Biogas som fordonsbränsle i Mälardalen

(1)

2007-06-26 1

Biogas som fordonsbränsle i Mälardalen

Scenario 2020 – Stockholms län

Ellen Mårtensson 2007-06-26

ellen@kth.se

(2)

2007-06-26 2

Disposition

1.

Inledning

2.

Situationen idag

3.

Konceptbeskrivning

4.

Substraten

5.

Potentialen

6.

Scenario 2020 Stockholms län

7.

Expert seminarium

8.

Slutsatser

9.

Förslag till fortsatt arbete

(3)

2007-06-26 3 Q Konceptbeskrivning för Stockholm, Linköping och Västerås

Q Potentialstudie för Mälardalen

Q Scenario 2020 för Stockholms län 1. Inledning

1. Inledning

– syfte

(4)

2007-06-26 4

Fördelar med biogas som fordonsbränsle

Q Tillför ingen extra koldioxid till atmosfären

Q Högt energiinnehåll

Q Biogasen kan användas i fordon som använder naturgas

Q Kan distribueras i befintliga gasnät

Q Stor och varierande råvarupotential 1. Inledning

1. Inledning

- bakgrund

Biogas - rågas

Q

~65 % metan

Q

~35 % koldioxid

Biogas - CBG

Q

~97 % metan

Q

~3 % koldioxid

Uppgradering

(5)

2007-06-26 5 Q 5,75 % av fossila bränslen ska ersättas med biobränslen 2010

Q 20 % av totala energianvändningen i EU ska komma från förnyelsebara källor 2020

Q Biobränslen ska stå för 10 % av transportsektorns konsumtion senast 2020

Q 35 % av det organiska avfallet i Sverige ska behandlas biologiskt år 2010

1. Inledning

- bakgrund

(6)

2007-06-26 6 Q En existerande marknad för biogas

Q Ökad efterfrågan på biogas

Q Tillgång till biogasfordon

Q Politiska beslut och incitament som gynnar produktion och användning av biogas

Q Bästa tillgängliga teknik 1. Inledning

1. Inledning

– förutsättningar

(7)

2007-06-26 7 Q Mälardalsregionen - Stockholms län, Uppsala län,

Södermanlands län, Västmanlands län, Örebro län och Östergötlands län

Q Tidsperiod – 13 år

Q Endast lokala råvaror

Q Biogasproduktion genom rötning

Q Förgasning ej inkluderat

Q Import av råvaror ej inkluderat 1. Inledning

1. Inledning

– avgränsningar

(8)

2007-06-26 8 Q Litteratur – rapporter

Q Personliga kontakter

Q Besök på anläggningar

Q Beräkningar

Q Expertseminarium 1. Inledning

1. Inledning

– metod

(9)

2007-06-26 9

2. Situationen idag

– ökad efterfrågan och outnyttjad potential

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Potential 2020 Producerad rågas idag Producerad CBG idag

GWh/år

Uppgradera den idag redan producerade rågasen Utnyttja den outnyttjade potentialen i regionen

(10)

2007-06-26 10

2. Situationen idag

– produktion och kapacitet

Q Total produktion av CBG i regionen är 134 GWh

Q Total kapacitet i befintliga anläggningar är 278 GWh

Q Total kapacitet i befintliga och planerade anläggningar är 486 GWh

(11)

2007-06-26 134 11

Total:

9 Norrköping Vatten

ARV Norrköping

Slottshagen

4 Svensk Biogas

BGA Norrköping

Händelö

57 Svensk Biogas

BGA+ ARV Linköping

Åby

Östergötlands län

13 Svensk Växtkraft

BGA+ ARV Västerås

Gryta

Västmanlands län

5 Eskilstuna Energi & Miljö

ARV Eskilstuna

Ekeby

Södermanlands län

10 Uppsala Kommun

BGA+ ARV Uppsala

Kungsängen

Uppsala län

14 Stockholm Vatten

ARV Stockholm

Bromma

22 Stockholm Vatten

ARV Stockholm

Henriksdal

Stockholms län

(GWh/year)

Produktion Företag

Typ Ort

Namn Län

2. Situationen idag

– befintliga anläggningar med CBG-produktion

(12)

2007-06-26 12

3. Konceptbeskrivning

– Stockholm

LNG

Substrat Produktion Uppgr. Distribution Anv.

SV SV

Extern 1 Publik

9 Publika

SL AGA

FORTUM AGA Bromma

Henriksdal rötrest

rötrest

Pumpbart organiskt avfall

1 Publik

1 Bussdepå

(13)

2007-06-26 13

– Linköping

1 Bussdepå

Uppgr.

Substrat Produktion Anv.

Etanol- produktion

rötrest

Extern Åby

Nykvarn

5 Publika

3 Publika Händelö

LNG

Extern

8 Publika

Distribution

rötrest

(14)

2007-06-26 14

– Västerås

rötrest

Extern

Substrat Produktion Uppgr.

Gryta

Kungsängen

1 Bussdepå

1 Publik LNG

Distribution Anv.

rötrest

(15)

2007-06-26 15

– Västerås

(16)

2007-06-26 16

Avloppsslam

+ Lättillgängligt

+ Befintliga anläggningar

+ Processoptimering kan ge ökad potential - Svårt att få acceptans för rötresten

Organiskt avfall

+ Billigt substrat

+ Lösning på avfallsproblematik + Stor potential i Stockholms län

+ Restaurangavfall - lättillgängligt och högkvalitativt

- Komplicerad och dyr förbehandling - Hushållsavfall – svårt att kvalitetssäkra - Sortering och insamling – en barriär - Konkurrens med förbränning

4. Substraten

– fördelar och nackdelar med respektive substrat

Grödor

+ Stor potential

+ Ingen hygienisering

+ Lågt vatteninnehåll och högt gasutbyte i spannmål + Odling av vallgrödor bra för växtföljden

- Dyrt substrat

- Högt vatteninnehåll i vallgrödor - Komplicerad inmatning

- Konkurrens med livsmedelsindustrin

Gödsel

+ Billigt substrat

+ Lösning på luktproblem + Inkomst för jordbrukaren + Minskade metanutsläpp - Lågt gasutbyte

- Högt vatteninnehåll

- Utspritt – långa transportavstånd

(17)

2007-06-26 17

Avloppsslam

Produktion i befintliga reningsverk (fettavskiljarslam delvis inkluderat)

Organiskt avfall från hushåll, restauranger och storkök

107 kg/person, år 55 % behandlas 2020

Grödor

15 % av åkerarealen Vallgrödor och Spannmål

Gödsel

100 % flytgödsel från mjölkkor, kvigor, tjurar och slaktsvin

4. Substraten

– förutsättningar och antaganden

(18)

2007-06-26 18

4. Substraten

– produktionskostnader

Avloppsslam Organiskt avfall Grödor Gödsel

Kr/Nm³ 2,0 – 4,5 5,12 – 6,0 4,92 – 7,90 4,41 – 8,82

A vlo p p ssl am O r g ani sk avf al l G r ö d o r Gö d sel

0 2 4 6 8

10 SäSäljprisljpris

marginal för distribution, tankstation och skatt

(19)

2007-06-26 19

5. Potentialen

– totala potentialen i Mälardalsregionen

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Stockholms län Uppsala län Södermanlands län

Västmanlands län

Örebro län Östergötlands län

GWh/year

Avloppsslam Organiskt avfall Grödor

Gödsel

(20)

2007-06-26 20

5. Potentialen

– andel av bensin- och dieselförbrukningen

% av totala användningen av bensin och diesel

Stockholms län 4,9

Uppsala län 22,2

Södermanlands län 21,7

Västmanlands län 20,4

Örebro län 17,0

Östergötlands län 24,3

Total: 13,5

(21)

2007-06-26 21

6. Scenario 2020 f

6. Scenario 2020 föör Stockholms lr Stockholms läänn

– utgångspunkt

Potentialen i

lokala råvaror Scenario 2020

(22)

2007-06-26 22

Anläggning Mängd organiskt avfall

Kommuner

Sofielund

Ecoferm Ny + Befintlig

30 000 ton 30 000 ton

Botkyrka, Ekerö, Haninge, Huddinge, Nacka, Nykvarn, Nynäshamn, Salem, Södertälje, Tyresö

Henriksdal 37 000 ton Bromma 20 000 ton 57 000 ton

Stockholm, Solna, Sundbyberg, Lidingö, Vaxholm, Värmdö

Brista Ny 25 000 ton 25 000 ton

Danderyd, Järfälla, Norrtälje, Sigtuna, Sollentuna, Täby, Upplands Väsby, Upplands Bro,

Vallentuna, Österåker 6. Scenario 2020 f

– organiskt avfall

(23)

2007-06-26 23

Ecoferm Ecoferm

Ny Bromma

Henriksdal Organiskt

Avfall

112 000 ton

20 000 37 000

Brista Ny

25 000

30 000

Förslag till behandling av organiskt avfall

6. Scenario 2020 f

– organiskt avfall

(24)

2007-06-26 24

27 000 ton spannmål 19 000 ton vallgrödor

27 000 ton + 13 000 ton spannmål 19 000 ton + 9 000 ton vallgrödor

2 anläggningar norr om Stockholm

Andel av åkerarealen

• 15 % Vallgrödor

• 85 % Spannmål 6. Scenario 2020 f

– vallgrödor och spannmål

1 anläggning Söder om Stockholm

Andel substrat

• 40 % Vallgrödor

• 60 % Spannmål

(25)

2007-06-26 25

15x 7 000 ton

5x 7 000 ton

5 gårdsbaserade

anläggningar söder om Stockholm

6. Scenario 2020 f

– gödsel

15 gårdsbaserade anläggningar norr om Stockholm

(26)

2007-06-26 26 Villkor:

Distribution med trailer: 1kr/m³

Gasledning: 4 Mkr/km (<20 km) 1 Mkr/km (>20 km)

Avskrivning: 20 år

Realränta: 6%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Avstånd till gasnätet (km )

Biogasproduktion (MNm3/år)

Ej lönsamt med gasledning Lönsamt med gasledning

6. Scenario 2020 f

– När är det lönsamt att lägga

gasledning?

(27)

2007-06-26 27

Rågasproduktion (MNm³) GWh

Henriksdal 10 65

Bromma 3,2 21

Käppala* 5,7 37

Lindholmen ARV* 0,2 1,3

Rimbo ARV* 0,05 0,3

Himmerfjärden ARV* 3 20

Totalt 22,2 144,6

* Har idag ej uppgradering

6. Scenario 2020 f

– avloppsslam

(28)

2007-06-26 28

Gas pipe

Gas pipes for farm-based production

Planned Biogas grid in Stockholm Gas distribution by vehicle

48 000 ton Grödor 100 GWh

10 MNm³ 85 MSEK

24 000 ton Grödor 50 GWh

5 MNm³ 60 MSEK

7 000 ton Gödsel 1 GWh

0,1 MNm³ 3 MSEK

Befintligt reningsverk

25 000 ton Organiskt avfall 30 GWh

3 MNm³ 140 MSEK

6. Scenario 2020 f 6. Scenario 2020 föör r

Stockholms l

Stockholms lään n

- förslag på

infrastruktur

(29)

2007-06-26 29

Anläggning Gasledning Uppgradering Förbehandling Summa

Mkr Mkr Mkr Mkr Mkr

Organiskt avfall

Henriksdal 97 ─ ─ 71 168

Bromma 55 ─ ─ 43 98

Ecoferm New 140 ─ inkl. inkl. 140

Brista New 140 ─ inkl. inkl. 140

Totalt: 546

Grödor

Brista 85 90 inkl. inkl. 175

Hagby 60 20 inkl. inkl. 80

Gladö 85 40 inkl. inkl. 125

Totalt: 380

Gödsel

Lindholmen ARV 21 40 10 inkl. 71

Rimbo ARV 24 40 10 inkl. 74

Himmerfjärden ARV 15 40 15 inkl. 70

Totalt: 215

Totalt: 1 141

6. Scenario 2020 f

– investeringskostnader

(30)

2007-06-26 30

CBG Produktion (MNm³)

Organiskt avfall (+ avloppsslam)

Henriksdal ARV 11,2

Bromma ARV 4,6

Ecoferm (Ny + Befintlig) 3,8

Brista Ny 3,2

Käppala ARV 3,7

Totalt: 26,5

Grödor

Brista 10,8

Hagby 5,4

Gladö 10,8

Totalt: 27

Gödsel (+ avloppsslam)

Lindholmen ARV 0,8

Rimbo ARV 0,8

Himmerfjärden ARV 2,5

Totalt: 4,1

Totalt: 57,6

•

58 MNm

³

CBG

• 570 GWh

• 1 141 MSEK

• 60 000 personbilar

6. Scenario 2020 f

6. Scenario 2020 för Stockholms lör Stockholms läänn

– total produktion

(31)

2007-06-26 31

Samarbete med jordbruket –påverkande faktorer

Q Ekonomiska incitament

Q Eu-bidrag med 45 Euro/ha

Q Konkurrens med livsmedelsindustrin

Q Konkurrens med etanolproduktion 7. Expertseminarium

7. Expertseminarium

(32)

2007-06-26 32

Rötresten – en flaskhals

Q Återföring av näringen – en del av huvudsyftet

Q Högt vatteninnehåll i rötresten försvårar möjligheten till lönsamma transporter

7. Expertseminarium 7. Expertseminarium

(33)

2007-06-26 33

Vad behövs för att förverkliga scenariot?

Q Samhället och kommunerna

- skapa förutsättningar i form av ekonomiska incitament och morötter

Q Aktörerna på marknaden

- agera utefter de förutsättningar som finns 7. Expertseminarium

7. Expertseminarium

(34)

2007-06-26 34

Möjliga flaskhalsar i systemet

Q Högt vatteninnehåll i rötresten – ineffektiva transporter

Q Högt vatteninnehåll i substraten – ineffektiva transporter

Q Distributionen av gasen

Q Kompetens

Q Teknik 7. Expertseminarium 7. Expertseminarium

(35)

2007-06-26 35 Q Viktigt med samarbete i regionen

Q Storskaliga system för organiskt avfall och grödor

Q Gårdsbaserade system för gödsel

Q Lönsamt med gasledning i storskaliga system

Q Ej lönsamt med långa gasledningar från gårdsbaserad produktion – användning av gasen på gården istället

Q Ett utbyggt gasnät gynnar lönsamheten för uppkoppling av gårdsbaserad produktion i framtiden

Q Vatten – en flaskhals 8. Slutsatser

8. Slutsatser

(36)

2007-06-26 36 Q Investeringskostnader för anläggningar för olika substrat varierar –

anläggning för organiskt avfall/hushållsavfall dyrast

Q Kostnaden för substraten varierar – grödor dyrast

Q Varierande produktionskostnader – produktion i reningsverk billigast

Q Produktionskostnaden möjliggör ett säljpris lägre än bensinpriset 8. Slutsatser

8. Slutsatser

(37)

2007-06-26 37 Q Utreda möjligheterna till ett effektivt system för sortering och insamling av

organiskt avfall, beslut om att börja samla in avfallet behövs

Q Utredning av lämpliga lokaliseringar för produktionsanläggningar

Q Ytterligare utreda lönsamheten i att bygga gasledningar

Q Uppbyggnad av ett gasnät baserat på det befintliga stadsgasnätet

Q Fler tankstationer – undersöka möjliga lokaliseringar

Q Utveckling av förädlingstekniker för rötresten

Q Utveckla effektiva insamlings- och transportssystem för grödor

Q Undersöka hur långa avstånd det är lönsamt att transportera substraten 9. Fö9. Förslag prslag påå fortsatt arbetefortsatt arbete

(38)

2007-06-26 38

9. Fö9. Förslag prslag påå fortsatt arbetefortsatt arbete

Q Ekonomiska incitament – samarbete med jordbruket

Q Ekonomiska incitament – aktörer villiga att investera

Industri Ekonomisk

lönsamhet Tillgång till biogasfordon Tankstationer

Scenario 2020

Samarbete med jordbruket Samarbete med

hushållen

Marknad

Ekonomiska incitament Insamling av

organiskt avfall

Politiska beslut

(39)

2007-06-26 39

Ellen Mårtensson ellen@kth.se 0709- 10 43 83

www.biogasmax.eu