Utvärdering av biogasanläggningar på gårdsnivå Slutrapport

Slutrapport

Utvärdering av biogasanläggningar på gårdsnivå

Hushållningssällskapens Förbund 2015 KUNSKAP FÖR LANDETS FRAMTID

Slutrapport Utvärdering av biogasanläggningar på gårdsnivå är sammanställd av Hushållningssällskapens Förbund.

Projektet finansierades av Jordbruksverket via Europeiska Unionens Jordbruksfond. Projektet genomfördes i samverkan med Institutet för Jordbruks- och miljöteknik (JTI)

Slutrapporten ska ses som en sammanställning och sammanfattning av projektets resultat. Detaljerade rapporter och underlag har publicerats under projektets gång och finns hänvisade till i litteraturlistan. Samtliga rapporter, faktablad, postrar återfinns på hemsidan www.hushallningssallskapet.se

Rapporten är skriven av Karin Ahlberg Eliasson, projektledare

Till rapporten har även följande personer bidragit:

Maria Berglund, Sara Bergström-Nilsson, Anita Boij, Anders Broberg, Gunnar Hadders, Stefan Halldorf, David Hårsmar, Lars- Erik Jansson och Henrik Olsson.

Omslagsfoto: Katarina Berlin Thorell

Hushållningssällskapens Förbund, Stockholm, maj 2015

Innehållsförteckning

1 Inledning ... 2

2 Genomförandet av projektet ... 4

2.1 Metod för rådgivning och analys ... 5

2.2 Metod för kunskapsspridning ... 5

3.1 Gasproduktion ... 9

3.1.1 Substrat ... 11

3.1.2 Reaktorvolymer ... 12

3.1.3 Uppehållstider och belastning ... 14

3.1.4 Utrötning av substrat/förändring i VS-halten ... 14

3.1.5 Gaskvalitet ... 16

3.1.6 Energiproduktion ... 17

3.2 Intern energiförbrukning hos biogasanläggningarna ... 21

3.3 Växtnäring och gödselkvalitet ... 22

3.4 Teknik ... 24

3.5 Lagstiftning ... 26

3.6 Biogasens klimatavtryck ... 28

3.7 Ekonomi ... 30

4 Diskussion och förslag ... 33

6 Litteratur ... 38

7 Appendix ... 39

A. Lista över personal i projektet ... 40

B. Tabell över driftstörningar ... 41

2

1 Inledning

Denna rapport beskriver kortfattat resultaten av projektet ”Utvärdering av biogasanläggningar på gårdsnivå” som Hushållningssällskapens Förbund har genomfört under åren 2010-2014.

Rapporten börjar med en kortare inledning där projektets idé och biogasens viktigaste värden för lantbrukarna beskrivs. Därefter kommer en metodgenomgång som beskriver hur projektet arbetat med rådgivning och analys samt kunskapsspridning. I resultatdelen beskrivs projektets samlade resultat inom områdena energiproduktion, teknikfrågor, lagstiftning, klimatpåverkan och ekonomi.

Inom de olika områdena görs sammanställningar och/eller direkta citat från det material som tidigare producerats inom projektet, av projektets medarbetare. En del av sammanställningarna finns

publicerade endast i denna slutrapport.

Slutsatser och diskussion är författade av projektledaren, där disktuteras de resultat som framkommit.

Slutligen återfinns en lista av refererad litteratur samt förteckning av rapportens bilagor. I slutet av 2014 genomfördes en extern utvärdering av projektet ”Vem vill satsa på biogas?”. Resultatet av den är en del av denna slutrapport. Samtliga publikationer i projektet återfinns på Hushållningssällskapets hemsida www.hushallningssallskapet.se

Projektets idé

Projekt ”Utvärdering av biogasanläggningar på gårdsnivå” påbörjades av rådgivare på

Hushållningssällskapen och JTI- Institutet för Jordbruks- och Miljöteknik, för att spegla verkligheten för svensk gårdsbaserad biogasproduktion. Målsättningen var förenklat att skapa ”bondenytta” det vill säga ge ett ökat kunskapsunderlag till lantbrukare som har biogasproduktion eller har för avsikt att starta biogasproduktion. Projektet som under arbetsfasen förenklat kallades ”Utvärderingsprojektet”

förändrades och utvecklades under tiden för att kunna fungera i den förändliga omvärld som de lantbruksbaserade biogasanläggningarna befinner sig i. I

den externa utvärdering som projektet lät göra av dess organisation och resultat skriver utvärderaren ”Resultaten från utvärderingen visar att

Vidare drar utvärderaren tre konkreta slutsatser om projektet dessa är:

1. Projektet har helt uppnått sina syften och till största delen uppnått sina mål 2. De lantbrukare som deltagit i projektet har varit nöjda med det

3. Lantbrukarna kan under rådande omständigheter inte rekommendera någon att bygga en biogasanläggning

Biogasens lantbruksnytta – de tre värdesfärerna

För de rådgivare som arbetar med biogasanläggningarna i projektet har det över tid blivit tydligt att det finns flera olika drivkrafter för ett lantbruk som investerar i biogas. Vi kallar drivkrafterna för de tre värdesfärerna för biogas (figur 1). Bakgrunden till dessa är att försöka förklara den värdekedja som en biogasanläggning kan utgöra på ett lantbruk både för det enskilda lantbruket och för samhället.

3 Figur 1 Biogasens tre värdesfärer, foto Katarina Berlin Thorell, Illustration Annika Lilja

Det primära värdet i en biogasproduktion är oftast att producera energi. För lantbruket handlar det först och främst om att minska sitt elberoende från externa elleverantörer och (vad de flesta önskar) i förlängningen tillverka sitt eget bränsle, eftersom det moderna jordbruket idag är starkt beroende av fossila bränslen. Den andra viktiga nyttan för lantbruken är att få ett ökat värde på sin gödsel som efter rötning kallas biogödsel¹ . Det tredje centrala värdet för lantbrukarna är att kunna minska sin

miljöpåverkan som en följd av biogasetableringen.

Dessa tre värden har varit viktiga för projektet att tydliggöra. För samhället handlar det om samma frågor men i en annan skala. Avseende energiproduktion talar man om energisäkerhet och övergång till fossilfritt jordbruk och transportsektor. Avseende växtnäringsmanagement så är det viktigt att minska växtnäringsläckage och övergödning. Slutligen avseende miljöfrågan handlar det om flertalet nationella och internationella miljömål och överenskommelser som en utbyggd biogasproduktion stödjer.

Med utvärderingsprojektets resultat vill vi visa hur väl den lantbruksbaserade biogasen uppfyller dessa värden och peka på vilka samhällsförändringar som behövs för att förbättra den lantbruksbaserade biogasens möjligheter.

1 I projektets resultat beskrivningar använder vi ordet ”biogödsel” när vi talar om rötresten det vill säga den rötade gödseln och/eller andra substrat. Andra definitioner förekommer.

4

2 Genomförandet av projektet

I detta avsnitt är syftet att beskriva arbetet i projektet avseende faktainsamling och rådgivning samt om hur vi i projektet arbetade med kunskapsspridning. I ett långt projekt används många olika metoder och arbetstätt, som också över tid förändras och utvecklas. Vill läsaren närmare fördjupa sig i detta hänvisas till projektets externa utvärdering där projektets metod var en av

utvärderingspunkterna.

I projektet har många personer vid flera organisationer medverkat i större eller mindre utsträckning under projekttiden. En sammanställning av deltagarna och deras främsta uppgift/uppgifter i projektet finns sammanställt i appendix A. I projektet deltog totalt 36 biogasanläggningar spridda över hela landet. Resultatbearbetning genomfördes på 31 av anläggningarna, dessa återfinns i figur 2.

Figur 2 Biogasanläggningarna namn och ungefärliga geografiska placering.

5

2.1 Metod för rådgivning och analys

I början av projektet skrevs en manual till rådgivarna om hur rådgivningsbesöken skulle genomföras. I projektet genomfördes totalt 260 rådgivningsbesök under projektåren. Närmare 500 prover av substrat och biogödsel har samlats in av 8 rådgivare. Proverna analyserades av Agrilab i Uppsala och sammanställdes och hanterades av JTI. Vissa kompletterande analyser gjordes såsom utrötning av rötrest och analyser av fettsyror. Projektets huvudsakliga arbetsmoment presenteras i figur 3.

Faktablad för biogasanläggningarna skrevs av respektive rådgivare. Till varje biogasanläggning upprättades en slutrapport och i vissa fall även delrapport där anläggningens produktionsdata och nyckeltal fanns med. I projektet valde man att göra detaljstudier inom olika områden (se vidare

”Metod för kunskapsspridning”) av experter inom olika områden. Experterna valde att kommunicera direkt med rådgivarna och anläggningsägarna för att kunna analysera informationen. Årligen

genomfördes Workshops i projektet.

Figur 3 Beskrivning av huvudsaklig arbetsgång på anläggningarna

I projektets början var det svårt att få ihop ett tillräckligt antal anläggningar för utvärdering vilket var en av orsakerna till att projektplanen reviderades 2013 (Boij 2015). För att kunna utvärdera en anläggning skulle den varit i drift ett tag och produktionen vara igång. Uppstartsfasen var intressant i vissa fall, men inte ett huvudskäl till utvärdering. Ett annat krav var också att anläggningarna skulle vara byggda på kommersiella grunder. I projektets början var det inte alla anläggningar som uppfyllde de kraven.

2.2 Metod för kunskapsspridning

Den främsta målgruppen för projektet var självklart anläggningsägarna. Under åren har

kommunikationen med dessa främst skett genom rådgivarna vid deras besök. Mail till hela gruppen från projektledningen har skickats ut vid några tillfällen varje år för att informera om nyheter och aktuella händelser i projektet och omvärden, till exempel utvecklingen av gödselgasstödet.

•Informationsutbyte

•Provtagning

Rådgivningsbesök

•Växtnäringsanalyser

•Information från andra anläggningar

Analyser

•Delrapport

•Slutrapport

•Detaljstudier

Rapporter och undersökningar

•Årlig Workshop för informationsutbyte mellan

anläggningarna Workshop/

seminarium

6 Workshops

Fyra workshops har genomförts i projektet. Syftet med dessa var att sprida projektets resultat och diskutera driftsproblem samt att få anläggningsägarna att lära känna varandra. Detta ville vi göra för att skapa ett långsiktigt nätverk mellan anläggningsägarna och rådgivarna. 2011 hölls workshopen på Sötåsen (Naturbruksgymnasium med biogasanläggning), 2012 genomfördes workshopen som en webbaserad workshop med deltagare på sju platser runt om i Sverige (Bräcke, Skara, Falkenberg, Luleå, Skövde, Gamleby och Uppsala). 2013 och 2014 utvecklades workshopen till en fysisk träff under två dagar i Skövde. Vid samtliga workshops har anslutningen av deltagande anläggningar varit mycket god.

Bild 1 Anläggningsägare och personal samlade vid Workshop i Skövde november 2013. Foto: okänd

Slutseminarium

Den 4 februari 2015 hölls ett slutseminarium för projektet. Seminariet genomfördes i Stockholm och ett sextiotal personer deltog. Målgruppen var främst myndigheter, organisationer och övriga

intressenter som inte primärt deltagit i projektet men som önskade information om dess resultat.

Bild 2 Foto från slutseminariet i Stockholm 2015, foto Mats Edström

7 Hemsida

Under 2011 inleddes ett samarbete med Bioenergiportalen för informationsspridning. Information om projektet har därefter löpande lagts ut av Bioenergiportalens personal på projektets egna sidor. Dessa har ändrats något under projektet men bestod i slutet av följande undersidor med koppad information.

 Allmän information om projektet

 Information till anläggningsägare (om hur besöken går till och rådgivarkontakt)

 Aktuellt (kommande aktiviteter)

 Anläggningar i projektet (faktabladen om anläggningar)

 Genomförda aktiviteter (Information om t.ex. mässaktiviteter och workshops, med tillhörande presentationsunderlag)

 Resultat (rapporter och postrar)

Totalt har drygt 33 000 unika besök gjorts på projektets sidor. Samarbetet med Bioenergiportalens har fungerat mycket bra under projekttiden. Från och med projektavslut är samtlig information flyttad till Hushållningssällskapets hemsida www.hushallningssallskapet.se

Mässaktivitet, föreläsningar, information etc.

Vid följande aktiviter/tillfällen har projektet deltagit med information. Vissa av tillfällena är

samarrangemang med andra projekt/samverkanspartners. Projektinformation har utöver detta getts vid en mängd tillfällen på seminarier och informationsdagar.

 Nässjö 2011, leverantörsseminarium och projektinformation

 Sötåsen 2011, projektinformation och rådgivarutbildning

 Uppsala 2012, projektinformation leverantörsseminarium

 Borgeby Fältdagar 2012 (del av information i energitält)

 Lövsta, 2013 leverantörseminarium (samarrangemang med Biogas Öst och JTI)

 Jordbruksverket 2013, projektinformation

 Elmia 2013, föreläsning i samband med projektet Baltic Manure

 Jordbruksverket 2014, projektinformation samverkan gödselgasstöd

 Jamtli vårmarknad 2014, egen monter

 Borgeby Fältdagar 2014, egen monter

 Brunnby Lantbrukardagar 2014, egen monter

 Biogas Öst, biogasdag Jälla, 2015, föreläsning

8 Bild 3 Monter och personal vid Bogeby Fältdagar 2014, foto okänd.

Material och rapporter

Inom projektet har följande skriftliga rapporter och postrar/faktablad publicerats. Till dessa ska läggas presentationer som projektets personal gjort vid workshops och seminarium. Dessa har funnits tillgängliga på projektets hemsida.

 Rapport: Utsläpp från lagring av gödselbaserad rötrest

 Rapport: Klimatberäkningar Metod och resultat

 Faktablad: Biogasanläggningar 28 st.

 Faktablad: Sammanfattande resultat från Utvärderingsprojektet

 Rapport: Klimatberäkningar vid biogasanläggningar, metod och resultat.

 Rapport. Energianvändning på gårdsbiogasanläggningar

 Rapport: Ekonomisk utvärdering av biogasproduktion på gårdsnivå

 Rapport: Utvärdering av viskositet och omrörningsmetoder vid gårdsbiogasanläggningar

 Rapport: Kraftvärmeproduktionen vid fyra lantbruksbaserade biogasanläggningar

 Rapport: Avgifter och villkor för gårdsbaserade biogasanläggningar

 Faktablad: Kraftigt varierade tillsynsavgifter för gårdsbaserad biogasproduktion

 Faktablad: Kartläggning av energiförbrukning för omblandning i rötkammaren

 Faktablad: Biogas - en klimatvinst?!

 Faktablad: Näringsämnen och sammansättning mellan substrat och biogödsel

 Faktablad: Resultat från substrat- och biogödselanalyser

 Faktablad: Produktionsuppföljning med iReport

 Rapport: Metoder för svavelvätereducering

 Faktablad: Djupströbädd - Bra för gasproduktion & växtnäringsvärdet!

 Faktablad: Vad händer med stallgödseln under rötning?

 Faktablad: Gaskvalitet i fokus

 Information: Manual för utvärdering

9

3 Resultat

Till projektets resultat har samtliga anläggningsägare, driftspersonal och rådgivare bidragit.

Resultaten är i detalj beskrivna i en mängd rapporter och faktablad, vilka de flesta är referenser i denna slutrapport. Till resultaten ska också fogas de seminarier, workshops och möten som projektet genomfört.

Resultaten i projektet grundar sig på information från rådgivningsbesök och data från

biogasanläggningarna. Förenklat finns det resultat inom områdena gasproduktion, miljöfrågor, växtnäring, ekonomi, marknad, lagstiftning och teknik (figur 4). Inom vissa av dessa områden ser vi tydliga positiva effekter för biogasanläggningarna medan negativa effekter är tydliga från de andra områdena.

Figur 4 Sammanfattande bild på resultaten av projektet ”Utvärdering av biogasanläggningar på gårdsnivå”.

Tyvärr är det idag tufft att få sin biogasanläggning att gå ihop ekonomiskt. Det beror på

omständigheter i omvärlden (marknad och lagstiftning) samt de praktiska problem som flertalet av biogasanläggningarna i projektet upplevt i form av driftstörningar och teknikproblem.

3.1 Gasproduktion

Resultaten inom gasproduktion omfattar både teknik, substrat, gasproduktion och användning av gasen. Totalt sett har det inom dessa områden funnits stora problem under projekttiden. Problemen har hängt samman med bristfällig teknik, eller fel teknik, svårigheter i substrattillgång samt till viss del ovana och/eller kunskapsbrist. Under de senaste åren är det tydligt att fler och fler anläggningar successivt förbättrat teknik och med det även den biologiska processen. Det har lett till en ökning av gasproduktionen och effektiviteten i anläggningarna har höjts.

Anläggningarna i projektet skiljer sig mellan varandra avseende teknik, dels på grund av storlek, dels på grund av leverantör/leverantörer av biogasanläggningen. Sammantaget är den kunskapen viktig när jämförelser mellan anläggningarna ska göras.

+ -

10 De flesta anläggningar har en blandingssbrunn dit flytande substrat pumpas. Fast substrat blandas antingen in i blandingssbrunnen och/eller tillsätts rötkammaren direkt via skruv (t.ex. foderblandare).

Från blandingssbrunnen pumpas substratet in i rötkammaren. Från rötkammaren breddas eller pumpas rötresten till en efterrötkammare eller direkt till slutlager. Det finns i huvudsak två typer av anläggningar representerade i projektet de som har efterrötkammare (figur 6) respektive de som inte har efterrötkammare (figur 5).

Figur 5 Principskiss av biogasanläggning utan efterrötkammare. Illustration David Hårsmar

Figur 6 Principskiss av anläggning i projektet med efterrötkammare.Illustration David Hårsmar Biogasen från anläggningarna används vidare till olika energiformer. Två av anläggningarna levererar endast värme till en extern värmekund. Fyra av anläggningarna uppgraderar gasen till fordonsgas varav tre har en gemensam uppgraderingsanläggning. Slutligen så är det 24 anläggningar i projektet som via en Kraftvärmenhet (CHP) gör el och värme av biogasen. Det är således

kraftvärmeanläggningarna som dominerar avseende hur gasen förädlas bland de deltagande biogasanläggningarna.

Facklad gas

Leverans värme Inköpt värme Elbehov

biogasanläggning

Värmebehov biogasanläggning

Leverans gas Gasproduktion brutto

Elproduktion Värmeproduktion

motor Gas till panna Gas till motor

Värmeproduktion panna

Blandningsbrunn Rötkammare

Facklad gas

Leverans värme Inköpt värme Elbehov

biogasanläggning

Värmebehov biogasanläggning

Leverans gas Gasproduktion brutto

Elproduktio Värmeproduktion

motor Gas till panna Gas till motor

Värmeproduktion panna Blandningsbrunn

Rötkammare

11

3.1.1 Substrat

Samtliga av de deltagande anläggningarna i projektet har gödsel som grundsubstrat i

biogasanläggningen. Flera kompletterar gödseln med mer energirika substrat såsom slakteriavfall, livsmedelsavfall, grödor, etc. Projektet valde att sortera anläggningarna i tre substratkoder A, B och C.

A- anläggningar med nötgödsel som huvudsubstrat, B- anläggningar med svingödsel som

huvudsubstrat och C-anläggningar med samrötningsanläggningar (ofta med både nöt och svingödsel).

I kategori A och B finns anläggningar som rötar enbart gödsel och anläggningar som har samrötning med andra substrat i olika grad. I figur 7 illustreras fördelningen mellan anläggningarna och substrat.

Viktigt att poängtera är också att substratmixen på anläggningarna kan ha varierat mellan projektåren.

Figur 7 Fördelning mellan antalet anläggningar och substratmixer, vid projektslut.

I projektet har ca 250 prover tagits på olika substrat. Mängden substrat som tillförs

biogasanläggningarna är i medeltal 12 700 ton årligen med en spridning mellan 2 000 ton på den minsta anläggningen och dryga 62 000 ton på den största. Det är tydligt att substrat såsom fett, livsmedelsavfall och slakteriavfall förbättrar gasproduktionen. I figur 8 anges gasproduktionen i kubikmeter metan per ton substrat. Medeltalet i gasproduktion på anläggningarna ligger på 16,2 kubikmeter metan per ton substrat. Det är tydligt att tre anläggningar ”sticker ut” de har samtliga väldigt energitäta substratmixer.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

A Nötflyt som huvudsubstrat

B Svingödsel som huvudsubstrat

C

Samrötningsanläggningar

Antal

Totalt antal (st) Varav samrötning (st)

12 Figur 8 Beräknad gasproduktion angett som [m³CH⁴/ton substrat våtvikt]. Från produktionsdata vid 31 av anläggningarna i projektet

Gasproduktionen per ton VS², vilket är ett vanligt mått, är i medeltal 228 CH4/ton VS, vilket sannolikt tyder på en samrötningseffekt hos vissa av anläggningarna (Ahlberg Eliasson 2015).

Problem med substraten avseende förbehandling för inmatning och ojämn belastning har diskuterats vid olika tillfällen (Jansson 2014). Val av substratmixer och mängder av olika substrat hänger också ihop med anläggningarnas tillstånd avseende miljöbalken och animaliska biproduktsförordningen (B Nilsson 2014).

3.1.2 Reaktorvolymer

Storleken på efterrötkammare och rötkammare varierar, och det gäller även volymförhållandena mellan dessa (figur 9). Vad som i detta projekt anges som ”aktiv volym³” motsvarar den uppvärmda delen av rötkammaren/rötkamrarna. I projektet används också ”total volym⁴” då avses hela den tekniska volymen. Hur detta ska definieras kan diskuteras och bör så göras i kommande jämförelser (Ahlberg Eliasson 2015).

2VS = Volatile Solids, motsvarande Glödförlust eller andel organiskt material. Anges oftast som % av torrsubstansen eller av våtvikten.

3 Aktiv volym används i nyckeltal avseende gasproduktion och effektivitet av anläggning

4 Total volym används i nyckeltal avseende exempelvis investeringar och ekonomiskt utfall 0,0

5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0

A4 A17 A14 B3 A7 A11 A13 B4 A5 B2 B5 B1 A12 A15 A6 A3 B8 C4 A10 A2 B7 A16 C1 C5 A1 C2 C8 C6 A8 A9 C7

Gasproduktion substrat [m3 CH4/ton sub vv]

13 Figur 9 Fördelning mellan aktiva volymer avseende rötkammare (RK) och efterrötkammare (EK) för 30 anläggningar i projektet⁵. Sorterade på minsta aktiva uppvärmda volym (RK volym aktiv)

Medelvärdet på reaktorvolymerna är sammanfattade i tabell 1.

Tabell 1 Fördelning mellan volymer 30 anläggningar i projektet efter (Ahlberg Eliasson 2015)

^{RK volym}

tot [m3] RK volym

aktiv [m3] EK volym

tot [m3] EK volym

aktiv [m3] Total volym [m3]

Medel

1118 990 292 266 1210

Max

4200 3600 2100 1890 3600

Min

175 165 0 0 261

Efterrötkammaren används i de flesta applikationer som en del i anläggningens värmeförsörjning. Då växlas ofta värmen från utgående rötrest med ingående (kallt) substrat. Värmeväxlingen och vilken teknik som används för värmeväxling varierar också mellananläggningarna. I projektet har vi inte kunnat göra någon samlad bedömning av detta, men tydligt är att det finns flera olika tekniklösningar och design av efterrötkammare och värmeväxlingssystem(se vidare avsnitt om driftstörningar).

I biogasanläggningarna är även rötrestlagret en integrerad del i det tekniska systemet. Lagring av rötrest är viktigt i samband med anläggningens miljötillstånd och stallgödselmanagement.

5 I vissa av sammanställningarna nedan är biogasanläggning c2 inte med då den storleksmässigt skiljer sig mycket från de andra, den är mycket större i rötkammarvolym 6000 m3 jämfört med de näst största i projektet som ligger på 3600 m3 aktiv

rötkammarvolym.) 0

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

A4 A17 A14 B3 A7 A11 A13 B4 A5 B2 B5 B1 A12 A15 A6 A3 B8 C4 A10 A2 B7 A16 C1 C5 A1 C8 C6 A8 A9 C7

RK volym aktiv [m3] EK volym aktiv [m3]

14

3.1.3 Uppehållstider och belastning

Uppehållstiden, den tid som substratet teoretiskt finns i rötkammaren presenteras i tabell 2.

Medelvärdet för uppehållstiden för de mesofila⁶ anläggningarna är 33 dygn och för de termofila 29 dygn. Varför de termofila anläggningarna har en större spridning mellan aktiv (uppvärmd volym) och total volym avseende uppehållstid beror på att en av anläggningarna har en mycket stor

efterrötkammare, vilket påverkar medelvärdet när det är så få anläggningar i projektet.

Tabell 2 Medelvärden av Uppehållstider och belastning av de 28 mesofila anläggningarna och 3 termofila anläggningarna i projektet.

Nyckeltal Enhet Temp mesofil Temp termofil

Uppehållstid aktiv volym

dygn 33 29

Uppehållstid total volym

dygn 39 48

Belastning

kg VS/aktiv volym m

och dygn

2,3 2,3

Belastningen är både för de termofila och de mesofila anläggningarna 2,3 kg VS per aktiv kubikmeter rötkammarvolym och dygn. Generellt brukar man säga att belastningen kan vara åtminstone 3 kg VS/aktiv m³ och dygn. Om det uppmätta värdet i projektet beror på felbedömning av substrat,

feldimensionering och/eller på substrattillgång varierar mellan anläggningarna. Trots dessa sannolikt olika orsaker går det att optimera flera av anläggningarnas gasproduktion ytterligare (Ahlberg Eliasson 2015).

3.1.4 Utrötning av substrat/förändring i VS-halten

En effekt av biogasproduktion är att kolet i substratet bryts ned och blir till gas och därigenom minskar andelen organiskt material i biogödseln. Figur 10 redovisar hur rötningsprocessen påverkat andelen organiskt material (VS-halten) mellan huvudsubstrat (vanligen gödsel) och biogödseln. Vid en biogasanläggning (C3), är VS-halten högre i biogödseln jämfört med huvudsubstratet samt vid C3 där VS-halten endast är 10 % lägre i biogödseln jämfört med huvudsubstraten. Båda dessa anläggningar tillsätter betydande mängder fasta substrat vilket betyder att totala nedbrytningen är betydligt högre än vad dessa resultat visar.

6 Mesofil biogasanläggning drivs i ca 37-40 °C, termofil anläggning i 50-55 °C

15 Figur 10 Reduktion av organiskt substrat (VS) i huvudsubstrat respektive biogödseln (Olsson 2015).

I medeltal är VS-halten ungefär 35 % lägre i biogödseln jämfört med huvudsubstratet. Vilket stämmer väl med andra undersökningar inom området. Det finns även ett antal anläggningar med betydligt högre VS-reduktion. Merparten av dessa gårdar har energirika substrat, tillexempel slakteriavfall och eller livsmedelsavfall, inblandade direkt i huvudsubstratet (Olsson. 2015). I en intilliggande studie har utrötningsgraden⁷ beräknats till 62 % i medeltal vid 27 av anläggningarna (Ahlberg Eliasson 2015). I projektet har också sju utrötningsprov⁸ gjort på rötrester. Resultatet i tabell 3 visar på en ackumulerad metanproduktion i proven efter 30 dygn på i medeltal 50 m³ CH4/ton VS.

Tabell 3 Ackumulerad metanproduktion uttryckt som m³ CH4/ton VS för sju av biogödselproverna i projektet.

Anläggning B0 Biogödsel 30 dygn

B5

77

C6

40

A10

47

A9

49

B7

62

A2

47

B8

30

Medel 50

7 Viktigt är att tydliggöra att reduktion av organiskt material (VS) och utrötningsgrad inte är detsamma. Reduktion av VS visar förändringen av organiskt material före och efter rötning. Medan utrötningsgraden beräknar den (i detta fall) teoretiska nivån på möjlig gasproduktion från aktuella substrat

8 Batchtester i skl. AMPTS system. Flaskorna fyllda med biogödsel till 400 ml. Därefter inkuberade i 38 °C under 30 dagar.

21% 24% 31%

44%

64%

35%

25% 28%

49%

18% 27% 32% 29%

21%

40% 34%

39%

52%

52%

60%

45%

39%

36%

52%

45%

50%

-62%

41% 48%

47% 10%

37%

-2,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 B1 B2 B3 B4 B5 B7 B8 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

VS-halt (vikt-%)

VS-halt, Huvudsubstrat VS-halt, Biogödsel VS-minskning

16 Rötrestens utrötningsgrad påverkar mycket vilken risk för emissioner det finns från rötresten och är en av parametrarna som vi har räknat med i klimatberäkningarna av anläggningarna (Berglund.2015).

3.1.5 Gaskvalitet

I projektet har vid varje rådgivningstillfälle gaskvaliteten i form av metanhalt, koldioxid, syrgas och svavelväte uppmätts. Rågasen har ett medelvärde på 58 % metanhalt (spridning 52-66%). Den är i medeltal 58 % för A-anläggningarna och 61 % för B-,och C-anläggningarna. Det är små skillnader men en förklaring kan vara att det är vanligare bland B-anläggningar med samrötningssubstrat, som ger höga metanhalter t.ex. fettprodukter och slakteriavfall, än vad som är fallet bland A-anläggningarna, vilka som i större utsträckning enbart har nötgödsel och djupströbäddar i substratmixen.

Problemet med svavelvätehalter i gasen diskuterades vid projektets första workshops 2011 och 2012, då såg fördelningen mellan svavelvätenivåer ut enligt figur 11. Medeltalet på svavelväte var 1065 ppm i rågasen från de deltagande anläggningarna. Svavelväte vill man inte ha i gasen på grund att biogasen då blir korrosiv och fräter på tillexempel rörledningar och motordelar framförallt i

kraftvärmesystemen (motorer).

Figur 11 Procentuell fördelning av anläggningar avseende nivån av svavelväte i biogasen, i början av projektet (Ahlberg Eliasson 2012).

Under projekttiden har allt fler anläggningar arbetat med reduktion av svavelväte med olika tekniker.

De vanligaste teknikerna och dess kostnader finns i projektets rapport ” Metoder för svavelvätereducering” skriven av Anders Broberg, 2013.

Resultat från mätningarna i slutet av projektet visar en annan fördelning mellan svavelvätenivåerna, figur 12. Medeltalet vid dessa tre senaste mätningarna på anläggningarna ligger på 674 ppm

svavelväte i rågasen. Det är därmed tydligt att många lyckats minska halten svavelväte, de senaste åren.

25%

17%

58%

Anläggningar under 500 ppm

Anläggningar mellan 500- 1000ppm

Anläggningar över 1000 ppm

17 Figur 12 Svavelvätenivåer avseende anläggningarna i projektet vid projektavslut

Resultatet av arbetet med svavelvätereducering i projektet visar att man vid anläggning och planering av biogasanläggningen i många fall underskattat eller helt bortsett från kostnaden av

svavelvätereducering, men också att flera anläggningsägare över tid lyckats vidta åtgärder för en hygglig reduktion av svavelväte. Vi har också i projektets belysning av anläggningarnas ekonomi (Jansson. 2014) kunnat verifiera en kostnad för svavelvätereduktion motsvarande ett öre per kWh producerad biogas.

3.1.6 Energiproduktion

Anläggningarna i projektet varierar i energiproduktion på grund av storlek och substrat. I figur 13 återfinns samtliga anläggningars (ej C2) årliga rågasproduktion uttryckt som kWh gas/anläggning och år. Medeltalet är 1850 MWh per år med en variation mellan 304 till 8175 MWh årligen.

48%

28%

24% Anläggningar under 500 ppm

Anläggningar mellan 500-1000 ppm

Anläggningar över 1000 ppm

18 Figur 13 Energiproduktionen i medeltal för det senaste driftåret avseende 30 deltagande

anläggningar i projektet uttryckt som kWh/år

En jämförbar siffra mellan anläggningarna är gasproduktionen per rötkammarvolym, figur 14. Det säger hur väl tillgänglig volym används av mikroorganismer. Teoretiskt brukar produktionen en kubikmeter biogas per kubikmeter reaktorvolym vara ett riktmärke. I dessa resultat visar att A- anläggningarna i medeltal ger 0,7 kubikmeter biogas per kubikmeter reaktorvolym, B-anläggningarna 0,6 och C-anläggningarna 0,8.

Figur 14 Gasproduktion av biogas per rötkammarvolym och dygn, 31 deltagande anläggningar.

0 1 000 000 2 000 000 3 000 000 4 000 000 5 000 000 6 000 000 7 000 000 8 000 000 9 000 000

A1 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 B1 B2 B3 B4 B5 B7 B8 C1 C4 C5 C6 C7 C8

Energi [kWh/år]

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

A1 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 B1 B2 B3 B4 B5 B7 B8 C1 C2 C4 C5 C6 C7 C8

Gas/RK vol [Nm3 biogas/m3 rk vol och dygn]

19 Orsaken till att B-anläggningarna i denna jämförelse ger mindre gas är svårt att säga men urvalet är litet och en av anläggningarna (B7) producerar på väldigt låg nivå. Anläggning A2,A5 och C7 har relativt hög belastning på sin anläggning vilket också slår på resultatet avseende gasproduktion per volymenhet.

Kraftvärmeproduktion(CHP)

På 28 av de 31 anläggningarna produceras el och värme, detta sätt att använda gasen är således den dominerade tekniken för den gårdsbaserade biogasen i Sverige. I rapporten ”Kraftvärmeproduktion vid fyra lantbruksbaserade biogasanläggningar”, skriven av Gunnar Hadders 2013, framkommer resultaten att elverkningsgraden varierar mycket mellan olika motortyper, tabell 4.

Tabell 4 Utdrag ur resultatrapport (Hadders 2013)

Anläggning W X Y Z

Motor Ottomotor, MAN V8 ottomotor, Chevrolet

Dual fuel, Schnell Stirling, Cleanergy

Generator 100 kW 75 kW 60 kW 2 x 9 kW

Elproduktion under ett år*

400 MWh 330 MWh 320 MWh 32 MWh

Driftstimmar under ett år*

6 555 8 200 5 000 6 700 resp. 3 800

timmar Tillförsel av annat

bränsle

Ej aktuellt Ej aktuellt Diesel: 0,8 liter/timme Ej aktuellt

Elproduktion specifikt

1,48 kWh/Nm3 biogas 2,89 kWh/Nm3 metan (daglig registrering) av halten metan)

1,4 kWh/Nm3 biogas 2,7 kWh/Nm3 antaget 52 % metan alla dagar

2,0 kWh/Nm3 biogas (delar av energin kommer från diesel) 3,7 kWh/Nm3 metan (delar av energin kommer från dieseln, daglig registrering av halten metan)

1,0 kWh/Nm3 rågas 1,74 kWh/Nm3 (antaget 58 % metan alla dagar)

Elverknings-grad enligt nedan

29 % 27 % 34 % (energin från biogas och

diesel sammantaget)

17 %

Generatorn går i genomsnitt vid % av nominell effekt

61 % 54 % 107 % 44 %

* Tolvmånadersperiodernas förläggning över året varierar från anläggning till anläggning men samma period gäller genomgående för respektive anläggning i samtliga tabeller.

Något som framkommit i senare undersökningar (Jansson 2014) är att arbetstiden för

kraftvärmeenheten är relativt liten i förhållande till arbetstidsåtgången för biogasproduktionen i övrigt. Detta går emot den förställning som tidigare fanns i branschen att kraftvärmeproduktion är krånglig och arbetstidskrävande.

I den senaste sammanställningen från 2014 då anläggningarnas energiproduktion sammanställdes (Hårsmar 2014) visade sig elverkningsgraden i snitt vara på 30 % för anläggningarna i projektet (figur 15).

20 Figur 15 Elverkningsgrader och medelvärden (Grön streckad linje) i %, för kraftvärmeproduktion på 22 biogasanläggningar. (Hårsmar. 2014)

Det innebär att biogasanläggningarna i medeltal har ökat elverkningsgraden i kraftvärmeproduktionen under projekttiden. Till detta ska läggas att elpriset varit lågt de senaste åren, så att incitamenten för att ytterligare höja produktionen på marginalen har varit låga. Denna diskussion kan också hänföras till gasproduktionen per reaktorvolym och om det finns möjlighet att öka/effektivisera

gasproduktionen i befintliga anläggningar.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

C5 A9 C4 B8 C1 A8 A1 A10 A2 B2 A5 A13 A3 B4 B1 A12 A15 B3 A14 A11 A7 A4

Ottomotor Dual Fuel

Stirlin

Ottomotor Dual Fuel

Stirling

21

3.2 Intern energiförbrukning hos biogasanläggningarna

I slutet av projektet genomfördes en genomgång biogasanläggningarnas interna el- och värmebehov (Hårsmar 2014). Under lång tid hade flera rådgivare och anläggningsägare vittnat om stor

elförbrukning framförallt gällande omrörningssystem, vilket även diskuterades i samband med de studier i viskositet och omrörningskapacitet som genomfördes (Olsson 2014). Därmed var det viktigt för projektet att kvantifiera behovet av el och värme. Resultatet finns i tabell 5.

Tabell 5 Nyckeltal avseende energiproduktion och energibehov i projektet (Hårsmar 2014)

Nyckeltal Beskrivning Medel-

värde

Spridning min - max

Kommentarer Energiproduktion MWh biogas /

RK (aktiv volym), dygn

5,7 2,8 – 15,6 Spridningen av nyckeltal beror framförallt på typ av substrat och hur pass väl processen fungerat i stort.

Elbehov MWh elbehov /

MWh rågasproduktion

7 % 1 % – 21 % Driftstrategier och behov av pumpning och omrörning skiljer sig åt. Några av anläggningarna har dock värmepumpar som drivs av el vilket innebär att elbehovet ökar – allt annat lika.

Uppvärmningsbehov MWh uppvärmningsbehov / MWh rågasproduktion

24 % 9 % – 37 % Transmissionsförluster står för ca 5 – 10 % av det totala värmebehovet och dessa har beräknats teoretiskt med antagande av U-värde och omgivningstemperatur.

Spridningen av nyckeltal härrör till större delen från skillnader i total energiproduktion enligt ovan.

Elverkningsgrad MWh el producerat / MWh rågas (+ev dual-fuel- diesel) till CHP enhet

30 % Verkningsgraden är ett snitt för

alla motortyper i projektet.

Dual Fuel (data från 4 anläggningar) 45 % 43 % – 51 %

Ottomotor (data från 15 anläggningar) 28 % 22 % – 36 %

Stirlingmotor (3 anläggningar) 17 % Uppgifter om verkningsgrad

baseras på faktiska data för endast en anläggning

Energieffektivitet MWh tillfört/MWh levererat (in till och ut ur system)*

44 % 15 % – 84 %

22 Figur 16 visar i detalj det interna elbehovet angett i procent av producerad energi på

biogasanläggningarna. Elbehovet motsvarande i medeltal 7 % av producerad energi är högt i förhållande till tidigare accepterad kunskap och leverantörernas utlovade nivåer och

offertspecifikationer.

Figur 16 Internt elbehov i procent på 30 biogasanläggningar i projektet (Hårsmar 2014) Vid upphandling av anläggningar har det beräknade interna elbehovet legat på mellan 2-5% av tillverkad energi. Detta är en del av problemet med totalekonomin för anläggningarna i projektet, i faktiska tal är medelvärdet i elbehov på 132 000 kWh⁹ och år, vilket självklart innebär en kostnad!

På motsvarande sätt är även det beräknade uppvärmningsbehovet vid anläggningarna högre än vad som uppgavs av leverantörer vid upphandling och projektering.

3.3 Växtnäring och gödselkvalitet

Att växtnäringsvärdet ökar är ett av de viktigaste värdena för lantbruksbaserad biogasproduktion. I projektet har vi visat att växtnäringsvärdet ökar mellan huvudsubstrat och biogödsel, med ca 20 % vilket motsvarar ungefär 0,5 kg ammoniumkväve per ton rötrest (figur 17).

9 Stor spridning även här mellan anläggningarna beroende på storlek och mekanisering 0%

5%

10%

15%

20%

25%

C7 C1 A8 C5 A1 A9 A10 A16 B7 A2 B2 C4 A6 A5 A13 B8 A3 B4 B1 A12 B5 A15 B3 A14 C2 A11 A7 C6 A4 C8

kWh elbehov / kWhrågas

23 Figur 17 Förändring i ammoniumkväve halt i substrat och biogödsel (Olsson 2015).

I praktiken innebär det att vid spridning av rötrest får man med sig 20 % mer växttillgängligt kväve vid varje transport och spridningstillfälle. Teoretiskt ska andelen mineralgödsel kunna minska med motsvarande giva. Några av anläggningsägarna i projektet har mycket riktigt också kunnat minska sina inköp av mineralgödsel.

Det syns även en tydlig förändring i torrsubstanshalterna i och med biogasprocessen om man jämför huvudsubstrat med biogödsel (figur 18).

10%

53%

11%

18%

-1%

25%

27% 22%

36%

27%

43%

18%

13%

24%

17% 15%

68%

15%

23%

12%

42%

31% 18%

10% 55%

2% 25% 25%

12%

9% 130%

28%

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

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 B1 B2 B3 B4 B5 B7 B8 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

Ammoniumkvävehalt (kg/ton)

Huvudsubstrat Biogödsel

24 Figur 18 Förändring i torrsubstanshalten i och med rötning avseende huvudsubstratet i förhållande till

biogödsel, på 32 anläggningar i projektet. Procentsatsen anger sänkningen i TS halt efter rötning (Olsson 2015) I sammanställningar över vad anläggningsägarna själva tycker är resultatet tydligt att spridningen av rötresten underlättas i och med rötning. Flera menar också att gödselspridningen går enklare och innebär färre tekniska problem än tidigare. Det är lättare både att röra om i gödsellager innan spridning, pumpa och i själva spridningsmomentet. Vissa tycker sig också sett ett positivt resultat avseende näringsupptaget i växande gröda. Ett fåtal har kunnat sälja sin rötrest. I projektet är bedömningen också att lukten minskar, vilket lantbrukare med tätortsnära spridning framförallt har uppskattat.

Även andra näringsämnen har analyserats. Resultaten har bland annat använts för att tolka

svavelväteinnehållet i gasen (se ovan) samt att bevisa eventuellt sedimentation i biogasanläggningen.

Det har visat sig vid flera tillfällen att man haft en minskning av fosforhalten¹⁰ i substrat från blandingsbrunnen jämfört med rötrest från t.ex. efterrötkammaren.

3.4 Teknik

Som beskrivet tidigare representerar anläggningarna i projektet en rad olika tekniklösningar och nivåer av mekanisering. De 31 anläggningarna är byggda av sju stycken leverantörsföretag som under och efter byggtiden har erbjudit olika grad av service och underhåll vilket också det påverkat resultat av biogasproduktion och ekonomi.

10 Halten fosfor (och även andra näringsämnen) ska normalt inte förändras genom rötprocessen. Minskar halten av t.ex. fosfor och kalium i rötkammaren kan det vara ett tecken på att dessa ämnen bundit till partiklar i substratmixen och därigenom sedimenterar i rötkammare/efterrötkammare.

16%

19% 28%

38%

57%

29%

20%

22%

42%

15% 24%

28% 24%

19%

35% 31%

34%

44%

44%

54%

41%

33%

29%

45%

35%

48%

-65%

33% 40%

39% -3%

30%

-2,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 B1 B2 B3 B4 B5 B7 B8 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

TS-halt (%)

Huvudsubstrat Biogödsel

25 Driftstörningar har varit vanliga på anläggningarna. Ett försök att bedöma teknikbristerna har gjorts med hjälp av en fyragradig skala:

1. Driftstörningar/teknikfel med ringa påverkan på anläggningens ekonomi- och energiproduktion

2. Ekonomi- och energiproduktion har påverkats av driftstörningar och teknikfel, men anläggningen har kunnat hantera problemen så att skadan inte blivit så stor

3. Stor påverkan av teknik och driftstörningar som tydligt påverkat anläggningens ekonomi- och energiproduktion

4. Mycket stor påverkan av teknik och driftstörningar som fått allvarliga konsekvenser i form av långa stillestånd (månader) och/eller kraftig negativ påverkan på ekonomi och gasproduktion.

Delas de 30 anläggningarna som är utvärderade enligt detta in i den fyragradiga skalan blir resultatet enligt figur 19. Det är de samlade problemens påverkan på anläggningarna som har bedömts,

strukturella fel såsom energimarknad och elprisernas påverkan på företaget är inte med i bedömningen.

Figur 19 Procentuell fördelning mellan 30 anläggningar i projektet avseende nivå av svårigheter i samband med driftstörning, bedömning över hela projekttiden.

Åtta stycken av anläggningarna har således värderats i klass 4 vilket betyder att teknikfel och

driftsproblem gett så stor negativ påverkan på ekonomi och möjlighet att producera gas att det lett till allvarlig skada. 13 anläggningar finns i kategori 3 och åtta anläggningar i kategori 2. Endast en anläggning har klassat i kategori 1, den har endast varit i drift en kortare tid. Resultaten visar således att i princip samtliga anläggningar har haft en påverkan av teknikfelaktigheter och driftsstörningar.

Denna subjektiva bedömning är gjord över tid som anläggningen varit i drift, då flera anläggningar förbättrat sin teknik har sannolikt också risken för kommande problem minskats.

De vanligaste störningarna har varit byte av omrörare i efterrötkammare och/eller i rötkammare. Även i blandningsbrunnen har omrörare behövt bytas eller kompletterats. Detta har drabbat 16 av 30 anläggningar det vill säga drygt hälften. Fem av anläggningarna har haft problem med takets

konstruktion, i det flesta fall har det att göra med takets infästning mot rötkammaren. I något fall har 3%

27%

43%

27%

1 2 3 4

26 taket fallit ner i rötkammaren på grund av att själva konstruktionen gått sönder. Fem anläggningar har haft konkreta fel i sina pumpsystem. Detta beror främst på feldimensionering.

Värmeslingor och/eller värmeväxlingssystem för varmhållning i rötkammaren har orsakat stora problem på elva av anläggningarna. Det rör sig om bland annat om läckage från värmeslingorna (vatten), sedimentation på värmeslingorna som gör att dess förmåga försämras och att värmeslingor direkt har lossnat från sina infästningar. Även problem med varmhållning på grund av pannans inställningar rapporteras.

17 anläggningar har så stora problem med kraftvärmeenheten att det anser ligga utanför normal drift.

I en del fall härrör det från höga svavelvätenivåer.

Teknikfelen har inneburit att tio av anläggningarna har haft betydande momentana gasläckage i till tex säkerhetsventiler, vattenlås och/eller takkonstruktioner. Åtta anläggningar säger sig ha haft problem med kyla som orsakat igenfrysning på gasledningar, kondensledningar och/eller substratledningar.

Det är allvarligt att teknik i så nybyggda system havererar i så hög utsträckning som projektet resultat visar. En av anläggningarna i projektet har varit i drift sedan 1999 tittar man på medeltalet som andra anläggningar varit i drift är mellan 2011-2012 således alltså bara ett par år vid projektslut. En lista på samtliga driftsproblem finns i slutet av denna rapport, appendix B.

Det finns ingen systematik att anläggningar från en viss leverantör eller byggda med en viss teknik har bedömts ha allvarligare problem jämfört med andra leverantörers. Underlaget är för litet för den bedömningen. Tydligt är att i de fall det fungerat med kommunikation mellan beställare

(anläggningsägare) och leverantör har skadan/skadorna oftast kunnat hanteras bättre. En del av anläggningarna har haft stora eller mycket stora problem med teknikleverantörerna. Vi anser att detta kan avhjälpas med bra avtal gällande byggnation och service samt rimliga förväntningar från båda parter.

Många av ovan nämnda driftstörningar och teknikbrister har blivit åtgärdade över tid och flera av anläggningarna som deltagit i projektet har reducerat driftstörningarna. Inom projektet är dock ett av de viktigaste resultaten att kunskapen om problemen kommer leverantörer, rådgivare och kommande anläggningsägare till del.

3.5 Lagstiftning

Den lagstiftning som rör biogasanläggningarna har i flera sammanställningar visat sig vara komplicerad och innefatta flera lagstiftningsområden och instanser. Inom utvärderingsprojektet bidrog vi med kunskap i SOU 2013:5 ”Utredningen om miljöbestämmelser för jordbruksföretag och djurhållning ” samt i projekt ”Vägledning Miljöprövning” som drevs av biogas Öst 2014. Projektets rådgivare har även varit delaktiga i arbetet inför gödselgasstödet.

I Utvärderingsprojektet genomfördes en sammanställning där syftet var att redovisa kostnader för att ansöka om och hantera de olika tillstånd som krävs på biogasanläggningar. Sammanställningen gjordes av rådgivare Sara Bergström-Nilsson. Biogasanläggningar som producerar mer än 150 000 Nm³ gas är tillståndspliktiga enligt miljöbalken och behöver ansöka om tillstånd hos Länsstyrelsen.

Företagen hade en kostnad för anmälan och ansökan för olika tillstånd som varierade från 0 till 220 000 kronor per anläggning. Om anläggningen beviljas tillstånd får de produktionsvillkor kopplade till tillståndet. Dessa produktionsvillkor gicks igenom i studien med resultatet att vi kom fram till:

27

 Omfattningen på och kostnaderna för dessa villkor kopplat till miljötillstånd varierar över landet.

 Flertalet villkor upplevs rimliga, men det finns även utredningsvillkor av forskningskaraktär som ålagts enskilda företagare.

 Den sammantagna kostnaden för tillstånd (totalkostnad uppdelad på fem år) och tillsyn var mellan noll och ca 57 000 kronor per år. Detta motsvarar en kostnad på mellan noll och 2,67 öre/kWh producerad energi för biogasanläggningarna.(B Nilsson 2014)

Kostnaden per kWh producerad energi gick inte att verifiera i den ekonomiska genomgång som senare gjordes i projektet (Jansson 2014). Men tydligt är att de anläggningar som är tillståndsberättigade enligt miljöbalken har höga kostnader och att det även finns en ej kvantifierbar påfrestning för

anläggningsägaren att hantera tillståndsprocessen och tillsynen. Figur 20 visar också med tydlighet de skillnader i årlig kostnad (mellan anläggningarna) som finns.

Figur 20: Årliga kostnader från olika myndigheter: tillsynskostnad samt inbesiktningsavgift av 3:e part (ålagd av Länsstyrelsen). Inbesiktningsavgiften är uppdelad på fyra år, vilket är hur ofta den förväntas upprepas. * Anger att det saknas kompletta uppgifter(B Nilsson 2014).

Det är högst anmärkningsvärt att det finns så stora skillnad mellan avgifter för tillsyn och

inbesiktning. Projektet ser att den skillnaden är geografiskt betingad det vill säga den varierar med olika län och/eller kommuner.

Projektet i bidrog också med kunskap och information inför de skärpta kraven i LBE¹¹ lagstiftningen som trädde i kraft 2014 (Myndigheten för samhällsskydd och beredskap s nya föreskrifter

MSBFS2013:3) Det tidigare undantaget från LBE lagstiftningen för reningsverk,

gårdsbiogasanläggningar och deponigasanläggningar togs därigenom bort och senast den 1 oktober 2014 skulle alla anläggningar ansökt om detta tillstånd. I projektet hjälpte vi till med rådgivning för detta tillstånd vid tre stycken anläggningar. Bedömningen är därför att ett antal av landets

gårdsbiogasanläggningar inte har sökt om tillståndet av olika anledningar.

11 LBE –lagen om brandfarlig och explosiv vara 0

5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000 40 000 45 000

. * * .

Anmälningspliktiga Tillståndspliktiga

(kronor)

kontroll från räddningstjänsten

inbesiktning av miljötillstånd av 3:e part

årlig avgift SJV bes

Årlig avgift lst

Årlig kom. Avgift

28

3.6 Biogasens klimatavtryck

En klimatberäkning genomfördes på 16 av anläggningarna. Data till beräkningarna samlades in av rådgivarna under 2013 och 2014, och skulle i möjligaste mån spegla produktionen under ett år vid normal drift. Metod och samtliga resultat finns beskrivet i projektets resultatrapport

”Klimatberäkningar – sammanställning gårdsanläggningar”. Det finns också en rapport utgiven i projektet avseende emissioner från lager av biogödsel ”Utsläpp från lagring av gödselbaserad rötrest”.

Båda dessa är skrivna av Maria Berglund.

På samtlig beräknade gårdar minskar växthusgasutsläpp tack vare att man börjar producera biogas.

Detta beror på att metanutsläppen från rötresten beräknas vara mycket lägre än från traditionell lagring av stallgödsel, och att biogasproduktionen tillgodoräknas denna klimatvinst. Det innebär att klimatavtrycket (kg koldioxidekvivalenter per kWh producerad biogas) för biogasen blir negativt, d v s biogasproduktionen beräknas totalt sett ge en minskning av växthusgasutsläppen. I figur 21 redovisas det beräknade klimatavtrycket per kWh producerad biogas.

Figur 21: Beräknat klimatavtryck för biogasen (kg koldioxidekvivalenter/kWh biogas), sorterade efter klimatavtrycket per kWh biogas. (Berglund 2015)

Det är många faktorer som påverkar klimatavtrycket per kWh biogas, men det saknas entydiga samband som förklarar skillnaden mellan anläggningarna. Några faktorer är dock generellt fördelaktiga för klimatavtrycket, nämligen:

• En mycket liten andel av biogasen facklas eller släpps oförbränd till atmosfären. Dessa slutanvändningar ger annars relativt stor klimatpåverkan.

• Hög utrötningsgrad.

• Låga ammoniakförluster vid spridning av rötrest. Ammoniakförlusterna ger indirekt lustgasemissioner.

Tolkningen och jämförelser av klimatavtrycket per kWh biogas är svår eftersom klimatavtrycken har negativa värden, vilket beror på de undsluppna utsläppen från lagring av egen stallgödsel. Ju lägre värde desto bättre klimatavtryck. Men ett lågt värde kan bero på låg biogasproduktion. Då kommer

-0,16 -0,14 -0,12 -0,1 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

ton koldioxidekvivalenter

29 klimatvinsten från hela biogasanläggningen att slås ut på färre kWh biogas än vid högre

biogasproduktion, och vinsten per kWh blir då större. Detta innebär att anläggningar som ligger långt till höger i diagrammet kan ha haft fördel av lågt biogasutbyte.

Om klimatvinsten av undsluppna metan- och lustgasutsläpp från stallgödselhanteringen exkluderas blir klimatavtrycket för biogas från alla anläggningar större än noll. Ett högt biogasutbyte per ton VS i substraten blir då den viktigaste faktorn för att nå ett bra klimatavtryck per kWh biogas. Detta beror på att ju högre biogasutbyte är, desto fler kWh biogas kan klimatkostnaden för hela anläggningen fördelas mellan.

Figur 22: Förändring av gårdens totala växthusgasutsläpp tack vare etableringen av

biogasanläggning. Beräknat som skillnaden mellan totala växthusgasutsläpp för gården inklusive biogasanläggning och exklusive biogasanläggning. Varje stapel representerar en anläggning, sorterade efter klimatavtrycket per kWh biogas.

I figur 22 visas hur växthusgasutsläppen från 14 av anläggningarna förändras tack vare etableringen av biogasproduktion. Resultatet presenteras som den procentuella förändringen efter biogasetableringen jämfört med före biogasetableringen. Gårdarna med den största procentuella förändringen

kännetecknas av att de rötar en mycket stor andel av gårdens gödsel och av kraftigt minskad

metanavgång från stallgödselhanteringen, t ex när djupströgödsel rötas. Det saknas tydliga samband mellan de gårdar som har låg procentuell förbättring. De flesta gårdarna i figuren har mjölkproduktion (A-anläggningar), men några är grisgårdar (B-anläggningar). Grisgårdarna finns både representerade bland gårdarna med högst och lägst förändring.

-10%

-9%

-8%

-7%

-6%

-5%

-4%

-3%

-2%

-1%

0%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

30

3.7 Ekonomi

Den i projektet kanske viktigaste sammanställningen genomfördes under hösten 2014 och verifierade det som rådgivarna och anläggningsägarna vetat under hela projekttiden – det kärva ekonomiska läget för den gårdsbaserade biogasproduktionen. Sammanställningen gjordes av Lars-Erik Jansson och visade att i medeltal går varje anläggning i projektet med ett minusresultat på 30 öre per producerad kWh rågas. Beräkningarna byggde på några fasta parametrar avseende energipriser och räntor tabell 6. Vid redovisning till varje anläggning kunde rådgivarna ändra på dessa parametrar för att det bättre skulle stämma för just den anläggningens förhållanden.

Tabell 6 Fasta värden för beräkningar avseende anläggningarnas ekonomiska nyckeltal. (Jansson.

2014)

Nyckeltalen som beräknades redovisas i tabell 8. Liksom för andra nyckeltal i projektet är spridningen stor mellan anläggningarna.

Avs kri vni ng/värdemi ns kni ng rågas år 15

Avs kri vni ng/värdemi ns kni ng förädl i ng år 10

Ränta (medel kal kyl s beräkni ng) % 2,5

El pri s förs äl jni ng i nkl certi fi kat kr/kWh 0,5

El pri s egenförbrukni ng/köpt kr/kWh 0,8

Nyttogjord värme kr/kWh 0,5

Arbets kos tnad kr/ti m 300

31 Tabell 7 De ekonomiska nyckeltalen (Jansson. 2014)

I figur 23 är anläggningarna sorterade i storleksordning för att illustrera skillnader i lönsamhet mellan de största anläggningarna i projektet och de minsta. En viss trend till ökad kostnad för produktion och därmed sämre resultat kan ses när rötkammarstorleken minskar. Skillnaderna är små och bygger på en del osäkerheter vilket leder till att man inte kan säga att det finns något tydligt samband mellan anläggningsstorlek och ekonomi, Det finns anläggningar med bra siffor både bland de större och bland de mindre anläggningarna. Investeringsstödet på 50 % i norrlandslänen har också en stor påverkan på resultatet när man jämför anläggningarna.

Nyckeltal

M³ rågas/m³ reaktor volym (inkl

efterrötkammar volym) per dygn 0,7 0,4-1,2

För en anläggning som producerar gas från gödsel bör nyckeltalet var ca 0,80.

Om annat energirikt material tillförs bör siffran öka.

Nyckeltal produktionskostnader rågas kr/prod. kWh kr/prod. kWh

Produktionskostnad rågas 0,6 0,3 - 1,2

Kostnad substrat 0,0 0,0 - 0,3

Minskad kostnad pga investeringsstöd -0,1 0,0 - -0,4 Summa produktionskostn. rågas 0,5 0,3 - 1,2

För att uppnå en effektiv

systemlösning vid gårdsbaserad biogas är målet att man ska kunna producera rågasen under 0,40 kr/kwh

Investerade kr/års kwh rågas (exkl stöd) 4,1 1,7 - 10,2

Detta är ett snarlikt nyckeltal som användes bl.a. inom

vindkraftsbranchen för el produktion

Nyckeltal produktionskostnad kraft/värme (obs kostn. rågasprod. är ej med, se ovan) Kostnad kraft/värme produktion 0,2 0,1 - 0,3 kr/kWh rågas ---"--- 1,0 0,2 - 3,6 kr/kWh el Investerade kr/års kwh el 5,8 1,4 - 23,8 kr/års kwh el

Nyckeltal lönsamhet % %

Mängd energi utan avsättning (fackling,

spillvärme) 29 2 - 75

Resultat

Intäkter: Rågaspris (alla el + nyttogjord

värme + värme reaktor+såld gas) 0,4 0,2 - 0,6 Kostnader: Summa produktionskostnader

(inkl. förädling) -0,7 -0,4 - -1,4

Resultat -0,3 0,0 - -1,1

En stor del av den producerad energi kom ej till använding.

kr/kWh producerad rågas Här mäts summa intäker och summa kostnader i förhållande till producerad

mängd rågas. Alternativet hade varit att mäta resulta som kr/år men då hade det varit svårare att jämföra en

stor med en liten anläggning.