Følgeforskning Waterment sitt anlegg i Bjørkedalen. Masse- og energibalanser, økonomi og klimanytte

Abstract

Rapporten beskriver resultatene fra følgeforskningsprosjektet knyttet til biogassanlegget til Sondre Skoglund i Bjørkedalen ved Porsgrunn. Prosjektet er finansiert av Innovasjon Norge, og er et underprosjekt i følgeforskningsprogrammet. Anlegget er Waterment sitt pilotanlegg for videreutvikling av teknologien som er utviklet av Waterment AS. Anleggets metanproduksjon, massebalanse og energiforbruk, samt anlegget investering- og driftsøkonomi vil bli drøftet i rapporten. Rapporten baserer seg på to rapporter – en fra NIBIO og en fra Østfoldforskning. Biogassanlegget til Sondre Skoglund, levert og driftet av Waterment AS, behandler om lag 1000 m3 blautgjødsel fra gris årlig. Dette utgjorde ca. 32 % av full designkapasitet. Anlegget er et granulbasert kompakt ABR-anlegg med kort hydraulisk oppholdstid. Svinegjødsel blir silt i gjødselkummen, og den frasilte gjødsla blir behandlet i en 10m3 reaktor av typen ABR (anaerobic baffle tank reactor) med patentsøkte endringer for å behandle partikkelrike substrater. Bioresten fra reaktor blir deretter pumpet tilbake til gjødselkummen hvor den kom fra før frasilingen. I forsøksperioden, som var over 12 dager i november/desember 2017 (tre oppholdstider), ble mengdene av råstoff inn i anlegget registrert. Samtidig ble prøver tatt ut til analyser av innhold av tørrstoff (TS), organisk tørrstoff (beregnet som flyktig tørrstoff (VS)) og kjemisk oksidasjonsforbruk (COD)). Mengde og sammensetning av biogass ble også registret, samtidig med at utslipp av metan og ble estimert. Oppholdstida ble beregnet til 3,8 døgn. Det ble i gjennomsnitt produsert 7,8 m3 biogass per døgn. Beregnet mengde metan var 4,4 m3/døgn. Den organiske belastningen på reaktorene ble beregnet til 2 kg VS/m3*døgn. Omsatt COD var i gjennomsnitt 12,13 kg per døgn, noe som var 25 % av tilført COD. Beregnet biogassutbytte for den frasilte grisegjødsla som inneholdt lett nedbrytbare bestanddeler og som var partikkelfattig, ble estimert til 139L CH4 / kg TS eller 209L CH4 /kg VS. Det interne energibehovet i anlegget ble beregnet til 98 kWh/døgn, og med produksjon av energi gjennom metan på 44 kWh ville man fått netto energiforbruk på 54 kWh av produsert energi dersom energien i produsert metan ble utnyttet 100 %. Det må bemerkes at metanen ble sluppet ut i atmosfæren uten å bli utnyttet, slik at anlegget forbrukte 98 kWh elektrisk energi per døgn. Når gasshåndteringsanlegg er installert, vil energiforbruket bli redusert til ca. 50 kWh per døgn. Det må bemerkes at målingene ble foretatt på vinteren med lave lufttemperaturer og lav gjødseltemperatur. Høyere lufttemperaturer vil gi lavere forbruk. Økonomiberegninger er foretatt på grunnlag av estimerte anleggskostnader for tilsvarende anlegg til et vanlig gårdsbruk. Dette ble gjort fordi anlegget har vært gjennom flere ombygginger i tillegg til at det er bygd som et forskningsanlegg med komponenter som ikke anses nødvendig for kommersiell drift. I økonomianalysene beregnes anleggets bedriftsøkonomi både med- og uten støtteordninger. Støtteordningene som er vurdert i analysen er investeringsstøtte fra ENOVA, utviklingsstøtte fra Innovasjon Norge, samt tilskudd for levering av svinegjødsel til biogassanlegg ettersom dette er relevante støtteordninger for denne typen anlegg. Anlegget har per i dag kun mottatt støtte fra Innovasjon Norge. Beregninger av økonomi viser at anlegget slik det er i dag ikke er bedriftsøkonomisk lønnsomt, men kan bli det dersom det gjøres energiøkonomiserende grep, gassen utnyttes og forutsatt at anlegget mottar investeringsstøtte fra Innovasjon Norge og ENOVA, samt driftsstøtte fra Landbruksdirektoratet. Anlegget, slik det er i dag, er ikke bedriftsøkonomisk lønnsomt ved forutsetningene om årlig energiproduksjon og salgspriser for el og varme i denne rapporten. Netto klimagassutslipp per tonn behandlet bløtgjødsel fra svin ble beregnet til 3 067 kg CO2-ekv, 47 kg CO2-ekv per tonn TS for henholdsvis ikke utnytting og utnytting av gassen til energiformål. Med tilhørende årlige behandlingsmengder medfører disse scenariene årlige netto klimagassutslipp på henholdsvis 36,33 tonn, og 0,6 tonn CO2-ekv. ABR reaktoren fungerte stabilt i testperioden hvor det ble benyttet en hydraulisk oppholdstid på ca. 3,8 døgn.