Etablering af biogasanlæg · Dato for aflevering 4. juni 2013 Antal sider (inkl. Bilag) 67 Antal...

Etablering af biogasanlæg Mads Emil Møller

Aarhus Maskinmesterskole

4-6-2013

1

Projekttitel Etablering af biogasanlæg

Projekttype Bachelorprojekt

Uddannelse Maskinmester

Uddannelsesinstitution Aarhus Maskinmesterskole

Vejleder Torben Christensen, Adjunkt, Maskinmester

Dato for aflevering 4. juni 2013

Antal sider (inkl. Bilag) 67

Antal normalsider 28,8 sider

Antal bilag 3

Udarbejdet af

Mads Emil Møller

Studienummer A08240

2

Abstract According to the Kyoto Protocol several nations have committed themselves to an international agreement

to protect the earth's climate and among those nations is Denmark. The main objective with the Kyoto

Protocol is to reduce the greenhouse gases which are causing a worldwide temperature increase. Since

Denmark is member of the Kyoto Protocol, public companies in Denmark have to take responsibility and

take action of lowering the carbon dioxide emissions which is the best known greenhouse gas. To motivate

the companies in Denmark the Danish government is providing better economic advantages for companies

which are producing renewable energy such as wind power and bioenergy.

The topic in this report is based on how a domestic wastewater treatment facility is considering switching

in to a new way of thinking by producing renewable energy. It will be treated how to implement a biogas

production based on activated sludge from the wastewater treatment facility. On request by the plant

manager from the wastewater treatment facility two scenarios will be followed to see which one is the best

solution for the plant manager. One scenario is about only to produce biogas from one biomass ingredient

which is the activated sludge. Another scenario is concerning mixing the activated sludge with other

biomass alternatives such as manure. To be able to deal with two biomass ingredients a larger biomass

plant is needed and there will be found an appropriate location for the larger biogas plant.

To ensure a high level of biomass volume in the local area around the location of the large biogas plant

there performed analysis of biomass volume.

The economy on a biogas plant is based on methane production therefore dry matter and methane

estimations are done so the biogas plant earnings can be calculated.

Since the domestic wastewater treatment facility only is able of producing activated sludge there is

investigated in optimizing methods for gathering a higher level of COD (Chemical Oxygen Demand) from

the wastewater treatment facility. The research which is done for gathering a higher level of COD from the

waste water is to increase the biogas production which is dependent on nutrients for anaerob digestion.

Several biogas reactors will be investigated to find a suited biogas reactor to treat the available biomasses.

After digestion of the biomass in the primary digester it will be investigated which biological changes are

caused on the biomass by the digestion.

3

Indhold Abstract ............................................................................................................................................................. 2

Forord ................................................................................................................................................................ 5

Indledning .......................................................................................................................................................... 6

Problemanalyse ............................................................................................................................................. 6

Problemformulering ...................................................................................................................................... 7

Afgrænsning .................................................................................................................................................. 7

Metode .......................................................................................................................................................... 8

Validering af empiri ....................................................................................................................................... 9

Anlægsbeskrivelse af rensningsanlægget ........................................................................................................ 10

Mekanisk rensning ....................................................................................................................................... 10

Biologisk og kemisk rensning ....................................................................................................................... 11

Estimering af metan ........................................................................................................................................ 13

Hvad er og hvordan produceres biogas ....................................................................................................... 13

Tørstof ......................................................................................................................................................... 14

Glødetab ...................................................................................................................................................... 14

Nedbrydning af biomasse ............................................................................................................................ 15

Nedbrydningsgrad ....................................................................................................................................... 18

Beregning af den estimerede biogas produktion ........................................................................................ 20

Delkonklusion .............................................................................................................................................. 25

Opblanding af biomasser ................................................................................................................................. 26

Del konklusion ............................................................................................................................................. 30

Placering af biogasanlægget ............................................................................................................................ 31

VVM-screening ........................................................................................................................................ 31

Tiltag imod lugtemission.......................................................................................................................... 32

Emission fra gasmotor ............................................................................................................................. 33

Udvidelsesmuligheder ................................................................................................................................. 34

Delkonklusion .............................................................................................................................................. 35

Anlægstype ...................................................................................................................................................... 36

Reaktortyper ................................................................................................................................................ 36

Det anaerobiske filter .............................................................................................................................. 36

4

UASB teknologi ........................................................................................................................................ 38

Upthane ....................................................................................................................................................... 39

EGSB teknologi ......................................................................................................................................... 40

Memthane ................................................................................................................................................... 42

CSTR anlægget ............................................................................................................................................. 43

Del konklusion ................................................................................................................................................. 46

Optimering af biogasudnyttelsen på rensningsanlægget ............................................................................... 47

Delkonklusion .............................................................................................................................................. 50

Indvirkning på miljø ......................................................................................................................................... 51

Gødning ....................................................................................................................................................... 51

Udledning af drivhusgas .............................................................................................................................. 53

Delkonklusion .............................................................................................................................................. 54

Prisoverslag ...................................................................................................................................................... 55

Konklusion ....................................................................................................................................................... 56

Perspektivering ................................................................................................................................................ 56

5

Forord Under mit praktikophold på Xergi A/S, der bl.a. beskæftiger sig med design af biogas, tilegnede jeg mig en

viden, der forstærkede min interesse for omstændighederne omkring etablering af biogasanlæg. Jeg blev

opmærksom på, at det lokale rensningsanlæg i min hjemby Skive ikke havde etableret en biogasproduktion

i forbindelse med behandlingen af slam. Det undrede mig, og en ide tog langsom form. Jeg kontaktede

rensningsanlægget og vurderede herefter, at der var basis for et bachelorprojekt.

Herefter vurderede jeg, efter moden overvejelse, at et sådant projekt ville kunne tilfredsstille kravene til

den afsluttende rapport på maskinmesteruddannelsen, hvor der ønskes udarbejdet en projektrapport, der

omhandler en selvvalgt problemstilling. Projektet tilfredsstiller ligeledes formålet med rapporten, hvor man

skal demonstrere, at man kan arbejde udviklingsorienteret og identificere problemstillinger fra det

pulserende erhvervsliv.

Jeg vil gerne rette en særlig tak til følgende personer for bidrag med vejledning, materiale og diskussioner i

forbindelse med projektet.

Torben Christensen, Aarhus Maskinmesterskole

Tage Damsgaard, Driftsmester, Skive rensningsanlæg

Anders Peter Jensen, Proces specialist, Xergi A/S

Martin Leegaard Riis, Ingeniør, Xergi A/S

Simon Madsen, Personale chef, Xergi A/S

Lars Bach, Idriftsættelsesingeniør, Xergi A/S

6

Indledning

Skive Kommune er ambitiøs med hensyn til energi optimering og har oprettet en særlig udviklingsafdeling

målrettet klima og energi. Denne afdeling for energibesparende foranstaltninger har igennem en årrække

lavet energibesparende tiltag på kommunale bygninger i Skive. I 2008 var året, hvor tiltagene gav frugt og

Skive kunne bryste sig med en titel som landets første energiby.i Ifølge Skive Kommunes klima og energi

strategi er der fremlagt en vision om at blive CO2 neutral i år 2029.ii Det kniber dog for Skive Kommune at

udnytte biogaspotentialet i biomasserne, der er til rådighed i Skive og omegn. Blandt andet udnytter det

lokale rensningsanlæg i Skive ikke det biogaspotentiale, der måtte være i den overskydende produktion af

slam, som dannes i forbindelse med rensning af Skive og omegns spildevand og der er således plads til

forbedringer med hensyn til visionen om at blive CO2 neutral.

Skive vand A/S, der blandt andet driver Skive Rensningsanlæg, ejes af Skive kommune. Foruden Skive

Renseanlæg driver Skive Vand A/S også 6 andre rensningsanlæg og 10 vandværker med tilhørende

ledningsnet.iii

Problemanalyse

Skive Renseanlæg er et mekanisk og bio-kemisk renseanlæg, der blev færdig bygget i 1990 og er

dimensioneret til at rense spildevandet fra 123.000 personer i overensstemmelse med den daværende

Regerings første Vandmiljøplan. Dog er rensningsanlæggets belastning væsentligt reduceret efter slagteriet

i Skive er ophørt og belastningen er nu kun på 60.000 personer. Ifølge Recipientkvalitetsplanen, som er

udarbejdet af Limfjordskomiteen, er udledningskravene i Limfjorden yderligt skærpede.

Skive Renseanlæg er konstrueret på sådan en måde, at der ikke er mulighed for aftapning af primær slam

og på grund af dette er det driftsledelsens vurdering, at biogaspotentialet ikke har været stort nok i det

sekundære slam til, at kunne producere en tilfredsstillende mængde biogas. Af denne grund er der aldrig

blevet etableret et biogas anlæg på Skive Renseanlæg.

I takt med af at Skive by ønsker at blive CO2 neutral i 2029 ønsker den kommunale ledelse, at Skive

Renseanlægs driftsledelse foretager en ny vurdering af, hvor meget biogas med tilhørende slam, der kan

produceres. Det er muligt at det biologiske slam skal opslemmes med andre biomasser med et højere

biogaspotentiale, for at der vil være økonomi i at etablere et biogasanlæg, der kan håndtere slammet.

7

Problemformulering

Hvorledes implementeres der et økonomisk rentabelt biogas anlæg, som kan behandle det biologiske slam

fra Skive Renseanlæg?

Herunder skal der redegøres for:

Placering

Økonomi

Indvirkning på miljø

Hvilke konstruktionsmæssige ændringer skal der fortages af rensningsanlægget for at optimere udbyttet af

biomasse til et eventuelt biogasanlæg?

Hvad vil det betyde for landbrugsjorden, at slammet fra Skive renseanlæg behandles i et biogas anlæg

inden slammet overdrages til landbruget?

Afgrænsning

Dimensionering af komponenter vil kun blive udført, hvis de har direkte relation til gasproduktionen og

med hensyn til beregninger af varmetransmission betragtes komponenterne som adiabatiske.

Til estimering af metangas produktionen fra den aktuelle biomasse vil den fyldestgørende løsning være at

opstille en prøvestand af et miniature biogasanlæg. Her vil det være muligt at måle mængden og indholdet

af den producerede biogas. Indtegnes der en kurve i et koordinatsystem over mængden af produceret gas

og opholdstiden af biomassen i prøvestanden vil der tegne sig et billede af, hvor lang tid det tager før at

biomassen er fuldt nedbrudt i den anaerob atmosfære.

Problemet med denne metode er, at den er meget tidskrævende og tiden, der er stillet til rådighed til et

projekt af denne type, har ikke været optimal til at anvende metoden. Ligeledes har der heller ikke været

tid til at få analyseret kvaliteten af det organiske materiale fra det biologiske slam. I stedet er der taget

udgangspunkt i erfaringsmæssig empiri fra videnstunge virksomheder og teoretisk viden.

Det nærværende projekt tager kun udgangspunkt i biogasproduktion med henblik på el produktion samt en

vurdering af om projektet er rentabelt afgrænset til dette. Kan det valgte generatorsæt levere den

fornødne varme til opvarmning af biomasse vil projektet betragtes som rentabelt.

8

Der findes adskillige motorer der er ombygget til at kunne fungere på metangas men af special

konstruerede gasmotorer findes der kun fabrikanten Jenbacher og denne fabrikant vil blive brugt i det

foreliggende projekt.

Metode

Maskinmesterstudiet har suppleret med teoretisk viden via bøger og undervisningsmateriale, som er

brugbart til dette projekt. Der er yderligt blevet hentet teoretisk viden fra bøger og undervisningsmateriale,

der er målrettet til emnet på projektet.

Erfaringsmæssig, empirisk viden kommer fra praktikopholdet hos Xergi A/S, som netop beskæftiger sig

design af biogasanlæg. Herfra vil der også være mulighed for at indhente yderlig empiri i løbet af

projektperioden, hvis der opstår behov for det.

Løbende under projektet vil der blive udført interviews med personer som ligger inde med relevant viden til

projektet.

Ved store længerevarende projekter som dette kan det være en fordel at dele projektet op i delmål eller

milesten. Se nedenstående grafiske illustration, der giver et overblik over projektets milesten.

Figur 1 Gantt kort til projektstyring Kilde: Egenproduktion

22-apr 29-apr 06-maj 13-maj 20-maj 27-maj 03-jun 10-jun

Emneproblemformulering

Beregning og estimering af metan

Dimensionering og indhente tilbud

Beregning af afgivet elektrisk effekt

varmebalance

økonomi og miljø

Start dato

Varighed

9

Validering af empiri Diverse lærebøger og materiale, der er anvendt som opslagsværk til denne rapport, er udgivet af

anerkendte forfattere og virksomheder, og må således anses for at være pålidelige kilder.

Ligeledes vurderes empiri indsamlet via interviews med driftspersonalet på Skive rensningsanlæg og

personalet fra Xergi at have baggrund i pålidelige kilder. Med henblik på validering er interviewpersonernes

udsagn senere sammenholdt med lærebøgernes viden og anbefalinger.

10

Anlægsbeskrivelse af rensningsanlægget

Mekanisk rensning

Spildevandet fra Skive by og omegn pumpes igennem indløbspumpestationen, der er markeret på figuren

nedenunder med nummer 1. I indløbspumpestationen gennemgår spildevandet første del af den

mekaniske rensning ved brug af riste, der opsamler groft affald i form af plastikposer, papir og lignende. En

mekanisk anordning renser ristene automatisk, hvorefter affaldet presses tør for vand inden affaldet

sendes til affaldsforbrænding. I anden etape med mekanisk rensning frasorteres fedt og sand, hvilket

foregår i reservoir med markering nummer 2. Fedt har en lavere densitet end spildevandet og vil derfor

flyde op på toppen af spildevandet, hvorefter det kan skrabes af til opbevaring i en fedtbrønd. Sandet vil

sedimentere sig på bunden af reservoiret, hvor det kan fjernes.

Ved regnmængder, der er større end renseanlæggets kapacitet, pumpes det overskydende regnvand til et

buffer reservoir, markering nummer 3. Herfra kan det overskydende regnvand pumpes tilbage til anlægget,

når det er klar til det.iv

11

Figur 2 Skive Renseanlæg. Kilde: Skive Vand A/S http://www.skivevand.dk/spildevand/renseanlaeg/skive

Biologisk og kemisk rensning

Spildevandet, der er renset for fedt og sand, tilsættes nu jernsulfat, der skal udfælde fosfor i spildevandet.

Doseringen af jernsulfat sker fra opbevaringstanken, der er markeret med nummer 4. Selve udfældningen

sker i procestanken, der er markeret med nummer 5. I procestanken fjernes der yderligt organisk materiale

og kvælstof ved brug af aktiv slam processen. De nitrificerende bakterier i det aktive slam kræver aerobe

forhold og til at levere luft til denne proces bruges der kompressor kapacitet, der er placeret i bygning

nummer 6.

I efterklaringstankene, nummer 7, vil den biologiske slam sedimentere sig på bunden af tanken, og her vil

en del af slammet pumpes tilbage i processtanken for at vedligeholde en passende koncentration af aktivt

slam. Den overskydende biologiske slam pumpes til koncentreringstanken, der egentligt fungerer som

slamlager inden slammet homogeniseres i tank nummer 11.

12

Efterklaringstankene er den sidste etape i renseprocessen, herefter iltes spildevandet med en

iltningstrappe, nummer 10. Efter iltning kan spildevandet pumpes ud i recipienten, som er Skive Fjord.

Tidligere er slammet blevet pumpet fra Skive rensningsanlæg igennem en ca. 5 km rørstrækning til et

slambassinanlæg beliggende ved Stårup. Slambassinanlægget havde til opgave at dræne overskydende

vand fra slammet. Den tilbageværende fiberfraktion er derefter blevet benyttet til udspredning på

landbrugsarealer. Denne procedure er midlertidigt stoppet for i stedet at separere den biologiske slam til

en fiberfraktion og en væskefraktion på selve rensningsanlægget. Væskefraktionen pumpes tilbage til

renseprocessen og fiberfraktionen hentes i lastbil til udspredning på landbrugsarealer. Selvom denne

slambehandlingsprocedure er stoppet, eksisterer rørledningen stadig og kan genetableres.

13

Estimering af metan

Hvad er og hvordan produceres biogas Ved industrielt produktion af biogas, lagres organisk materiale for en given periode i en biogasreaktor, hvor

en kontrolleret nedbrydningsproces nedbryder det organiske materiale under anaerobe forhold. De fleste

organiske materialer kan nedbrydes biologisk. Kun organisk materiale med en meget kompliceret struktur,

fx lignin, kan ikke nedbrydes biologisk. Lignin er et fyldstof i træ og som netop giver planterne en

beskyttelse imod bakterier.v Når nedbrydningsprocessen er kontrolleret, betyder det, at biogasreaktoren er

podet med en række bakterier, der samarbejder om at nedbryde det organiske materiale og at biomassen

lagres under en konstant given temperatur.

Under anaerob nedbrydning af det organiske materiale vil bakterierne i reaktoren danne restprodukter,

hvor metan gas og kuldioxid er den dominerende del af disse restprodukter. Ifølge Peter Jacob Jørgensen

fra Planenergi, er det muligt at lave et generelt billede af gassammensætningen af biogas. Denne generelle

gassammensætning er illustreret i nedenstående figur.

Denne sammensætning er kun vejledende, og det fremgår af figuren, at indholdet af metan gas varierer fra

55 % til 70 %, hvilket har stor betydning for kvaliteten af biogassen. Det fremgår også at biogas hovedsagligt

består af metangas og kuldioxid, og mængden af kuldioxid, der dannes ved produktion af biogas, svarer til

den samme mængde som blev brugt af biomassen. Derfor regnes biogas produktion i dag for at værende

CO2 neutral. For at få et reelt billede af den aktuelle biogassammensætning skal der tages hensyn til den

procentvise sammensætning af biomasserne, samt kvaliteten af de pågældende biomasser.

Figur 3 Generel sammensætning af biogas. Kilde: Peter Jacob Jørgensen

14

Tørstof

For at kunne estimere metan potentialet i det biologiske slam fra Skive rensningsanlæg skal slammet først

analyseres for at kunne afklare, hvor stor mængde af organisk materiale slammet indeholder. Driftsmester

på Skive rensningsanlæg, Tage Damsgaard oplyser at der produceres 3000 tons slam ved 20 % tørstof årligt

og grunden til at mængden på slammet oplyses sammen med tørstof indholdet er at, hvis slammet

indeholder meget vand vil der tegne sig et urealistisk billede af, hvor meget slam der reelt er.

Den samlede mængde tørstof TS, der produceres årligt Ifølge driften på Skive rensningsanlæg:

Ud fra Lab Vests analysevi, der er vedlagt som bilag, fremgår det, at tørstofindholdet i slammet er 201 g / kg

slam, hvilket er 20,1 % og dette kan variere fra analyse til analysevii. Egentligt skulle der have været brugt

analyserapporter for et helt år og taget gennemsnitsprocenten af tørstoffet, men der har kun været tilgang

til denne ene analyse; derfor vil der til den videre estimering blive taget udgangspunkt i Lab Vests analyse.

Der skal dog være opmærksomhed på, at her er der en unøjagtighed og at indholdet af tørstof står i direkte

relation til indholdet af organisk materiale, fordi tørstoffet normalt indeholder 60 % til 65 %viii organisk

materiale. Derfor er tørstofindholdet ifølge Lab Vests analyse nærmere:

Glødetab

Fordi Skive Rensningsanlæg hovedsagligt renser spildevand fra husholdninger vil tørstoffet indeholde både

uorganisk og organisk materiale. Til at fastslå mængden af det organiske materiale i tørstoffet er der lavet

en analyse af glødetabet af tørstoffet. Analysen foregår ved at en portion af tørret slam vejes og opvarmes

i en ovn til 550oCix. Ved 550oC vil alt organisk materiale forsvinde og tilbage vil kun være uorganisk

materiale, som kan vejes og holdes op imod første vejning, for at fastslå glødetabet. Ud fra

analyserapporten fra Vest Labx fremgår det at glødetabet på 61,1 %, hvilket betyder at 61,1 % af selve

tørstoffet er organisk materiale.

Med henblik på senere at kunne beregne metan produktionen skal der beregnes, hvor meget af det

organiske materiale, der er i tørstoffet, vejer pr. kg slam:

15

På års basis giver den samlede mængde organiske materiale:

Nedbrydning af biomasse

Efter mængden af det organiske materiale er fastslået skal det organiske materiale analyseres med henblik

på at bestemme kvaliteten af det. Kvaliteten af det organiske materiale afhænger af, hvordan den

procentvise sammensætning af fedt, protein, let omsættelige kulhydrat og svært omsættelige kulhydrater

er.

Biogasprocessen i biogasreaktoren kan deles op i tre trin, som det er illustreret på figuren nedenunder.

Inden det organiske materiale pumpes i biogasreaktoren skal materialet findeles sådan at bakterierne i

biogasreaktoren kan få adgang til det organiske materiale. Der kan være tale om plantedele der er

emballeret fra naturen i lignin, hvor det gælder om mekanisk at få brudt emballagen.

16

Når biomasserne er nyankommet til reaktoren, befinder de sig også i starten af hydrolyse processen og her

har biomasserne en høj molekylevægt, fordi molekylerne er sammensat af flere monomerer og benævnes

polymerer. Selve hydrolysen er en separation af molekylerne med høj molekylevægt til flere mindre

molekyler. Denne separation er første skridt i retningen af nedbryningen af det organiske materiale, hvad

enten der er tale om proteiner, kulhydrater eller fedtstoffer. Et eksempel på disse polymerer er cellulose,

som er et hyppigt organisk materiale og som består af sammenkædede glukosemolekyler (sukker,

kulhydrat). Under hydrolysen bliver protein nedbrudt til aminosyrer og hovedparten af fedt bliver nedbrudt

til langkædede fedtsyrer.xi

Efter det organiske materiale er blevet separeret til mindre monomerer overtager et andet hold bakterier

arbejdet og monomererne tranformeres nu til syre. Under syredannelsen nedbrydes 50 %xii af produkterne

fra hydrolysen, som er sukker, aminosyrer og langkædede fedtsyrer, til eddikesyre, imens 20 % nedbrydes

til kuldioxid og brint. De resterende 30 % nedbrydes til kortkædede fedtsyrer. Store mængder protein vil

Figur 4 Figur 4 Anaerob nedbrydning af organisk materiale. Kilde: Peter Jacob Jørgensen

17

generer store mængder ammoniak, som kan virke hæmmende på metan produktionen; derfor undgås helst

for meget protein. Fedt er meget velkommen i en biogasreaktor, fordi det har et stort biogaspotentiale.

Under metan dannelsen samarbejder to forskellige bakteriegrupper om at nedbryde eddikesyren, brinten

og kuldioxiden til metangas. Et hold bakterier er specialiseret i at nedbryde eddikesyre til metan gas, hvor

et andet hold bakterier er specialiseret i at nedbryde brint og kuldioxid til metan gas. Ud fra den samlede

mængde metan gas reaktoren fremstiller, kommer 70 %xiii fra eddikesyren og 30 % fra brint og kuldioxid.

18

Nedbrydningsgrad

Af den samlede mængde af organisk materiale, der bruges i reaktoren er der kun en procentdel, der bliver

nedbrudt og er med til at producere metan gas. Der er flere afgørende faktorer, der har indvirkning på

nedbrydningsgraden af biomassen, og de forskellige biomasser er heller ikke lige lang tid om at blive

nedbrudt. Som navnene antyder, er let omsættelige kulhydrater hurtigere at nedbryde end svært

omsættelige kulhydrater. De svært omsættelige kulhydrater har et større metan udbytte end de let

omsættelige men de svært omsættelige har kun en nedbrydningsgrad på 30 %xiv, hvorimod de let

omsættelige kulhydrater har en nedbrydningsgrad på 90 %.

Ud fra ovenstående i afsnittet vedrørende nedbrydning af biomasse fremgår det, at jo mere af det

organiske materiale der nedbrydes des mere metangas produceres der. Det er ikke muligt for bakterierne

at nedbryde alt det organiske materiale, fordi der kontinuerligt bliver pumpet en ny batch af biomasse ind

reaktoren samtidig med at biomassen omrøres. Dette gælder kun, hvis der er tale om en CSTR reaktor

(Continuously Stirred Tank Reactor). Nedbrydningsgraden kan dog forbedres ved at forlænge opholdstiden

af biomassen i reaktoren, hvilket fremgår ud fra figuren nedenunder. Det ses at kurverne er meget stejle i

starten af opholdstiden i reaktoren, hvorefter de flader ud og efter 30 dage er der et minimalt metangas

udbytte per dag.

Figur 5 Nedbrydning af organisk materiale ved 300C. Kilde: Peter Jacob Jørgensen

En metode til at øge hastigheden på nedbrydningen i reaktoren er at hæve temperaturen i biomassen, dog

ikke højere end 65oCxv, herefter opnås den modsatte effekt. Ligeledes er temperaturen og pH- værdien

vigtig med hensyn til mængden af fri ammoniak i reaktoren. På figuren nedenunder er det illustreret

19

grafisk, hvordan ammoniak tager sig ud i forhold til temperaturen og pH- værdien. Ammoniak i for høje

koncentrationer er uønsket i biogasreaktoren, fordi den hæmmer de nedbrydende bakterier i reaktoren.

Protein er kvælstofholdigt og under nedbrydningen af protein dannes der ammoniak. Hvis der bruges en

stærk proteinholdig biomasse skal det vurderes om driften skal foregå ved mesofil temperatur eller termofil

temperatur.

Figur 6 Ammonium og ammoniak balance. Kilde: Peter Jacob Jørgensen

I en sund biogas reaktor er der ligevægt imellem ammonium og ammoniak men stiger pH-værdien eller

temperaturen vil ammonium danne ammoniak.

20

Beregning af den estimerede biogas produktion

Som det er nævnt i det foregående afsnit har opholdstiden i reaktoren og temperaturen indvirkning på

biogaspotentialet af biomassen, men ud fra minimum og maksimum værdier af metanproduktionen for den

pågældende biomasse, er det muligt at beregne inden for hvilken margin biogasproduktionen kommer til at

lægge inden for. På figuren nedenunder er det illustreret, hvordan erfaringsmæssig gasproduktion vil kunne

give en indikation på det teoretiske eller typiske metangas udbytte fra biologisk slam. Det ses, at aflæses

metangas udbyttet for biologisk slam vil komme til at ligge imellem 0,10 - 0,20 Nm3 metan pr. kg VS.xvi

Figur 7 Gasproduktion af forskellige biomasser. TS er tørvægt af biomassen og VS er det organiske materiale. Kilde Peter Jacob Jørgensen

Ved udelukkende kun at bruge den biologiske slam fra rensningsanlægget vil den minimale og garanterede

produktion af metangas årligt blive:

Ved udelukkende kun at bruge den biologiske slam fra rensningsanlægget vil den maksimale produktion af

metangas årligt blive:

21

Til den videre beregning antages det, at metanproduktionen for slammet vil ligge i mellem minimum og

maksimum estimering.

Med henblik på at vurdere om der er økonomi i en eventuel el produktion af den beskedne

metanproduktion, skal der vælges motorstørrelse og dens daglige driftstid for at kunne beregne om

motoren kan producere varme nok til opvarmning af biomassen. Hvis motoren ikke kan nå at levere den

nødvendige varmemængde må det antages at der ikke er økonomi i at producere el med denne biogas

mængde. Grunden til at motoren skal kunne opvarme biomassen er, at renseanlægget ellers bliver nødt til

at bruge en sekundær opvarmningsmetode i form af en kedel og driften af denne kedel vil blive en ekstra

udgift.

Den mindste special konstruerede gasmotor fra fabrikanten Jenbacher er med en afgivet elektrisk effekt på

250 kWxvii el og en afgivet termisk effekt på 293 kW. Generatorsættets elektriske virkningsgrad er på 0,39

og metangassens nedre brændværdi på 9,97 kWh / Nm3.xviii

Med den mængde metangas, der er til rådighed vil generatorsættet årligt køre:

Dagligt vil generatorsættet køre:

Generatorsættets årlige el produktion:

Af el produktionen vil der blive brugt ca. 15 % til anlæggets egetforbrug, der går til at drive diverse pumper,

macerator og omrører osv. xixEfter der er korrigeret for anlæggets eget elforbrug er el produktionen på:

22

For at beregne, hvorvidt overskudsvarmen fra gasmotoren rækker til at opvarme biomassen skal motorens

afgivne termiske effekt beregnes. Motorens afgivne termiske effekt er på 293 kW og kommer dels fra en

varmeveksler, der udnytter varmen fra motorens kølevand, og dels fra en economiser der udnytter varmen

fra den varme røggas.

Det skal dog medregnes at motorfabrikanten i dokumentationen har oplyst en tolerance på +/- 8 % på den

totale afgivne termiske energi.xx

Garanteret afgivet termisk effekt, som der er til rådighed fra motoren:

Dertil kommer der et varmetab i systemet på 5 % af varmeproduktionen. Tabene kommer fra

varmevekslere og rør, der, selvom de er isoleret, udveksler varme med omgivelserne.xxi

Ved beregning af den påkrævede effekt til opvarmning af biomassen til procestemperaturen i

biogasreaktoren, skal der tages hensyn til, at det biologiske slam består af en procentdel vand med en

specifik varmekapacitet 4,18 kJ/kg K ved 20oCxxii. En anden procentdel af slammet består af tørstof og ifølge

Martin Leegaard Riis, der er ingeniør hos Xergi A/S, kan tørstoffet betragtes som jord med en specifik

varmekapacitet 1,4 kJ/kg K. Den procentvise sammensætning skal dog medtages ved beregning. Det

antages, at biomassen har en temperatur på 8oC ved opvarmningsstart og som slut procestemperatur

ønskes der 45oC, hvilket er mesofil drift, som, ifølge By- og Landskabsstyrelsen, er en mulig driftsform.

Intervallet 8oC til 45oC er det temperaturspænd varmeeffekt behovet vil blive beregnet ud fra.xxiii

Påkrævet termisk effekt til opvarmning af biomasse til procestemperatur:

( ( )) ( ( ))

Til effektberegningen af opvarmningen til procestemperaturen i biomassen skal der yderligere

kompenseres for et varmetab i den primære reaktor, fordi den vil udveksle varme med omgivelserne. Til at

beregne varmetabet fra den primære reaktor skal størrelsen på denne dimensioneres. Til konvertering af

23

det årlige masseflow af slam til volumeflow, er der brugt vands densitet, hvilket er på 998,2 kg/m3 ved

atmosfæretryk og 20oC. For at tage hensyn til fiberfraktionen er der brugt densiteten for jord med 1400

kg/m3.xxiv

Med henblik på at vælge opholdstiden i reaktoren er der taget udgangspunkt i figur 6 hvor illustrationen

viser, at efter 25 dage begynder hældningen på udrådningskurven for slam at flade ud. Dette betyder at

den organiske del af slammet er ved at være nedbrudt og at gasudbyttet bliver mindre i forhold til

opholdstiden. I praksis kan det betale sig at eksperimentere med opholdstiden i den primære reaktor for at

finde den eksakte opholdstid, som egner sig til det pågældende biogasanlæg og biomasse.

Der vælges en 250 m3 primær reaktor fordi der gerne må være plads til gas og eventuelt kunne der være

økonomi i at forlænge opholdstiden i reaktoren.

Til beregning af varmetabet igennem den krumme overflade på reaktoren bruges der en tilnærmet formel,

hvilket, ifølge Termodynamik side 205, godt kan lade sig gøre. Der er brugt varmekonduktiviteten for

armeret beton 1,7 W/(m K)xxv, mineraluld 0,055 W/(m K) og aluminium 229 W/(m K)og dimensionerne kan

ses ud fra ligningerne. For at fastlægge den udvendige temperatur ved reaktoren er der aflæst en

årsmiddeltemperatur for Danmark i 2012 på 8,7oC på figuren nedenunder.

24

Varmetabet fra den krumme overflade på reaktoren:

( )

Til beregning af varmetabet på toppen og bunden af reaktoren er der brugt samme materialer som på siden

af reaktoren.

( )

Det samlede varmetab fra den primære reaktor:

( )

Figur 8 Danmarks årlige middeltemperatur siden 1873.

Kilde http://www.dmi.dk/dmi/index/klima/klimaet_indtil_nu/temperaturen_i_danmark.htm

25

Den overskydende varme fra gasmotoren:

( )

Delkonklusion

Det største problem med at metanproduktionen er meget beskeden har baggrund i, at den mindste

gasmotor fra fabrikanten Jenbacher kun kan køre 2 timer og 14 minutter dagligt. Selvom varmebalancen

viser, at der er overskydende varme fra motoren vil den korte daglige driftstid stille store krav til

varmeakkumuleringstanken, som skal kunne lagre den varme, motoren genererer. Og den skal kunne

levere varmen til biomassen, når en ny batch skal doseres til den primære reaktor. Her vil et mindre

generatorsæt være passende, da den har en længere daglig driftstid, som gør at varmeproduktionen er

mere jævn. At sænke procestemperaturen på biomassen til for eksempel 35oC er et af de parametre, der

kan reguleres på for at sænke varmebehovet, og som kompensation for den nedsatte temperatur, kan

opholdstiden i reaktoren eller reaktorerne forlænges. Man skal dog være opmærksom på, at ved

nedsættelse af biomassens procestemperatur, er der en risiko for et lavere biogas udbytte.

Under projektperioden har der været taget kontakt til driftspersonalet på rensningsanlæg i Silkeborg og

Åbenrå, da disse rensningsanlæg konstruktionsmæssigt er lignede Skive rensningsanlæg. Lighederne består

i, at disse to rensningsanlæg heller ikke har mulighed for aftapning af primær slam, men har etableret et

biogasanlæg til nedbrydning af deres biologiske slam. Begge steder oplyser driftspersonalet, at de

modtager leveranser af biomasse fra andre virksomheder. Kan Skive rensningsanlæg lave en lignede

ordning kan dette bidrage positivt til en øget metan produktion og i sidste instans en øget el produktion,

som delvist kan kompensere for deres eget el forbrug. Et sådan scenarie vil kunne etableres på den allerede

reserverede grund på Skive rensningsanlæg.

26

Opblanding af biomasser Det blev nævnt i indledningen, at ledelsen på Skive Rensningsanlæg ikke blot ønsker en vurdering af

metanproduktionen af deres slam, men også ønsker en analyse af metanproduktionen ved at opblande

deres slam med andre biomasser. Til at opslemme slammet fra Skive rensningsanlæg er der taget

udgangspunkt i husdyrgødning, hvilket i Danmark er en årlig produktion på ca. 35 millionerxxvi tons fra hele

Danmarks landbrug. Dette gør, at det er klart den største, vigtigste og billigste ressource til

biogasproduktion, og dette er en afgørende faktorer for, at det hovedsageligt er husdyrgødning, der er

brugt som ekstra biomasse i dette projekt.

En passende placering på biogasanlægget vil blive behandlet i et senere kapitel i rapporten, men den valgte

placering er valgt ud fra en vurdering og beregning af mængden af husdyrgødningen, der er til rådighed i

netop dette område. Som hjælp til vurdering af mængden af husdyrgødningen, der er til rådighed er der

taget udgangspunkt i en rapport, der er udarbejdet af Planenergi for Naturgas Midt-Nord i 2009. I

rapporten fremgår det, at der i lokalområdet Salling omkring Skive, hvor renseanlægget er placeret, er der

en årlig produktion på 510.000 tons svinegylle og 380.000 tons kvæggyllexxvii til rådighed i lokalområdet. Af

den nævnte mængde kan der ifølge Foulum Forsøgscenter kun regnes med at være 75 %xxviii til rådighed,

fordi nogle gårdejere allerede har etableret et gårdbiogasanlæg eller blot ikke ønsker at sælge ud af deres

husdyrgødning. Efter der er korrigeret for de 25 % vil der være 285.000 tons kvæggylle og 382.500 tons

svinegylle til rådighed i hele lokal området Salling.

Placeringen der er valgt til selve biogasanlægget er slambassinanlægget i Stårup, hvor slammet afvandes.

Der er flere kriterier der skal være opfyldt for at kunne etablere et biogasgasanlæg på grunden men det er

vigtigt at der er leverandører af husdyrgødning i området, når der tages udgangspunkt i denne type

biomasse. Især med hensyn til husdyrgødning er vigtigt at det produceres så tæt på anlægget som muligt

for at få så korte fragtruter som muligt, da husdyrgødning har et meget lavt tørstofindhold. Det lave

indhold af tørstof gør, at der bruges ressourcer på at fragte biomasse, der har en lav metan afgivelse i

forhold til mængden og dette vil få indflydelse på produktionsprisen på biogassen.

På kortet over Salling nedenunder vises placeringen af fælles biogasanlæg, der er placeret meget langt fra

den valgte placering i Stårup. I rapporten fra Planenergi beskrives det, hvordan Planenergi fravælger at

medregne biogas ressourcer fra Fur og Højslev, fordi det ikke er hensigtsmæssigt at transportere

husdyrgødning gennem Skive og ud til de respektive biogasanlæg, der er markerede på kortet. Derfor kan

der regnes med at have ressourcerne af husdyrgødning til rådighed, som er markerede på kort nedenunder.

Bemærk, hvorledes ressourcerne af husdyrgødningen passer glimrende med placeringen af

biogasanlægget, som dette projekt tager udgangspunkt i.

27

For at vurdere minimums mængden af ressourcerne af husdyrgødningen i netop dette område er de røde

og blå punkter inden for markeringen på kortet talt op. Fordi det er interessant at kende den mindste og

garanterede mængde husdyrgødning til rådighed i området, er de røde punkter værdisat til minimum 75 DE

og blå er værdisat til minimum 250 DE.

Røde 32 Stk.

Blå 8 stk.

Antal dyrenheder i området:

Hvis det antages at dyrenhederne består af 50 % slagtesvin og 50 % jersey køer og at de går i en stald hele

året vil den årlige produktion af gylle for et slagtesvin være 16,1 ton og for en jersey ko 16,7 ton.

Produktionen af svinegylle i området bliver:

Produktionen af kvæggylle i området bliver:

Korrigeres der for de 25 %, som Foulum Forsøgscenter anbefaler, vil den endelige mængde svinegylle blive:

Og den endelige mængde kvæggylle:

28

Figur 9 Placering fælles biogasanlæg samt dyrenheder. http://www.energibyenskive.dk/media/9584/naturgasmn_biogas.pdf

29

Ligesom med slammet er det tørstofindholdet i husdyrgødningen der er den interessante del i

biogasproduktionen. Jo højere tørstofprocent der er i husdyrgødningen, desto større mulighed er der for en

større andel af organisk materiale, hvilket vil resultere i et større biogaspotentiale. Her vil det dog blive

vanskeligt at modtage husdyrgødning med et konstant tørstofindhold, da husdyrgødningen kommer fra

flere forskellige landbrug, der har forskellige måder at opbevare husdyrgødningen.

Til at fastlægge tørstofindholdet er der hentet data fra, Biogas Grøn Energi, der har oplyst det

gennemsnitlige tørstofindhold for både kvæggylle og svinegylle. Ud fra de data er der aflæst at kvæggylle

har et gennemsnitligt tørstof indhold på 6 %xxix og 4 % for svinegylle.

Tørstofindholdet i svinegyllen:

Tørstofindholdet i kvæggyllen:

I svine- og kvæggylle er indholdet af det organiske materiale i tørstoffet på 75 % xxx og det teoretiske

metangas udbytte er på 0,32 Nm3 metan pr. kg VS for kvæggylle og 0,21 Nm3 metan pr. kg VS for svinegylle.

Mængden af det organiske materiale i tørstoffet fra svinegyllen:

Mængden af det organiske materiale i tørstoffet fra kvæggyllen:

Den estimerede årlige produktion af metangas fra svinegyllen:

Den estimerede årlige produktion af metangas fra kvæggyllen:

30

Del konklusion

For bedst muligt at udnytte de ressourcer til biogas, der er til rådighed i regionen, er der forsøgt at finde

biomasser til opblanding af renseanlæggets slam, som passer dårligt ind i andre fælles biogasanlægs planer.

Dette vil danne et realistisk billede af, hvilke ressourcer, der kan regnes som værende til rådighed for et

biogasanlæg af denne størrelse. For at håndtere biomasser i denne størrelsesorden skal der i det videre

forløb planlægges en logistikstrategi, som ikke blot skal sørge for at de indkommende biomasser kommer i

et passende flow, men også sikre, at der er en vis distributionsstyring af den afgassede husdyrgødning.

Ved at aftage biomasserne i en region i omegnen af Skive er metanproduktionen blevet mangedoblet. Men

da de valgte biomasser har et meget lavt tørstofindhold, stiller dette krav til logistikken. Med henblik på at

forbedre den logistiske effektivitet kan husdyrgødningen separeres ude hos de respektive landbrug. Dette

vil skabe mindre transport af husdyrgødningen, og dette vil gøre det nemmere at etablere et økonomisk

rentabelt biogas anlæg.

31

Placering af biogasanlægget For at undgå fejlinvesteringer skal der i den videre proces tages hensyn til, hvilken biogasanlægstype, der

skal etableres, samt finde en passende placering til denne anlægstype. Til valg af placering af et

biogasanlæg skal der tages hensyn til eventuelle naboer, da biomasserne kan skabe store lugtgener for

naboerne. Lugtfænomener er på den en side et objektivt fænomen, men på den anden side er der stor

forskel på tolerancetærskelen for personer, der er udsat for lugten, da mennesker reagerer subjektivt på

lugte. For at få neutral objektivitet på vurderingen af lugtgenerne fra et biogasanlæg har Miljøstyrelsen

nedsat et lugtpanel bestående 6 personer med forskellige alder og køn, der bliver præsenteret for en række

af fortyndinger fra en lugtprøve taget på biogasanlægget.

Figur 10 Lugtpanel http://www2.dmu.dk/1_viden/2_publikationer/3_dmunyt/2003-3/Images/lugtpanel.jpg

Lugtenheden panelet kan sanse/erkende benævnes med enhedenxxxi LE/m3 og her gælder det, at den

svageste koncentration, som halvdelen af panelet kan sanse/erkende, får enheden 1 LE/m3. For naboer til

et biogasanlæg er acceptable erfaringsmæssige grænseværdier for lugtkoncentrationen på 5 - 10 LE/m3.

VVM-screening

Til etablering af nye virksomheder kan visse type virksomheder ifølge planlovenxxxii være VVM-pligtige eller

skal vurderes konkret i en VVM-screening. VVM er en forkortelse for Vurdering af Virkninger på Miljøet og

under sådan en vurdering kan kommunen eller Miljøministeriet komme med krav om ændringer af

32

beliggenhed. Et biogasanlæg har ikke ubetinget VVM-pligt, men figurer på listen over screenings-pligtige

anlæg, hvilket betyder, at der ikke skal udarbejdes en egentlig VVM- redegørelse.

Tiltag imod lugtemission

Viser der sig alligevel at være problemer med lugtgener i forhold til omgivelserne, efter at anlægget, er

etableret er der forskellige tiltag, der kan praktiseres. For at kunne udføre lugtreducerende tiltag skal det

præciseres, hvilket emne, der fremkalder lugten. Der er selvfølgelig afgivende lugte fra de brugte biomasser

og her medvirker især husdyrgødning til at femkalde lugte. Gylle indeholder mere end 300xxxiii forskellige

lugtstoffer og der er særlig stor risiko for at frembringe lugtgener til omgivelserne under nedbrud, hvor det

kræves at rørflanger med biomasse bliver brudt. Yderligere er der forøget risiko for at genere omgivelser

med lugtemission under af og pålæsning af biomasserne.

En metode til at reducere lugtemission i situationerne der er nævnt i ovenstående er at benytte et

udsugningsanlæg, der leder udsugningsluften gennem et biofilter. Det forudsætter selvfølgelig at af og

pålæsning foregår indendørs før udsugningen har en effekt. Miljøstyrelsen hævder at velfungerende

biofiltre kan fjerne mellem 90 % til 99 %xxxiv af lugtemissionerne, dog skal biofiltret dimensioneres og

vedligeholdes før det har den hensigtsmæssige effekt. På figuren nedenunder illustreres, hvordan

opbygningen af et biofilter kan se ud. Virkemåden er, at ventilationsrøret (1) har forbindelse til arnestedet

for lugtemissionen, hvorefter den forurenede luft suges gennem en skrubber (2), som fjerner faste partikler

og tilfører luften en højere luftfugtighed. Luften blæses (4) ind i en dobbeltbundet container, hvor luft ledes

op igennem lameller i den øverste bund (7) til selve filtermaterialet, som er organisk materiale (8). Det

organiske materiale skal holdes fugtigt, da de rensende mikroorganismer, som lever i det organiske

materiale, har det bedst under fugtige forhold. Efter passagen gennem det organiske materiale er 70 % - 90

% xxxv af lugtemissionerne fjernet for det illustrerede biofilter. Effekten på biofilteret er temperaturafhængig

og det fungerer optimalt indenfor temperaturspændet mellem 25oC og 35oC.

33

Figur 11 Opbygning biofilter. Encoco http://encoco.co.kr/images/Biofilter.jpg

Emission fra gasmotor

Bruges den producerede biogas til at producere el kan afbrænding af metangas i en gasmotor også give en

generende lugt for omgivelserne til biogasanlægget. Foruden lugtemission dannes der også

sundhedsskadelige gasser under forbrændingen af biogas. For biogasanlæg gælder

gasmotorbekendtgørelsenxxxvi, der fastsætter emissionsgrænseværdier for nitrogenoxider og kulmonooxid

og bekendtgørelsen gælder for gasmotorer med en nominel indfyret termisk effekt på mindst 120 kW pr.

motor. På tabellen nedenunder er emissionsgrænseværdierne for nitrogenoxider og kulmonooxid

illustreret og det højeste tilladte niveau af nitrogenoxider for nyinstallerede gasmotorer med en indfyret

effekt på mere end 120 kW er 190 mg pr. Nm3 tør røggas. Det højeste tilladte niveau af kulmonooxid er 450

mg pr. Nm3 tør røggas.

34

Figur 12 Emissionsgrænseværdier for nye motorer med en samlet indfyret termisk effekt fra 120 kW til 50 MW. https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=144085&exp=1#Kap4

Udvidelsesmuligheder

Det er vigtigt, at der vælges en placering af biogasanlægget, som tillader en eventuel udvidelse af anlægget.

Som tidligere nævnt vil biogaspotentialet blive større, hvis Skive rensningsanlæg fik mulighed for aftapning

af primær- og flotationsslam. Det betyder, at hvis der bliver lavet konstruktionsmæssige ændringer på

rensningsanlægget, som muliggjorde aftapning af denne type slam kunne det komme på tale med et større

gaslager eller måske en ekstra gasmotor på biogasanlægget. Yder mere kunne der eventuelt i fremtiden

blive mulighed for at aftage animalske biprodukter, som kræver dette mekanisk maskineri, der kan findele

emnerne. Ved at aftage animalske biprodukter forpligtes der til at installere et, dertil hørende

hygiejniseringsanlæg på biogasanlægget. Derfor skal det sikres, at den valgte placering giver mulighed for

udvidelse til ændringerne, der nævnes i ovenstående.

Da Skive rensningsanlæg blev færdigbygget i 1990 blev der samtidig konstrueret et særligt stykke

grundareal, som netop skulle kunne bruges til etablering af et eventuelt biogasanlæg. Denne placering må

siges at være brugbar, hvis der kun tages udgangspunkt i den biologiske slam som biomasse. Det er

tvivlsomt om der vil blive givet tilladelse til kontinuerligt at transportere husdyrgødning igennem Skive by. I

anlægsbeskrivelsen blev det illustreret, hvordan slambehandlingen foregår på Skive rensningsanlæg. Her

bliver den kemiske og biologiske overskudsslam pumpet igennem en 5 km lang rørstrækning til et

https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=144085&exp=1#Kap4

35

slambassinanlæg, der befinder sig uden for byen Skive. Slambassinanlægget befinder sig i Stårup, hvilket er

et område, hvor der i forvejen er flere landbrug, som kan biddrage med biomasse til anlægget.

Delkonklusion Placeringen af et biogasanlæg i Stårup, vurderes at være en brugbar løsning, da den opfylder kravet om

ikke at være placeret i en tæt bebygget zone, ligeledes er der gode udvidelsesmuligheder, da placeringen er

på landet. Det primære krav til et biogasanlæg er at have let adgang til biomasserne, og det må også siges

at være opnået med denne placering, da det biologiske slam kan pumpes frem til anlægget, og

husdyrgødningen kommer fra de omkringliggende gårde. Placeringen udmærker sig også ved, at området

er uden for interesse fra andre fælles biogasanlæg i nærheden, som kunne ønske at lave aftaler med

landbruget om at aftage biomasse.

36

Anlægstype Til valg af anlægstype indgår spørgsmålet om hvilke biomasser, der skal håndteres og om, der foreligger

hygiejniseringskrav til de valgte biomasser. Hygiejnisering af biomasse forgår typisk ved termisk

konditionering for at dræbe sygdomskaldende bakterier og vira. Ifølge Fødevarestyrelsen skal godkendte

biogasanlæg hygiejnisere deres biomasse ved at findele biomassen i partikler ikke større end 12 mm for

derefter at opvarme den til en minimumstemperatur 70oCxxxvii uden afbrydelse i en time.

Biogassen kan omsættes til energi på flere forskellige måder og inden etablering af et biogasanlæg skal der

tages stilling til hvilken energiform, der er kunder til i regionen. Biogassen kan indfyres i en gaskedel og på

den måde genere fjernevarme, som kan sælges til forbrugerne. Ved at fjerne kuldioxiden i biogassen kan

den opgraderes til naturgas, som kan sendes ud på naturgas transmissionsnettet. Med denne metode kan

biogassen bruges på mange måder som for eksempel bolig opvarmning og som brændstof til biler og skibe.

Reaktortyper Den vitale del i et biogas anlæg er den primære reaktor. Her dannes hovedparten af metangassen, så

designet af denne er vigtig for at få for det maksimale metanudbytte fra de valgte biomasser. Da

biogasproduktion har eksisteret i mange år, er der blevet eksperimenteret en del på området, og det kan

godt betale sig at undersøge markedet for at få den løsning, der passer til behovet.

Det anaerobiske filter

De følgende reaktordesigns udspringer af det anaerobiske filter, der udnytter at slam, med en højere

densitet end vand, vil sedimentere sig på bunden af filteret og derved skabe en anaerob nedbrydelse af det

organiske materiale, der måtte være i slammet. Det anaerobiske filter egner sig til spildevand med en lav

procentdel af tørstof, hvilket der er i husholdningsspildevand. På figuren nedenunder illustreres, en

septiktank med forlængelse af et anaerobisk filter. I septiktanken ses, hvordan slammet sedimenterer sig

på bunden, og skummet flyder op på toppen af spildevandet. I filterzonen er der lavet en barriere så

spildevandet tvinges til at komme i kontakt med den nedbrydende bakterieflora. Mikroorganismerne, der

lever i slamtæppet, er naturligt hægtet fast på enten filtervæggene eller andre faste komponenter i

filterenheden. Den producerede biogas bobler op igennem spildevandet og samles øverst i tanken, hvor

kan aftappes i hullet oppe til højre.

37

Figur 13Anaerobisk filter http://www.sswm.info/category/implementation-tools/wastewater-treatment/hardware/semi-centralised-wastewater-treatments-7

38

UASB teknologi

Et atypisk biogasreaktor design er den såkaldte UASB, hvilket er en forkortelse for Anaerobic Granular

Sludge Bed teknologi og den er velegnet til netop spildevand. UASB’en er udviklet sidst i 70’erne som følger

af eksperimenter med det anaerobiske filter (AF). Konceptet er simpelt og billigt og består i princippet kun

af en tank med påmonterede studser. På figuren nedenunder er virkemåden af UASB’en illustreret.

Spildevandet pumpes ind i bunden af UASB’en. Nederst i reaktoren ligger der et tykt anaerobisk

slamtæppe, hvor mikroorganismer naturligt danner slamgranulat i en størrelse mellem 0,5 mm og 2

mmxxxviii i diameter. Fordi mikroorganismerne danner denne granulat ud af slammet sedimenterer slammet

sig på bunden af reaktoren, selvom der er et flow af spildevand igennem tanken. Under nedbrydningen af

det organiske materiale dannes der ligeledes i denne reaktor type hovedsageligt metangas og kuldioxid og

under opstigningen gennem reaktoren skaber gasboblerne en naturlig omrøring i det sedimenterede slam.

Dette gør, at der kan undværes et mekanisk røreværk, som bruger elektrisk effekt for at være i stand til at

rotere. Slammet vil sedimentere sig på bunden af reaktoren, derfor er der lavet en reduktion af periferien

af reaktorens indvendige diameter, der tvinger gassen ind i midten af reaktoren, hvor gas hætteåbningen

vil opfange gassen.

Figur 14 UASB reaktor koncept. http://www.uasb.org/discover/agsb.htm#uasb

http://www.uasb.org/discover/agsb.htm#uasb

39

Upthane Et eksempel på dette koncept kunne være virksomheden Veolias Upthane model, som netop er en UASB.

Virksomheden hævder selv, at den er specielt designet til at nedbryde det organiske materiale som måtte

findes i kommunalt spildevandxxxix. På figuren nedenunder er det illustreret, hvordan en moderne og mere

avanceret udgave af UASB reaktoren er konstrueret. Det mekanisk rensede spildevande ledes ind modulet i

position 1, hvorefter det ledes i rørføringer ud til distributionsboksene (2).

I distributionsboksene ledes spildevandet nu ud i mindre rør, der har til opgave at sikre en ensartet

sedimentering i slamtæppet på bunden. Den kuldioxid og metan der dannes i slamtæppet stiger opad og

fanges i de grønne gassepareringskasser (3) for derefter at ende til gasrensning. Den overproduktion, der

måtte være af slam til slamtæppet, ledes kontinuerligt ud gennem afløbet (4). Det rensede spildevand ledes

ovenud i de blå rør og videre til næste del i renseprocessen (5).

Figur 15 Moderne UASB http://www.biothane.com/biothane/ressources/files/1/23597,21024,Upthane_HD-1.pdf

http://www.biothane.com/biothane/ressources/files/1/23597,21024,Upthane_HD-1.pdf

40

For at implementere denne type reaktor på Skive rensningsanlæg anbefales det, ifølge procesdiagrammet

over typiske installationsmuligheder for Upthane reaktoren, at spildevandet renses i Upthane reaktoren

inden det gennemgår den kemiske og biologiske rensning i procesanlægget. Det fremgår ud fra diagrammet

nedenunder, at det mekanisk rensede spildevand ledes i Upthane reaktoren og her gennemgår

spildevandet processen, der er nævnt i virkemåden om reaktoren. Efter slammet er aktiveret og beluftet,

ledes spildevandet til klargøringstanken, som sidste trin i renseprocessen. Da denne type reaktor egner sig

til spildevand inden det aktiveres, er den ideel til implementering på et rensningsanlæg uden mulighed for

aftapning af primær slam. Producenten af Upthane lover at den reducerer 60 - 80 %xl af COD belastningen

inden spildevandet ledes i procesanlægget, hvor slammet renses efter aktiv slam princippet; dog virker

denne reaktorkonstruktion bedst med spildevandstemperaturer over 15oC.

Den overskydende slam, der ophober sig i slamtæppet og ledes ud af afløbet, kan centrifugeres for at hæve

tørstofindholdet og derefter at bruge den i en anaerob reaktor. I reaktoren vil det sidste organiske

materiale, der måtte befinde sig i slammet, blive yderligere nedbrudt og derved producere mere metangas.

Figur 16 Proces diagram http://www.biothane.com/biothane/ressources/files/1/23597,21024,Upthane_HD-1.pdf

EGSB teknologi

Har spildevandet et lavt niveau biologisk nedbrydeligt materiale kan en variant af UASB reaktoren benyttes.

Varianten hedder EGSB (Expanded Granular Sludge Bed)reaktoren, og den bruger et højere flow op

41

igennem reaktoren. Der er to måder dette højere flow kan opnås. Den ene metode er at forlænge

reaktorens længde, hvorved flowet samtidig øges, og det biologiske materiale kan nå at sedimentere sig på

bunden af reaktoren. En anden metode er at recirkulere noget af spildevandet fra toppen af reaktoren; på

den måde at det biologiske materiale, der ikke sedimenterede sig i første omgang, får mulighed for at

sedimentere sig i anden omgang. Grunden til at det større flow gennem reaktoren har en positiv virkning på

nedbrydningen, er at ikke-biologisk materiale har sværere ved at sedimentere sig i slamtæppet.

Figur 17 EGSB koncept. http://www.uasb.org/discover/agsb.htm#figure%203

42

Memthane Dette anlægsdesign udmærker sig ved at være i stand til at kunne behandle spildevand med en høj

forureningsgrad på grund af specielle separeringsmembraner. I modsætning til UASB og EGSB

teknologierne, der ikke er møntet på spildevand med høje forureningskoncentrationer. På figuren

nedenunder er virkemåden for anlægget illustreret. Spildevandet tilsluttes studsen (1) på

spildevandslagertanken. I doseringsmodulet ved punkt 2 er der mulighed for at regulere pH- værdien, samt

reducere dannelsen af svovlbrinte ved at dosere jernklorid. Inden det ubehandlede spildevand pumpes i

reaktoren (4) får spildevandet tilført varme i veksleren (3). På vekslerens (3) anden siden løber

væskefraktionen, som membranerne (6) har separeret fra tørstoffraktionen, som pumpes retur til

reaktoren. Membranerne bliver under separeringsprocessen med tiden tilstoppet, derfor kan de renses

automatisk af renseenheden (7), der i serviceintervaller pumper rensende kemikalier igennem

membranerne. Membranerne separerer spildevandet ved at have en perforeret overflade med huller, der

kun lige er store nok til at et vandmolekyle kan gå igennem; derved vil tørstoffraktionen fortsætte inde i

periferien af membranerne. Tidligere er Memthane implementeret på mejerier, fødevare industrier og

biodiesel produktion til rensning af spildevand med høje forureningsgrader.xli

Figur 18 Memthane. http://www.waternetwerk.nl/downloads/news/D0YPSb6WZfKow6ZI.pdf

43

CSTR anlægget Både spildevandsslammet og husdyrgødningen kan bearbejdes ved brug af et typisk CSTR anlæg, der som

navnet antyder, gør brug af konstant omrøring i den primære reaktor. Omrøringen af reaktoren skal

modvirke lagdelinger af biomasse med forskellig densitet, der gør at bakterierne ikke kan få adgang til

nyankommet organisk materiale. Med henblik på at fastlægge indtjeningsprisen fra biogasanlæggene fra de

to scenarier, med de biogasser der er til rådighed, tages der udgangspunkt i denne type anlæg.

Biomasserne skal lagres i fortanke, og fortankene agerer som et bufferlager til biomasserne, hvor

fragtfolkene afleverer biomasserne, inden de pumpes ind i doseringsmodulet eller ind i selve

reaktortanken. Med de valgte biomasser til dette projekt kan der vælges at bruge to fortanke, en til

henholdsvis husdyrgødning og til den biologiske slam. Biomasserne kan også blandes i en og samme fortank

og størrelsen på fortankene eller tanken afhænger lidt af hvad rensningsanlægget har i dag, og hvor stort

lager de ønsker.

Nogle producenter bruger et doseringsmodul som mellemstation inden biomasserne er klar til komme i

reaktoren. Fodringsmodulet har til funktion at opvarme blande og eventuelt hygiejnisere biomasserne samt

at findele biomassen endnu mere ved brug af en shredder pumpe.

I den omrørte primære reaktor kan der vælges om den anaerobe biogasproces skal foregå mesofil der

foregår i et temperaturspænd på 15oC – 45oC, eller om der skal køres termofil drift i et temperaturspænd

på 40oC – 65oC.xlii

Den årlige samlede metan produktion

Fordi der nu er store mængder metangas til rådighed skal der tages stilling til den driftsform der ønskes ved

valg af generatorsæt. Skal gasmotoren have så meget driftstid hele året rundt, eller skal der kun køres med

generatorsættet, når tariffen på det liberale el marked er gunstig? Til den vurdering skal der undersøges,

hvilke tariffer, der er gældende for el produktion fra biogas.

Fordi el producerende biogasanlæg, der fyrrer med 100 % biogas, hører ind under loven om at fremme

vedvarende energi (Lov nr. 1392 af 27. december 2008), kan biogasanlæggene takseres efter fast afregning,

hvilket vil sige, at Energinet er balanceansvarlige. Af denne grund giver det mening at have den højest

mulige driftstid årligt på generatorsættet.xliii xliv

44

Ud fra beslutningen om at have den årlige højeste mulige driftstid, skal der beregnes og vælges en

gasmotor størrelse der passer til den mængde metan, der produceres. Der regnes med, at motoren kører

8000 timer årligt. Gasmotor størrelserne er opgivet i den afgivende elektriske effekt, derfor skal der

beregnes, hvor meget elektrisk effekt den producerede metan kan producere. Den nedre brændværdi for

metan i forhold til kWh pr. Nm3 metan er på 9,97 kWh/Nm3og generatorsættets elektriske virkningsgrad er

på 0,39.12

To passende motorstørrelser Jenbacher har på programmet er en type 2 motor med en afgivet elektrisk

effekt på 330kW og en type 3 på 499 kW. Driftsmæssigt er den lille 330 kW motor at foretrække, da den

ikke vil tømme gaslagret og kan køre de 8000 timer årligt. Problemet med denne løsning er, at der vil være

en overproduktion af metangas årligt på:

Denne overproduktion kunne eventuelt bruges som opvarmning i en gaskedel til at producere fjernvarme,

men det kræver, at der er kunder til at forbruge til denne fjernvarme. I stedet vil der blive valgt en motor

størrelse ud fra den årlige producerede el, hvilket er 499 kW motoren, da den kan forbruge hele

metangassen, der er til rådighed og de to motorer har ca. den samme elektriske virkningsgrad. For at bruge

den årligt producerede metangas skal 499 kW motoren årligt køre:

Timeantallet motoren skal kører om dagen:

Med den valgte motor og en årlig driftstid på 5934,5 timer samt korrigeringen for anlæggets egetforbrug vil

den årlige el produktion være på:

1 Kilde: http://www.lemvigbiogas.com/viden.htm

2 Kilde: http://site.ge-

energy.com/prod_serv/products/recip_engines/en/downloads/ETS_E_T2_10_screen_August2010.pdf

45

Til at beregne de endelige priser på de to scenarier er det illustreret på figuren nedenunder, hvordan el

producerende biogasanlæg, der takseres efter fast afregning, afregnes. For en god ordens skyld skal det

præciseres at selv om figuren siger gasturbine hører gasmotoren ind under samme gældende regler, og

taksten for fast afregning er ifølge Energinet steget. Taksten for fast afregningen reguleres årligt og i 2013

er prisen på 80,2 øre pr. kWh el.xlv

Figur 19 Indfyring af biogas i kraftvarmeanlæg. http://www.ens.dk/sites/ens.dk/files/dokumenter/side/skitse_biogas_tilskud.pdf

Det store biogasanlæg med beliggenhed i Stårup kan årligt indbringe:

( )

Biogasanlægget, som egnede sig til placeringen ved Skive rensningsanlæg, kan årligt indbringe:

( )

46

Del konklusion Afsnittet vedrørende reaktordesigns kræver yderligere analyser for at kunne vælges den helt rigtige

løsning. Der er flere interessante emner, som for eksempel Upthane modellen, der umiddelbart kan

reducere COD belastningen i spildevandet med 60 % - 80 %, inden spildevandet aktiveres og beluftes. Der

er dog det problem, at fabrikanten anbefaler en spildevandstemperatur på mindst 15oC, og dette er ikke

realistisk i Danmark. Emnerne, der er fundet, egner sig i virkeligheden bedst til implementering på selve

rensningsanlægget, hvor de er i stand til at nedbryde forureningsgraden i spildevandet anaerobt.

Memthane designet virker interessant med hensyn til behandling af allerede mekanisk renset

husholdningsspildevand, men ud fra referencerne af tidligere implementeringssteder, skal der yderligere

undersøgelser til for at kunne foretage en endelig beslutning.

Med udgangspunkt i CSTR anlægget kan det konkluderes at indtjeningen på elproduktionen for scenariet

med beliggenhed i Stårup er mange doblet, men der skal dog medregnes et større budget til eksempelvis

lønninger, transport af biomasse samt kostprisen for nyetablering af biogasanlægget.

47

Optimering af biogasudnyttelsen på rensningsanlægget På modeltegningen af Viby renseanlæg, der er illustreret nedenunder, fremgår det, hvordan et renseanlæg

med mulighed aftapning af primær slam er opbygget. Opbygningen af reservoiret med mulighed for

aftapning af primær slam er konstruktionsmæssigt meget lignende efterklaringstanken. Netop denne

mulighed for aftapning af primær slam mangler Skive rensningsanlæg og skulle sådan en primær tank

etableres på Skive rensningsanlæg skal den indsættes lige efter det kombineret sand- og fedtfang, der er

markeret med nummer 2 på figur 2 i anlægsbeskrivelsen.

Figur 20 Viby Renseanlæg. Kilde: http://www.aarhusvand.dk/Besog/Om-varkerne/Viby-Renseanlag/

Den manglende mulighed for aftapning af primær slam har stor betydning for biogas produktionen, fordi

slammet har et højere biogaspotentiale inden slammet gennemgår den aerobe nedbrydning i

procestanken. På figur 7 er det illustreret, hvor stor mængde metangas udbyttet typisk vil ligge på for

udvalgte biomasser. Der er tre biomasser, som er værd at tage notits af med hensyn til biogasproduktion af

slam fra et rensningsanlæg og det er flotationsslam, primærslam og biologisk slam. Det fremgår at

metangas potentialet er meget stort for flotationsslam og det er på 0,36 – 0,75 N m3 metan pr. kg VS,

hvilket skyldes at flotationsslam er meget fedtholdig. For at optimere biogas produktionen med slam fra

Skive rensningsanlæg vil det altså have en positiv virkning at kunne aftage denne slamtype fra det

48

kombinerede sand- og fedtfang, som er markeret med nummer 2 på figur 2 i afsnittet om

anlægsbeskrivelsen. Hvad angår primær slam, fremgår det, at biogas potentialet er 0,33 N m3 metan pr. kg

VS, hvilket er tre gange stort som det minimale biogas potentiale fra det biologiske slam. I kraft af at Skive

rensningsanlæg udelukkende har mulighed for aftapning af biologisk slam er biogas potentialet minimalt

set i forhold til potentialet i flotationsslam og primær slam.

For at optimere biogas udnyttelsen fra Skive rensningsanlæg kan det generelt siges, at der skal fjernes

noget af belastningen fra procestanken med aerob nedbrydning, som optager elektrisk effekt til at drive

kompressorerne. Belastningen i spildevandet skal aftages før beluftningstanken for derefter at blive

nedbrudt anaerob, hvilket danner biogas og reducerer belastningen i procesanlægget. Det er meget

interessant for Skive rensningsanlæg at reducere belastningen i procesanlægget, fordi kompressorparken,

der leverer luften til beluftningen, aftager 49,6 % af det samlede elforbrug på Skive rensningsanlæg. På

figuren nedenunder, der illustrerer det procentvise elforbrug på Skive rensningsanlæg i 2005, fremgår det,

at kompressorerne til beluftningen er langt den største forbruger. Der har ikke været tilgang til sådan en

kortlægning over elforbruget af nyere dato, men ifølge Tage Damsgaard, der er driftsmester på Skive

Rensningsanlæg, er den procentvise illustration tidssvarende.

49

Figur 21 Fordeling af elforbrug på Skive Rensningsanlæg Kilde: Skive Rensningsanlæg

COD er en forkortelse for Chemical Oxygen Demand og kan være en måleenhed for forureningsgraden af

spildevand, fordi organisk materiale under aerob nedbrydning vil bruge den tilstedeværende ilt. Det er

muligt under en analyse at måle iltforbruget i spildevand og derved bliver forbruget af ilt i spildevandet en

måleenhed for forureningsgraden af spildevandet.

ifølge Dansk Vand- og Spildevandsforening er det typiske niveau af COD i kommunalt

husholdningsspildevand på 600mg/lxlvi. Dette er indløbskoncentration målt inden spildevandet bliver

mekanisk renset.

På figuren nedenunder er det illustreret, at den mekaniske rensemetode dog fjerner 30 - 40 % af COD

niveauet i det kommunale spildevand inden det ledes. Dette betyder, hvis det antages, at den mekaniske

rensemetode fjerner 35 % procent COD, vil spildevandet have et COD niveau ved indløbet til

beluftningstankene:

Figur 22 Typiske indløbs- udløbskoncentrationer og rensegrader for kommunalt spildevand

50

Delkonklusion Ved at reducere noget af COD belastningen på de 390 mg/l inden slammet aktiveres, vil der være mindre

arbejde at udføre i beluftningstankene for at nå ned på udløbskoncentrationen på de 35 mg/l COD. Fordi

kompressorerne aflastes med en mindre COD belastning, vil dette resultere i et mindre elektrisk

effektforbrug fra kompressorerne. Den reducerede COD belastning nedbrydes efterfølgende anaerobt og

genererer derved ny energi i form af metangas.

Figur 23 Den omtrentlige effekt af forskellige rensemetoder angivet i procent

51

Indvirkning på miljø

Gødning Når landbruget bruger husdyrgødning som gødning til deres afgrøder, er det hovedsagligt indholdet af

næringsstofferne kvælstof, fosfor og kalium, der har gødningsværdi for afgrøderne. Der er dog en del

problemer forbundet med udbringningen af husdyrgødning, fordi der er risiko for at gødningen kan

forurene opadstødende vandløb, og de respektive kommuner har regler for, hvornår denne husdyrgødning

må udbringes. Grunden til at der er regler på området er, at ammoniakken kan nå at fordampe inden

afgrøderne får gavn af næringsstofferne i ammoniakken, og det skaber lugtgener for omgivelserne til

markerne. Disse problemstillinger gør, at der i dag forskes i metoder til at nedfælde husdyrgødningen i

jorden hurtigst ved brug af forskellige udbringningsteknikkerxlvii.

Landmændene, der producerer husdyrgødningen kører den på markerne for at gøde deres afgrøder, hvilket

stadig kan lade sig gøre efter en afgasning i biogas reaktoren. At bruge husdyrgødning i biogasprocessen

inden udbringningen, har en positiv og reducerende effekt på de ovennævnte problemer. I afsnittet

vedrørende biogasprocessen blev det illustreret, hvordan de metanskabende mikroorganismer nedbrød

den organiske del af tørstofindholdet i husdyrgødningen. Denne procentvise nedbrydning af tørstoffet gør,

at ved udbringning af husdyrgødning, som har været en tur i gennem biogasreaktoren, til afgrøderne, har

den lettere ved at sive ned i jorden. Det er fordel med hensyn til ammoniakfordampning fordi, hvis

gødningen hurtigere trænger ned i jorden vil ammoniakken ikke være i stand til at kunne fordampe på

samme niveau som med ubehandlet husdyrgødning.

Med henblik på at underbygge denne påstand har Danmarks Jordbrugsforskning fortaget en sammenligning

af frisk produceret svinegylle, der er blevet behandlet på forskellig måde. Der er tale om 4 forskellige slags

gylle, Ubehandlet (Ubeh), Bioforgasning i termofilt anlæg (Bio), centrifugeret væskefraktion (Sep) og

Bioforgasset og centrifugeret væskefraktion (Bio-sep). Forsøget er foregået over en 2 årig periode, og det

ses på figuren nedenunder, at ammoniumindholdet er højere efter behandlingen i biogasreaktoren end

ubehandlet svinegylle. Ammoniumindholdet er vigtigt, da det er kvælstof gødning, som ikke er forbundet

organisk, og det kan afgrøderne optage direkte uden det organiske materiale først skal nedbrydes på

marken.xlviii

52

Figur 24 Indhold af forskellige gylletyper. http://web.agrsci.dk/djfpublikation/djfpdf/gvma296.pdf

Hvad angår ammoniaktabet viste forsøget, at ammoniaktabet for udbragt ammonium i 2002 var på 28 %

for ubehandlet gylle og 23 % for gylle, der har været behandlet i biogasreaktoren. I 2003 viste forsøget for

ubehandlet gylle, at 48 % af udbragt ammonium kunne nå at fordampe, hvorimod det for

bioforgasningsgyllen kun var 32 %.

Det er tidligere nævnt at gylle indeholder mere end 300 forskellige lugtstoffer, som hver især bidrager til

lugtgener, men under den anaerobe nedbrydning i biogasreaktoren nedbrydes nogle af disse

lugtkomponenter.xlix Dette er yderligere en medvirkende grund til at biogasprocessen virker reducerende

med hensyn til lugtgener. Derudover er der en sammenhæng mellem niveauet af lugtafgivelsen fra

bioforgasset gylle og opholdstiden i biogasreaktoren, hvilket betyder, at jo længere opholdstid i reaktoren

desto mindre lugtafgivelse ved udbringning af gyllen. På figuren nedenunder ses, hvordan ubehandlet gylle

lugter kraftigt i forhold til afgasset gylle 5 minutter efter udbringning. Efter 12 timer er lugten fra

ubehandlet gylle næsten uændret imens lugten fra afgasset gylle er minimal.

http://web.agrsci.dk/djfpublikation/djfpdf/gvma296.pdf

53

Figur 25 Effekten af bioforgasning for gylle https://www.landbrugsinfo.dk/Energi/Biogas/Sider/pl_11_744_b1.pdf?download=true

Udledning af drivhusgas En drivhusgas defineres ved dens evne til at absorbere og holde på jordens varme, som bevirker at klimaet

på jorden får en højere temperatur. Problematikken med gasserne består i at solen sender kortbølget

stråling imod jorden, som trænger igennem atmosfæren og opvarmer jorden. Jordens varmeafgivelse

består i langbølget infrarød stråling, som de forskellige drivhusgaser absorberer i mere eller mindre grad.

Den absorberede varme i drivhusgasserne stråler tilbage imod jorden og derved kommer der ubalance i

varmeregnskabet, som gør at jorden langsomt opvarmes.l li

Med hensyn til biogasproduktion er de tre vigtigste drivhusgasser metan, lattergas og kuldioxid. Kuldioxid

dannes blandet andet ved afbrænding af fossile brændstoffer og siden den industrielle revolution har

udledningen af kuldioxid været stødt stigende. Metan dannes naturligt i maverne på drøvtyggere og i

moser, hvor der er et iltfattigt miljø men overproduktionen af metan til atmosfæren er menneskeskabt og

kommer hovedsagligt fra landbruget. Faktisk stiger koncentrationen af metangas i atmosfæren med ca. 1 %

årligt. De mange husdyr og håndteringen af deres gødning er med til at skabe det stigende procentvise

niveau af metan i atmosfæren.

Biogas produceres hovedsagligt af organiske affaldsprodukter, der har optaget en mængde kuldioxid

svarende til den generede kuldioxid under forbrænding af biogassen. Derfor regnes biogas for værende CO2

neutral og hører ind under vedvarende energi, som bidrager konstruktivt imod problemstillingen

vedrørende global opvarmning.

https://www.landbrugsinfo.dk/Energi/Biogas/Sider/pl_11_744_b1.pdf?download=true

54

Ved at placere biogas anlægget i Stårup blev det tidligere nævn at der var 26565 tons svinegylle og 27555

tons kvæggylle til rådighed. Ifølge Naturstyrelsen spares jordens atmosfære for 44 kg CO2 pr. tons svinegylle

og 51,5 kg CO2 pr. tons kvæggylle der bliver brugt til biogasproduktion.lii

Ved biogasproduktion af svinegyllen bliver jordens atmosfære årligt sparet for en CO2 mængde på:

Ved biogasproduktion af kvæggyllen bliver jordens atmosfære årligt sparet for en CO2 mængde på:

Denne årlige besparelse er inklusiv CO2 udledning fra lagre og udbringning.

Delkonklusion Processen i biogasreaktoren har altså en gunstig effekt på biomassen med hensyn til gødningsværdien,

hvilket bl.a. kan ses ud fra, at ammonium indholdet steg fra 2,4 – 3,9 kg/t i forsøget fra 2003. Denne

stigning i gødningsværdien, ved at bruge afgasset husdyrgødning, vil resultere i et højere og mere lukrativt

høstudbytte hos landbruget. Ved at bruge afgasset gylle spares gårdejerne for, at skulle ud og investere i

specielt nedfældningsudstyr, der skal tvinge gyllen under jorden. Fordi gyllen bliver mere letflydende

trænger den afgassede gylle hurtigere ned under jordoverfladen. Derudover vil stigningen af

gødningsværdien i afgasset husdyrgødning resultere i besparelser på indkøb af handelsgødning. Ved at den

mængde gylle, der er til rådighed i Stårup spares jordens atmosfære årligt for 2588 tons CO2 udledning.

55

Prisoverslag Der er hentet et tilbud hos biogasanlæg fabrikanten Lundsby bioenergi A/S. Tilbuddet lyder på 6.220.000 kr

ekskl. moms for et af deres standardiserede container løsninger. Ud fra det vedlagte bilag frem går der at

anlægget er i stand til at behandle 40.000 tons svinegylle og producere 1.785.000 kWh el/ år. Yderlige

specifikationer frem ud fra bilaget.

56

Konklusion

I vurderingen af, hvorvidt den biologiske slam fra Skive rensningsanlæg skal opslemmes med andre

biomasser, må det konstateres, at de foreliggende projektanalyser taler for en sammenblanding af

biomasser. Metangasproduktionen baseret på det biologiske slam alene gav, med middelestimatet, kun

55.260 Nm3/t, hvilket kun vil være i stand til at drive motoren fra Jenbacher 2 timer og 14 minutter dagligt.

Blev der taget udgangspunkt i det minimale metanestimat ville driftstiden blive endnu mindre og til

vurdering om der kan etableres biogasanlæg baseret på det biologiske slam alene skal der udarbejdes en

mere dybdegående analyse.

Et mere realistisk projekt vil være, at placere et større biogasanlæg ved Skive renseanlægs slambassinanlæg

i Stårup, der ligger 5 km uden for Skive. På denne placering er der de nødvendige udvidelsesmuligheder og

zonen er ikke tæt bebygget, hvilket er ideelt for et biogasanlæg. Et mere vigtigt argument for denne

placering er at der er omkring 54.000 tons biomasse til rådighed i regionen som andre store fælles

biogasanlæg har fravalgt på grund af dårlig logistikforhold til deres placering. Biomasserne der er til

rådighed i Stårup kan opslemmes med den biologiske slam være med til at genere en metan produktion på

742550 Nm3/år, som kan indtjene 2.970.199 kroner årligt. Det er med god samvittighed der kan tjenes

penge fordi når der produceres biogas med de valgte biomasser spares jordens atmosfære årligt for 2588

tons CO2 udledning. Gårdejerne, der leverer husdyrgødning til biogasanlægget vil efterfølgende få den

afgassede gylle retur med en højere gødningsværdi. Dette vil gårdejerne opleve i form af besparelser på

handelsgødning og et større høstudbytte.

På grund af det beskedne biogasudbytte fra det biologiske slam kan det komme på tale at optimere Skive

rensningsanlæg ved, at aftage noget af den organiske belastning i spildevandet inden det aktiveres og

beluftes. På denne måde bliver effekt forbruget fra kompressorerne mindre og den organiske belastning i

spildevandet kan nedbrydes anaerobt for at danne metangas.

Perspektivering

Denne rapport tager udgangspunkt i produktionen af el fra metangas, men der er flere metoder til at

distribuere energien genereret på et biogasanlæg. I Skive by er der fornyligt blevet etableret en

gastankstation, som gør det muligt at tanke sin gasdrevne bil. Ideen med gasdrevne biler er måske ikke så

interessant, hvis gastankstationen udelukkende sælger naturgas, men blev biogassen opgraderet til

naturgas, ved at fjerne kuldioxiden, bliver ideen straks mere interessant. På denne måde får vi en

vedvarende energiform, som ikke har samme svagheder, i form af lille rækkevidde, som elbiler har.

57

Litteraturliste

Online materiale i Kilde: http://www.energibyenskive.dk/da/strategi/ ii Kilde: http://www.inbiom.dk/download/viden_oevrige_emner/biogas_i_skive_kommune.pdf

iii Kilde: http://www.skivevand.dk/skive-vand

iv Kilde: Driftsmester, Skive Rensningsanlæg, Tage Damsgaard

v Kilde: http://da.wikipedia.org/wiki/Lignin

vi Bilag 1 Analyserapport

vii Kilde: Driftsmester, Skive Rensningsanlæg, Tage Damsgaard

viii Kilde: Driftsmester, Skive Rensningsanlæg, Tage Damsgaard

ix Kilde:

http://www.google.dk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CEAQFjAC&url=http%3A%2F%2Fmaterialeplatform.emu.dk%2Fmaterialer%2Fpublic_downloadfile.do%3Fmat%3D27294458%26id%3D27294456&ei=2OCDUcWiGYPwOvThgdAD&usg=AFQjCNHZ3ZCjvWKBZsIis6mzo_fGPt_5hw&sig2=7NMn78KsEfhpqnX18fDC9A&bvm=bv.45960087,d.ZWU x Bilag 1 Analyserapport

xi Kilde: http://da.wikipedia.org/wiki/Polymer

xii Kilde: Biogas grøn energi side 10, Peter Jacob Jørgensen, Biogas grøn energi

xiii Kilde: Biogas grøn energi side 10, Peter Jacob Jørgensen, Biogas grøn energi

xiv Kilde: Anders Peter Jensen, Xergi

xv Kilde: Biogas grøn energi side 11, Peter Jacob Jørgensen, Biogas grøn energi

xvi Kilde: Biogas grøn energi side 23, Peter Jacob Jørgensen, Biogas grøn energi

xvii Kilde: bilag 2 Jenbacher dokumentation

xviii Kilde: http://www.lemvigbiogas.com/viden.htm

xix Kilde: Martin Leegaard Riis, ingeniør hos Xergi

xx Kilde: http://www.molevalley.gov.uk/CausewayDocList/DocServlet?ref=MO/2012/1271&docid=445739

xxi Kilde: Martin Leegaard Riis, ingeniør hos Xergi

xxii Kilde: Termodynamik side 244

xxiii Kilde: http://www2.blst.dk/udgiv/Publikationer/2008/978-87-92256-39-3/html/kap14.htm

xxiv Kilde: http://www.grusdirekte.dk/information/vaegtfylde.asp?gclid=COS1ztPcvrcCFfLHtAodvAoAsQ

xxv Kilde: Termodynamik, side 249

xxvi Kilde: Martin Leegaard Riis, ingeniør hos Xergi

xxvii Kilde: http://www.energibyenskive.dk/media/9584/naturgasmn_biogas.pdf side 6

xxviii Kilde: http://www.energibyenskive.dk/media/9584/naturgasmn_biogas.pdf side 6

xxix Kilde: Biogas grøn energi side 29, Peter Jacob Jørgensen, Biogas grøn energi

xxx Kilde: Biogas grøn energi side 23, Peter Jacob Jørgensen, Biogas grøn energi

xxxi Kilde: http://www2.mst.dk/common/Udgivramme/Frame.asp?http://www2.mst.dk/Udgiv/publikationer/2006/87-

7052-325-8/html/kap01.htm xxxii

Kilde: http://www.vvm.dk/planloven.htm xxxiii

Kilde: http://www2.mst.dk/common/Udgivramme/Frame.asp?http://www2.mst.dk/Udgiv/publikationer/2006/87-7052-325-8/html/kap01.htm xxxiv

Kilde: http://www2.mst.dk/common/Udgivramme/Frame.asp?http://www2.mst.dk/Udgiv/publikationer/2006/87-7052-325-8/html/kap01.htm xxxv

Kilde: https://www.landbrugsinfo.dk/Miljoe/Ammoniak-og-lugt/Sider/Hvad_er_biofiltre_og_hvordan_virker_de.aspx xxxvi

Kilde: https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=144085&exp=1 xxxvii

Kilde: http://www.foedevarestyrelsen.dk/Leksikon/Sider/Biogasanl%C3%A6g.aspx

http://www.lemvigbiogas.com/viden.htm

http://www.energibyenskive.dk/media/9584/naturgasmn_biogas.pdf

http://www.energibyenskive.dk/media/9584/naturgasmn_biogas.pdf

58

xxxviii

Kilde: http://www.uasb.org/discover/agsb.htm#uasb xxxix

Kilde: http://www.veoliawaterst.com/upthane/en/?bu=biothane.en xl Kilde: http://www.veoliawaterst.com/upthane/en/?bu=biothane.en

xli Kilde: http://www.veoliawaterst.com/memthane/en/

xlii Kilde: Biogas grøn energi side 11, Peter Jacob Jørgensen, Biogas grøn energi

xliii Kilde: http://energinet.dk/DA/El/Vaerker/Sider/Biogas.aspx

xliv Kilde: https://www.retsinformation.dk/Forms/r0710.aspx?id=139075

xlv Kilde: http://energinet.dk/DA/El/Vaerker/Sider/Biogas.aspx

xlvi Kilde:

http://www.google.dk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CEkQFjAE&url=http%3A%2F%2Fwww.danva.dk%2FAdmin%2FPublic%2FDWSDownload.aspx%3FFile%3D%252FFiles%252FFiler%252FFU%2Bkontoen%252FVIdereg%2526aring%253Bende_renseteknologier_21092006.pdf&ei=kjujUce2H4ntOvnOgRA&usg=AFQjCNHywWuE_Yn60fpmdw9ecbkN2xTfCA&sig2=iAeaPSeLLmNygpQjCFM2rw&bvm=bv.47008514,d.ZWU xlvii

Kilde: https://www.landbrugsinfo.dk/Tvaerfaglige-emner/FarmTest/Maskiner-og-planteavl/Sider/FarmTest_om_lugt_fra_gylle_udbragt_i_vin.aspx xlviii

Kilde: http://www.denstoredanske.dk/Natur_og_milj%C3%B8/Landbrug_og_havebrug/G%C3%B8dskning_og_kalkning/g%C3%B8dning/g%C3%B8dning_%28Husdyrg%C3%B8dning%29 xlix

Kilde: http://web.agrsci.dk/djfpublikation/djfpdf/gvma296.pdf l Kilde: http://www.dmi.dk/dmi/drivhusgasser li Kilde: https://www.landbrugsinfo.dk/Miljoe/Klima/Sider/Fakta_om_drivhusgasserne.aspx

lii Kilde:

http://www.google.dk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&ved=0CEMQFjAD&url=http%3A%2F%2Fwww.naturstyrelsen.dk%2FNR%2Frdonlyres%2F5D07F490-9233-4BB5-83C9-6FD34A9D691C%2F0%2FBiogasCO261011.pps&ei=xf-sUeObAsHvswbkr4DgDw&usg=AFQjCNECt0ZRlA5T29wIiRwsAc7xplgAKw&sig2=RWZvwEA08iwSvRlh1rVICA&bvm=bv.47244034,d.Yms

Fagbøger 1 Jørgensen P. J., 2008. Biogas grøn energi,

kommunikationscenter for Naturvidenskab og jordbrug, Dk-8830 Tjele

2 Lauritsen A. B., Termodynamik, 2. Udgave

København: Nyt Teknisk Forlag






59

Bilag 1 Analyserapport

60

Bilag 2 bilag 2 Jenbacher dokumentation

Etablering af biogasanlæg · Dato for aflevering 4. juni 2013 Antal sider (inkl. Bilag) 67 Antal...

Documents

Transcript of Etablering af biogasanlæg · Dato for aflevering 4. juni 2013 Antal sider (inkl. Bilag) 67 Antal...