Ny produksjonsteknikk for småskala biogassanlegg

Presentasjon om: "Ny produksjonsteknikk for småskala biogassanlegg"— Utskrift av presentasjonen:

1 Ny produksjonsteknikk for småskala biogassanlegg
Høgskolen i Telemark Ny produksjonsteknikk for småskala biogassanlegg ved Rune Bakke, HiT Jon Hovland, HiT/Tel-Tek Den norske gasskonferansen 2014

2 Biogass FoU tidslinje 1995 Gjødsel og Biogass – med Norsk Hydro
Lab og pilotanlegg i Telemark Fullskala for mat og slam – Kongsberg, Åna, Hadeland (- Hydro ut) 2000 FoU «På sparebluss» - Hovedoppgaver etc. PhD studier (hydrolyse) 2007 Staten (v landbruksminister) prioriterer - Revitalisering NFR prosjekter Nye pilotanlegg i Telemark – IN støtte 2010 Effektivt prinsipp verifisert ( 5 PhD) Demonstrasjon Jæren – Innovasjon Norge støtte Distribuert produksjon av gass i nettverk Industriell satsing på installasjon av serieproduserte anlegg Mål: Biogass fra 30 % av all møkk; Rogaland 60 % 2014 2020

3 Produksjon av biogass - hvorfor?
Reduksjon av klimagasser fra møkk Produksjon av fornybar energi Bør erstatte fossilt brensel (drivstoff) Bedre utnyttelse av nitrogen i møkk Lønner det seg for bonden? Ikke slik det er nå!

4 Verdikjede - utfordring
Råstoff: Lager Transport For-behandlig minus Bioprosesser Produkter: Gass Gjødsel Rensing pluss Alternativ løsning «for å redusere minusene og øke pluss» følger:

5 Norske gårder er små Gjennomsnittlig størrelse er 25 melkekuer, større enheter finnes i samdrifter (2 til 5 bønder med felles fjøs) Slaktegris konsesjon maks 2100 per år Typisk mengde blautgjødsel er 1500 to 2500 m3/år 4 til 8 % tørrstoff.

6 DisBiogas: Teknologi for distribuert biogassproduksjon fra møkk
Det meste av råstoffet har > 90 % vann ikke økonomisk lønnsomt å transportere => desentralisert gårdsproduksjon Prosessintensivering for: Høg produksjonsrate Små anlegg Lav kostnad God kontroll

7 UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket
Biogass Utløp Føde Granules Slamalder , SRT >> HRT => (Kulturens oppholdstid er mye lengre enn væskens) Effektiv; > 50 x tradisjonell metode; => Kompakt => Billig Lav temp: ok Stabil Produksjon etter behov Anaerobic Baffle Reactor, ABR

8 Saugbrugs (startmateriale)
Granuler: Naturlig, selv- genererende biologisk katalysator (0,1 – 7 mm diameter) Saugbrugs (startmateriale) ABR på grisemøkk

9 Organismer i granuler Her ser vi hvordan organismer fordeler seg innover i en granul, med metanprodusenter (røde) og mineraler (svart) i midten. Mineralene gir tyngde slik at granulene blir i reaktoren selv om vannet strømmer raskt igjennom i ”Fluized Bed” reaktorer.

10 Reaksjoner: Biomasse via mellom-produkter til metan

11 Anaerobic Baffel Reactor - ABR
Biogass Væske Føde

12 Produktivitet i ABR sammenlignet med tradisjonell blandetankreaktor
Tradisjonell reaktor

13 Mulig kobling av ABR til gjødselkum
Lager: Hydrolyse Syreproduksjon Separering Biogass Oppløst føde, lite og små partikler Gjødsel Biogass- reaktor; m/Granuler ”ABR” I lageret om dannes partikler til oppløste syrer som pumpes inn i en granulbasert biogass reaktor. Denne er kompakt og effektiv for å gjøre gassproduksjonen lønnsom. Lav investering Hypotese: Lønnsomt

14 Prøvetagning, grisemøkk
Gunstig føde Sediment Naturlig separert i lager Her ser vi hvordan grisemøkk skiller seg raskt i en tung fase og en væske uten store partikler som er godt egnet føde for granuler.

15 Høgrate lab skala AD Føde: - Væskefase fra grisemøkk

16 CFD simulering for design av ABR
0.05 m/s (9 L/h) m/s (18 L/h) 0.15 m/s (27 L/h) m/s (54 L/h) A B D C

17 Effekt av temperatur på produksjon
Føde grisemøkk separert med sedimentasjon

18 Fullskala pilot ved svinegård
19.Oct.2012 Reaktor (10m3) Varmtvannskjel og instrumenter Gjødselkum (1500m3) Fullskala pilot under bygging

19 Respons på temperatur endring og stopp i føde (Foss gård 4.12.2013)
Temp. 25 => 30 C Stopp i føde LabView PC basert prosesstyring

20 10 m3 ABR reaktor har kapasitet til å behandle 2000 m3 grisemøkk per år
Høg belastning og rask økning i denne gir redusert metanutbyttet men ikke andre symptomer på overbelastning Prosessen er robust ved gradvis belastningsendring så produksjonsendringer etter behov er mulig Det bør legges opp til drift ved 35oC men lavere temperatur kan være aktuelt for å spare energi til oppvarming.

21 Møkk som føde for ABR - Gravitasjonsseparert grisemøkk og filtrert kumøkk er egnet Stabil biogassproduksjon selv ved høg og varierende belastning Kulturen må tilvennes føden. pH er stabil (8,0 ± 0,1) i gunstig område for metanproduksjon. Buffer mot pH endring Metaninnholdet i biogassen ligger stabilt rundt 80 % Teknikken for separering av egnet føde fra grovere slam fungerer, men alternative teknikker kan bli utviklet av agronomiske hensyn

22 Prosessutvikling Forenkle og forbedre prosessen
Redusere byggekostnadene (< 1 mill NOK) Redusere varmetap og/eller behov for isolering av rør, ventiler og pumper. Forenkle drift Gass-væske separering forflyttes til utløpet for å maksimere ekstraksjon av metan.

23 Agronomisk kompetanse må involveres for suksess
Anlegg må planlegges ut fra det enkelte bruks behov for rasjonell gjødselhåndtering primært - produksjon av biogass tilpasses dette Behov for FoU på dokumentasjon og analyser av gjødselkvaliteter som kan oppnås gjennom AD og separering i ulike fraksjoner Landbrukets agronomiske veiledningstjeneste bør involveres i planlegging og oppfølging av ABR anlegg

24 Lønnsom ABR prosess Serieproduksjon
Utplassering tilpasset lokale forhold Prosessforbedringer gir økt effekt Byggetekniske forbedringer gir enklere utplassering Utnytte agronomiske fordeler Utnytte biogass – erstatte fossilt brensel

25 Rogaland kan gå foran! Grønt: eksisterende rågassnett
Husdyrbesetninger

26 Visjon: Levere rågass til nett
Nasjonal strategi? Forutsigbare rammebetingelser

27 Takk for oss!