Biogass i landbruket

*VEILEDER I FORNYBAR ENERGI FOR LANDBRUKET*
*12 - Biogass*

I dag utgjør biogassproduksjon på gårdsanlegg en svært liten andel av den totale biogass-produksjonen i Norge. Samtidig er husdyrgjødsel en av de største ressursene for produksjon av biogass.

Høye energipriser og bedre tilskuddsordninger har nå gjort at lønnsomheten ved å installere biogassanlegg på gården har økt, og kan bli mer aktuelt i landbruket.

Før du leser dette kapittelet om biogass, anbefaler vi at du leser gjennom veilederens kapittel 3 til 8. Der finner du informasjon som er relevant for en eventuell investering.

INNHOLD: Teknologi | Ressursgrunnlaget | Økonomiske faktorer | Rammevilkår | Fordypning

Lær mer om biogass!

Vi tilbyr kurs om biogassproduksjon rettet mot gårdbrukere.
Les mer om Norges Vels kurstilbud innen fornybar energi

Teknologi

Biogass er en gass som dannes når biomasse brytes ned av bakterier uten at det er tilgang på oksygen. Prinsippet for nedbrytningen i et biogassanlegg er det samme som for en kumage. På grunn av dette omtales et biogassanlegg noen ganger som en jernku.

Råstoffene som er vanligst å bruke for å produsere biogass er husdyrgjødsel, ulike typer matavfall, slam og fiskeavfall. Felles for disse råstoffene er at de er organiske stoffer og ofte har et relativt høyt fuktighetsinnhold.

Biogassanlegg varierer i størrelse fra store kommunale anlegg, som for eksempel behandler matavfall eller kloakkslam, til mindre gårdsanlegg hvor råstoffet hovedsakelig er husdyrgjødsla på gården.

Figur 1 Skjematisk framstilling av et biogassanlegg.

Kjernen i et biogassanlegg er en lufttett råtnetank, en såkalt biogassreaktor, hvor råstoffet føres inn. Biogassreaktoren er ofte en tank med tak, der det er mulighet for oppvarming og omrøring. For å fungere best mulig er det ønskelig å holde jevn temperatur i reaktoren. Det vanligste er at ønsket temperatur er ca. 37 °C, men noen anlegg fungerer best på litt andre temperaturer. Biogassprosessen genererer lite varme, og reaktoren må derfor tilføres varme eksternt for å holde ønsket temperatur. Det brukes normalt vannbåren varme i reaktorbunnen og/eller veggene for å holde jevn temperatur i biogassreaktoren. Det er vanlig å bruke noe av varmen som produseres når biogassen brennes til oppvarming av dette vannet.

Under drift er det vanlig at det tilføres nytt råstoff omtrent en gang daglig. Samtidig tas det ut en tilsvarende mengde fra rektoren. Mengden som tilføres og tas ut tilsvarer typisk 1/30 av det som er i reaktoren. Det vil si at oppholdstiden i biogassraktoren ofte ligger på rundt 30 dager, men dette kan variere noe mellom ulike anlegg.

Oppstart av biogassanlegg er tidkrevende

Oppstart av et biogassanlegg er tidkrevende. For at det skal produseres biogass som ønsket i reaktoren, må det være en bakteriekultur der som bryter ned råstoffet og lager biogassen. Det er allerede slike bakterier i husdyrgjødsel, spesielt kugjødsel, men for å komme i gang raskere kan det også hentes bakteriekultur fra et biogassanlegg i drift. Under hele oppstartsprosessen må det tilføres varme til biogassreaktoren så den holder ønsket temperatur.

Energiproduksjonen fra et biogassanlegg kan kun reguleres i en viss grad. Bakteriene som produserer gassen, vil dø hvis forholdene i reaktoren endrer seg for mye. Hvis det skjer, må det bygges opp ny bakteriekultur, som kan ta flere uker.

Gassen må renses før den brennes

Råbiogass består hovedsakelig av metan (CH4) og karbondioksid (CO2), men inneholder også blant annet hydrogensulfid, vanndamp og ammoniakk. Den delen av biogassen som har et høyt energiinnhold når den brennes er metan. Før gassen brennes for å produsere energi, må gassen renses. Hvilke krav som stilles til rensingen avhenger av hva gassen skal brukes til.

Produserer varme, strøm eller drivstoff

For gårdsanlegg er de aktuelle anvendelsene av biogassen å enten brenne gassen for å produsere varme, eller å bruke gassen i en motor eller turbin for å produsere strøm. Det vil normalt kreves mer rensing av gassen om biogassen skal brukes til å produsere strøm i en motor. Når det produseres strøm i en motor eller turbin er det mulig å utnytte 1/3 av energien i biogassen til strøm, resten blir varme. Dette kommer av at virkningsgraden til forbrenningsmotorer ligger på i overkant av 30 prosent. Motoren kjøles med vann, og kjølevannet utnyttes til varme. Både til å varme opp reaktoren, og f.eks. varme opp bygninger på gården.

Biogass kan også brukes til drivstoff i f.eks. biler eller busser. For å brukes til transport må gassen oppgraderes betydelig slik at den består av nesten ren metangass. Per i dag er renseteknologien kun lønnsom for store biogassanlegg.

Ressursgrunnlaget

I landbruket er husdyrgjødsel det mest aktuelle råstoffet for å produsere biogass. Energien i husdyrgjødsla vil variere, særlig når det gjelder vanninnholdet. Typisk energiinnhold i noen typer husdyrgjødsel er:

Figur 2: Oversikt over omtrentlig fuktighet og energiinnhold i utvalgte potensielle råmaterialer fra husdyrgjødsel.
Tallene i tabellen er basert på SGCs rapport ‘Substrathandbok för biogassproduksjon’.

For å beregne energipotensialet på ditt gårdsbruk, hvis du har en annen fuktighet enn den som er oppgitt, bruk denne formelen:

Både svinegjødsel og kugjødsel har relativt lav energitetthet per volum, ettersom de har høyt innhold av fuktighet samt at mye av næringen er utnyttet av grisen eller kua. Kugjødsel ligger lavere enn svinegjødsel i energiinnhold ettersom kua har et mer effektivt fordøyelsessystem og et annet fôr.

Både fuktigheten og energiinnholdet i gjødsla kan variere betydelig mellom gårdsbruk. Det er derfor viktig å kun bruke tallene i tabellene som omtrentlige. Forskjellene kan blant annet skyldes hvordan gjødsla håndteres ut fra fjøset. For å få bedre tall er det sterkt anbefalt å ta prøver av gjødsla og analysere den for fuktighetsinnhold og potensial for energiproduksjon.

For å øke energiproduksjonen, er en mulighet å tilføre andre råstoffer - som matavfall, til biogassreaktoren. Matavfall har generelt et høyere energiinnhold enn husdyrgjødsel og kan øke energiproduksjonen betydelig. Energiinnholdet i noen typer matavfall er:

Figur 3: Oversikt over omtrentlig fuktighet og energiinnhold i utvalgte potensielle råmaterialer fra mat- og slakteriavfall.

Planlegger du å bruke matavfall eller lignende i tillegg til husdyrgjødsel, er det viktig å være oppmerksom på at forutsetningene for å motta matavfallet kan endre seg i løpet av anlegges levetid. I dag er det vanlig å få betalt for å motta og behandle f.eks. matavfall, noe som er en viktig inntektskilde for mange anlegg. Men hvis det skulle oppstå konkurranse om råstoffet kan det endre seg, for eksempel hvis det bygges et kommunalt biogassanlegg i området.

Økonomiske faktorer

Den største utfordringen med å gjøre gårdsbiogass lønnsomt er investeringskostnadene for anlegget. Et mindre anlegg vil trenge de samme komponentene som et større anlegg, og vil derfor bli relativt dyrere. Det er enklest å få lønnsomhet i biogass ved store gårder, eventuelt gjennom å samarbeide hvis det ligger flere gårdsbruk i nærheten.

Inntektene fra et biogassanlegg kommer fra energien som produseres, og fra støtte som blir gitt for å behandle husdyrgjødsel i et biogassanlegg. For å best mulig utnytte energien fra biogassanlegget er det viktig å ha et betydelig varmebehov gjennom mesteparten av året. Også med en løsning som produserer strøm, vil en stor del av energien bli i form av varme. Dette kan særlig være en utfordring ved melkegårder, som ofte har et begrenset varmebehov.

Per i dag gis det støtte per tonn husdyrgjødsel som behandles i et biogassanlegg. Denne støtten utgjør en viktig inntektskilde for gårdsbiogass. Før det gjøres en investering er det viktig å være klar over at støttesatsen kan endre seg i løpet av nedbetalingstiden til anlegget. Støttesatsene reguleres i forskrift om tilskudd for husdyrgjødsel til biogassanlegg.

Relevante rammevilkår

Antallet gårdsbiogassanlegg har økt betydelig de siste årene. Dette kommer av en kombinasjon av økt tilskudd fra Landbruksdirektoratet for å behandle husdyrgjødsel i et biogassanlegg, samtidig som energiprisene også har økt betydelig. Innovasjon Norge gir inntil 45 prosent investeringsstøtte til gårdsbiogassanlegg, og kan også støtte forstudier for å vurdere hvor godt egnet biogass er på den enkelte gård.

Gårdsbiogassanlegg vil fortsatt være mest aktuelt på store husdyrgårder, og mange av disse vil også måtte ta imot tilleggsråstoffer som fiskeslam eller matavfall for å øke energiproduksjonen eller lønnsomheten.

Flere store kommunale biogassanlegg som er opprettet for å behandle matavfall, har også begynt å ta imot husdyrgjødsel. Bonden leverer da husdyrgjødsel, og får biogjødsel tilbake fra anlegget. Denne løsningen er først og fremst aktuell for gårder som ligger i nærheten av kommunale biogassanlegg. Husdyrgjødsel har en lav verdi per volum, og transportkostnadene blir derfor store ved lange avstander.