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

Helstu meðhöndlunarleiðir

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

Kerfismynd hreinsistöðvar

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?

Framleiðsla á metani - samanburður

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)

Notkun á fljótandi metani

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

Ónákvæm vísindi!

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

Ný hreinsistöð

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

Reynsla / staða