Biogass som drivstoff

Transkript

1 Biogass som drivstoff Norsk Gassforum 07. november 2013 Trond Edvardsen Østfoldforskning AS

2 Østfoldforskning AS Holder til i Fredrikstad, på Værste-området Etablert 1. mars 1988, FoU-selskap fra Ca 20 forskerårsverk og en omsetting på ca 30 mill Arbeider med anvendt FoU for å bidra til en bærekraftig utvikling med fokus på verdiskaping og effektiv utnytting av tilgjengelige ressurser. Foto: Guro Nereng

3 Østfoldforskning AS - eierstruktur

4 Metodikk, produkter og anvendelse Livsløpsanalyser av verdikjeder med fokus på miljø, funksjonalitet og økonomi. Bærekraftanalyser og dokumentasjon av produkt og tjenester som grunnlag for: Strategiutvikling innovasjon og forbedring av produkter og prosesser Næringsanalyser, nettverksutvikling og innovasjonssystemer Sentrale bransjer og samfunnssektorer: Emballasje og næringsmiddel Avfallshåndtering Energiproduksjon og energibruk Bygg og byggematerialer Tjenesteproduksjon Næringsutvikling i offentlig sektor

5 4 Markedsområder Energi og avfallsressurser Optimal emballering og næringsmidler Innovasjon og innovasjonsprosesser Bygg, energibruk og tjenesteproduksjon

6 Vi skal være ledende på bærekraftig innovasjon

7 Biogass Produseres når biomasse brytes ned under anaerobe forhold. Består i hovedsak av metan (CH 4 ), CO 2 og vanndamp. Energiholdig gass (CH 4 ) som kan utnyttes til ulike formål: Varme- og/eller el-produksjon Drivstoff Krever oppgradering til min 96% metan (fjerne CO 2 og vanndamp) Oppfører seg som naturgass CH 4 Men: ulikt opphav Naturgass: fossilt opphav Biogass: biologisk opphav (tilhører det naturlige kretsløpet)

8 Hva er de viktigste energiressursene for produksjon av biogass? Avfallsressurser Matavfall Industriavfall Gjødsel Deponi Slam fra avløpsrenseanlegg Halm

9 Historikk - modellutvikling for matavfall og gjødsel FoU E6 som Biogassveg Frevar/Borg Buss/Frstad Biogass Potensialstudie biogass Enova VRI Østfold Gjenvinning Østfold Biogassnettverk Biogass Østfold 2015 Regionalt utvikl.prosj. Nasjonal biogassstrategi EnergiX-søknad: Biogas Value Chains - A comparative study of Norwegian and Danish Biogas Production Modell Klimaregnskap Avfall I og II Avfall Norge Regionale avfallsstudier i Norge (18 kommuner) DISBiogass Tel-Tek/HiT Oslofjordfondet Verdikjedemodell biogass for avfall og gjødsel Fase I SLF Verdikjedemodell biogass for avfall og gjødsel Fase II SLF Finansiert av SLF i samarbeid med FMLA i Østfold og Vestfold, Østfold/Vestfold bondelag. Utviklet sammen med Bioforsk og UMB. Verdikjedemodell biogass for avfall og gjødsel Fase III SLF Litteraturstudie utnyttelse biorest SLF Mål for utvikling av verdikjede-modell for biogass Dokumentasjon av netto klimapåvirkning og økonomi gjennom verdikjeden til biogassproduksjon i en region for et eller flere spesifikke anlegg for behandling av en spesifikk mengde avfall/gjødsel. Okt 2013

10 The life cycle of the generation and use of fuel Extraction and producton of fuel Use stage Life cycle of fuel generation, distribution and use

11 LCA CO 2 -emissions from 1 km driving Bensinmotor Dieselmotor Gassmotor g CO 2 -equiv. / km 2% and 0.5% CH 4 -loss in the upgrading process Fossil Fossil Fossil

12 Lokale miljøpåvirkninger: Forsuring, overgjødsling/eutrofiering og fotokjemisk oksidantdanning/pocp Støy Kilde: E6 som biogassvei fra Göteborg til Oslo, Østfoldforskning (Raadal, Morken og Lileng, 2009)

13 Lokale miljøpåvirkninger/forsuring (NOx, SO 2, HCl, NH 3 m.fl.) 0,6 Bensinmotor Forsuring Basert på databasedata (EcoInvent 2.0) Dieselmotor Gassmotor g SO2-ekv/passasjerkm 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Forbrenning i motor Produksjon av drivstoff Infrastruktur veg/kjøretøy ETBE = Biomassebasert ethyl tertiaryl butyl ether (47% etanol og 53% isobutylen) Biogass frå avløpsslam (90%) og matavfall (10%) Syngass fra gassifisering av biomasse, data fra pilotanlegg (ingen kommersielle anlegg tilgjengelige)

14 Lokale miljøpåvirkninger/overgjødsling (NOx, NH 3, COD, PO 4 3- m.fl.) 0,12 Bensinmotor Overgjødsling Basert på databasedata (EcoInvent 2.0) Dieselmotor Gassmotor g PO4 2- -ekv/passasjerkm 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 Forbrenning i motor Produksjon av drivstoff Infrastruktur veg/kjøretøy ETBE = Biomassebasert ethyl tertiaryl butyl ether (47% etanol og 53% isobutylen) Biogass frå avløpsslam (90%) og matavfall (10%) Syngass fra gassifisering av biomasse, data fra pilotanlegg (ingen kommersielle anlegg tilgjengelige)

15 Lokale miljøpåverkninger/fotokjemisk oksidantdanning (NOx, VOC, CO, CH 4 m.fl.) g C2H4-ekv/passasjerkm Bensinmotor 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 Fotokjemisk oksidantdanning Basert på databasedata (EcoInvent 2.0) Dieselmotor Gassmotor Forbrenning i motor Produksjon av drivstoff Infrastruktur veg/kjøretøy ETBE = Biomassebasert ethyl tertiaryl butyl ether (47% etanol og 53% isobutylen) Biogass frå avløpsslam (90%) og matavfall (10%) Syngass fra gassifisering av biomasse, data fra pilotanlegg (ingen kommersielle anlegg tilgjengelige)

16 Konklusjon: Biogass som drivstoff er miljømessig bra! Biogass er det mest miljøvennlige drivstoffet på markedet: Klimaperspektiv Lokale miljøpåverkninger Biogass bør helst brukes som drivstoff i tettbygd strøk for å få best effekt av både de lokale og globale miljøfordelene. I tillegg: Unngår moralske/etiske problemstillinger ved bruk av landbruksareal. Unngår problemstillinger vedr. redusert biologisk mangfold, avskoging, monokulturer, landdegradering osv på grunn av dyrking av biodrivstoffvekster.

17 Energipotensialet fra avfallsressurser til biogass Teoretisk potensial for produksjon av biogass: ca 5,5 TWh per år 14% av totalt drivstofforbruk i Norge Produksjon: < 500 GWh = ca 9% av totalt teoretisk potensial. Fordeling av teoretisk energipotensial mellom ulike biogassressurser i Norge Avløpsslam 5 % Husdyrgjødsel 45 % Deponier 5 % Husholdninger 7 % Halm 10 % Industri 23 % Handel 1 % Storhusholdninger 4 % Kilder: E6 som biogassvei fra Gøteborg til Oslo (2009), Potensialstudie for biogass i Norge (2008).

18 Bør biogassråvarene (matavfall, slam og gjødsel) heller utnyttes på annen måte? Resultater fra prosjektene: Miljønytte og verdikjedeøkonomi ved biogassproduksjon, fase II. Matavfall og husdyrgjødsel verdikjedeokonomi-ved-biogassproduksjon-fase-ii aspx Biogassproduksjon i Østfold. Analyse av klimanytte og økonomi i et verdikjedeperspektiv

19 Oppbygging av biogassmodellen Slakteriavfall Storfegjødsel Grisegjødsel Matavfall 1. Lagring 2. Transport til anlegg Klimabelastninger (rødt) - sparte utslipp (grønt) = Netto klimagassutslipp 3. Forbehandling Biorest 4. Biogassproduksjon Biogass 6. Avvanning og videre behandling 7. Transport til lagring og lagring 5. Oppgradering 8. Transport til brukssted og bruk (inkl spredning og vekstsesong) 10. Erstattes biorest (Jordforbedring sprodukt, torv) (Mineralgjødsel) 9. Erstattes biogass (diesel eller naturgass) (annen energibærer: olje, elektrisitet, fjernvarmemiks)

20 Resultater netto klimanytte matavfall Elproduk. Energiutn. Biogassproduksjon og utnyttelse Biogass til drivstoff gir størst klimanytte Varmeproduksjon Drivstoff produk.

21 Hvorfor? Elprodukt. Energiutn. Biogassproduksjon og utnyttelse Varmeproduksjon Drivstoff produkt.

22 Case Østfold anlegg og mengder Behandling av Alt matavfall fra husholdninger 30 % av husdyrgjødselet tonn matavfall tonn storfegjødsel tonn svinegjødsel Biogass erstatter fossilt drivstoff Biorest erstatter kunstgjødsel

23 tonn CO 2 -ekvivalenter/år Østfold - resultat per livsløpsfase Netto årlig klimapåvirkning fra håndtering av matavfall og gjødsel i Østfold Vist per livsløpsfase Lagring av substrat Transport til anlegg (Forbehandling) Biogass-produksjon (forbrenning/kompostering) Oppgradering Avvanning (inkl. komposterinng og N-rensing) Transport til lagring og lagring av biorest Transport til spredning og spredning/bruk Biogass erstatter drivstoff eller energibærer Referansescenario Scenario I Scenario IIa Scenario IIb Scenario III Biorest erstatter kunstgjødsel eller jordforbedrings-middel 1 forbehandlingsanlegg 1 biogassanlegg 1 eller 2 forbehandlingsanlegg 2 biogassanlegg 2 forbehandlingsanlegg 3 biogassanlegg

24 Konklusjoner klima og miljø Behandling av matavfall og gjødsel i biogassanlegg er klart bedre enn dagens håndtering for alle scenarier. Ett stort anlegg gir omtrent samme resultat som flere mindre/redusert transport. I et klimaperspektiv er det derfor ikke av vesentlig betydning om det bygges ett stort eller flere mindre anlegg. Resultatene er mest sensitive for reelt biogassutbytte.

25 Økonomimodell LCC og kost/nytte Gården Lager for fersk gjødsel Pumpeanlegg/røring Eventuelt lager for biorest Forbehandling * Eventuelt forbehandling Biogassanlegg (Samletank) Eventuelt forbehandlingstank Råtnetank Eventuelt oppgraderingsanlegg

26 Modelloppbygning økonomimodell; 4 moduler Gården Forbehandlingsanlegg Biogassanlegg Hele verdikjeden

27 Mål for økonomimodellen Utvikle en modell som gir beslutningsstøtte til investeringer i biogass produsert fra gjødsel og avfall - for hvert ledd og gjennomhele verdikjeden. Teste økonomimodellen med spesifikke data for Østfold. Transport Gjødsel- og matavfallsmengder Investeringskostnader Driftskostnader

28 Evalueringsmetoder Life Cycle Cost (LCC): Kostnader forbundet med investeringen frem til endt levetid (25 år). Investeringskostnad fratrukket eventuell investeringsstøtte pluss driftskostnader, rentejustert for hvert år etter investeringsåret. Kost/nytte Årlig kapitalkostnad (investeringskostnad fordelt på år) Årlige driftskostnader (driftskostnader inkl. oppgraderingskostnader) Årlige transportkostnader Inkluderer årlige avskrivninger og rentekostnader Inntekter: biorest erstatter gjødsel, lagerleie biorest, behandling av avfall, salg av energi (likt for alle scenariene)

29 Konklusjoner økonomi Modell utviklet for å kunne vurdere hele verdikjeden og hvert element Investerings- og driftskostnader ser ut til å øke ved etablering av flere anlegg Investeringskostnadene flater noe ut ved behandling av større mengder substrat Dyrere å drifte flere mindre/mellomstore anlegg framfor ett stort. Transportavstander påvirker driftsøkonomi -> viktig å minimere transport av gjødsel, avfall og biorest. Transportkostnader per tonnkilometer synker med økende avstand opp til et gitt nivå.

30 Klima og økonomiresultater i sammenheng Klimamessig er det ikke utslagsgivende om det etableres ett, to eller tre biogassanlegg i samspill med ett eller to forbehandlingsanlegg i Østfold. Handlingsrom for å velge den/de løsninger som er mest hensiktsmessig ut fra økonomi, effektiv utnyttelse av ressurser og lokale forhold. Kostnadsresultatene indikerer at det vil være mer effektivt å etablere ett stort biogassanlegg og ett forbehandlingsanlegg i tilknytning til dette under de gitte forutsetninger.

31 Biogas Value Chains finansieres av ENERGIX Designe effektive verdikjeder for biogass Sammenligne norske og danske biogassverdikjeder, og analysere effektiviteten i systemene med hensyn til miljø- og ressursutnyttelse, samt økonomi. Hvordan påvirkes verdikjedeeffektiviteten av nasjonal politikk, regelverk, virkemidler og insentiver i Norge og Danmark? Implementering av småskala gårdsanlegg i større industrielle anlegg? Utvikle og oppdatere verdikjedemodellene for biogassproduksjon gjennom samarbeid og felles forskning med det danske BioChain prosjektet. Partnere Østfoldforskning Bioforsk UMB Tel-Tek Høgskolen i Telemark Danske partnere Avfall Norge Norges Bondelag NHO Mat og Drikke NHO Mat og Bio Cambi

32 Resultater fra Østfoldforskning

33 Klimagassutslipp ved produksjon av og behandling av matsvinn i Norge det er 10 ganger bedre å forebygge! Klimagassutslipp fra matavfall i Norge Tonn klimagassutslipp per år , Klimagassutslipp fra produksjon av mat Klimagassutslipp fra behandling av matavfall i dag Klimagassutslipp med biogassproduksjon fra matavfall (erstatter diesel til kjøretøy)

34 Takk for oppmerksomheten! Referanser og mer info: (biogass case Østfold) (matavfall og husdyrgjødsel) (husholdningsavfall) aspx (plast). Mer om kildesortering og matsvinn på