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

Selektiv avmaskning mot blodmask – risker och möjligheter
Eva Tydén, Sveriges Lantbruksuniversitet

Projektnummer: H-15-47-097 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 18 december 2019

Development of resistance to anthelmintics is a threat to equine welfare. As with antibiotics, restrictive use with anthelmintics in order to retain the effect is essential. Current recommendation for deworming is targeted selective treatment to individuals shedding a certain amount of parasite …

Läs mer

Spridningsvägar och prognos för Acrothecium-röta i lagrade morötter
Mariann Wikström

Projektnummer: O-15-20-578 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 november 2019

Växtodling
Trädgård

The purpose of this project is to clarify the source of infection and spread of Acrothecium carotae - the pathogen that causes a serious rot on stored carrots. We have to know the epidemiology of the pathogen in order to effectively control this serious disease. The project has four goals; to …

Läs mer

Riskfaktorer för sjuklighet hos kalvar i den specialiserade köttproduktionen samt möjligheter till profylax.
Madeleine Tråvén, Sveriges Lantbruksuniversitet - SLU

Projektnummer: V1350026 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 oktober 2019

Pneumonia is the most prevalent disease in Swedish feedlot cattle herds, causing mortality as well as affecting weight gain, rearing time and economy. Viral infections, including bovine respiratory syncytial virus (BRSV) and bovine coronavirus (BCV) as major actors, cause respiratory disease. …

Läs mer

Vad betyder "lean" för lantbruksföretagen?
Hans Andersson, Sveriges Lantbruksuniversitet - SLU

Projektnummer: H1346088 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 oktober 2019

The competitiveness of Swedish agriculture is discussed extensively in media. Lean is a managerial strategy that developed in post-war Japan. Studies of manufacturing and service companies show better capacity utilization, quality control and ability to follow price signals. The issue is if lean …

Läs mer

Digitalt fjäderfästall för utvärdering och förbättring av stallklimat
Helene Oscarsson, Vreta Kluster AB

Projektnummer: R-18-62-990 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 oktober 2019

One of the biggest challenges for farmers in the poultry industry is to achieve and maintain a good climate in the stable. A non-functioning climatic environment adversely affects animal health and production as well as the work environment. Hence, there are many actors who work hard to try to …

Läs mer

Kassationer vid slakt i svensk slaktkycklingproduktion - finns möjliga vägar till förbättringar?
Helena Wall, Sveriges lantbruksuniversitet

Projektnummer: R-15-43-372 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 oktober 2019

Swedish meat-type chicken production is successful as regards maintaining a high production standard
with a very low use of antibiotics and an overall good health status. However, despite this, concerns are
raised among people in the sector regarding that condemnations at slaughter seem to be at …

Läs mer

Lantbrukaren som vattenförvaltare - rätt diagnos, lämplig plats, effektiv åtgärd!
Faruk Djodjic

Projektnummer: O-15-23-573 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 29 oktober 2019

Växtodling
Kött
Mjölk
Socker

In this project, we want to take advantage of the farmers' own experiences, knowledge and visions, and combine them with the best available information about local specific topographic, hydrological, pedologic and agronomic conditions as well as with results from high-resolution modelling to …

Läs mer

Förläng hållbarheten på mjölk och öka därmed lönsamheten
Maria Glantz

Projektnummer: O-15-20-546 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 24 oktober 2019

Mjölk

To increase the profitability of milk production, it is required that milk and dairy products can be stored for a long time. The shelf-life of milk is controlled by quality parameters, such as enzymatic changes in the milk. These impair the shelf-life by giving rise to taste, odor and product …

Läs mer

Ny havre för livsmedelsindustrin
Olof Olsson,

Projektnummer: O-15-20-346 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 10 oktober 2019

Växtodling

The long-term goal is to develop oat with new and unique properties that can be used as whole grain or fractionated for use in the food industry. The focus here will be on the pre-breeding and early variety development stages. The final variety will be developed in collaboration with oat breeders. …

Läs mer

Skördepåverkan av frilevande nematoder i sockerbetor och morötter - PCR, skadetrösklar och sorter
Åsa Olsson,

Projektnummer: O-15-20-313 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 september 2019

Växtodling
Socker

The aim of this project is to show the importance of liming and growing inter crops on soil fertility and
reduced storage losses in sugar beet and carrots. The aim is also to show the economical benefits for the
farmers. The hypothesis behind the actions are that they increase the biological …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev