk Resultat av oppgradering skal kunne overvåkes dokumenteres Ny ukjent teknologi og rutiner for SK. Man kan derfor ikke basere oppvarmingen på dette alene Tabell 5.1.1, Oversikt over eksisterende formålsbygg der det i dag er vannbåren oppvarming Ca. 30 % av formålsbyggene kan være aktuelle for oppvarming ved biomasse. Dette betyr ca m 2 / 14 GWh/år som går til oppvarming kan konverteres til miljøvennligere fyringskilder. Hvis man i tillegg finner en god måte å løse samspillet offentlig / privat drift og eierskap (konsesjoner /tilknytningsplikt) kan tilgjengelig mengde biomasse i rimelig nærhet bli den begrensende faktor for utbredelsen av denne type anlegg. I tillegg til forutsetningene i tabellen over ble lokal kunnskap om bygningsmassen brukt for å velge ut 4 aktuelle bygg. For disse 4 ble en rekke forhold tatt med i videre evaluering hvor Hetlandshallen ble vurdert til å være mest aktuelt som eksempelbygg i dette forprosjektet. Planen videre er at det er i dette bygget konvertering til klimanøytral energi vil skje først. Basert på erfaring herifra vil man vurdere hvilke andre bygg som deretter kan konverteres Hetlandshallen som eksempelbygg Bygningskategori: Idrettsbygg Bygningstype: Idrettshall med svømmeanlegg Byggeår: 1972 BRA: 3985 m 2 Årlig energibehov er ca kwh/år og ca kwh til oppvarming Energikilde: Elektrisitet med varmepumper Godkjent dato: Versjon: av 46

20 I løpet av 2018/19 kommer det ny idrettshall som skal kobles sammen med eksisterende hall. Plassering av fyringsanlegg, flis, biokull og transport må sees i sammenheng med dette. Pr. dato planlegges det å forsyne ny hall med fjernvarme som leveres av Lyse. Utbygging av fjernvarmenett pågår, men er ikke lagt frem til dette området ennå. Ny hall vil bli tilkoblet et midlertidig anlegg inntil Lyses fjernvarmenett er lagt frem til området. Biokullanlegg vil da bli vurdert som en løsning for det midlertidige anlegget. I dette forprosjektet er kun energibehovet til eksisterende hall lagt til grunn for beregningene. Finsorteringen: Som nevnt over var det 4 bygg som ble plukket ut som mest relevant. Tabellen under beskriver de 3 byggene som ikke ble rangert som første prosjekt for bruk av biomasse til oppvarming. Følgende kriterier ble brukt for å skille disse byggene: Energibehov varme [xx kwh] Effektbehov varme [xx kw] Plass for konverter (biokull og varme) Plass for flis og krav til denne Plass for transport Støy Støv Driftspersonell og fasiliteter tilgjengelig Driftspersonell - antall timer drift og vedlikehold Optimal driftstid for anlegget? Plass for biokull og krav til denne Annet Tastarustå skole og idrettshall Stokka sykehjem Haugåsveien leiligheter og bofelleskap Idrettshall som forsynes med fjernvarme fra Lyse i dag. Forholdsvis kort driftstid. Bygget er aktuelt dersom man kan koble sammen skole og idrettshall, samt få avtale med Lyse om at evt. overskuddsvarme kan leveres inn på fjernvarmenettet. Forholdsvis stort sykehjem med vannbåren varme på 2 anlegg. Hovedgrunnen til at dette falt ut som førstevalg er utfordringer knyttet til transport og lagring av flis / biokull. Dette er et nytt prosjekt som planlegges ferdigstilt høsten Planen er å bygge bofelleskap i første etasje og ca. 30 leiligheter som skal selges på det private markedet fordelt på 3 etasjer over. Usikkerhet knyttet til energi-/effektbehov og en rekke utfordringer knyttet til offentlig/privat eierskap gjorde at dette ikke ble prioritert. Tabell 5.1.1, Tre andre bygg som er fremtidige kandidater for klimanøytral energi. Godkjent dato: Versjon: av 46

21 5.2 Teknisk løsning Effekt og energi Hetlandshallen har eksisterende varmeanlegg som forsynes fra varmepumper, elektrokjel og elektriske varmebatterier. Figuren nedenfor viser forenklet effektuttaket over året slik det framkommer i Simien-beregningene. Fig Effektuttak Hetlandshallen Det blå området i figuren over viser tappevannsforbruket hvor forbruket er fordelt gjennom året. I praksis vil effektuttaket til tappevann variere over døgnet, avhengig av akkumuleringsvolum og forbruk. Det grå området viser energien som benyttes til oppvarming av lokalene. Totalt energibehov hentet fra Simien-beregninger er på ca kwh/år. Av dette leveres ca kwh fra varmepumper og de resterende ca kwh fra elkjel. For å produsere kwh bruker varmepumpene ca kwh med elektrisitet. Blått og grått gir totalt effektbehov. Arealet under kurven gir energiforbruket over året. Hetlandshallen har et forbruksmønster som gjør bygget svært velegnet til oppvarming med alternative energikilder da kurven over er forholdsvis flat sammenlignet med andre formålsbygg. Dette er grunnet et høyt varmtvannsforbruk og behov for ventilasjon av svømmehallen nesten hele året. I dette prosjektet er utgangspunktet en biokull/pyrolysekjel av merke Biomacon som gir 150 kw varme. Den dekker da ca. halvparten av effektbehovet og ca. 93 % av oppvarmingsbehovet. De resterende 7 % må leveres fra eksisterende varmeanlegg. Videre detaljplanlegging kan gi et annet resultat i forhold til størrelsen, men en større kjel vil bli dyrere og levere lite ekstra energi (200 kw vil gi snaut kwh mer enn valgte 150 kw). Godkjent dato: Versjon: av 46

22 5.2.2 Pyrolyse/biokjel Det henvises til kap. 4.1 der prosessen i biokullkjel er beskrevet. Figuren nedenfor er hentet fra et aktivt regneark der man velger inputdata, hvor det så beregnes hva som kommer ut av varme og kull osv. Denne er hentet fra Biomacon, som leverer den type pyrolyse / biokjel som kan være aktuelt å installere. Fig , beregnings- og systemskjema for pyrolysekjel Følgende inputverdier er benyttet: Feedstock (råmateriale): Softwood. Det betyr myke tresorter som gran, or og osp. Sannsynligvis vil brenselet variere en god del avhengig av hvor det hentes. Er andelen mer bjørk, bøk eller ask vil det bli mer varme pr. kg, men mindre biokull. Erfaring fra drift vil gi mer eksakte data på dette. Leverandøren anbefaler "godt" brensel om vinteren når det er oppvarmingsbehov, mens man bør benytte "dårligere" brensel om sommeren for å produsere mer biokull i forhold til varmeuttaket. Input mass (mengde inn): Mengden er satt for å få ut 150 kw varme med ca. 80 % virkningsgrad på kjelen. Benyttes bjørk, bøk eller ask er det behov for mindre mengde for å få samme effekt ut. Water content (fuktighet i brensel): 30 % er et vanlig fuktighetsinnhold i flis. Med høyere fuktinnholdet blir flisen mindre stabil og vil råtne/utvikle varme (med fare for selvantennelse). Blir fuktinnholdet lavere vil energiutbyttet øke. I praksis vil flis som er tørket ute (under tak/duk) holde rundt 30 % fuktighet. Undersøkelser viser at optimalt fuktighetsinnhold er mellom 25 % og 30 %, da det gir høyest virkningsgrad. Inorganic Part (uorganisk andel): Dette er ubrennbare fraksjoner som sand, jord, støv osv. Vi antar at denne andelen er liten siden det stort sett er skogsvirke som vil bli benyttet. Verdien 5 % benyttes i videre arbeid. Ved økende andel uorganisk (fra sterkt trafikkerte områder, skitne busker osv.) vil varmeutbyttet gå ned mens biokullandelen går opp (det veier mer fordi det inneholder mer grus og sand). Carbonization Degree (karboniseringsgrad): Denne er satt til 100 %. Senkes denne betyr det mer biokull og mindre varme på grunn av at ikke all flis er fullt ut gassifisert. I praksis betyr det at det kommer ut litt tre og ikke bare 100 % biokull. Godkjent dato: Versjon: av 46

23 Det er et viktig moment å gjøre oppmerksom på at det er gass som forbrennes. Dette gir ikke lukt og minimalt med partikler/sot. Det som kommer ut av pipa er nesten utelukkende CO2 og vanndamp (mengden avhenger av fuktighetsinnholdet i flisa. Det betyr også at det som kommer ut av kjelen er biokull og svært lite aske. Fig Biomacons pyrolysekjel Pyrolysekjel eller tradisjonell flisfyring Fig Tegning av Biomacon C160. Godkjent dato: Versjon: av 46

24 Ved å fyre inn 141 kg flis/time leveres 150 kwh varme (og biokull i tillegg) fra biokullkjelen fra Biomacon. Dersom man i stedet benytter en rein fliskjel vil man innberegnet 80 % virkningsgrad få ut 390 kwh varme fra den samme flismengden. Følgende forhold beskriver noen av konsekvensene ved å velge an av de to kjeltypene: Fordeler med flisfyring Behovet for flis blir ca. 2,6 ganger så stort ved biokullkjelen som ved fliskjel Lagerbehovet og transportbehovet blir også ca. 2,6 ganger så stort Fordeler med biokullkjel For at løsningen med biokullkjelen skal velges må det: o være god tilgang (overskudd?) på billig flis o biokullet må ha en verdi o verdien av lagret CO2 må tas med i beregningene? Biokullet har i tillegg til miljømessige fordeler som er beskrevet tidligere også andre aspekter som taler for denne løsningen f.eks.: o mengden aske, med sine krav til HMS blir vesentlig mindre o utslipp i form av støv og lukt blir vesentlig mindre slik at det er mulig å plassere anlegget i bebygde områder Silo For å levere 150 kw kreves det ca. 140 kg flis/time, noe som tilsvarer i størrelsesorden 13,5 m 3 /døgn. Med tre døgns forbruk i siloen som krav (påfyll fredag formiddag og mandag formiddag) er behov for en silostørrelse på ca. 40 m 3 (en standard 20' konteiner er på ca. 33 m 3 med mål 6 x 2,4 x 2,6m). Volumbehovet blir såpass stort at det nok er riktig å bygge en silo på stedet der kjelen skal plasseres. Vi vil som utgangspunkt anbefale at det bygges en silo på ca. 50 m 3 og denne må senkes litt i terrenget slik at det blir mulig å tømme oppi fra en lastebil. Fig Illustrasjon av silo for flis Godkjent dato: Versjon: av 46

25 Illustrasjonen over er hentet fra Nobio's "Gardsvarmeanlegg - en byggeveileder". Den viser ett prinsipp for siloløsning for flis. Her heves taket for å kunne tømme flisa inn. Det er matere i bunn av siloen som transporterer flisen inn mot midten hvor en transportskrue tar den videre mot kjelen. I vårt tilfelle ved Hetlandshallen vil den ene veggen være eksisterende vegg, taket vil ikke ha møne og eksisterende drensledning kan benyttes. Detaljeringen av dette vil komme i en senere fase. Illustrasjonen nedenfor viser et eksempel på løsning med kjel i konteiner og plassbygd silo. Fig Illustrasjon av silo og kjel plassert i kontainer (Kilde: Bioland AS) Biomacons C160 som det er tatt utgangspunkt i har ytre mål på ca. 6,2x2x2,2m (L x B x H). I tillegg kreves inspeksjonsplass på ca. en meter på bredden og lengden. Det betyr at kjelen ikke kan plasseres i en standard 20' konteiner, men det utelukker ikke at det er mulig å få den ferdig prefabrikkert i konteiner/hus fra fabrikk. Ved Hetlandshallen ligger det an til et alternativ der siloen graves (halvt) ned og der øvrig utstyr gjerdes inn og eventuelt skjermes med et tak/enkelt bygg over kjelen. I videre detaljering vil andre alternativer med konteinerløsning bli vurdert, eventuelt kan man gå ned en kjelstørrelse for å lette plasseringen. Layouten nedenfor viser mulig løsning for Hetlandshallen. Silo plasseres halvt nedgravd ved hjørnet, bilen kommer opp på nordsiden av Hetlandshallen og rygger inn til siloen for å tømme. Veien inn til tømmepunktet må heves omtrent en meter i forhold til dagens terreng. Kjelen og området for oppsamling av biokull plasseres på en avrettet (støpt/asfaltert) plate langs veggen på sørsiden. Området bør gjerdes inn og det kan med fordel bygges et enkelt bygg rundt kjelen. Biokull hentes med kran/krok mens bilen står på eksisterende veg. Terrenginngrepene blir små, det blir et lite påbygg på Hetlandshallen over siloen og en avrettet plass til øvrig utstyr. Det må tas hensyn til nødvendig isolering både med tanke på fare for frost og høye temperaturer i videre prosjektering. Godkjent dato: Versjon: av 46

26 Fig Mulig plassering av anlegg ved Hetlandshallen Skissen nedenfor vider mulig løsning for Hetlandshallen. Snitt A-A viser mulig løsning for flislager (målene er ikke eksakte) mens plantegningen viser tenkt oppsett for resten av installasjonene. Fig Forslag til teknisk installasjon av anlegg ved Hetlandshallen Godkjent dato: Versjon: av 46

27 5.2.5 Biokullproduksjonen Produksjonen av biokull og kvaliteten på denne er avhengig av flere faktorer, som andel uorganisk materiale i brenselet og karboniseringsgraden. I regnearket fra Biomacon som er vist i kap er karboniseringsgraden satt til 100 % og andelen uorganisk til 5 %. Benyttes disse verdiene kommer ca. 17 % av brenselvekten ut som biokull. Prosessen i Biomacon-kjelen kan styres slik at man kan prioritere varme eller biokull. Det forutsettes at kjelen normalt bli styrt etter varmebehovet med biokull som et bi-produkt. Om sommeren kan det bli aktuelt å prioritere biokull-produksjonen hvis det er ønskelig å "bli kvitt" flis eller det er stor etterspørsel etter biokull. Med forutsatte verdier vil det i løpet av et døgn med full drift av kjelen (150 kw) produseres ca. 576 kg biokull. Dette vil med en densitet på 320 kg/m 3 gi ca. 1,8 m 3 pr. døgn og ca. 5,4 m 3 i løpet av en helg (3 dager). Det betyr at det minimum må installeres oppsamlingsvolum på 6 m 3 biokull. Årsproduksjonen vil bli ca. 136 tonn/år (425 m 3 /år) med det energiforbruket Hetlandshallen har nå Tilkobling På "Plan og snitt" under kap er Hetlandshallens underetasje vist. Her er det inspeksjonsgang rundt bassenget der det vi være enkelt å legge rørene inn til teknisk rom som ligger rett i forlengelsen av tegningen. Her ligger det godt til rette for å koble seg inn på eksisterende rørnett. Konkret løsning vil bli utarbeidet ved videre detaljering. Den avrettede plata som Biomacon-kjelen skal stå på ligger litt lavere enn taket i U-etasjen, altså kan varmerørene føres direkte inn i inspeksjonsrommet. Godkjent dato: Versjon: av 46

28 5.3 Klima Klimaregnskap, forutsetninger Eksisterende system i Hetlandshallen benytter elektrisitet til elkjel og varmepumper. Generelt i prosjektet forutsettes det montert biokull-kjel som i tillegg til biokull også produserer varme. For å kunne se på effekten av dette i forhold til CO2-utslipp medtas her et alternativ med konvensjonell flisfyring. Biokullkjelen har en varmevirkningsgrad på 31 % mens en konvensjonell flisfyring har en virkningsgrad på ca. 80 %, det betyr at det er behov for betydelig mer flis ved biokull-kjelen enn ved flisfyring. CO2-faktorene som er benyttet er hentet fra vedlegg A, Grunndata. Fyring med biobrensel er definert som CO2-nøytral. Dette er riktig sett i et 100-årperspektiv. Men ved forbrenning produseres det CO2, og i et kort perspektiv vil økt forbrenning av flis/biomasse medføre økte utslipp av CO2. Pyrolyseforbrenning som foreslås her vil derimot binde CO2/hindre at den blir dannet og vil gi CO2-reduksjon umiddelbart. Hvis økningen i CO2- konsentrasjonen de nærmeste årene er avgjørende for temperaturøkningen vil en løsning med pyrolyse/biokullproduksjon bidra mindre enn bare flisfyring Klimaregnskap, Figuren under viser hvordan man kan gå fra dagens situasjon hvor elektrisitet benyttes til en stor reduksjon av CO2-utslipp pr. år ved å bruke tradisjonell flisfyring. Se vedlegg C, Beregningsfil klimagassutslipp for detaljer. Ved pyrolyseforbrenning er resultatet lagring av CO2, altså negativt utslipp! Utslipp av CO 2 / år Alternative valg for Hetlandshallen tonn CO 2 /år Dagens situasjon 156 Flisfyring 17 Pyrolyse/biokullkjel -362 Utslipp av tonn CO 2 /år -362 PYROLYSE/BIOKULLKJEL FLI SFYRING 17 DAGENS SI TUASJON Fig CO2 utslipp ved ulike former for oppvarming inklusive bidrag fra transport Godkjent dato: Versjon: av 46

29 Figuren under viser endringen i utslipp av CO2 ved overgang til hhv. tradisjonell flisfyring eller pyrolyse (biokull). Her er tallene i forrige figur summert. Reduksjon av CO 2 / år Alternative valg for Hetlandshallen tonn CO 2 /år Dagens situasjon 0 Flisfyring 139 Pyrolyse/biokullkjel 518 Reduksjon av tonn CO 2 /år PYROLYSE/BIOKULLKJEL 518 FLISFYRING 139 DAGENS SITUASJON 0 Fig Reduksjon i CO2 utslipp ved ulike former for oppvarming inklusive bidrag fra transport Klimaregnskap, dagens situasjon Medtatt i dagens situasjon er elektrisitet til elkjel på kwh og til varmepumpa på kwh. I tillegg kommer transport av trevirke/flis til Stord slik det foregår i dag. Vi forutsetter at det som vil bli benyttet i Hetlandshallen i dag kjøres til Stord og har derfor tatt med utslippene fra denne transporten. Totalt CO2-utslipp fra elektrisitetsforbruk og transport er da 156 tonn/år. Det henvises til vedlegg C, Beregningsfil klimagassutslipp for detaljer Klimaregnskap, flisfyring. Det forutsettes å installere en effekt på 150 kw varme på flisovnen og den vil da kunne produsere ca. 93 % av årsforbruket, altså ca kwh. Det resterende (ca kwh) leveres fra eksisterende elkjel. Flisbehovet vil bli ca. 300 tonn/år. Her medtas utslipp fra transport fra "skog" til flising på Tasta (15 km) og tilbake igjen til Hetlandshallen (15 km). Totalt CO2-utslipp fra elektrisitetsforbruk og transport er da 17 tonn/år. Det henvises til vedlegg C, Beregningsfil klimagassutslipp for detaljer Klimaregnskap, pyrolyse/biokullkjel Energibehovene ved bruk av biokullkjel er de samme som for flisfyring, men siden varmevirkningsgraden er betydelig lavere blir det behov for mer flis slik at utslippene ved transport øker. Da det nå produseres biokull vil store mengder karbon bli bundet som kull. Det betyr at karbonet ikke reagerer med oksygen og danner CO2 og det blir dermed negativt i CO2- regnskapet. Ved biokullproduksjon er totalt CO2-utslipp fra elektrisitetsforbruk og transport ca. 22 tonn/år. Mengden karbon som bindes i kullet gjør at 385 tonn CO2 ikke blir dannet og kan dermed trekkes fra i regnskapet. Totalt CO2-utslipp fra dette alternativet blir dermed 362 tonn/år. Det henvises til vedlegg C, Beregningsfil klimagassutslipp. Godkjent dato: Versjon: av 46

30 5.4 Energi Energibehovet som er benyttet er hentet ut fra Simienfiler og er ikke 100 % riktig. Men de er nøyaktige nok til å gi en indikasjon på energimengder og effekter. Vi har i forbindelse med denne rapporten ikke gått i detalj i forhold til dagens energisystem og hvordan dette driftes i Hetlandshallen. Vi har forutsatt at varmen fra biobrenselet alltid kan benyttes, noe som betyr at varmepumpene forutsettes stanset. Dette vil i praksis ikke være tilfelle siden de benyttes til avfukting i svømmehallen. Energimengdene som kan flyttes over til biobrensel kan dermed være noe mindre enn det som er presentert. I beregning av CO2-utslipp og brenselsmengder er det regnet med følgende virkningsgrader: Elektrokjel: 0,98 Varmepumpe: 2,5 Pyrolyse / Biokjel: 0,8 Varmebehovet i Hetlandshallen er så stort at det vil gå med ca. 800 tonn med flis og bli produsert ca. 140 tonn med biokull. 5.5 Andre forhold For et par generasjoner siden var det i Norge vanlig å fyre med ved/koks, gjerne supplert litt med elektrisitet. For større bygg var radiatorer med oljekjel vanlig. Senere ble det i småhus overgang til olje/parafin som var enklere å regulere og mindre arbeidskrevende, mens oljefyringen fortsatt ble benyttet i større bygninger. På slutten av århundret ble det svært vanlig med direkte elektrisk oppvarming i alle bygninger. Varmepumper er nå vanlig i alle typer bygning og dermed har behovet for tilført energi gått ned. De siste 20 årene har det blitt mer og mer fokus på utslipp av CO2. Dette har ført til endringer i byggeforskrifter og lover og det er nå krav om energifleksible anlegg i større bygninger Bioenergi i framtidige reguleringsområder Selv om det er energifleksible anlegg i enkeltbygg er det fortsatt vanlig å lage egne energianlegg i hvert bygg der det ikke er mulighet (krav om) for tilknytning til fjernvarme. Det betyr at det blir mye teknisk utstyr fordelt på mange eiere og mange driftere. Anleggene vil ofte lide av mangelfull oppfølging som medfører dårlig energiutbytte og hyppige driftsfeil. Ved å se utbyggingsområder i sammenheng kan man i forbindelse med regulering legge til rette for områdeløsninger der flere bygg kobles til. Dette vil medføre lavere totalkostnader og mer effektiv drift. Man kan benytte klimanøytral/positiv energi enklere fordi man ved litt større installasjoner kan få plassert fyringsanlegg og flissilo slik at behov for kjøring kan reduseres. Det blir ikke behov for kjøring inne mellom enkeltbygg da energien transporteres i rør i stedet for på bil. Godkjent dato: Versjon: av 46

31 5.5.2 Offentlig / privat samarbeid I områder med fjernvarme/fjernvarmekonsesjon vil det nok normalt være riktigere å fyre inn i fjernvarmenettet og la byggene koble seg på fjernvarmen, enn å lage parallelle energisystemer og forsyningsnett. For at dette skal fungere er det viktig at kommunen(e) tilrettelegger og oppfordrer til samfunnsøkonomisk tenkning og ikke bare suboptimalisere på hvert enkelt prosjekt. Lyse må i regionen være en naturlig medspiller der de bygger fjernvarme, men også en naturlig positiv aktør der kommunen eller andre ønsker å bygge nærvarmeanlegg. Klimautslipp bør inngå som en viktig parameter i beslutningsgrunnlaget ved utbygging av varmeanlegg. I tabell 6.1, «3 andre bygg som er fremtidige kandidater for klimanøytral energi» finner man eksempler på utfordringer knyttet til offentlig /privat samarbeid og hvordan disse kan forsinke ønsket utvikling. Tastarustå skole- og idrettshall er eksempel på anlegg hvor man med fordel kunne hatt en kombinasjon av fjernvarme og nærvarmeanlegg. Dette vil kreve at Lyse og SK utvikler en god modell for et samarbeid hvor brukeren av energi står fritt til å velge hvor denne skal hentes fra. Haugåsveien leiligheter og bofelleskap er et annet eksempel hvor det er planlagt en kompleks eier- og forvaltnings-struktur med SK sin eiendomsavdeling som utbygger, et kommunalt foretak som bestiller og eier av ca. 1/3 del av bygget, ca. 20 private eiere i 2/3 (leilighetene) av bygget og et sameie som vil bli etablert etter hvert. I dette tilfellet er det ikke relevant, men man kunne jo også tenkt seg Lyse som leverandør av fjernvarme i samme området. Mange aktører, et prosjekt som ikke har avklart energikilde(r) inklusive eierskap, drift og vedlikehold kombinert med andre uavklarte forhold rundt tilknytningsplikt / konsesjoner, betalingsrutiner m.m. bidrar til at man ender opp med kjente etablerte løsninger f.eks. elektrisitet. Godkjent dato: Versjon: av 46

32 6 Prosjektet som helhet 6.1 Klima Med utgangspunkt i pyrolyse/biokullkjel og Hetlandshallen er resultatet en utslippsreduksjon på 518 tonn CO2/år. Her brukes ¼ av biomassen som er tilgjengelig i SK. Ved å installere tilsvarende anlegg på 3 andre bygg i tillegg kan man altså redusere utslippene med ca tonn CO2/år. 30 % av formålsbyggene kan være aktuelle for oppvarming ved biomasse. Dette betyr ca m 2 / 14 GWh/år som går til oppvarming kan konverteres til miljøvennligere fyringskilder. Dette tilsvarer lagring av ca tonn CO2/år, men dette krever tilgang til mere biomasse enn det som SK håndterer i dag. 6.2 Økonomi Foreløpig plan for gjennomføring av prosjektet tilsier at det vil ta ca. 1,5 år å få på plass testanlegget, Hetlandshallen. Kostnaden knyttet til dette vil bli ca. 19,2 Mill NOK. I denne summen er 80 % (ca. 16 Mill NOK) knyttet til etablering av anlegg for produksjon og tørking av flis mens 20 % (ca. 4 Mill NOK) er relatert til konvertering til grønn fjernvarme. Kostnader relatert til anlegg for flisproduksjon vil kunne håndtere ca tonn biomasse. Dette tilsvarer ca. 4 ganger behovet i Hetlandshallen. Kostnadene for de neste biokull-anleggene vil derfor bli vesentlig lavere. Størrelsen på anlegg for flisproduksjon og biomasse er valgt ut fra mengden biomasse som SK samler inn i dag. Overkapasitet i forhold til behov for varme vil bli håndtert ved at flis leveres (evt. selges) til andre lokale forbrukere som Sandnes kommune. Uavhengig av antall biokullanlegg som installeres de neste årene anbefales det å investere i lokal produksjon av flis og jord da dette reduserer både transport og kostnader knyttet til å bli kvitt biomassen Sammensatt kalkyle Det er en del elementer som kostnadsmessig ikke er helt avklart. En sammensatt kalkyle vil derfor bli basert på en del forutsetninger som før investeringsbeslutning bør gjennomgås og kvalitetsikres. Vi tar utgangspunkt i følgende: Pris for flis. Ifølge EnergiRapporten nummer har gjennomsnitt pris for mai 2017 for flis med fuktighet under 35 % vært 20 øre/kwh. Det vil være opp til Stavanger kommune å beslutte hvordan flis skal prises, men dette kan være et godt utgangspunkt for beregninger. Det forutsettes en salgspris for biokull på 4000 kr/tonn. Dette er ca. tredjeparten av det Stockholm har vært villige til å betale og er egentlig et tenkt tall siden det ikke foreligger erfaringstall i Norge. Investering med nedbetalingstid på 21 år og 3 % internrente gir en annuitetsfaktor på 0, Dagens årlige strømforbruk i Hetlandshallen er kwh. Etter installasjon av pyrolyse / biokjel vil behovet være kwh. Beregningene er basert på strømpris lik 90 øre/kwh. Kostnad til drift og vedlikehold på 5 % av investeringen gir årlige kostnader på kr Godkjent dato: Versjon: av 46

33 KLIMASATS, BIOKULL OG GRØNN FJERNVARME - KOSTNADSOPPSETT Etablering av tomt / infrastruktur ved Stokkelandsvannet NOK Flistørkeanlegg NOK Fliskutter NOK Containere for transport NOK Arbeidsbrakker NOK Elektromekanisk utstyr, overvåking, alarmer, etc NOK Sum NOK Fyringsanlegg ved bygg Biomacon-kjel, inkludert transport og montasje: NOK Plass for utstyr, tak over kjel, inngjerding NOK Tilkobling til varmeanlegg, rør, isolasjon, automatikk NOK Elektromekanisk utstyr, transportskruer, stangmater, elektrisk tilkobling NOK Sum NOK Delsum: NOK Reserve / uforutsett NOK Prosjektadministrasjon NOK Total sum NOK Investering ref. "Delsum" NOK Kostnad flis NOK Spart deponiavgift NOK Inntekt på solgt biokull NOK Spart strømkostnad NOK Drift og vedlikehold, 5% av "Delsum" NOK Transport av flis og biokull NOK Reserve/uforutsett NOK Sum NOK Fig , kostnadsoppsett INVESTERING Estimatet er grovt og er eksklusiv mva. og det er inkludert en reservepost på ca 15% og prosjektadministrasjon på 20 % Fliskutting og tørking Årlige kostnader Bygningsmessige arbeider. Silo for flis, graving, vei, etc. Bygningsmessige arbeider. Silo for flis, graving, vei ved bygget Godkjent dato: Versjon: av 46

34 Basert på konservative og kortsiktige beregninger er ikke tiltaket lønnsomt, men med en del usikkerheter. De kan kommenteres slik: Investering knyttet til flisproduksjon og transport har 4 ganger den kapasiteten man får utnyttet ved ett biokullanlegg. Inntekt på salg av flis som ikke benyttes til biokull er ikke tatt med Kostnad for flis er omtrent tilsvarende som inntekt for biokull. Det betyr at regnestykket blir omtrent likt hvis flisa er gratis og man ikke får inntekter på biokullet. Spart deponiavgift er et litt usikkert tall Strømbesparelsen vil nok bli noe mindre siden varmepumpene må gå som avfukting i svømmehallen I tillegg kommer følgende elementer inn i beregningene: Pris for flis. Ifølge EnergiRapporten nummer har gjennomsnitt pris for mai 2017 for flis med fuktighet under 35 % vært 20 øre/kwh. Det vil være opp til SK å beslutte hvordan flis skal prises, men dette kan være et godt utgangspunkt for beregninger Det forutsettes en salgspris for biokull på 4000 kr/tonn. Dette er ca. tredjeparten av det Stockholm har vært villige til å betale og er egentlig et tenkt tall siden det ikke foreligger erfaringstall i Norge Kostnadene er betydelige ved valgt anlegg ved Hetlandshallen sett i forhold til at Hetlandshallen i løpet av få år sannsynligvis vil bli tilknyttet fjernvarme. Det bør søkes etter et større område for etablering av anlegget slik at det kan bygges permanent og forsyne et område med større energibehov Positive tilleggseffekter Det er i rapporten flere steder påpekt positive effekter som ikke uten videre er så lette å prise. Dette gjelder f. eks. følgende forhold: Sysselsetting. Økt avskoging/opprydding i friområder gir flere arbeidsplasser, kanskje spesielt til personer som ellers har vanskelig for å komme inn i arbeidslivet. Triveligere miljø. Økt avskoging/opprydding i friområder gir et triveligere miljø, bedre naturopplevelser, økt utnyttelse av friarealene. Biokull. Biokullet har egenskaper som jordforbedring i vid forstand og gjør biokullet til en verdifull ressurs. Det er ikke et opparbeidet marked for biokull i Norge i dag, så det er vanskelig å tallfeste det økonomiske potensialet. Miljø. I produksjonen av biokullet er det mulig at eventuelle tungmetaller i biomassen konsentreres i asken. Det medfører at tungmetaller skilles ut og fjernes fra kretsløpet. Energi. Energimarkedet er i endring og det er forholdsvis klare signaler om at effekt vil koste mer i framtiden. Ved å fyre med biobrensel i stedet for elektrisitet reduseres effekttopper og allerede innlagt effekt kan benyttes til andre formål (som lading av elbiler). For Hetlandshallens vedkommende kan eksisterende strøminntak kanskje forsyne den nye hallen. 6.3 Energi Det totale energiregnskapet påvirkes i liten grad da det ikke planlegges vesentlige tiltak knyttet til mengden energi som det er behov for. Godkjent dato: Versjon: av 46

35 6.4 ROS og muligheter Størrelse på og lokalisering av Hetlandshallen, som er valgt som eksempelbygg i dette forprosjektet medfører i liten eller ingen grad krav om konsekvensutredning i henhold til «Forskrift om konsekvensutredninger for planer etter plan- og bygningsloven». Det ble valgt å gjennomføre en ROS evaluering (se vedlegg B, ROS evaluering). På denne måten synliggjøres usikkerheter som enten kan lukkes eller de vil bli håndtert i detaljprosjekteringen. ROS evaluering som metode kan med fordel gjenbrukes på nye prosjekt da de samme og/eller nye momenter blir evaluert før endelig beslutning om gjennomføring tas. Vi valgte også å benytte ROS metodikken for å få frem de positive mulighetene som prosjektet bidrar med, ved å gi konsekvenser av ønskede positive hendelser negativ verdi. På denne måten blir fordeler og ulemper presentert sammen på en oversiktlig måte. De momentene som ble tatt med i evalueringen samsvarer i stor grad med krav fra Enova og relevante temaer som skal utredes i henhold til «Forskrift om konsekvensutredninger for planer etter plan- og bygningsloven», vedlegg IV «Rammer for innhold i konsekvensutredningen». På denne måten er ROS evalueringen nyttig som underlag for nødvendige søknader om tillatelser og støtte til gjennomføring. I tillegg danner den grunnlag for viktige momenter som må tas med i videre prosjektering, bygging og bruk av et komplett anlegg. I evalueringen kom det fram 47 ulike momenter med tilhørende forslag til tiltak. De 3 risikomomentene som kommer ut med høyeste nivå er knyttet til transport. Da dette er aktiviteter som allerede pågår, fins det HMS rutiner som kan videreutvikles og videreføres for å minimere disse momentene. De andre utfordringene knytter seg i all hovedsak til at dette er ny teknologi med tilhørende nye rutiner rundt håndtering av biomasse. Her kom det inn en rekke gode forslag til tiltak, slik at god risikostyring i prosjektgjennomføringen bør føre til minimale utfordringer. På den andre siden av skalaen finner vi en rekke muligheter hvor de viktigste er reduksjon i utslipp av klimagasser. Dette er også beskrevet i tidligere kapitler. Tiltak som er foreslått har ikke fått ansvarlig og frist for gjennomføring da dette er forventet å bli besluttet i det videre arbeidet. Da er det også lagt opp til en ny ROS-evaluering som bekrefter at nødvendige tiltak er tatt med og det gir rom for å ta inn nye elementer som dukker opp. Vurdering før tiltak - Risikonivå Fig 7.3.1, Illustrasjon av ROS og muligheter Godkjent dato: Versjon: av 46

36 7 Videre bruk av resultatene 7.1 Plan for gjennomføring Det videre arbeidet med å få på plass et biokullanlegg fortsetter umiddelbart etter at denne rapporten er levert. Dette kan da være i drift høsten I første omgang vil fokus være utarbeidelse av underlag for å få på plass nødvendig finansiering. Dette krever politisk behandling i SK og utarbeidelse av søknad(er) om støtte gjennom Enova / Klimasats. For å sikre en effektiv prosess videre er det avtalt å beholde omtrent samme prosjektorganisasjon som har deltatt i forprosjektet. På denne måten sikres både opparbeidet kompetanse og at engasjementet i gruppen videreføres. Figuren under viser foreløpig plan for gjennomføring av prosjektet. Fig Plan for videre arbeid 7.2 Eksempelverdi Det første biokullanlegget vil bli en prototype som vil kunne fungere som referanseanlegg for andre. Vi ser for oss for eksempel følgende områder som det kan være aktuelt å jobbe videre med for SK og eventuelt andre: 1) Biokull har svært interessante egenskaper som vekstmedium, substitutt for torv og tilsetning til kompost. 2) Biokullproduksjonen binder CO2 og har eksempelverdi for å vise teknologi som gjør dette. 3) Gjengroingen i bynære områder (og for så vidt i hele landet) er stor. Fornuftig bruk av lokal biomasse vil øke avvirkningen og gi en penere og mer brukervennlig by som andre sannsynligvis vil kunne lære av. 4) Biomasse innsamlet i Stavanger kjøres i dag til Stord til deponi/videreforedling. Lokal benyttelse vil gi arbeidsplasser og redusere kjøring. Denne form for sirkulærøkonomi i praksis er viktig for å kunne utnytte lokale ressurser til beste for samfunnet og gi lokal verdiskapning. I dag behandles biomassen som avfall og selges slik at andre får verdiskapningen. Godkjent dato: Versjon: av 46

37 8 Referanser 1) Endbericht zum Forschungsvorhaben «Schließung von Kreisläufen durch Energie- und Stoffstrommanangement bei Nutzung der Terra-Preta-Technologie im Botanischen Garten im Hinblick auf Ressourceneffizienz und Klimaschutz Modellprojekt Urban farming» (TerraBoGa). Freie Universität Berlin, Fachbereich Geowissenschaften, November ) Norsk Prisbok Godkjent dato: Versjon: av 46

38 9 Vedlegg 9.1 Vedlegg A, Grunndata VEDLEGG A, GRUNNDATA Grunndata Parameter Verdi Enhet Kilde Kommentarer Energibehov Hetlandshallen Bio + el, Biobrensel kwh/år simien Flis/biokull Bulkdensitet flis (30% fukt) 250 kg/lm3 grønnvarme.no Det antas 250 kg/lm3, basert på tabell. Her er det valgt Heltre, Bulkdensitet ved aktuell fuktighetsprosent. Denne er så redusert med ca. 10%, for å ta høyde for en fuktighetsprosent på 30% (mot 40% i tabellen). Kilde: _flisegenskaper.pdf Bulkdensitet Biokull 320 kg/lm3 Berlinrapport Ulrich Suer fra Biomacon oppgir kg/m3, men det kan variere fra 200 til 600 avhengig av brensel. Brennverdi flis 3,45 kwh/kg Berlinrapport Flis-input (5% uorganisk) 141 kg/h Biomacon excel-fil For å oppnå ca. 150 kw varme er det nødvendig med 141 kg/h input flis Varmeproduksjon (virkn.grad 80%) 150,3 kw Biomacon excel-fil Biokullproduksjon 24,3 kg/h Biomacon excel-fil Med 141 kg/h input flis gir det 24,3 kg/h biokull Askeandel ved flisfyr (aske/flis) 1 % Tabell 2, skog og landskap - "Heltre". Kilde: _flisegenskaper.pdf Askeandel ved pyrolyse (aske/flis) 0 Antatt å være minimal CO2 som binnes i biokull -70,5 kg CO2/h Biomacon excel-fil Med 24,3 kg/h biokull bindes det 70,5 kg CO2/h CO2-faktorer for energibærere Elektrisk strøm 220 g/kwh grunndata e-post fra Niras Flis 0 g/kwh grunndata Naturgass 211 g/kwh grunndata Økonomi Pris pr kwh elektrisk energi 90 kr/kwh grunndata, se statusmøte 5 Internrente inntil 30 år 3 % grunndata, se statusmøte 5 Internrente inntil 40 år 4 % grunndata, se statusmøte 5 Tilbakebetalingstid og levetid 21 år grunndata, se statusmøte 5 Transport Oppsamling av bioavfall 0 km Til flisfabrikk ved Tasta 7,5 km Gjennomsnitt avstand Stavanger kommune Til Stord fra gjennomsnitt Stavanger kommune 140 km Fra gjennomsnitt Stavanger til deponi på Stord. Det er antatt at det er like mange lass bioavfall som kjøres til Stord som antall lass til Stokkavannet med bioavfall. Flis-/kulltransport, Tasta - Formålsbygg 7,5 km NIS Det er antatt at biokullet transporteres tilbake fra Formålsbygg til Tasta Asktransport ved flisfyr 7,5 km Antatt Asktransport ved pyrolyse 0 km Antatt å være minimal Størrelse per big bag 1 lm3 Størrelse per billass 10 lm3 Antatt Forutsetninger for CO2-utslippet knyttet til transport omfatter: -Transport fra felt og til flisterminal (dette er vedtatt satt til 0 av Stavanger kommune, da man uansett har utslippet for kjøring til deponi). -Transport fra flisterminal til oppvarmings-/pyrolyseanlegg (avhenger av avstand til anlegg og antall lass per år.). -Transport av aske fra anlegg og til deponi. OBS! I denne beregningen holdes CO2-utslipp knyttet til transport ut til terminal, da dette er et utslipp også i dag (vedtatt av Stavanger kommune). Dette begrunnes med at man kun skal benytte parkavfall og uttynningsvirke etc. som uansett må felles og leveres på deponi. Antall km per år for fraksjonene leveres av NIS (Natur- og idrettsseksjonen). CO2-faktor er hentet fra Vestforsks rapport fra 2012 (tabell 7), angående drivstoffforbruk for lastebiler, og settes til 813,2 g/km. CO2 for drivstoff for lastebiler 813,2 g/km Vestforsk, se forutsetninger CO2 for drivstoff for flisproduksjon, Hugging 0 g/bruk (km) Antatt CO2 for drivstoff for flisproduksjon, Tørking 0 g/bruk (km) Antatt CO2 for drivstoff for flisproduksjon, Hjullaster 0 g/bruk (km) Antatt Godkjent dato: Versjon: av 46

39 9.2 Vedlegg B, ROS-evaluering (se egen fil) 9.3 Vedlegg C, Beregningsfil klimagassutslipp VEDLEGG C, BEREGNINGSFIL KLIMAUTSLIPP Energibehov Scope 0 - Dagens situasjon Scope 1 - Flisfyr, 150 kw varme Scope 2 - Biokull, pyrolyse. 150 kw varme Energipost El-kjel VP El-kjel Flisfyr El-kjel Bio-kjel 1a Romoppvarming b Ventilasjonsvarme (varmebatterier) Varmtvann (tappevann) TOTALT Scope 0 - Dagens situasjon CO2-regnskap [kg CO2/år] Parameter Verdi Energibærere: VP (Grunnlast) El-kjel (Spiss-/reservelast) Transport: Oppsammling bioavfall 0 Bioavfall til Stord TOTAL Scope 1 - Flisfyring CO2-regnskap [kg CO2/år] Parameter Verdi Energibærere: Fliskjel (Grunnlast 1) 0 El-kjel (Spiss-/reservelast) Flisproduksjon på terminal 0 Transport: Oppsammling bioavfall 0 Bioavfall til Stokkavannet Flis til Hetlandshallen Asketransport 24 TOTAL Scope 2 - Biokull/Pyrolyse CO2-regnskap [kg CO2/år] Parameter Verdi Energibærere: Fliskjel (Grunnlast 1) 0 El-kjel (Spiss-/reservelast) Flisproduksjon på terminal 0 Transport: Oppsamling bioavfall 0 Bioavfall til Stokkavannet Flis til Hetlandshallen Biokull 512 Asketransport 0 CO2 som binnes i biokull TOTAL Oppsummering Parameter Scope 0 - Dagens situasjon, Varmepume og elkjel Scope 1 - Flisfyring, med kjel (150 kw varme) Scope 2 - Biokull/pyrolyse, med kjel (150 kw varme) Energibehov kwh/år Elkjel, kwh/år VP, kwh/år Fliskjel, kwh/år Energi/CO2-regnskap Biokullkjel, kwh/år CO2-utslipp oppvarming, Kg CO2/år CO2-utslipp transport, Kg CO2/år CO2 bundet i biokull, Kg/år Sum CO2, kg/år Flisbehov, kg/år Kommentarer Dette er trevirke som i dag samles inn og kjøres til Stord Virkningsgrad 80% Virkningsgrad varme i biokullkjel ca 31% Godkjent dato: Versjon: av 46

40 9.4 Vedlegg D, Beregningsfil brenselforbruk VEDLEGG D, BEREGNINGSFIL BRENSELFORBRUK Brenselforbruk Effekt kjel, inkl. 80% virkninsgrad, kw kwh/døgn kwh/år ved valgt brukstid Valgt brukstid: 5670 timer/år Softwood brensel, kg/h Brensel, full effekt. Kg/døgn Brenselforbruk Brensel, valgt brukstid. tonn/år Brensel, full effekt. Flis, 250 kg/m3. m3/døgn Kull, kg/h Kull, full effekt. Kg/døgn. Kull, full effekt. 320 kg/m3. m3/døgn. Kull, valgt brukstid. tonn/år Kull, valgt brukstid. m3/år , , , , , , , , , , , , , , , , , , Godkjent dato: Versjon: av 46

41 9.5 Vedlegg E, «Biokull som jordforbedringsmiddel hvilke nytteverdier kan en regne med?» Biokull som jordforbedringsmiddel hvilke nytteverdier kan en regne med? Arne Sæbø, NIBIO Særheim Jord er grunnlaget for det meste av den globale matproduksjonen. Derfor er det svært viktig å stelle godt med jorda, sørge for at den blir bevart og at jorda inneholder de elementene som gir den optimal funksjon. Ett gram jord kan inneholde en milliard mikrober (encellede) i tillegg til kanskje 200 meter sopphyfer som kan være viktige for en godt fungerende jord. Men noe av jordlivet kan også være sterkt skadelig for planter. I ei sunn jord finnes en god balanse mellom ulike organismer, ulike jordfraksjoner og ulike næringsstoffer. En må unngå å forskyve balansen ved at en tilsetter eller fjerner for store mengder av enkeltelementer en mener er viktige. For mye gjødsling vil gi avrenning, forurensing og forsuring og kan forskyve balansen mellom ulike jordlevende organismer i uheldig retning, mens lang tids dyrking uten tilførsel av næringsstoffer vil medføre utarming av jorda. God skjøtsel av jorda må derfor baseres på solid kunnskap, ofte basert på de aktuelle forholdene på stedet. Det omfatter jordart, klima, hva en dyrker og agronomien som blir praktisert. I dette notatet omtales kvaliteten av biokull og bruken som jordforbedringsmiddel. Internasjonalt finner en heldigvis økende oppmerksomhet på jord og jordkvalitet, blant annet med spesielt fokus på samspillet mellom organisk materiale, planter og mikrober. Vi kan derfor forvente mye mer kunnskaper om dette i årene som kommer. Biokull er ikke et nytt produkt. Svedjebruk fra tidligere tider, da en dyrket etter å ha brent opp vegetasjonen på arealet, kunne gi til dels store mengder kull til jorda. Det viser seg at biokull kan være svært stabilt og finnes fremdeles i jorda mange hundre år etter det ble tilsatt. I Norge har en opp til nyere tid produsert tjære og trekull i kullmilene vi fremdeles finner spor etter mange steder, gjerne i eller nær skog. Den nye oppmerksomheten på biokull kan føres til to forhold: 1. Biokull tilsatt jord kan fungere som et langtidslager for karbon og 2. biokull kan ha en rekke positive effekter på jordfunksjon, plantevekst og avling. Ser en flere nytteverdier samlet, så kan biokull bli en av faktorene en satser på om noen år som en av de bærekraftige løsningene for karbonbinding og bedre jordkultur. Jord inneholder tre ganger så mye CO2 som atmosfæren, og selv små endringer i jordlagret karbon vil kunne gi store effekter. Franske myndigheter har foreslått å øke innholdet av karbon i jordbruksjorda med 0,4 % per år, som bidrag til å redusere klimagassene i atmosfæren. NIBIO er med i prosjektet Capture+ ( hvor målet er «å utvikle biokull som et verktøy for å oppnå et nullutslippssamfunn, gjennom en tverrfaglig tilnærming i utviklingen, analysen og implementeringen av biokull i jordbruk og skogbruk». Godkjent dato: Versjon: av 46

42 Hva er biokull? Biokull er forbrent organisk materiale, etter forbrenning ved begrenset eller ingen tilgang til oksygen utenfra. Forbrenning av organisk materiale uten tilgang til luft kalles pyrolyse. Denne prosessen betinger at organisk materiale blir varmet opp og så skjer det en forbrenning, dels basert på oksygenet som finnes i selve materialet. Det skjer en karbonisering av materialet og det frigis en rekke fraksjoner: biokull, tjære, oljer, gasser (CO, CO2, H2 og C1 C2 forbindelser; blir samlet kalt for syngass), samt varme. I biokull finnes det også mineraler og små mengder nitrogen og svovel o.a. Gassene kan en benytte som energibærere eller innsatsfaktorer til annen produksjon. Hvor store de ulike fraksjonene blir, er avhengig av opphavsmaterialet og forholdene under prosessen. Pyrolyseprosessen gir biokull med ulike egenskaper: «Langsom pyrolyse» betyr at oppvarming av organisk materiale går over en viss tid og tiden materialet utsettes for høy temperatur er relativt lang (timer til dager, Tabell 1). Dette er metoden som tradisjonelt er brukt til å lage tjære og trekull. Dette er også prosessen i et anlegg som gir en kombinasjon av varme og biokull. «Hurtig pyrolyse» krever derimot rask temperaturheving (mer enn 200 per minutt) og kort tid ved den høye temperaturen, gjerne mindre enn 10 sekund. «Gassifisering» er en prosess der en bruker høy temperatur for å produsere mest mulig gass, og da blir utbyttet av biokull lite. For «hydrotermal karbonisering» skjer pyrolysen ved høy fuktighet og trykk. Dette passer best for materialer som i utgangspunktet har høyt innhold av vann. Tabell 1. Mengde biokull produsert ved ulike metoder for pyrolysen. Tabellen er bearbeidet etter Qian et al. (2015). Prosess Temperatur Prosesstid Biokull (vekt %)* Langsom pyrolyse Minutter - dager Hurtig pyrolyse ca ett sekund Gassifisering sekund ca 10 Hydrotermal karbonisering timer *Biokull (vekt %); dvs hvor stor andel av produksjonen som foreligger som biokull. Resterende mengde er varme, tjære mm. Gjennom valg av type prosess kan en bestemme hva en ønsker som utbytte; energi, gass eller biokull. Dette må besluttes ut fra det en mener skal være hovedmålet med satsingen for pyrolysen. Uansett hvilken målsetning en har for pyrolyseanlegget, så er det avgjørende at prosessen blir godt beskrevet og biokullet må analyseres som grunnlag for de som skal bruke produktet. Kvaliteten til biokull varierer svært mye, ut fra opphavsmaterialet og prosessen en bruker. Godkjent dato: Versjon: av 46

43 Det karboniserte biokullet har mange porene (Figur 1) som samlet gir en stor overflate på partiklene. En regner med at mange av egenskapene til biokull er knyttet til dette store overflatearealet, som imidlertid også varierer mye. Ett gram biokull kan ha overflateareal fra noen få kvadratmeter til mer enn 1000 m 2. Altså en enorm forskjell bestemt av opphavsmateriale og pyrolyseforholdene. På overflaten til biokull finnes en rekke forskjellige funksjonelle grupper, ofte med ladninger og bindingspunkter for andre molekyler. Det dreier seg om COO -, OH -, aromatiske forbindelser o.a. En kan dermed bruke biokull til å binde og inaktivere forurensing, for eksempel tungmetaller. En kan også binde næringsstoffer og organiske forbindelser til overflaten. På den måten kan en redusere avrenning fra jorda, såfremt en oppnår å binde de vannløselige mineralene eller organiske stoffene til biokull-overflaten. Figur 1. Strukturen på biokull kan variere mye, ut fra pyrolyseprosess og opphavsmaterialet. Bruken av biokull I hovedsak er det tre egenskaper ved biokull som er viktige for effekten av bruk som jordforbedringsmiddel: ph, næringsinnhold og det høye overflatearealet med sine spesifikke egenskaper. Biokull basert på gjødsel og planterester har ofte mer næring (5-6 til ti ganger mer), høyere ph og større overflateareal enn biokull fra trematerialer. Ved langsom pyrolyse, gir ofte høyeste temperatur også høyest ph og størst overflate, men gir mindre næringsinnhold. Biokull med stort overflateareal har størst adsorbsjonsevne for forurensing og næringsstoffer. Derfor kan en finne at biokull tilsatt næringsrik jord vil kunne binde opp overskudd av N og P, mens en i næringsfattig jord kan risikere at biokull binde næringsstoffene i konkurranse med plantene. Der biokull gir grunnlag for større biodiversitet og mer jordlevende organismer, så vil også disse konkurrere med plantene om næringsstoffene. Men på lang sikt vil mer jordliv oftest føre til en mer velfungerende jord som gir mer avling. Biokull har en rekke nyttige egenskaper, både til teknisk bruk og til å fange og immobilisere næringsstoffer og forurensing i jorda. Her begrenses omtalen stort sett til det som gjelder hvordan biokull kan ha en funksjon i jord der det skal dyrkes mat. De viktigste faktorene som bestemmer egenskapene til biokull, er opphavsmaterialet og prosessen som brukes til produksjonen av biokull. Imidlertid er forskningen på bruken av biokull i jordbruket fremdeles begrenset, og med alle variablene som inngår i vurderingen, så vil det også ta tid før en får den kunnskapen en mener er nødvendig. Derfor kan en foreløpig ikke si med sikkerhet hvilke effekter en kan forvente ved tilsetning av en bestemt mengde biokull. En har heller ikke gode kunnskaper om hvilke mengder biokull som skal brukes i jorda. Igjen handler det om egenskapene til det biokullet en bruker, om jordart og andre jordfaktorer eller agronomiske tiltak. Godkjent dato: Versjon: av 46