Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Förstudie bränslecell på biogas från gödselrötning: delprojek 1: Förutsättningar för drift av bränslecell

Status: Avslutat
Projektnummer: H1140106
Kategori: Research program | Bioenergy
Ansökningsår: 2011
Datum för slutrapport: 25 oktober 2013
Huvudsökande: karine arrhenius
Organisation: SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
E-postadress: Karine.Arrhenius@sp.se
Telefon: 0105165728
Beviljade medel: 470 000 SEK

Sammanfattning av slutrapport
Projektet syftar till att undersöka förutsättningen att med biogas från gödsel driva bränsleceller. Inledningsvis karakteriserades biogassammansättning från 5 gårdsbaserade anläggningar. Resultat visar att biogas från gödsel innehåller totalt sett lägre halter av föroreningar än biogas framställt från andra substrat. Avvikande är svavelhalten som är högre i synnerhet om svinflyt rötas. Om biogasen skall användas i en bränslecell krävs det gasrening, en total avsvavling bör eftersträvas. Möjliga användningsområden för värme från bränslecell har sedan inventerats med fokus på att producera kyla genom ammoniak absorptionsteknik. Beräkningar gjorda för en typgård med 240 mjölkkor visar att värmen från en bränslescell kan användas på ett mer fördelaktigt sätt jämfört med konventionell kraftvärmeproduktion. Dock skulle ett sådant system idag vara dyrt att realisera. Ett experimentellt projekt bör baseras på ett nedskalat system för att begränsa kostnader och risker.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Rötning av gödsel där biogasen används till kraftvärmeproduktion minskar animalieproduktionens utsläpp av klimatgaser och dessutom ökar mängden växttillgängligt kväve i den rötade gödseln. Men svenska gårdsanläggningar för biogasproduktion har ofta problem med lönsamhet. Detta kan vara orsaken till att inte fler anläggningar byggts trots vissa ekonomiska stimulanser som tex. Investeringsstödet för biogasanläggningar.
De flesta svenska gårdsanläggningarna har en motor för kraftvärmeproduktion vars storlek är i de flesta fall mindre än 100 kWel. Motorerna har en elektrisk verkningsgrad mellan 25-30 % och en termisk verkningsgrad på ca 50%. Motorns kylvatten används idag endast till uppvärmning av olika slag till exempel för bostadshus. Det är till stor nytta under höst, vinter och vår men avsättningen av kylvärmen från kraftvärmeenheten oftast inte är så stort sommartid. Kraftvärmeenheterna har en relativt kort livslängd, i vissa fall ner mot 10 000 timmar vilket resulterar i att totalkostnad för kraftvärmeanläggningen inklusive kapital- och underhållskostnad äter upp större delen av intäkterna från den producerade elen.
För att förbättra lönsamheten är det högprioriterat att få fram ny teknik för småskalig biogasbaserad kraftvärmeproduktion som har lägre driftkostnader, producerar mer el och producerar värme vid högre temperatur jämfört med dagens kraftvärmeproduktion. Dessa förutsättningar talar för bränsleceller. En bränslecell produceras elektrisk energi/effekt genom en kontrollerad kemisk reaktion. Den fungerar till stor del som ett batteri som inte tar slut eftersom nytt bränsle tillförs hela tiden. Alla bränsleceller har liksom batteriet en anod och en katod. Vid anoden kommer bränslet in i form av t.ex. vätgas och avger elektroner, varpå positivt laddade vätejoner bildas. Dessa vandrar över mot katoden där de tillsammans med syrgas och elektroner bildar vatten. Flera olika typer av bränsleceller förekommer. Skillnaden mellan dessa ligger främst i bränsle och drifttemperatur.
Syftet med detta projekt har varit att undersöka förutsättningarna för småskalig kraftvärmeproduktion med bränslecell som drivs med biogas producerad från gödsel. Inledningsvis karakteriserades biogasen från 5 utvalda biogasanläggningar med avseende på föroreningar i producerad rågas. Anläggningarna valdes ut enligt följande kriterier: anläggningen skall ha en gasproduktion på minimum 0,6-0,7 Nm3 biogas/reaktor/dag, uppehållstider på minst 30-35 dagar, det skall finnas uttag för att ta prov och att olika substrat skall studeras (nötflyt, svinflyt, kycklinggödsel). Resultat visar att biogas från de undersökta anläggningarna innehåller totalt sett lägre halter av föroreningar än biogas framställt från andra substrat såsom matavfall och reningsverksslam och är dessutom fri från siloxaner, en av de mest omtalade föroreningarna i biogas. Undantaget är halterna av svavelämnen som är betydligt högre i synnerhet om svinflyt eller kycklinggödsel rötas. Andra föroreningar som förekommer är terpener (kolväteföreningar som är de viktigaste beståndsdelarna i eteriska oljor och andra naturprodukter) om nötflyt rötas, ketoner och furaner (organiska kolvätesyreföreningar) samt olika kolväten.
Om biogasen skall användas som bränsle till en bränslecell krävs det att gasen först renas. Även om vissa bränsleceller klarar av låga svavelhalter så bör man sträva efter en total avsvavling av bränslegasen. Andra föreoreningar i biogas producerad från gödsel bedöms inte inverka på bränslecellernas prestanda.
Två möjliga system med bränsleceller presenteras i rapport: ett system med en hög temperatur- polymerelektrolytbränslecell (på engelska High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, HT-PEMFC) med en avsvavlingsenhet och ett system med en fastoxidbränslecell (på engelska Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) med liknande avsvavlingsenhet. Man borde dock göra ett långtidstest i mindre skala i en verklig bränslecell på aktuella gaser för att klargöra att systemen fungerar i praktiken.
Möjliga användningsområden för den restvärme som uppstår i en bränslecell har sedan inventerats. Bland de identifierade användningsområdena har denna rapport fokuserat på möjligheten att använda värmen för att producera kyla genom vanlig ammoniak absorptionsteknik. Beräkningar har gjorts för en fiktiv typgård bestående av 240 mjölkkor. Gårdens hela gödselproduktion och grovfoderspill rötas, vilket bedöms generera ca 600 Nm3 biogas/dag. Gården antas ha robotmjölkning och den mjölkproduktionen antas ligga på totalt 2160 ton/år.
Med den tekniken anses gårdens elförbrukning kunna minskas med motsvarande 6,8 % av kraftvärmeanläggningens elproduktion jämfört mot om en konventionell eldriven kylanläggning.
Den valda typgården har studerats utifrån tre scenarior. Första scenariot (referensscenario) består av ett konventionellt mjölkkylningssystem och kraftvärmesystem. Andra scenariot byts den konventionella kraftvärmeenheten ut mot en SOFC bränslecell. I det tredje scenariot byts även mjölkkylningsutrustningen ut mot en absorptionskylmaskin. Resultat av beräkningar visar att när absorptionskylmaskinen ersätter den konventionella mjölkkylningsutrustningen förändras både värme- och elbalansen för gården. Scenario ett genererar ett årligt värmeöverskott på ungefär 310 MWh. När kraftvärmeenheten byts ut mot en bränslecell minskas detta värmeöverskott till ungefär 220 MWh på grund av bränslecellens högre elektriska verkningsgrad. Genom att introducera absorptionskylmaskinen i systemet minskar värmeöverskottet från kraftvärmeenheten ytterligare till ungefär 180 MWh/år. Men från kylmaskinen finns det spillvärme på ungefär 230 MWh/år varav 180 MWh/år antas gå att använda till uppvärmning av rötkammaren. Givet att en konventionell kraftvärmeenhet har en el-verkningsgrad på 33 % och en bränslecell på 45 % så innebär ett scenario med bränslecell att den årliga elproduktionen ökar med ungefär 150 MWh/år. När restvärmen från bränslecellen används för att driva en absorptionskylmaskin innebär det att elförbrukningen för gården minskar med ungefär 36-38 MWh/år (baserat på ett elbehov på 19 kWh/ton mjölk för konventionell mjölkkylning). Under förutsättningen att den ökade elproduktionen ersätter fossil kolkraft skulle detta betyda en reduktion av koldioxidutsläpp med 127 ton/år för scenario 2 jämfört med referensscenariot. Om man antar att elbesparingen för kylmaskinen minskar behovet av fossil kolkraft blir den totala minskningen 153 ton/år för scenario 3 jämfört med referensscenariot.
Bedömningen är att det är fullt möjligt, om än dyrt, att utföra ett pilotförsök baserat på resultat från detta projekt. Ett experimentellt projekt bör baseras på ett nedskalat system (1/10 eller liknande) för att begränsa kostnader och risker. Höga krav måste ställas på designen av en sådan pilotanläggning så att det möjliggör test av flera olika systemval och att det är driftmässigt robust.

 

Antal träffar i projektbanken: 1676

Underlag för nya kaliumrekommendationer till svensk potatisproduktion
Helene Larsson Jönsson, Sveriges lantbruksuniversitet, SLU

Projektnummer: H1342093 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 5 november 2018

The aim of this research proposal is to support well-founded potassium recommendations for Swedish table potatoes. The main issue today is that the recommendations are based on a few old experiments which were carried out with old management practices. There is a general practice among Swedish …

Läs mer

Electrical Weed Destroyer (EWD) – ny teknik för mekanisk ogräskontroll
Lars Andersson

Projektnummer: O-16-23-776 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 5 november 2018

Trädgård
Växtodling

In this one-year project we plan to test the effect of an existing equipment, based on electrostatics, on both annual and perennial weeds. The aim is to evaluate the potential for using the equipment in commercial agricultural and horticultural production. Results will be used as a base for …

Läs mer

Appliceringsteknik med fokus på biologiska växtskyddsmedel
Klara Löfkvist, Institutet för jordbruks- och miljöteknik JTI

Projektnummer: H1356063 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 15 oktober 2018

A crucial factor for the success of plant protection is the application of plant protection product in the right place. This is particularly important for the biological plant protection products as they are usually contact acting. The project aims to find solutions for application technology to …

Läs mer

Smågrisdödlighet- en parallell jämförelse mellan två boxsystem i kombination med optimala skötselrutiner
Anne-Charlotte Olsson, Sveriges lantbruksuniversitet, SLU

Projektnummer: V1450008 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 1 oktober 2018

Piglet mortality in Swedish pig herds is too high and if the sow should be completely loose or fixed a short time in connection with farrowing, is an important issue.
However, to perform internationally publishable studies of piglet mortality, parallel studies in the same herd, are required. These …

Läs mer

Sykdomskontroll og forbedret dyrevelferd ved hjelp av genetiske markører: En pilotstudie av osteochondrose og Birkelandfraktur hos hest
Gunnar Klemetsdal, Universitetet for miljø og biovitenskap (UMB)

Projektnummer: H1247154 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 september 2018

The project aims to verify our current findings of QTLs with effect on osteochondrosis and Birkelandfracture in the Standarbred trotter. The project triples the sizes of the groups in the genome-wise association studies. The project will serve a basis for international involvement, either to …

Läs mer

Inhysningens betydelse för hästvälfärd, arbete, säkerhet och pedagogik på svenska ridskolor
Jenny Yngvesson, SLU

Projektnummer: H-15-47-078 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 28 september 2018

This three year project will investigate how ridinschools choose and ethically motivate their choices of horse housing system. The project will compare two groups of riding schools - group A with loose housing and group B with traditional housing, concerning horse welfare and working environment. …

Läs mer

Lönsam produktion och användning av proteinfoder till mjölkkor i norra Sverige- RJN ansökan
Margareta Emanuelson, Sveriges lantbruksuniversitet

Projektnummer: R-17-21-001 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 21 september 2018

Regional Agricultural Research for Northern Sweden (RJN) is applying for co-financing of a project for 2017. In the current project, a review is made of protein crops that can be produced in northern Sweden. A compilation of dairy cows responses to various protein feeds will be conducted and an …

Läs mer

Utvärdering av digitala innovationer för mätning och styrning av klimat i fjäderfästallar
Helene Oscarsson, Vreta Kluster AB

Projektnummer: R-17-20-003 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 17 september 2018

In Östergötland there are currently about 1.8 million laying hens and herewith the county holds the highest number of laying hens in Sweden. In poultry production, it is imperative to have a good climate in order to get healthy animals and good production. One of the biggest challenges here is to …

Läs mer

Hållbara affärsmodeller inom svenskt lantbruk
Pia Ulvenblad

Projektnummer: O-15-21-567 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 juli 2018

Energi & biomassa
Kött
Matfågel
Mjölk
Trädgård
Växtodling

The aim of this project is to conduct a mapping of sustainable business models within Swedish agriculture and to, in a first step, contribute to concept development regarding how sustainable business models can be developed, thus creating greater competitiveness in the industry. The mapping will be …

Läs mer

Epidemiologi och betydelse av infektion med adenovirus för kycklingnäringen
Désirée Jansson,

Projektnummer: O-15-20-324 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 29 juni 2018

Matfågel

Fowl adenoviruses (FAdV) belong to a group of poultry viruses, of which some are etiologic agents of emerging diseases associated with negative effects on welfare, production, sustainability and environment at all levels of the meat-producing chicken industry. Currently, one such disease, inclusion …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev