Biogass Trøndelag: Helhetlig og lokalt tilpasset design av biogassanlegg - Et flerfaglig forskningsprosjekt Innlegg på Biogass 11 nasjonal konferanse om biogass og miljø. Ørland 08.03.2011 Øivind Hagen Førsteamanuensis organisasjon og ledelse Handelshøyskolen BI - Trondheim
Biogass Trøndelag: Helhetlig og lokalt tilpasset design av biogassanlegg (I) Finansiert fra RENERGI-programmet og organisert som en BIP 3 arbeidspakker (WP er) WP1 teknisk/økonomisk perspektiv WP2 miljø-/klimamessig perspektiv WP3 innovasjons-/næringsutviklings perspektiv
Biogass Trøndelag: Helhetlig og lokalt tilpasset design av biogassanlegg (II) To case: Ørland (2009) og Frosta (2010) Aksjonsforskningselement og publiseringsambisjoner
Deltagere i konsortiet Fosen Næringshage Frosta Utvikling Bioskiva AgroEnergi NTNU SINTEF Teknologi og samfunn SINTEF Materialer og kjemi MiSA Forsvarsbygg
Suksesskriterier Bidra konstruktivt i innovasjonsprosessen på Ørland og Frosta Sikre kunnskapsoverføring mellom de to casene Koble de to casene med kunnskapsmiljøene i Trondheim Bidra til lokal, nasjonal og internasjonal kunnskapsproduksjon Bidra i den overordnede diskusjonen om biogass i Norge
Noen leveranser fra prosjektet Tilbakemeldingsseminar på Ørland 25. februar 2010 og Frosta 12. november 2010 Hagen, Ø., Josefsen, K. og J. Pettersen (2010): Biogass på vent kronikk i Adresseavisen 10. april, 2010, Stavanger Aftenblad, 26. mai, 2010 og Nationen 9. juni, 2010. Hagen, Ø., C. Hung, K.D. Josefsen og J. Pettersen (2011). Forutsetninger for biogassproduksjon i Norge. En flerfaglig casestudie av Ørland og Frosta. Trondheim: SINTEF Teknologi og samfunn (rapport A18274). Hagen, Ø., Josefsen, K., Hung, C. og J. Pettersen (2011): Biogassproduksjon i Norge fra idealisme til klimavennlig næringsutvikling kronikk i Adresseavisen 9. mars, 2011.
Funn fra WP3: Biomobilisering Hvordan ta norsk biogassproduksjon fra idealisme til klimavennlig næringsutvikling? 1. Biogass er per i dag en for kompleks innovasjonsprosess 2. Biogasskommuner kan likevel skape seg et strategisk handlingsrom for biogass, som Ørland 3. Biogass stemmer med fortellingene om hvor vi skal som samfunn
Link til hovedrapport fra prosjektet Hagen, Ø., C. Hung, K.D. Josefsen og J. Pettersen (2011). Forutsetninger for biogassproduksjon i Norge. En flerfaglig casestudie av Ørland og Frosta. Trondheim: SINTEF Teknologi og samfunn (rapport A18274): http://www.sintef.no/upload/teknologi_samfunn/605511%20arbeidsforsk ning/sintef%20a18274%20forutsetninger%20for%20biogassproduksj on%20i%20norge%20m%20vedlegg.pdf
Kjell D. Josefsen, SINTEF Materialer og kjemi, Avd. Bioteknologi Biogass Trøndelag - Prosessforbedring To hoveddeler Mer grunnleggende mikrobiologiske og molekylærbiologiske studier i regi av NTNU Teknisk-økonomiske prosessvurderinger i regi av SINTEF SINTEF Materialer og kjemi 9
Prosessforbedring grunnleggende studier ved NTNU Anna Synnøve Ødegaard Røstad: Mikrobiell metodikk for design og drift av lokale biogassanlegg Masteroppgave ved Institutt for Bioteknologi, NTNU Veiledet av Prof. Kjetill Østgaard Utvikling av biokjemiske og molekylærbiologiske metoder for overvåkning av prosesser for produksjon ab biogass fra husdyrgjødsel Arbeidet vil fortsette i form av en PhD ved Inst. for Bioteknologi, NTNU som starter opp i disse dager. Archaea Bakterier SINTEF Materialer og kjemi 10
Teknisk-økonomisk evaluering Frosta som case Skisse av et mulig biogassanlegg på Frosta El. strøm CHP Biogass Gasstett dobbeltduk Varme CO 2 2500 m 3 8000 m 3 Hygienisering ved varmebehandling 4000 m 3 Gjæringstank 1 Lagertank 20-30 døgns oppholdstid Gjæringstank 2 10-15 døgns oppholdstid Fiberfraksjon SINTEF Materialer og kjemi 11
Lokal produksjon av biogass nøkkelspørsmål Hvilke mulige råstoff finnes? Hvordan kan biogassen utnyttes? Hvordan kan bioresten utnyttes? SINTEF Materialer og kjemi 12
Råstoff for biogass på Frosta Samlet potensial: 720-750 tusen Nm 3 metan/år Husdyrgjødsel utgjør ~95 % av potesialet, herav grisegjødsel ~55 % Dersom 70 % av potensialet kan realiseres som anvendbar energi utenfor biogassanlegget tilsvarer dette 5.0-5.2 mill kwh. Dette utgjør om lag 5 % av det totale energiforbruket på Frosta Vangberg Gartneri 2005: 12.2. mill kwh el + 2.9. mill. kwh olje + gass SINTEF Materialer og kjemi 13
Hva kan produktene brukes til på Frosta? Biogass for produksjon av elektrisk energi (~2.3 mill kwh) Biogass for produksjon av varme (~2.7 mill. kwh 5.0 mill. kwh) Biogass for produksjon av CO 2 Vangberg Gartneri, 2005: 230 tonn propan for produksjon av CO 2 (16 10 6 mol CO 2 ) Brukes til å holdet et høyt nivå av CO 2 i atmosfæren inne i drivhusene Biogassen kan gi ca 27 10 6 mol CO 2 Biorest til gjødsel i landbruket Separeres i vannfraksjon rik på N-gjødsel og fiberfraksjon rik på P-gjødsel Mye jordbruksjord på Frosta har høyt P innhold For Frosta vil gjødsel fra biogassprosessen være bedre enn vanlig husdyrmøkk SINTEF Materialer og kjemi 14
Økonomi Basert på litteraturdata er et rimelig estimat investeringer på 15-20 mill. kr Drift av anlegget vil trolig kreve 2-4 årsverk (inkludert transport av gjødsel til anlegget og restprodukter fra anlegget) Med tillegg av andre driftskostnader blir utgiftene minst 2.5-3 mill. kr per år Inntektene vil primært være salg av energi. Antar vi 0.5 kr/kwh både for varme og elektrisk strøm, gir dette en inntekt på ca 2.5 mill. kroner per år Salg av CO 2 kan gi noe ekstra inntekter, mens salg av biorest neppe vil gi vesentlige netto inntekter Konklusjon: Produksjon av biogass på Frosta er med dagens rammebetingelser ikke bedriftsøkonomisk lønnsomt. Biogass basert på husdyrgjødsel fra landbruket må betraktes som et miljøtiltak (redusert utslipp av drivhusgasser) som også gir energi ikke en prosess for produksjon av energi SINTEF Materialer og kjemi 15
Arbeidspakke 2: Miljøsystemkunnskap Johan Pettersen, Christine Hung MiSA Miljøsystemanalyse johan@misa.no Miljø sett i system
Miljøsystemkunnskap Kunnskap om miljøprestasjonen til verdi- og energikjeder som oppstår av et lokalt biogassanlegg. Ressurser tilgjengelig lokalt Produkter, med muligheter for lokal avsetning Erstatningseffekter som følger av et fleksibelt biogassanlegg Miljø- og klimagassutslipp, i et livsløpsperspektiv Frosta og Ørland har viktige forskjeller for miljøvurderingen Ørland: lufthavn Frosta: veksthus Ørland: storfé Frosta: svin og fjærkre Miljø sett i system
N 85 t 9,33 GWh biogass Biogass scenario Frosta N-strøm P-strøm Alle tall per år CHP anlegg 1 829 t CO 2 2,85 GWt varmeenergi 2,69 GWt elektrisitet Drivhus 108 t 37 t 108 t 108 t G Gjødsellagring 37 t 37 t Transport 25 t Biogassanlegg 2 560 m 3 slam, fast Plantejord Gjødseltilgang (t) Gris 15 800 Storfe 14 900 Fjørfe 900 28 960 m 3 filtrat, flytende Flytende gjødningsmiddel Slam næringsinnhold (t) N 22,6 P 25,3 Flytende næringsinnhold (t) N 85,0 N P Gjødseleffekt P 11,9 3,3 t N 2 O 41,9 t NH 3 Miljø 18,5 t sett N (avrenning) i system
kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Resultat for Frosta Varmeproduksjon: olje Kunstgjødselproduksjon Elkraftproduksjon CO2 fra propangass Flyktige utslipp Transport Direkteutslipp fra gjødselhåndtering Direkteutslipp fra gjødselhåndtering Miljø sett i system
kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Resultat for Frosta Et biogassanlegg erstatter annen ikke-fornybar produksjon Et biogassanlegg har noen prosessutslipp Et biogassanlegg fjerner utslipp fra lagring Miljø sett i system
kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Resultat for Frosta Miljø sett i system
kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Resultat for Frosta Miljø sett i system
kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Resultat for Frosta Miljø sett i system
kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Resultat for Frosta Miljø sett i system
kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel Resultat for Ørland Flyktige utslipp Transport Direkteutslipp fra gjødselhåndtering Varmeproduksjon: sjøvarme Kunstgjødselproduksjon Elkraftproduksjon Direkteutslipp fra gjødselhåndtering Miljø sett i system
kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel Resultat for Ørland Miljø sett i system
kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel Resultat for Ørland Miljø sett i system
kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel Resultat for Ørland Miljø sett i system
kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel Resultat for Ørland Miljø sett i system
Hovedfunn Frosta har mer gasspotensial per volum råvare, på grunn av gris- og hønsegjødsel. Storfé: søk å øke gassutbytte ved å blande inn avfallsstoffer med høyere næringsinnhold Gris- og hønsegjødsel: godt egnet for biogassproduksjon, pass evt problemer med prosesskontroll. Klimaprestasjonen til gjødselbehandling er ikke gitt av et eventuelt anlegg alene, men er et resultat av tiltak på gården, gode transportløsninger, og god praksis i et anlegg. Utnyttelse av produktene fra anlegget er bestemmende for prestasjonen. Frosta og Ørland har ulike forutsetninger På Frosta finnes det avsetning for varme, elkraft og CO2 til drivhus. På Ørland finnes effektive varmeløsninger og ikke noe behov for CO2. Gjødselverdi i bioresten er viktig for miljøprestasjonen Resultatene viser at biogassanlegg er et godt miljøtiltak Klimaeffekten varierer med forutsetningene som benyttes for avsetning av produktene. Det er viktig å plassere anlegget i et lokalt nettverk for sikker og god utnyttelse av produktene fra et biogassanlegg Lokal samhandling er svært viktig for å få en god miljøeffekt av et biogassanlegg. Miljø sett i system