Småskalig uppgradering av Biogas

Sammanfattning av slutrapport
Småskalig uppgradering och förädling av biogas är en rapport som syftar till att sammanställa kunskapsläget inom småskalig biogasuppgradering. Projektet har tillkommit i samverkan med Agroväst och Energigården och finansierats av Stiftelsen för Lantbruksforskning, Västra Götalandsregionen och Jordbruksverket. Tillgänglig teknik för småskalig uppgradering har undersökts utifrån teknisk och ekonomisk synvinkel. En ekonomisk jämförelse har gjorts och produktionskostnad för uppgraderad biogas har uppskattats för olika rågasflöden. Arbetet rymmer även information kring biogasproduktion, uppgradering i stort samt en jämförelse mellan flytande biogas, DME och Ecopar-diesel.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Småskalig biogasuppgradering är ett högaktuellt ämne och klimatneutral metangas som drivmedel ett naturligt steg mot en fossiloberoende transportsektor. Vilka tillgängliga uppgraderingstekniker är lämpliga för småskalig uppgradering och hur stor investering krävs?

Biogas
Biogas produceras genom att organiskt material, t.ex. gödsel och slakteriavfall, rötas i en uppvärmd rötkammare. Rötkammaren rörs om för att få jämn gasproduktion. Biogasen som bildas består främst av metan, koldioxid och vattenånga. Rågasen innehåller ofta även vissa föroreningar, t.ex. svavelväten och kiselföreningar. Rötkammaren matas kontinuerligt med nytt material och biogasen leds ut från toppen av rötkammaren. Kvar blir nedbrutet material, s.k. rötrest (eller biogödsel) som används som gödsel.

Biogas kan användas som bränsle i en stationär motor för att producera värme och el som sedan säljs eller används på gården. Detta är den vanligaste användningen av biogas från rötning i Sverige idag. Biogasen kan även användas som drivmedel till fordon, men då måste den förädlas efter att den lämnat rötkammaren. Denna förädling kallas vanligen uppgradering.

Småskalig uppgradering
Småskalig uppgradering innebär förädling av biogas från rötkammare som har ett biogasflöde på 100 Nm3/h eller mindre. Detta motsvarar en årlig energiproduktion på upp till c:a 5 GWh. Jämförelsevis kan nämnas att en gård med gödsel från 300 mjölkkor kan ha en årlig biogasproduktion på 2-3 GWh, eller 40-60 m3 biogas per timme.

Uppgraderingstekniker och kostnader
Idag finns tre tekniker för småskalig uppgradering tillgängliga på marknaden: vattenskrubberteknik, PSA-teknik och membranteknik. Dessa tillhandahålls av följande 6 företag: Air Liquide, Biorega, DMT, Metener, Molecular Gate och TUW. Uppgraderingsteknik och ungefärligt investeringskostnad (exkl. moms) för två system på 40 respektive 100 m3 biogas per timme finns i tabellen neran:

Uppgraderingsteknik Investering MSEK, (40 m3 biogas/h) Investering MSEK, (100 m3 biogas/h)
Vattenskrubber 3,5 5
PSA 3 3
Membranteknik 4 5

I rapporten illustrerars hur mycket det kostar att producera uppgraderad biogas, från rötning till färdig komprimerad metangas. I kostnaderna ingår produktionskostnad för biogas, uppgraderingskostnader inklusive investering, drift, montering, besiktning och tillståndsprocess, kostnad för en liten högtryckskompressor och energiåtgång vid kompressorarbete samt kostnad för ett litet gaslager. Den sammantagna kostnaden är utslagen på antal kWh gas som produceras per år och jämförs med 80 % av genomsnittspriset för bensin och diesel 2011.

Anledningen till att produktionspriset jämförs med 80 % av de fossila drivmedelspriserna är att de sista 20 procenten utgör den ungefärliga prisskillnad som krävs för att konsumenter skall välja ett gasfordon framför ett som drivs med fossila drivmedel.
Publik försäljning av biogas som drivmedel innebär merkostnader i form av en publik tankstation, kostnader motsvarande c:a 0,2-0,35 kr/kWh. En sådan investering är svår att bära för en småskalig biogasproducent. Därför är det viktigt att gårdsanläggningen själv kan utnyttja drivmedlet eller sälja det till en lokal kundkrets som kan tanka med s.k. ”långsamtankning”.

Flytande biogas, DME och Ecopar-diesel
Det är önskvärt att biogasen skall kunna omvandlas till ett flytande drivmedel för att enklare kunna transporteras. Rapporten jämför omvandling av småskaligt producerad biogas till olika flytande drivmedel. Slutsatsen är att flytande/kondenserad biogas är det enda flytande drivmedlet som har potential att kunna framställas ur småskaligt producerad biogas.

Framställning av DME och Ecopar-diesel kräver utrustning i industriell skala och processerna är betydligt mer komplicerade och mer energikrävande är framställningen av flytande biogas.