BIOBRENSLER UtarbeidetavNorskGartnerforbund medfinansieringavslf «Biobrensler er brensler med biomasse som utgangspunkt. Det kan være faste biobrensler som ved, flis, pellets, briketter og halm, flytende biobrensler som for eksempel bioolje, biodiesel og etanol og gassformige biobrensler som biogass og hydrogen. Den del av avfallet vårt som har sin opprinnelse fra biomasse er også biobrensel, mens plast og andre brennbare stoffer som har sin bakgrunn i fossile hydrokarboner ikke regnes som biobrensel.» NGF temahefter 2014 Side
Innledning Biobrensler er brensler med biomasse som utgangspunkt. Det kan være faste biobrensler som ved, flis, pellets, briketter og halm, flytende biobrensler som for eksempel bioolje, biodiesel og etanol og gassformige biobrensler som biogass og hydrogen. Den del av avfallet vårt som har sin opprinnelse fra biomasse er også biobrensel, mens plast og andre brennbare stoffer som har sin bakgrunn i fossile hydrokarboner ikke regnes som biobrensel. Skogsflis Skogsflis er flis laget av Hogstavfall. Hogstavfall betegnes ofte som GROT som er forkortelse for greiner topp og rot. Heltrær fra avstandsreguleringer og tynninger Stammevirke Brennverdien for alle treslag er om lag den samme i forhold til vekt og fuktighetsinnhold. Tunge treslag med høyt tørrstoffinnhold har større brennverdi pr volumenhet enn lettere treslag. Forholdet mellom den absolutt tørre massen og rått, ukrympet volum kaller vi basisdensitet. Jo høyere basisdensitet desto høyere brennverdi. Utdrag fra Skog og Landskap: Effektiv brennverdi I praksis vil all ved inneholde fuktighet. Godt tørket ved kan ha 15 25 prosent fuktighet av total vekt mens ferskt virke ligger rundt 50 prosent. Når fuktig ved brenner vil en del av energien som frigjøres ved forbrenningen måtte fordampe vannet i veden. Hvis kjelen ikke kondenserer vannet, vil denne energien slippes ut i pipen. I tillegg vil vannet i veden ta opp plass til tørrstoffet. For eksempel vil 1 kg ved med 30 prosent fuktighet inneholde 300 g vann. Da blir det bare 700 g tørrstoff som bærer energi. Disse 700 g tørrstoff vil danne 378 g vann. Så totalt vil 1 kg ved med 30 prosent fuktighet avgi 678 g vann. Fuktigheten i veden stjeler således energi på to måter, både fordi vannet må fordampes og fordi det er mindre tørrstoff i veden som brennes. Brennverdien som fuktig ved avgir kalles effektiv brennverdi. I de fleste fyringsanlegg blir ikke kondensasjonsenergien fra vanndampen utnyttet. Derfor er det bare effektiv brennverdi som kan utnyttes i de fleste fyringsanlegg. I tabellen er det brukt noen forkortelser: fm3 = fastkubikkmeter lm3 = løskubikkmeter; det vil si volumet etter flising eller eventuelt løst volum av en tømmerlunne. Basisdensitet er vekten av helt tørt virke pr m3. Effektiv brennverdi Treslag Basisdensitet 20 % fuktighet 30% fuktighet kg/fm3 kwh/fm 3 kwh/lm 3 kwh/tonn kwh/fm 3 kwh/lm 3 kwh/tonn Gran 432 1 775 657 4 110 1 514 561 3 510 Furu 430 1 768 655 4 110 1 508 559 3 510 Bjørk 518 2 131 789 4 110 1 818 673 3 510 Snitt 701 598 Figur 1:Brennverdi for fast og løst volum og tonn ved ulik fuktighet for gran, furu og bjørk I tabellen over er forholdet mellom løst og fast volum satt til 2,5 NGF temahefter 2014 Side
Figur 2: Antall KWH pr lm3. Det er forutsatt en fuktighet på 30 % og en fastmasse på 38. Kilde : skog og landskap Bulkdensitet Bulkdensiteten er vekten av 1 m 3 løs, fuktig flis. Bulkdensiteten for løs flis med 40 % fuktighet kan beregnes under samme forutsetning om at 1 fm 3 blir 2,5 lm 3. Målinger ved Institutt for Skog og Landskap dokumenterer verdier mellom 150 og 400 kg/m 3. Det kan være greit å være klar over at ulik bulkdensitet gjør at det kreves ca 4 ganger så stort volum for å lagre en energimengde som flis sammenlignet med pellets. I praksis kan vi bruke 250 kg/m 3 fuktig flis. Det betyr 4 m 3 gir ett tonn. Flisingavskogsvirke Jevn fliskvalitet tilpasset det aktuelle fyringsanlegget er av avgjørende betydning for å unngå driftsstans. Homogen flis gir også best forbrenning. For å få fliset virket kan det leies inn flisutstyr, eller det kan investeres i eget utstyr. For å unngå stikker er det viktig at hoggeren har sold. Traktor-monterte hoggere krever stor traktor; gjerne opp mot 200 hk. Rasjonell håndtering av virke krever tømmerklo/kran og slik kreves to traktorer. Noen velger derfor å kjøpe henger-montert hogger med egen motor. En hogger som tar virke opp til 25 x 35 cm koster ca 350 000 kroner. Mindre traktordreven hogger for traktor med ca 80 hk og maks diameter 25 cm på virket, kan fås for i underkant av 100 000,-. Figur 3: Beregnet bulkdensitet NGF temahefter 2014 Side
Beregning av kapitalkostnad etter investering Flishogger A B C Investering 100 000 200 000 350 000 Antal m3 flis hugget pr år 500 1500 1500 Levert varme til veksthuset, kwh 324 000 972 000 972 000 Kapitalkostnad pr levert kwh til veksthuset; øre /kwh 4,0 2,7 4,7 Figur 4: Kapitalkostnad flishogger Egen flising Fordelen med egen flishogger er selvfølgelig at en er uavhengig av andre og at mye av verdiskapingen blir på eget bruk. En kan også ha tømmer liggende og flise etter hvert. Da kan du klare deg med mindre silo og ikke være avhengig av at transportør leverer når du ønsker. Det er viktig å vurdere lønnsomheten i egen hogger. Vi har laget et eget regneark for enkel beregning av kapitalkostnaden for flishogger. I figur 4 viser vi tre alternativer. I tillegg til kommer arbeid, drift- og vedlikeholdskostnader. Leid flising For deg som ønsker å lagre helt virke på eiendommen, kan det være aktuelt å leie inn en flishogger. De fleste steder i landet har Innovasjon Norge støttet innkjøp av hoggere slik at det burde være tilstrekkelig kapasitet i de fleste områder. En må regne med å betale 30-50 kr/l m 3 + for frammøte. Samlet kan det utgjøre 6-8 øre pr kwh levert varme. Hvis en kan få kjøpt virke til 220 kroner pr fm 3 levert på gartneriet skulle det bety at kan spare 10-12 øre pr kwh sammenlignet med å kjøpe flis. NGF temahefter 2014 Denne løsningen krever store arealer som er godt tilrettelagt slik at hoggeren kan handtere tømmeret og flisa rasjonelt. Kjøpe ferdig flis Enklest er det å bestille flis fra profesjonell leverandør. Kostnaden vil være forutsigbar og det går an å definere nøyaktig hvilken kvalitet man ønsker. I 2014 må du regne med å betale ca 25 øre eller 31 øre pr kwh levert varme Hvis du skal kjøpe flis bør du gjøre en avtale som beskriver pris i forhold til kvalitet. I begrepet kvalitet ligger både de fysiske egenskaper som størrelse og homogenitet i tillegg til fuktighet. Oppgjør pr levert kwh ut fra varmesentralen gir større sikkerhet for brukeren og da er det leverandørens ansvar om brennverdien på flisa varierer. Aske Asken består av alle de uorganiske stoffene i planten. De vanligste stoffene er kalium, kalsium magnesium, fosfor og svovel. Plantene inneholder også en rekke andre mineraler i små konsentrasjoner (sporstoffer). Askeinnholdet er en viktig parameter, og den Side
kan ha stor betydning for utforming av brennkammer, rister og askesystem. Biobrensler med høyt askeinnhold er lite egnet i mindre forbrenningsanlegg. Store anlegg derimot tåler godt brensler med en større variasjon i askeinnholdet. I noen tilfeller er det viktig å tilbakeføre aske til skogen i en mengde som tilsvarer den mengden biobrensel som ble tatt ut. Asken inneholder nesten alle de mineraler og næringsemner, utenom nitrogen, som var i det brenselet som ble tatt ut av skogen. Ved eventuell innblanding av fossilt brensel, plast osv. til biobrensel endrer en sammensetningen av asken med de negative konsekvensene det kan få for tilbakeføring av aske til jord. Tilbakeføring av aske til dyrkbar mark, kan aksepteres etter søknad. Slik spredning må forholde seg til gjødselforskriften. høyden) for å redusere oksygentilgangen. Sesonglagre bør etableres ved energisentralen for å redusere transport- og håndteringskostnadene. Rått trevirke holder ca 55 % fuktighet. Dersom virket legges opp på et luftig sted om sommeren, og dekkes over med for eksempel vannfast papp, kan det tørke ned til ca 30 %. Helt virke med 30 % fuktighet er lagerstabilt, mens flis ved 30 % fuktighet ikke bør lagres lenger enn ca 2 uker sommerstid. Vinterstid kan den lagres lenger, men man må være obs på muligheter for varmegang og dannelse av soppsporer som kan være helseskadelig. Flis kan tørkes ytterligere f eks i en plantørke i tykkelse opp mot 2 meter (tilsvarer ca 1m korn) avhengig av tørkas dimensjonering. Tørking fra 30 % til 20 % fuktighet gir en gevinst på ca. 600 kwh per tonn og gjør flis lagerstabil. Dette må veies opp mot strømutgifter og evt. utgifter til håndtering. Lagring Viktige momenter knyttet til lagring av biobrensel er: Biobrensel Bjørk Furu Gran Stammeved 0,4 0,4 0,5 Bark 2,2 2,6 3,2 Greiner 1,2 1,0 1,9 Bar og lauv 5,5 2,4 5,1 Heltre med lauv/bar 1,0 0,9 1,6 Heltre uten lauv/bar 0,8 0,8 1,3 Tørkingavflis Ved å tørke flis oppnår vi både at brennverdien blir høyere, at flis kan lagre uten muggdannelse og at flis ikke fryser om vinteren. Det energimessig mest fornuftige er å la sola gjøre jobben. Da er det mulig å bruke en vanlig plantørke for korn. Det skal være mulig fylle dobbelt så høyt med flis ifht korn. Figur 5: Tabellen viser typisk askeinnhold for ulike Mest mulig ufliset hogstavfall og rundvirke bør lagres utendørs, fortrinnsvis tildekket. Sesonglagre av flis bør ha en fuktighet på under 40 %, for å redusere substans og energitap. Grunnet brannfare bør flishauger komprimeres (maks. 7 meter i NGF temahefter 2014 Side
Det er også mulig å tilføre varm luft under flis når den ligger i siloen og slik tørke den betydelig. Der det er montert sirkelmater, kan en legge en tørkeplate slik som brukes i korntørker, under materen. Ved stangmatere kan det legges perforerte rør langs etter siloen. Perforeringen bør vende ned. Varm luft kan en eventuelt skaffe seg via en røykgasskjøler.( På store kjeler som brenner fuktig flis kan det monteres røykgasskjøler og på den måten ta 8-12 % mer energi av røykgassen.) Ellers må en ta ut dette vi en varmveksler på turvannet fra kjelen. Figur 6: Plantørke av flis Man kan også tørke flis i container eller henger, se figur 7. Bildet er hentet fra http://www.lauber-holztrockner.de/l-enzdryer-for-bulk-solids.html Figur 7: Containertørke Kvalitetskrav Generelt sett må man undersøke med kjelleverandør hvilke krav kjelen setter til biobrenslet. For anlegg under 1 MW er et generelt krav at skogsflisen har fuktighet under 40 %, i praksis 35 %. I tillegg er det viktig at skogsflisen er homogen, dvs uten lange stikker. Dette henger sammen med at innmatingsskruer i småskala flisfyringsanlegg er dimensjonert små, stikker på over 10 cm kan derfor sette seg fast og gi driftsstans. Figur 8: Varmluftstilførsel i tørke. NGF temahefter 2014 Side
Standarder (EN 14961-4:2011) ikke industrielle anlegg Flis betegnelse Minimum 75 v-% i hovedfraksjonen Fin fraksjonen v-% (<3,15 mm) Grov fraksjonen (v-%), maks lengde på flis, mm P16A 3,1516 mm 12 % 3 % > 16 mm. Alle < 31,5 mm. Overstore < 1 cm 2 P31,5 3,1531,5 mm 8 % 6 % > 45 mm. Alle < 120 mm. Overstore < 2 cm 2 P45A 45 mm 8 % 6 % > 63 mm. Max. 3,5 % > 100 mm. Alle < 120 mm. Overstore < 2 cm 2 Den numeriske verdien (p-klasse) for dimensjon, refererer til partikkel størrelsen (minst 75 v-%) som passerer gjennom nevnte hull i sålde apparatet. Figur 9: Norsk Standard flis Kvalitet og innmating + finstoff Lite foredlet flis krever mer avansert (kostbar kjele). Faktorer som må vurderes kan være lengde på rist, pausefyring, frysing. Prisen for skogsflis varierer fra 18-25 øre/kwh (eks mva og virkningsgrad). Transportlengden er ofte utslagsgivende her, men også alternativverdien på virket kan spille inn. NGF temahefter 2014 Industriflis Er gjerne flis som er produsert fra avkapp på sagbrukene og som brukes som råstoff i skogindustrien. Det er som regel ren flis uten innblanding av bark. Normal lengde for industriflis er 20 40 mm. Fastmassen i industriflis er vanligvis mellom 35 og 43 %. Rå industriflis har en fuktighet på 50-60 % og kan derfor kun fyres i store biobrenselanlegg, tørr industriflis derimot har en fuktighet på 12-20 % noe som gir en brennverdi på 4,0 4,5 Side
kwh/kg. Prisen varierer fra 11-20 øre/kwh (eks mva og virkningsgrad) levert varmesentral med frakt opp til 80 km. Returflis Returflis er flis av paller, kasser, rivningsvirke og annet treavfall som er fliset til lange, smale stikker (inntil 150 200 mm) ved hjelp av en hammermølle. Flisa kan brukes i større forbrenningsanlegg og som strukturflis ved kompostering av våtorganisk avfall. Det stilles strenge krav til brenselets renhet for at dette kan betraktes som rent biobrensel. Dersom kravene ikke oppfylles blir brenselet å betrakte som avfall med betydelig strengere rensekrav. Da er den ikke anvendelig i ordinære biobrenselanlegg. Myndighetene stiller krav til forbrenningsanlegg for å begrense forurensing til luft. Dette reguleres gjennom 3 lover/forskrifter: (NGFs kommentarer med blå skravering) Forurensingsloven 8: (begrensninger i plikten til å unngå forurensninger) Vanlig forurensning fra 1) fiske, jordbruk og skogbruk mv., 2) boliger, fritidshus, kontorer, forretningseller forsamlingslokale, skole, hoteller og lagerbygg o.l., er tillatt etter denne lov i den utstrekning det ikke er gitt særlige forskrifter etter 9. For utslipp av sanitært avløpsvann må det likevel søkes om tillatelse med mindre noe annet er bestemt i forskrift. Forurensningsforskriften Kap 27 om forbrenning av rene brensler http://www.lovdata.no/for/sf/md/xd- 20040601-0931.html#27-1 Noen begreper: Fyringsanlegg er samling av flere fyringsenheter som står i fysisk kontakt med hverandre på samme geografiske sted. Fyringsenhet er en enkel fyrkjele hvor et brensel oksideres med sikte på varmeutnyttelse. På denne bakgrunn er en elektrokjel IKKE en enhet og skal heller ikke regnes som en del av Brensel Animalske og vegetabilske oljer Lettolje/spesialdestillater Enhetsstørrelse (innfyrt effekt) 1 < 5 MW 5-50 MW 1-10 MW > 10-50 MW Støv mg/nm 3 12 timers middelverdi 30 30 20 20 NO x mg/nm 3 timesmiddel 300-250 CO mg/nm 3 timesmiddel Tungolje 5 < 20 MW 20 600 100 Fast biobrensel (= flis) 1 < 5 MW 5 < 20 MW 20-50 MW 225 75 30 300 300 80 80 80 80 200/300* 200/300* 150/300* Kull 5-50 MW 50 200 150 Gass 5-50 MW 170 80 Figur 10: Forurensing vol % 3 vol % 3 vol % 3 vol % 3 vol % 6 vol % 6 vol % 3 vol % NGF temahefter 2014 Side
anleggets effekt. Rene brensler er definert som oljer, gass, kull og biobrensel. Alt som ikke er rene brensler må ansees som avfall og reguleres ihht til avfallsforskriften. ( se nr 3 nedenfor) Treavfall som er forurenset med fremmedstoffer i form av malte flater, impregnering, lim, plast, metall og papir regnes ikke som rene brensler. Treavfall som kan inneholde miljøgifter som PCB, PAH, tungmetaller, halogener (fluor, klor, brom, jod) o.l. regnes heller ikke som rene brensler. Reguleringen gjelder for anlegg med en innfyrt termisk effekt 1-50 MW (fra og med 1 MW til og med 50 MW). Forskriften regulerer ikke anlegg som brenner forurenset trevirke. Anlegg med flere fyringsenheter i fysisk eller driftsmessig sammenheng på samme sted der summen av enhetenes innfyrte effekt er 1-50 MW er omfattet av forskriftsreguleringen. Forskriftskapittelet fastsetter krav til utslipp av støv, NOx og CO fra eksisterende og nye fyringsenheter og til utslippsmålinger og journalføring. Enhetsstørrelse er summen av innfyrt effekt for fyringsenheter med samme brensel. Anlegg < 1 MW regnes som lovlige i hht forurensingslovens 8 og reguleres ikke av kapittel 27. Det betyr altså at om du har en elektrokjele på 225 kw, en oljekjele på 850 kw og en fliskjele, som brenner rent trevirke, på inntil 900 kw så stilles det ikke krav til utslipp gjennom denne forskriften eller om melding til Fylkesmannen. For anlegg som omfattes av forskriften må det sendes søknad til Fylkesmannen. For fyringsenheter der det ikke er krav om kontinuerlige målinger gjelder følgende: Fyringsenheter 1 < 5 MW skal annet hvert år foreta 3 støvmålinger gjennom en 6 timers NGF temahefter 2014 periode og 6 separate målinger à ½ time av CO. Krav til utslipp for nye anlegg >= 1000 kw fra 2014: Normalisert til tørr gass, temperatur 273 K, trykk 101,3 kpa og den volumprosent O 2 (vol % O 2 ) som er angitt i høyre kolonne. Avfallsforskriften For forbrenning av avfall gjelder avfallsforskriftens kapittel 10. For forbrenning av brensel som er forurenset med stoffer som ikke regnes som rene brensler, men som heller ikke er omfattet av avfallsforskriftens kapittel 10, kan Fylkesmannen etter søknad gi tillatelse til forbrenning av dette på særskilte vilkår. 10-2. Virkeområde Bestemmelsene gjelder anlegg som forbrenner avfall, både avfallsforbrenningsanlegg og samforbrenningsanlegg. Anlegg som kun forbrenner følgende avfallstyper: a) vegetabilsk avfall fra jord- og skogbruk, b) fiberholdig vegetabilsk avfall fra produksjon av masse fra jomfruelig trevirke og fra produksjon av papir fra masse, forutsatt at avfallet forbrennes i et samforbrenningsanlegg på produksjonsstedet og at generert termisk energi blir utnyttet, c) treavfall, med unntak av treavfall som kan inneholde halogenerte organiske forbindelser eller tungmetaller som følge av overflatebehandling eller behandling med impregneringsmidler, er ikke omfattet av bestemmelsene i dette kapitlet. Slik NGF oppfatter dette, er helt rent returvirke uten malingrester å regne som rent brensel. Slikt virke kan brennes i kjeler (fyringsenheter) under 1000 kw uten spesielle krav til røykgassrensing eller melding til Fylkesmannen. Side
10-4. Krav om utslippstillatelse Den som skal drive anlegg for forbrenning av avfall må ha tillatelse, jf. forurensningsloven 29, jf. avsnitt III. Søknad om utslippstillatelse skal rettes til forurensningsmyndigheten. En utslippstillatelse for et forbrenningsanlegg skal minst inneholde vilkår som beskrevet i vedlegg VIII til dette kapitlet. Utslippstillatelse skal ikke gis med mindre anlegget kan tilfredsstille alle relevante krav i dette kapitlet med vedlegg. Søknad om å brenne litt forurenset virke, f. eks knuste paller o.l. med 1-2 % forurensing, kan bli godkjent av Fylkesmannen med noe enklere krav til renseanlegg og askehandtering enn rene avfallsforbrenningsanlegg. Avfallsforskriften gjelder uavhengig av kjelens størrelse. Under en debatt på Bioenerigdagene 2014 kom det fram at heller ikke Miljødirektoratet var helt sikre på om grensen gikk ved 0 % eller 2 % forurenset virke. Ved bruk av returflis i flisfyringsanlegg må man regne med økt mengde av aske- og slagg. I så måte vil det være en fordel å ha trapperist i kjelen. Erfaringer tilsier at det vil være innslag av skruer og spiker i returflisen, trass i metallutskillere som brukes i hammermøllen. Annet fremmed materiale kan også følge med som dørklinker, ulike beslag, etc man må derfor påregne mer driftsstans enn ved bruk av ren skogsflis, det er derfor svært viktig at fliskvaliteten blir presisert på forhånd. Pris Brenselpriser (eks. mva og virkningsgrad) på returflis er 7-12 øre levert varmesentral med frakt inntil 80 km. Barkogtorv Bark utgjør i gjennomsnitt ca. 10 % av tømmervolumet som foredles på et sagbruk. Mye av barken som blir produsert, havner som brensel i sagbrukenes egne fyranlegg og er i praksis uaktuelt for veksthusgartnerier. Det sammen gjelder for torv. Brenning av torv krever store investeringer i høsteutstyr. Den har høyere energitetthet enn flis og i Finland brennes torv gjerne om vinteren. Det er neppe aktuelt å etablere produksjon av brenntorv i Norge. Kornavrens Kornavrens er at avfallsprodukt om gartneren ofte kan få gratis. Det er et greit brensel som nok bør blandes med annet brensel før det brennes. En må regne med noe mer slaggdannelse. Pelletsmm Pellets er biobrensel som er komprimert eller presset til små, sylindriske enheter med en diameter mindre enn 20 mm. Standarddiametere er 6, 8 og 12 mm. På grunn av de små dimensjonene får pellets tilnærmet de samme håndteringsegenskaper som fyringsolje. Brenselpellets kan fraktes med tankbiler og lesses over i lukkede lagerkonteinere eller lagertanker gjennom rør. Pellets kan brennes både i store varmesentraler og i kaminer i leiligheter og hus. Oljefyrte kjelanlegg kan ved forholdsvis enkel ombygging konverteres til pelletsfyring. Konvertering av oljekjeler til pellets kan bli et viktig tiltak for å redusere nasjonalt CO 2 - utslipp og oljeforbruk. Det vanligste råstoff til pelletsproduksjon er tørr sagflis, men alt trevirke kan i teorien brukes forutsatt at det er rent og tørt. NGF temahefter 2014 Side10
Skal pellets langtidslagres, må den beskyttes mot ytre påvirkninger som unødvendig støt og trykk. Det er også viktig at pellets blir lagret så tørt som mulig, da den kan trekke fuktighet fra omgivelsene og da vil den ekspandere. Det er viktig at pellets er tilstrekkelig hard slik at den ikke smuldrer opp under handtering. «Pellets-støv» brenner så fort i ovnen at det ikke gir noen brennverdi. Fordelen med Pellets er at det krever en enkel silo og er lett å handtere og lagre. Økonomisk kan det være interessant hvis en kan skaffe billig nok pellets-kjele. Pris Pellets i bulk 30-34 øre/kwh (eks mva og virkningsgrad) levert varmesentral med frakt opp til 80 km. Briketter Briketter er biobrensel som er komprimert eller presset til stavformede kubber med en diameter større enn 20 mm. Vanligvis ligger diameteren for briketter i området 50 75 mm. Lengden på brikettene varierer fra noen få centimeter opp til 20 cm, avhengig av råstoffets beskaffenhet og produksjonsprosessen. Briketter blir som regel brukt i større fyringsanlegg, men kan også brukes i vedovner. I brikettproduksjonen bruker vi sagflis, bark og kutterspon, rivningsavfall og grønnflis fra skogen. Kutterspon og sagflis er tørre og oppmalte råvarer og kan derfor presses direkte. De andre råvaretypene må eventuelt kuttes til mindre flis, homogeniseres og tørkes. Det kan leveres brikettpresser i størrelser med kapasitet fra 30 til 6000 kg/h. En brikettpresse er bygd opp som en kraftig sylinderpresse, hvor råstoffet blir presset mot et munnstykke med diameter lik de ferdige brikettene. Ved brikettproduksjon er det som regel ikke nødvendig å finmale råstoffet før pressing. Et par norske gartnerier fyrer med briketter og de har betalt ca 27 øre/kwh for disse. I noen tilfelle kan brikettene være for harde slik at det går utover mateskruer og elevatorer. Pulver Trepulver blir produsert av tørt trevirke som blir malt opp til fint pulver med partikkelstørrelser på under 1 mm. I praksis er det ofte oppmalt pellets. For at det skal bli stabil forbrenning, bør en viss andel av pulveret være på under 0,2 mm. Trepulver forbrennes med spesialbygde pulverbrennere i store kjelanlegg. 2 tonn trepulver har samme brennverdi som 1 m 3 olje. 1 m 3 pulver veier ca. 0,2 tonn. Pulver er til nå lite utbredt som brensel i Norge, men Hafslund brenner pulver i ett av sine anlegg. NGF temahefter 2014 Side11
Halm Halm er et biprodukt fra kornproduksjon og produksjon av oljevekster. Halm fra kornproduksjon er vanligst å utnytte til fôr, men det er også store potensialer for å utnytte halm til brensel. Halm til brenselformål bør normalt tørkes til 14 20 % fuktighet. Halm kan brennes direkte som baller, i revet form eller i foredlet form som pellets eller briketter. Halm inneholder ca. 3-5 % aske. Høyt innhold av kalium i halm kan føre til at asken smelter og slagger når forbrenningstemperaturen overstiger 800 900 o C. Slaggproblemer i forbindelse med halmfyring løser en dels ved at en bruker fyringsanlegg som er spesielt formet for halmfyring, dels ved at en vasker ut deler av kaliuminnholdet i halmen før fyring. Vasking av halm skjer ved at man lar halmen ligge ute noen dager slik at den får regn på seg og deretter tørkes igjen. Regnet vil da ta med seg mye av alkalimetallene ned i bakken og dermed redusere askeinnholdet og slaggproblematikken. Halmaske har lavere smeltepunkt enn treaske. Man skal derfor ikke fyre med halm i fyringsanlegg som ikke er godkjent for halm. Når den smeltede asken stivner (slagger) vil det kunne gi stor skade i kjelen. Norsk jordbruk produserer korn på i underkant av 3,5 millioner daa. Dersom vi regner med 350 kg halm per daa, er det teoretisk mulig å produsere 4,5 TWh/år fra halm. Halm har i liten grad blitt utnyttet som brensel i Norge. I løpet av de siste årene har forbrenningsteknologien for halmfyring blitt betydelig forbedret. Virkningsgraden for et typisk halmfyrt gårdsanlegg har blitt forbedret fra 50 60 % for 10 15 år siden til 80 90 % i dag. Det gjør at nye halmfyringsanlegg gir både bedre varmeøkonomi og betydelig lavere lokale utslipp. NGF temahefter 2014 I de viktigste korndistriktene i Norge har gårdbrukerne ofte problemer med å finne en fornuftig anvendelse av halmen. Halm kan da nærmest bli betraktet som et avfallsproblem i forbindelse med korndyrkingen. I tillegg blir det i flere og flere distrikt forbud mot å brenne halm på jordet. Ut fra disse forholdene er det nærliggende å forvente at halm i nær framtid kan bli et aktuelt brensel også i Norge. I Danmark og Sør-Sverige er halmfyring svært utbredt. Figur 10: Halmlagring Kvalitetskrav til halm Halm som skal forbrennes i manuelle (porsjonsfyrte) halmfyringsanlegg bør ha en fuktighet på under 20 %. Det er ingen spesielle krav utover det, men halm som er vasket vil gi mindre aske. Lagring kan enten skje utendørs i friluft, under presenning eller under tak, her er det forskjellige erfaringer fra brukere. Brenning av halm i porsjonsfyrte anlegg gir uforholdsmessige mye røykplager og bør bare brukes der det er langt til nærmeste nabo. Halm til automatiske halmfyringsanlegg bør ha en fuktighet på under 18 %. I tillegg bør halmen bestå av hvete, rug eller raps. Bygg er i liten grad egnet mens havre er ikke anbefalt pga forholdsvis seig halm. Innmating til manuelle halmfyringsanlegg er mer komplisert Side12
med bevegelige deler og havrehalm kan derfor sette seg fast. I tillegg er det krav/stor fordel om halmen er vasket, som tidligere beskrevet. Vasking av halm er imidlertid en utfordring med tanke på kort høstesesong og variabelt klima i forhold til regn og tørking. Til automatiske halmfyringsanlegg bør det kun benyttes firkantballer. Lagring bør skje under tak. Grå halm gir best forbrenning og lite aske. Dvs at halmen må få regn over seg og deretter tørke igjen en utfordring for norske bønder med tanke på klima og kort høstesesong! Halm fra dårlig jord gir best forbrenning. Bioolje Bioolje kan være meget aktuelt i og med at «alle» gartnerier har en oljekjele. Oljekjelen, tanken og brenneren må renses og konverteres. En slik operasjon kan koste 20- til 25 000 kroner for en stor oljekjele. Bioolje ansees som 100 % fornybar og omfattes ikke av det generelle forbudet mot oljefyring etter 2020. Biooljen som selges i Norge er ikke produsert i konkurranse med mat. BeregningavkostnadprkWh For å vite hva varmen fra de ulike brenslene koster må vi sette opp flere beregninger. Fordi at kvalitet og egenskaper varierer så mye må en være nøye med å definere betingelsene. Når det gjelder faste brensler kan en bruke denne formelen for å finne effektiv brennverdi pr kg: 5,32-6,04 X % fuktighet Figur 11 viser at en ved 30 % fukt har en brennverdi på ca 800 kwh/løsm 3 i gjennomsnitt for tre treslag. Så skal denne flisa brennes og da ganger vi med den «fyringstekniske» virkningsgraden som kan være 92 %. Eksempel: Energileveranse fra 1 m 3 flis når bulkdensiteten («egenvekt») er 249 og fuktigheten 30 % = 1000 x 249/1000 x *(5,32-6,04*30/100) x 92 % kwh = 805 kwh /lm 3 Hvis ett tonn flis koster 820 kroner blir prisen pr m 3 : =805/1000*249 kr/m 3 = 200 kr/m 3. Prisen for en kwh levert veksthuset blir da: 200/805 = 24,9 øre/kwh. Det finnes både lette og tunge biooljer. De lette typene har tilnærmet samme egenskaper som lett fyringsolje. Tidligere ble det sagt at disse oljene hadde begrenset lagringsevne (under 1 år). Det er nå endret og du kan i hvert fall lagre lette oljer i 4 år. Vedlikehold Kjøpt vedlikehold i from av årlig innleid service eller reservedeler kan fort beløpe seg til 3 % av investeringsbeløpet. Som en tommelfingerregel kan vi regne at det beløper seg til 3 øre/kwh ved normal drift. En må også regne 1-1,5 promille av energien i drifts-strøm til energi levert veksthuset ved virkningsgrad 92%, kwh /lm3 Bulkdensitet 20 % fuktighet 30% fuktighet kg/m3 m3/tonn kwh/lm 3 kwh/tonn kwh/lm 3 kwh/tonn Gran 215 4,6 815 3 783 695 3 227 Furu 249 4,0 943 3 783 805 3 227 Bjørk 283 3,5 1 072 3 783 915 3 227 snitt 249 4,1 943 3 783 805 3 227 Figur 11: Energi levert ved ulike treslag NGF temahefter 2014 Side13
hydraulikk, skruer og vifter. Driftsarbeid Et flisfyringsanlegg må passes og vi kan regne at det normalt går en halv time pr dag til ettersyn, flishandtering og feiing. Dette gjelder et automatisk anlegg. De porsjonsfyrte anleggene krever mer arbeid i og med at virket skal legges inn i kjelen, kanskje to ganger i døgnet i vinterhalvåret. Å fylle en kjele med 540 kw effekt kan ta fra 0,5 til 1,5 timer pr gang avhengig av hvordan dette er organisert. Kapitalkostnad Vi har erfaring for at det koster fra 4200 til 5500 kroner pr kw effekt å bygge et biobrenselanlegg. Erfaringen er også at dette bør kunne levere energi tilvarende 3000 timer på full effekt. Samtidig gis det ofte ca 35-40 % støtte fra Enova eller Innovasjon. Vi beregner ofte kapitalkostnaden ved 6 % rentefot og 10 års levetid. Investert 4500 kroner Støtte 1800 kroner Netto investert 2700 kroner Årlig kostnad: 2700/10+2700*0,06/2 = 351 kroner/kw Gangtid: 3000 timer Årlig kapitalkostnad = 351/3000 = 11,7 øre/kwh Varmepris Samlet varmepris kan oppsummeres slik: Fliskostnad (skogsflis) 0,25 Vedlikehold 0,03 Drift 0,05 Kapital 0,117 Samlet varmepris Figur 12: Varmepris 0,447 kroner /kwh NGF temahefter 2014 NorskGartnerforbund Schweigaardsgate34 0191Oslo Tlf.23159350 www.gartnerforbundet.no www.ngfenergi.no Side14