Sustainable Innovations in Biogas Projects - Eastfold Research

1. BiogassprosjekterØstfoldforskning AS Implement Halden, 08.03.2012 Kari-Anne Lyng

2. Østfoldforskning AS • Forskningsinstitutt lokalisert i Fredrikstad • Ca 20 forskerårsverk • Forebyggende Miljøvern: livsløpsanalyser og verdikjedetankegang • Bygg og tjenesteyting • Emballasje og næringsmidler • Energi og avfall Vi skal være ledende på bærekraftig innovasjon!

3. Utvalgte biogassprosjekter Østfoldforskning • Potensialstudie for biogass • E6 som biogassvei fra Göteborg til Oslo • Modell for klimaregnskap for avfallshåndtering • Modell for beregning av klimanytte og verdikjedeøkonomi for biogassproduksjon fra matavfall og gjødsel

4. Potensialstudie for biogass i Norge (2008) • Prosjektdeltakere: Østfoldforskning og Universitetet for Miljø og Bioenergi (UMB) på oppdrag for Enova • Mål: dokumentere teoretiske energipotensialer fra biogassressurser i Norge, samt belyse muligheter for økt produksjon, distribusjon og bruk av biogass. • http://ostfoldforskning.no/publikasjon/potensialstudie-for-biogass-i-norge-32.aspx

5. Teoretisk biogasspotensial i Norge • Teoretiske potensialet for produksjon av biogass: ca 5,5 TWh per år. • Produsert < 500 GWh = ca 9% av totalt teoretisk potensial.

6. Modell for klimaregnskap for avfall (2009) • Mål: utvikle en modell for beregning av netto klimagassutslipp fra ulik avfallshåndtering av avfallstypene på oppdrag fra Avfall Norge • http://ostfoldforskning.no/publikasjon/klimaregnskap-for-avfallshandtering-fase-i-og-ii-576.aspx

7. Erstatta energi Erstatta energi Erstatta energi Erstatta materiale Erstatta materiale Systemtype 3D Modell med 3 dimensjonar Livsløpsfase Avfallstype Glass-emballasje Restavfall Metall-emballasje Plast-emballasje Våtorganisk avfall Papir Papp Trevirke Transport med restavfall Transport somkjeldesortertavfall Transport (belastning) Energi- utnytting Forbrenning Material-gjenvinning Sorteringog behandling Biologiskbehandling Sorteringog behandling Deponi Behandling (belastning) Erstatta energi/materiale (miljønytte)

8. Resultater netto klimagassutslipp Den gunstigste behandlingsløsningen for våtorganisk avfall er biogassproduksjon

9. E6 som biogassvei fra Göteborg til Oslo (2009) • Miljømessige forhold ved bruk av biogass som drivstoff• Potensial og status for produksjon av biogass i Norge• Produksjon av biogass i Fredrikstad og innspill til optimalisering av FREVAR KFs prosess• Drivkrefter, barrierer og virkemidler for økt produksjon av biogass. Prosjekteier: Fredrikstad Biogass AS Prosjektdeltakere: FREVAR KF og BorgBuss AS, Østfoldforskning og Universitetet for Miljø og Biovitenskap (UMB). http://ostfoldforskning.no/publikasjon/e6-som-biogassvei-fra-g%C3%B6teborg-til-oslo-sluttrapport-616.aspx

10. Miljømessige forhold ved bruk av biogass til drivstoff • Bensin : Konvensjonell bensin • E5 Salix : Blanding bensin (95%) og etanol basert på salix (5%) • E5 hvete: Blanding bensin (95%) og etanol basert på hvete (5%) • E85 Salix: Blanding bensin (15%) og etanol basert på salix (85%) • E85 Hvete: Blanding bensin (15%) og etanol basert på hvete (85%) • Diesel: Konvensjonell diesel • B5 (RME): Blanding diesel (95%) og biodiesel basert på raps (5%) • RME: Biodiesel basert på raps (100%) • Syntetisk biodiesel2. generasjonsbiodiesel basert på biomasse • Naturgass Komprimert naturgass • Propan Propangass • Biogass* Biogass fra avfall, oppgradert ved bruk av vannskrubbing/PSA (2% CH4-tap) • Biogass** Biogass fra avfall, oppgradert ved bruk av LP COOAB (LowPressure Chemical AbsorptionProcess (0,5% CH4-tap)

11. Miljømessige forhold ved bruk av biogass til drivstoff • Klimagassutslipp Bensin Diesel Gass

12. Miljømessige forhold ved bruk av biogass til drivstoff • Lokale utslippsparametre

13. Forsuring Diesel Bensin Gass

14. Overgjødsling Diesel Bensin Gass

15. Utslipp av NOx Diesel Gass Bensin

16. Fotokjemisk oksidantdannelse Bensin Diesel Gass

17. Konklusjon • Biogass - det mest miljøvennlige drivstoffet som finnes på markedet • Klimaperspektiv • Lokale miljøpåvirkninger. • En får størst utbytte av denne fordelen hvis det benyttes på kjøretøy i tettbebygde strøk

18. Klimanytte og verdikjedeøkonomi for biogass fra matavfall og husdyrgjødsel (2011) Prosjektdeltakere • Fylkesmannens Landbruksavdeling i Østfold og Vestfold • Bondelagene i Østfold og Vestfold • Avfall Norge • Bioforsk • UMB • Østfoldforskning Finansiert gjennom statens Landbruksforvaltnings klimaprogram http://ostfoldforskning.no/publikasjon/modeller-for-beregning-av-klimanytte-og-verdikjedeokonomi-for-biogassproduksjon-matavfall-og-husdyrgjodsel-676.aspx

19. Mål • Utvikle modell for dokumentasjon av netto klimapåvirkning (summen av klimagassutslipp og sparte utslipp) og økonomi (utgifter og inntekter) gjennom verdikjeden til biogassproduksjon i en region, for ett eller flere spesifikke anlegg eller for behandling av en mengde avfall/gjødsel • Simulere effekten av å velge ulike behandlingsløsninger, som: • Dimensjonering av anlegg (mengde og type substrat) • Lokalisering av anlegg (transportavstander) • Utnyttelse av biogass(virkningsgrad, leveringsgrad, erstatning av ulike energibærere eller oppgradering til biogass og erstatning av annet drivstoff)

20. Biogassmodell oppbygging • kartlegging av utslipp og aktiviteter i hver fase for hvert substrat • oppretting av parametere og fastsettning av basisverdier

21. Miljøpåvirkningskategorier Inventory Karakterisering Forsuring SO2 NOx HCl ... Klassifisering Overgjødsling NH3 NOx P ... Global oppvarming Ser bare på en miljøindikator i dette prosjektet CO2 CH4 N2O CFCs ... x 1 x 25 x 296 • Ozon-nedbryting • Bakkenær ozondanning (smog) • Økotoksiskeeffektar • Biologisk diversitet • Ressursbruk (fornybar og ikkje-fornybar energi, materialbruk, vatn, areal)

22. Basisverdier (transportavstander, virkningsgrader, utslippstall etc.) Testing av modell Vestfold Østfold Spesifikke data for ressursgrunnlag (avfall og gjødsel), transportavstander , spredeteknikk.

23. Generelle analyser med basisverdier Analyserte scenarier: • Scenario 0: dagens håndtering • Scenario A: Biogass til varmeproduksjon erstatter fjernvarmemiks, flytende biorest erstatter mineralgjødsel • Scenario B: Biogass til varmeproduksjon erstatter varme basert på 75% oljefyring og 25% elektrisitet • Scenario C: Biogass til elektrisitetsproduksjon erstatter elektrisitet (nordisk elektrisitetsmiks) • Scenario D: Biogass oppgraderes til drivstoffkvalitet • Scenario E: Biogass oppgraderes til drivstoffkvalitet, avvanning av biorest, kompostering av tørr fraksjon og N-rensing av våt fase

24. Gjødsel fra svin per tonn tørrstoff fordelt på livsløpsfaser (generelle data) Utslipp fra lagring av biorest Gevinst ved erstatning av mineralgjødsel og lagring av C i jorda Gevinst ved erstatning av diesel

25. Gjødsel fra svin – per tonn tørrstoff

26. Generelle erfaringer fra biogassmodellen • Bruk av biogassen har stor betydning – oppgradering til drivstoff mest gunstig • Modellen synliggjør hva som påvirker mye eller lite, og hvordan ulike livsløpsfaser påvirker hverandre • Det er store usikkerheter knyttet til en del data, spesielt utslipp i forbindelse med lagring og spredning av gjødsel og biorest. Data tilpasset norske forhold og moderne teknologi ikke alltid tilgjengelig. • Modellen synliggjør hvor det er behov for forskning og hvor det kan være mest effektivt med teknologiutvikling eller å sette i gang tiltak

27. GIS-analyse av ressurssituasjonen for biogassproduksjon og bruk av biorest Analysen er gjort i samarbeid med GeoData AS, som har gjennomført analysen som et egenfinansiert demonstrasjonsprosjekt for prosjektet Datagrunnlaget er: • Oversikt over gårder i Vestfold med lokalisering og antall dyr (omregnet til årlig produsert mengde biogass og til MJ teoretisk potensiale) • Oversikt over omlastningssted for matavfall fra husholdninger og årlig mengde matavfall i tonn (omregnet til MJ teoretisk potensiale). • Beliggenhet av planlagt anlegg

28. Tilgang på biogassressurser i Vestfold fra gjødsel • Mørkegrønne plott: Fordeling av gjødsel-ressurser i Vestfold • Lysegrønne plott: Planlagt anlegg og omlastingsstasjon for matavfall

29. Biogass-ressurser innenfor ulike geografiske avstander fra planlagt anlegg • Tilgang på biogass-ressurser fra gjødsel basert på gjødselfordeling • Mengder innenfor • Gult 10 km avstand • Orange 20 km avstand • Rødt 30 km avstand

30. Oppsummering • Det er potensiale for økt biogassproduksjon i Norge • Biogassproduksjon er en gunstig måte å behandle matavfall og gjødsel med tanke på klimagassutslipp • Biogass er det mest miljøvennlige drivstoffet på markedet • Vi trenger mer kunnskap: • Bedre datagrunnlag (bl.a for lystgassutslipp (N2O) og metangass fra lagring) • Andre miljøindikatorer enn klimagassutslipp • Bruk av klimamodell og økonomimodell i sammenheng (se på effekt av virkemidler)