Effektiva biobränslesystem - möjligheter och hinder

(1)

Effektiva biobränslesystem - möjligheter och hinder

Seminarium kring ” Skånska Biobränslen”

Hässleholm, 13 november 2006

Pål Börjesson Miljö- och energisystem

Lunds Universitet

Kriterier för ”uthålliga” bioenergisystem:

• Resurseffektivt (hög biomassaproduktion per hektar, utnyttja befintliga och outnyttjade restprodukter)

• Energieffektivt (minimera energiförluster genom hela energikedjan)

• Miljöeffektivt (maximera miljövinsterna genom hela energikedjan)

• Kostnadseffektivt (låga produktionskostnader)

(2)

Pål Börjesson, Miljö- och energisystem, Lunds Tekniska Högskola

1. Götalands södra slättbygder (Gss) 2. Götalands mellanbygder (Gmb) 3. Götalands norra slättbygder (Gns) 4. Svealands slättbygder (Ss) 5. Götalands skogsbygder (Gsk) 6. Mellersta Sveriges skogsbygder (Ssk) 7. Nedre Norrland (Nn)

8. Övre Norrland (Nö)

Skillnader i produktionsförmåga

Totalt producerade svensk växtodling ≈ 78 TWh biomassa 2005 (varav cirka 31 TWh var växtrester)

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5

G ss G mb G n s S s G sk S sk N n N ö

P rocent

An d e l av to tal åke rmark An d e l av to tal v äxto d lin g sp ro d u ktio n

(3)

Energi ur biomassa

Socker- och stärkelserika växter (sockerbetor, stråsäd, potatis)

Cellulosarika växter - torra (skogsbränsle, energiskog, halm)

Cellulosarika växter - blöta (vall, majs, betblast, gödsel)

Oljerika växter (raps, rybs)

Etanol (drivmedel)

Metanol, biometan, DME & FT (drivmedel)

Flis & pellets

(värme & el ) Biogas

( värme, el & drivmedel ) RME

(drivmedel) Jäsning

Rötning

Pressning Förgasning

-2 0 2 4 6 8

Gss Gmb Gns Ss Gsk Ssk Nn Nö

TW h p e r år

Bruttoproduktion av spannmålshalm Netto efter skördespill

Bärgningsbar (klimatbegränsningar mm) Tillgänglig för energi (minus djurproduktion)

Brutto ca 27 TWh halm > netto ca 18 efter skördespill > ca 11

bärgningsbar > ca 5 till djurproduktion > ca 6 TWh till energi

(4)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Gss Gmb Gns Ss Gsk Ssk Nn Nö

TW h p er å r

Insamlad gödsel Möjlig biogasproduktion

Totalt cirka 4,5 TWh biogas brutto (4-6 TWh) från 11 TWh gödsel

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25

Gss Gmb Gns Ss

TW h p e r år

Blast-S.betor Blast-övrigt Biogas

Totalt ca 1,9 TWh blast, varav ca 1,1 TWh från sockerbetor

Maximalt ca 1,1 TWh biogas, varav ca 0,7 TWh från betblast

(5)

Åkerbränsleskörd – Götalands södra slättbygder

0 20 40 60 80

H.vete H.vete

& halm

H.raps H.raps

& halm

S.betor S.betor

& blast

Vall Majs Salix Poppel

MWh per hektar och år

Nettoskörd Bruttoskörd

(6,4)

(10,7)

(2,8) (5,6)

(11)

(13,5)

(7,5)

(9,5) (8,5) (9,0)

(ton torrsustans / hektar och år)

(Nettoskörd = Bruttoskörd – total energiinsats, odling på genomsnittlig åkermark)

Åkerbränsleskörd – Svealands slättbygder

(Nettoskörd = Bruttoskörd – total energiinsats, odling på genomsnittlig åkermark)

0 20 40 60 80

H.ve te H.ve te &

ha lm

V.ra ps V.ra ps &

ha lm

Va ll Sa lix Ha m pa Hybrid- a sp

MWh per hektar och år

Ne ttoskörd Bruttoskörd

(4,2)

(5,8)

(2,0)

(6,0)

(7,0)

(6,0) (5,5)

(3,3) (ton torrsubstans per hektar och år)

(6)

Värmeproduktion - Götalands södra slättbygder

0 20 40 60

Ha lm- "B ipro du kt"

Va ll-b io ga s Maj s-bi

og as Ha vre

Ha lm -"B ipr od uk t"

Va ll- bio ga s Ma js-b

io ga s Po pp el

Sa lix

M W h p er he kt ar oc h å r

Nettoutbyte Bruttoproduktion

Småskaligt Storskaligt

Drivmedel - Götalands södra slättbygder

0 10 20 30 40 50

Ra ps -RM E Ve te -E tano

l

Ve te -E tano l& bi og as

Be to r-E ta no l Ve te -B io ga s

Va ll- Bio ga s Sa lix -E ta nol

Maj s-B iog as Sal ix- DM E/ m eta no l

Be tor -B ioga s

Sa lix -B io me tan Be to r& bl ast -B ioga

s

M W h pe r he kt ar oc h å r

Nettoutbyte Bruttoproduktion

(7)

Transporttjänst per hektar och år

0 20000 40000 60000 80000 100000

RME &

etanol

Etanol &

biogas - vete

Biogas - vall

Etanol - salix

Etanol &

biogas - betor

Metanol / DME - salix

Biometan - salix

K m per hekt ar

Konventionell bil Hybridbil

(Baserat på nettoenergiutbyte av drivmedel,

odling i Götalands södra slättbygder på genomsnittlig åkermark) (≈ 1 bil)

(≈ 3 bilar)

(≈ 6 bilar)

Hur långt räcker åkermarken?

• 5,75 % biodrivmedel ≈ 13 % av åkermarken

-varav 1/5 rapsodling (RME) och 4/5 veteodling (etanol)

• 20 % biodrivmedel ≈ 40 % av åkermarken

-varav 1/15 rapsodling (RME) och 14/15 veteodling (et)

• 20 % biodrivmedel ≈ 24 % av åkermarken -energiskog och förgasning till 2:a gen. drivmedel

• 20 % biodrivmedel ≈ 7 % av skogsmarken

-förgasning av vedråvara till 2:a gen. drivm.

(8)

Energigrödornas värde i relation till marknadspris

0 20 40 60 80 100 120 140

E nerg igr ödo rna s v ärd e ( % )

Raps till

RME Raps till RME &

biogas

Vete till etanol

Vete till etanol &

biogas

Vete till biogas

(Källa: Mikael Lantz, Miljö- och energisystem)

Vall till biogas

Utsläpp av växthusgaser

0 20 40 60 80 100

Olja NG Biogas Halm Bensin NG Biogas

Relativa utsläpp

Värme & kraftvärme Drivmedel

(9)

Utsläpp av växthusgaser – Biogas från gödsel

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

NG Biogas Biogas Biogas

Rel at iv a u tsl äp p

15 % metanförlust 1 % metanförlust

Inklusive indirekt minskat metanläckage från konventionell gödsellagring

Multifunktionella Salixodlingar

Miljötjänst Intäkter Kostnader

Rening av avloppsvatten Jordbrukare Reningsverk Rening av lakvatten Reningsverk Rening av dräner.vatten

- Skyddszoner - Bevattning

(Jordbrukare) Jordbrukare Återvinning av slam Jordbrukare

Reningsverk

Kadmiumsanering Jordbrukare Värmeverk

Ökad jaktpotential Jordbrukare

(10)

”Optimerat åkerbränslekombinat”!

Värme Spannmål El

/ betor Halm Energiskog

El Etanol Biogas Värme

Utmaningar & hinder ur jordbrukets perspektiv!

• Kunskap

• Lönsamhet

• Riskallokering

• Kapitalförsörjning

• Växtförädling

• Teknikutveckling

• Attitydförändring

Råvaruleverantör

Stora anläggningar

Småskaliga

förädlingssystem

Energileverantör

(11)

Kunskap!

• Ny och kompletterande rådgivningsverksamhet krävs -”jordbruksrådgivare” med fokus på produktion och

”energirådgivare” med fokus på vidareförädling och avsättning (t ex kartläggning av lokala marknader)

- ny typ av samarbeten (med aktörer inom energibranschen)

• Nya utbildningar

- t ex högskoleingenjörer inom småskalig bioenergiteknik och bioenergisystem

- t ex kvalificerad yrkesutbildning (KY) med mer praktisk inriktning

• Informationsspridning

- samordnad och marknadsanpassad information mot presumtiva kunder

Lönsamhet & risk!

• Jordbrukspolitik (CAP)

- För höga gårdsstöd och låga energigrödsstöd = ofta lönsamt att träda i stället för att odla energigrödor (framförallt på mer lågavkastande marker)

- Spannmål (etanol & förbränning) och raps (RME) lönsamt på bättre marker

• Riskallokering

- Salix är också lönsamt men hämmas ofta av dålig

riskallokering (jordbrukaren står för huvuddelen)

- Utveckling av kontraktsförfarande (jordbrukaren står

för odlingsrisken och värmeverket för prisrisken!)

(12)

Kapitalförsörjning!

• Kreditgivning

- Jordbruksföretag ofta högt belånade – banker restriktiva med nya lån till t ex investeringar i förädlingsanläggningar för biobränslen

• Riskkapital

- Riskkapital inom lantbruksorganisationen (t ex LRF) - Samfinansiering med ”kapitalstarka” aktörer

(energibolag, riskkapitalbolag mm!)

Växtförädling & teknikutveckling!

• Växtförädling

- Förädling av befintliga grödor utifrån nya ”energi- relaterade” krav (t ex etanolvete)

- Förädling av nya energigrödor (salix, energibetor, hampa, majs osv)

• Teknikutveckling

- Utveckling av ny odlings- och skördeteknik

- Utveckling av nya hanterings- och lagringssystem - Utveckling av ny förädlings- och

omvandlingsteknik

(13)

Attitydförändringar!

• Sysselsättningsbrist

- Ersätta minskat arbete vid odling med ökat arbete i egen vidareförädling (pellets, färdig värme, drivmedel osv)

• Bygga helt nya nätverk utanför lantbrukssektorn

- Samarbete med nya branscher, lokala energikunder osv)

• Landskapspåverkan

- Fult eller fint: lokalisering kan avgöra!

(liksom för biologisk mångfald)

Slutsatser –

Förutsättningar för “Skånska biobränslen”

• Mycket bra när det gäller produktion – mycket restprodukter, höga skördar och stort urval av potentiella energigrödor

• Mycket bra när det gäller förädling och avsättning – tätbefolkat, korta transportavstånd, bra infrastruktur i form av fjärrvärmesystem, gasnät och gastankställen (!), tillgång på hamnar etc