ráðstefna um lífeldsneyti bjarni g. p. hjarðar b.sc., c.sc., m.sc. … · 2011-12-13 · –...
TRANSCRIPT
Íslenskt metan ráðstefna um lífeldsneyti
Bjarni G. P. Hjarðar B.Sc., C.Sc., M.Sc. Tekn.Lic. (Ph.D.)
Yfirverkfræðingur
Efni fyrirlestrar
• Hví er SORPA í öndvegisverkefni um
lífeldsneyti?
• Möguleikar á lífrænni vinnslu úr úrgangi
• Hvað er metan og hvernig myndast það
• Söfnun á urðunarstað í Álfsnesi
• Reynsla af notkun metans –
ökutæki/iðnaður/rafmagnsframleiðsla
Markmið þátttöku í „Lífeldsneyti“
– Ástunda rannsóknir og þróun skv. stofnsamningi
SORPU bs. – „besta aðferð“
– Meta hauggasframleiðslu
• úr ýmsu hráefni
• við mismunandi hitastig
• með mismunandi överuflóru
• með mismunandi afköstum (TS / VS álagi)
• læra vinnsluaðferðir
• meta framleiðslugetu og framleiðslukostnað
– Undirbúa rekstraráætlun fyrir lausn 2013
– Leggja vísindasamfélaginu lið
Niðurstaða umhverfismats
stefnumörkunar (svæðisáætlun)
• ..markmið svæðisáætlunarinnar
samræmist þeim viðmiðum sem lögð eru
til grundvallar. Jafnframt er farið lengra en
stefna stjórnvalda kveður á um með því
að setja markmið um að eftir 2020 verði
engin urðun á lífrænum eða brennanlegum
úrgangi á starfssvæðum sorpsamlaganna.
135
98 112
121
137
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
2001 2002 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
þ.tonn
145 þús. t
97 þús. t
69 þús. t
Markmið Landsáætlunar 2004 um urðun lífræns úrgangs
Áætlað magn lífræns úrgangs til urðunar að óbreyttu
Gas eða jarðgerð, 1. áfangi
Gas eða jarðgerð, 2. áfangi
Framleiðsla á brenni?
Brennslustöð?
Óvissa er um stærð og
nákvæma tímasetningu áfanga
ár
Aukin endurnýting
Álfsnes fullnýtt
Tillögur verkefnisstjórnar um urðun lífræns úrgangs
Urðað magn lífræns úrgangs
Magn lífræns úrgangs til urðunar
Vistferilsgreining - aðferð
• Valin voru þau umhverfisáhrif sem talin voru
mikilvægust fyrir Íslenskar aðstæður
– Losun gróðurhúsalofttegunda
– Landnotkun
• Sleppt var að fjalla um
– Notkun ólífrænna auðlinda (hráefni, orku, vatn, loft, svæði til
útivistar o.s.frv.)
– Eitrunarhættu (DDT, PCB, díoxín, þungmálma o.s.frv)
– Ljósefnafræðilega myndun ozóns
– Súrnun (súrt regn vegna brennisteins- eða köfnunarefnisoxíða)
– Næringarefnaauðgun (vegna köfnunarefnis- og
fosfórmengunar)
Vistferilsgreining - Kostir Magn úrgangs til meðhöndlunar
Urðun Endurvinnsla Brenni Brennsla Gasgerð Jarðgerð Annað
Kostur 1, viðmið 208 69 12 66
Kostur 2, endurv. 111 170 12 62
Kostur 3, brenni I 159 79 39 12 66
Kostur 4, brenni II 145 79 53 12 66
Kostur 5, brennsla 69 79 148 59
Kostur 6, gasgerð I 178 84 12 55 24
Kostur 7, gasgerð II 169 84 12 66 24
Kostur 8, jarðgerð I 168 84 12 67 24Kostur 9, jarðgerð II 157 84 12 78 24
Losun GHL – tonn CO2 á ári
-20.000
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
Losun gróðurhúsalofttegunda (tonn CO2)
Aðgerðaráætlun
• Efnisvinnsla söfnun –umhleðslustöðvar
• Gasgerð hagkvæmni –lítil eining –ísl aðst.
• Jarðgerð hagkvæmni
• Framl. á brenni hagkvæmni –notendur innl/erl
• Brennsla hagkvæmni eftir gasgerð/jarðgerð
• Urðun fullnýta núverandi staði
Tímalína
2009 2011 2012 2010 2013
I. áfangi
2ja tunnu kerfi
( Litgreining )
2ja tunnu kerfi
Litgreining
II. áfangi
Gas- og jarðgerð
Gas- og
jarðgerð
Lagakröfur um
að draga úr urðun
lífræns úrgangs
Tunnupars - Flokkun
• Tvær tunnur við hvert heimili
• Bláa tunnan fyrir dagblöð og pappírsumbúðir
• Svört/grá tunna fyrir úrgang í mismunandi
litum pokum
Flokkun – litgreining
Þjappa fyrir brennanlegt sorp
„Annað sorp” sem fer í urðun. Fer í venjulega gáma.
Móttökuþró
Matarafgangar fara í venjulega gáma
Gas- og jarðgerð
• Samþætt gasgerð og jarðgerð
• Einföld og skilvirk aðferð – Útskolun og gerjun
• Lágt tæknistig – minni bilanir
• Sveigjanleiki í afköstum
• Fáar (tvær) stöðvar byggðar
Hví metan sem
ökutækjaeldsneyti?
– Notkunarmöguleikar • Ljóst að erfitt er að keppa við heitt vatn úr iðrum jarðar
• Sama á við um raforkuframleiðslu
• Ýmsir kostir skoðaðir í sambandi við notkun í iðnaði
– Mesti ávinningurinn, fjárhagslegur og einkum umhverfislegur
• Dregið úr áhrifum urðunar
• Dregið úr útblæstri bíla
• Aukið orkuöryggi
• Sparar gjaldeyri
• Einföld orkuskipti (tvíorkubílar)
• www.metan.is
Framleiðsla á hauggasi
• Hægt að framleiða úr nánast hvaða lífræna efni sem
er. „Fræðilegt” magn hauggass:
– Húsdýraúrgangur 18 millj Nm3
– Lífrænn úrgangur 10 millj Nm3
– Skólp 8 millj Nm3
– Annað (úrgangur) 5 millj Nm3
– Samtals 41 millj Nm3
– Samsvarar 205 GWh eða virkjun upp á 23 MW
– Gæti dugað á um 10.000 smærri ökutæki u.þ.b 4% af
ökutækjaflotanum?
Skv EU skal 8% eldsneytis verða lífrænt árið 2020. Getum nýtt efni sem er
kastað á glæ í dag s.s. matarleifar, húsdýraúrgang, fiskúrgang, úrgang frá
matvælavinnslu, bjórgerð, mjólkurbúum, gras og skólp. Síðan má rækta plöntur
í þeim tilgangi að vinna úr þeim metan.
Framtíðar metanvinnsla
• Hver ha lands sem nýttur er til „orkuframleiðslu”
(Þýskaland) dugar til (m.v. venjulega eyðslu):
– 23.300 km aksturs á lífdísel
– 41.600 km aksturs á etanóli
– 68.300 km aksturs á metani
• 17.000 km/ári meðalakstur, 250.000 ökutæki, 3x meiri
landþörf => 187.500 ha lands til að fullnægja þörfinni
• Auðnir landsins eru 6.453.800 ha. Þurfum 2,9% af
auðnum landsins?! Til að ná 8% markinu: 150 km2?
Framtíðarvinnsla á metani
• Með notkun á ræktarlandi sem ekki er notað í
dag (“set aside”) og uppgræðslu mætti rækta
plöntur sem síðan má nota til metangerðar
– Orku / eldsneytismál
– Umhverfismál
– Byggðamál
– => þarf hvorki vatnsafls- eða jarðvarmavirkjanir en
getur stuðlað að ræktun lands, haldið landinu í byggð
og stuðlað að bindingu koltvísýrlíngs
Framtíðarnotkun metans
• Jarðgas er flutt fljótandi og kælt með
stórum tankskipum frá Noregi til Norður-
Ameríku => Viðkoma hér?
– Notkun jarðgas á ökutæki sparar strax 20%
útblástur á koltvísýrlíngi
– Mætti nota sem aðferð til að ná
útblástursmörkum fyrr og síðan hjálpa undir
með lífrænni metangerð
– Heimsmarkaðsverð á jarðgasi er lægra en á
bensíni! (og fer lækkandi hlutfallslega)
Takk • SORPA: www.sorpa.is
• Metan hf: www.metan.is
• Spilliefni: www.efnamottakan.is
• Samlausn: www.samlausn.is
• FENÚR: www.fenur.is
• ENGVA: www.engva.org
• BioGas: www.biogas.org
Hvað er hauggas/metan?
• Hauggas (biogas) verður til við loftfirrt niðurbrot lífrænna efna
• Hauggas er samsett úr CO2, CH4 og snefilgösum
• Bakteríur, sem m.a. finnast í lífrænum úrgangi brjóta niður lífrænt efni (kolvetnakeðjur) og mynda hauggas
Flókin lífræn efni í úrgangi(prótín, kolvetni, fita o.fl.)
Uppleyst lífræn efni(amínósýrur, sykrur o.fl.)
Milliafurðir(fitusýrur, alkóhól o.fl.)
Ediksýra H2+CO2
CH4 + CO2Lífrænt metan
Vatnsrof
Gerjun
Loftfirrð oxun
Metanmyndun
Eiginleikar metans
• Metan = CH4 er lyktarlaus lofttegund
• Metan er léttara en loft (~0,717 kg/Nm3)
• Metan er ekki skaðlegt við innöndun
• Metan er 21-25x verri gróðurhúsalofttegund en CO2
• Metan er orkuríkt gas, 1 Nm3 af metani samsvarar sömu orku og 1,12 L af bensíni
Hví ökutækjaeldsneyti?
• Hlutfall mengunar frá ökutækjum [%]
Smærri ökutæki Stærri ökutæki
Efni Bensín/Metan Dísel/Metan Dísel/Metan
CO2 113 94 88
CO 5 4 1
NOx 2 8 3
NMHC 83 55 5
SOx 25 14 14
Agnir 2 11 2
LCA greining á
eldsneytinu. Miðast
við sænskar aðstæður
svipaðar og hér á
höfuðborgarsvæðinu.
Útreikningar gerðir af
SWECO VBB/VIAK
Álfsnes – hreinsun á hauggasi
• Fjórar meginaðferðir við hreinsun á hauggasi – Þvottur („Scrubber” - Absorption)
– PSA („Pressure Swing Adsorption”)
– Membrur
– Frysting „Cryogenic” skiljun á metani og koltvísýrlíngi
• Hreinsistöðin frá 2000 var afkastalítil tilraunastöð sem notaði vatnsþvott til að skilja CH4 og CO2
– Erfið og dýr í rekstri
• Eftir þurrkun er metaninu þjappað á flutningsgáma við 250 bar þrýsting og flutt á afgreiðslustöð N1 á Bíldshöfða/Tinhellu
• Nú er pípulögn í eigu OR frá Álfsnesi á Bíldshöfða
Deponigasproduktion
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000
14000000
16000000
18000000
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090År
Gasp
rod
ukti
on
(N
m3/å
r)
Slakteri & fett
Industri
Avloppsslam
Foder
Huhsållsavfall
Álfsnes
• Ný hreinsistöð var tekin í notkun árið 2005 – Eftir ítarlega skoðun á hreinsiaðferðum var ákveðið að nota
áfram vatnsþvott
– Ný stöð mun anna öllu hauggasi sem búast má við að komi úr
Álfsnesi á líftíma haugsins
– Stöðin er hönnuð af VGK (Mannvit) verkfræðistofu og SORPU í
samvinnu við SWECO/VBB VIAK í Svíþjóð og er smíðuð hér á
landi
Álfsnes – núverandi staða
• Virkjun í dag 700 Nm3/klst. af hauggasi
eða 350 – 400 Nm3/klst. hreint metan
• Samsvarar 390 – 450 l-bensín/klst. eða
um 3,4 – 3,9 milljón bensín-lítrum/ár
• Framleiðsla dagsins dygði á 1.700 – 2.000
smá ökutæki miðað við eyðslu upp á 10
l/100 km og 20.000 km akstur á ári
Álfsnes - framtíðin
• Ætla má að vinnanlegt magn af hauggasi fáist úr urðunarstaðnum í Álfsnesi a.m.k. til ársins 2030/2035
• Ætlað er að hámarksframleiðsla geti orðið um 1.300 Nm3/klst árið 2014
– Dugar á 3.500 – 4.000 smá ökutæki
• Þó urðunaraðferðin í Álfsnesi sé óvenjuleg þá benda mælingar til að gasframleiðsla sé jafn mikil og í “venjulegum” urðunarstað
• Hringrás sigvatns
• Gas- og jarðgerðarstöð
Reynsla af ökutækjum
• Ökutæki sem nýta metan í dag með s.k. tvíbrennihreyfli eða nýta eingöngu metan
– Strætisvagnar 2 (um 60 einkabílaígildi hver)
– Öskubílar 12 (um 25 einkabílaígildi hver)
– Einkabílar 140
– Alls 500-560 einkabílaígildi
– Eykst nú um 20% á ári