”Biogass Trøndelag: Helhetlig og lokalt tilpasset design av biogassanlegg” - Et flerfaglig forskningsprosjekt Innlegg på Biogass 11 – nasjonal konferanse om biogass og miljø. Ørland 08.03.2011 Øivind Hagen Førsteamanuensis organisasjon og ledelse Handelshøyskolen BI - Trondheim

Finansiert fra RENERGI-programmet og organisert som en BIP Biogass Trøndelag: Helhetlig og lokalt tilpasset design av biogassanlegg (I) Finansiert fra RENERGI-programmet og organisert som en BIP 3 arbeidspakker (WP’er) WP1 teknisk/økonomisk perspektiv WP2 miljø-/klimamessig perspektiv WP3 innovasjons-/næringsutviklings perspektiv

Biogass Trøndelag: Helhetlig og lokalt tilpasset design av biogassanlegg (II) To case: Ørland (2009) og Frosta (2010) Aksjonsforskningselement og publiseringsambisjoner

Deltagere i konsortiet Fosen Næringshage Frosta Utvikling Bioskiva AgroEnergi NTNU SINTEF Teknologi og samfunn SINTEF Materialer og kjemi MiSA Forsvarsbygg

Suksesskriterier Bidra konstruktivt i innovasjonsprosessen på Ørland og Frosta Sikre kunnskapsoverføring mellom de to casene Koble de to casene med kunnskapsmiljøene i Trondheim Bidra til lokal, nasjonal og internasjonal kunnskapsproduksjon Bidra i den overordnede diskusjonen om biogass i Norge

Noen leveranser fra prosjektet Tilbakemeldingsseminar på Ørland 25. februar 2010 og Frosta 12. november 2010 Hagen, Ø., Josefsen, K. og J. Pettersen (2010): ”Biogass på vent” – kronikk i Adresseavisen 10. april, 2010, Stavanger Aftenblad, 26. mai, 2010 og Nationen 9. juni, 2010. Hagen, Ø., C. Hung, K.D. Josefsen og J. Pettersen (2011). Forutsetninger for biogassproduksjon i Norge. En flerfaglig casestudie av Ørland og Frosta. Trondheim: SINTEF Teknologi og samfunn (rapport A18274). Hagen, Ø., Josefsen, K., Hung, C. og J. Pettersen (2011): ”Biogassproduksjon i Norge – fra idealisme til klimavennlig næringsutvikling” – kronikk i Adresseavisen 9. mars, 2011.

Funn fra WP3: Biomobilisering Hvordan ta norsk biogassproduksjon fra idealisme til klimavennlig næringsutvikling? Biogass er per i dag en for kompleks innovasjonsprosess Biogasskommuner kan likevel skape seg et strategisk handlingsrom for biogass, som Ørland Biogass stemmer med fortellingene om hvor vi skal som samfunn

Link til hovedrapport fra prosjektet Hagen, Ø., C. Hung, K.D. Josefsen og J. Pettersen (2011). Forutsetninger for biogassproduksjon i Norge. En flerfaglig casestudie av Ørland og Frosta. Trondheim: SINTEF Teknologi og samfunn (rapport A18274): http://www.sintef.no/upload/Teknologi_samfunn/605511%20Arbeidsforskning/SINTEF%20A18274%20Forutsetninger%20for%20biogassproduksjon%20i%20Norge%20m%20vedlegg.pdf

Biogass Trøndelag - Prosessforbedring Kjell D. Josefsen, SINTEF Materialer og kjemi, Avd. Bioteknologi Biogass Trøndelag - Prosessforbedring To hoveddeler Mer grunnleggende mikrobiologiske og molekylærbiologiske studier i regi av NTNU Teknisk-økonomiske prosessvurderinger i regi av SINTEF

Prosessforbedring – grunnleggende studier ved NTNU Anna Synnøve Ødegaard Røstad: Mikrobiell metodikk for design og drift av lokale biogassanlegg Masteroppgave ved Institutt for Bioteknologi, NTNU Veiledet av Prof. Kjetill Østgaard Utvikling av biokjemiske og molekylærbiologiske metoder for overvåkning av prosesser for produksjon ab biogass fra husdyrgjødsel Arbeidet vil fortsette i form av en PhD ved Inst. for Bioteknologi, NTNU som starter opp i disse dager. Archaea Bakterier

Teknisk-økonomisk evaluering – Frosta som case Skisse av et mulig biogassanlegg på Frosta Biogass 4000 m3 Lagertank 2500 m3 Gjæringstank 2 10-15 døgns oppholdstid Gjæringstank 1 20-30 døgns oppholdstid CHP El. strøm Varme CO2 Fiberfraksjon 8000 m3 Gasstett dobbeltduk Hygienisering ved varmebehandling

Lokal produksjon av biogass – nøkkelspørsmål Hvilke mulige råstoff finnes? Hvordan kan biogassen utnyttes? Hvordan kan bioresten utnyttes?

Råstoff for biogass på Frosta Samlet potensial: 720-750 tusen Nm3 metan/år Husdyrgjødsel utgjør ~95 % av potesialet, herav grisegjødsel ~55 % Dersom 70 % av potensialet kan realiseres som anvendbar energi utenfor biogassanlegget tilsvarer dette 5.0-5.2 mill kWh. Dette utgjør om lag 5 % av det totale energiforbruket på Frosta Vangberg Gartneri 2005: 12.2. mill kWh el + 2.9. mill. kWh olje + gass

Hva kan produktene brukes til på Frosta? Biogass for produksjon av elektrisk energi (~2.3 mill kWh) Biogass for produksjon av varme (~2.7 mill. kWh → 5.0 mill. kWh) Biogass for produksjon av CO2 Vangberg Gartneri, 2005: 230 tonn propan for produksjon av CO2 (16 • 106 mol CO2) Brukes til å holdet et høyt nivå av CO2 i atmosfæren inne i drivhusene Biogassen kan gi ca 27 • 106 mol CO2 Biorest til gjødsel i landbruket Separeres i vannfraksjon rik på N-gjødsel og fiberfraksjon rik på P-gjødsel Mye jordbruksjord på Frosta har høyt P innhold For Frosta vil gjødsel fra biogassprosessen være bedre enn vanlig husdyrmøkk

Økonomi Basert på litteraturdata er et rimelig estimat investeringer på 15-20 mill. kr Drift av anlegget vil trolig kreve 2-4 årsverk (inkludert transport av gjødsel til anlegget og restprodukter fra anlegget) Med tillegg av andre driftskostnader blir utgiftene minst 2.5-3 mill. kr per år Inntektene vil primært være salg av energi. Antar vi 0.5 kr/kWh både for varme og elektrisk strøm, gir dette en inntekt på ca 2.5 mill. kroner per år Salg av CO2 kan gi noe ekstra inntekter, mens salg av biorest neppe vil gi vesentlige netto inntekter Konklusjon: Produksjon av biogass på Frosta er – med dagens ramme-betingelser – ikke bedriftsøkonomisk lønnsomt. Biogass basert på husdyrgjødsel fra landbruket må betraktes som et miljøtiltak (redusert utslipp av drivhusgasser) som også gir energi – ikke en prosess for produksjon av energi

Arbeidspakke 2: Miljøsystemkunnskap Johan Pettersen, Christine Hung MiSA – Miljøsystemanalyse johan@misa.no

Miljøsystemkunnskap Kunnskap om miljøprestasjonen til verdi- og energikjeder som oppstår av et lokalt biogassanlegg. Ressurser tilgjengelig lokalt Produkter, med muligheter for lokal avsetning Erstatningseffekter som følger av et fleksibelt biogassanlegg Miljø- og klimagassutslipp, i et livsløpsperspektiv Frosta og Ørland har viktige forskjeller for miljøvurderingen Ørland: lufthavn Frosta: veksthus Ørland: storfé Frosta: svin og fjærkre

Biogass scenario Frosta 1 829 t CO2 2,69 GWt elektrisitet 2,85 GWt varmeenergi CHP anlegg Drivhus N-strøm P-strøm Alle tall per år 9,33 GWh biogass G Gjødsellagring Transport 25 t Plantejord 2 560 m3 slam, fast 108 t 37 t 108 t 37 t 108 t 37 t Biogassanlegg N Gjødseleffekt P 28 960 m3 filtrat, flytende 85 t 3,3 t N2O 41,9 t NH3 18,5 t N (avrenning) Flytende gjødningsmiddel Slam næringsinnhold (t) N 22,6 P 25,3 Gjødseltilgang (t) Gris 15 800 Storfe 14 900 Fjørfe 900 Flytende næringsinnhold (t) N 85,0 P 11,9

Resultat for Frosta kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Varmeproduksjon: olje Kunstgjødselproduksjon Elkraftproduksjon CO2 fra propangass kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Flyktige utslipp Transport Direkteutslipp fra gjødselhåndtering Direkteutslipp fra gjødselhåndtering

Resultat for Frosta kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Et biogassanlegg erstatter annen ikke-fornybar produksjon kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel Et biogassanlegg fjerner utslipp fra lagring Et biogassanlegg har noen prosess-utslipp

Resultat for Frosta kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel

Resultat for Frosta kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel

Resultat for Frosta kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel

Resultat for Frosta kg CO2e per 32 500 m3 husdyrgjødsel

Resultat for Ørland kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel Varmeproduksjon: sjøvarme Kunstgjødselproduksjon Elkraftproduksjon Flyktige utslipp Transport Direkteutslipp fra gjødselhåndtering Direkteutslipp fra gjødselhåndtering

Resultat for Ørland kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel

Resultat for Ørland kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel

Resultat for Ørland kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel

Resultat for Ørland kg CO2e per 84 000 m3 husdyrgjødsel

Hovedfunn Frosta har mer gasspotensial per volum råvare, på grunn av gris- og hønsegjødsel. Storfé: søk å øke gassutbytte ved å blande inn avfallsstoffer med høyere næringsinnhold Gris- og hønsegjødsel: godt egnet for biogassproduksjon, pass evt problemer med prosesskontroll. Klimaprestasjonen til gjødselbehandling er ikke gitt av et eventuelt anlegg alene, men er et resultat av tiltak på gården, gode transportløsninger, og god praksis i et anlegg. Utnyttelse av produktene fra anlegget er bestemmende for prestasjonen. Frosta og Ørland har ulike forutsetninger På Frosta finnes det avsetning for varme, elkraft og CO2 til drivhus. På Ørland finnes effektive varmeløsninger og ikke noe behov for CO2. Gjødselverdi i bioresten er viktig for miljøprestasjonen Resultatene viser at biogassanlegg er et godt miljøtiltak Klimaeffekten varierer med forutsetningene som benyttes for avsetning av produktene. Det er viktig å plassere anlegget i et lokalt nettverk for sikker og god utnyttelse av produktene fra et biogassanlegg Lokal samhandling er svært viktig for å få en god miljøeffekt av et biogassanlegg.