Energi energibruk landbruketEEH.pdf

Generelt om energi og
energibruk i landbruket
Ulike former for bioenergi
Landbrukshelga 21.januar 2012
Erik Eid Hohle - Energigården
6
ENERGIGÅRDEN
www.energigarden.no
SENTER FOR BIOENERGI
Kurs, undervisning og øvelser
• Prosjektering og konsulenttjenester
• Guidede turer/ omvisninger og
demonstrasjoner
• Informasjonsmateriell, fagbøker m.v.
• Produksjon, foredling og bruk av
bioenergi og annen fornybar energi
•
Eidsalm gård - 2760 Brandbu – Norge tlf +4761336090
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Forsøksfelt med energivekster
Forsøksfelt for oljevekster
Skogsmaskiner og terrengtransport av virke.
Produksjon, lagring og transport av skogsflis
Vedproduksjon
Tørking og lagring av biobrensler
Tørkeanlegg for korn, oljefrø, erter mm
Biobrenselanlegg og flissilo
Solvarmeanlegg for varmluft og varmtvann
14.
15.
16.
17.
Våningshus med flisfyrt sentralvarme
Oljepressing og biodrivstoff. Vedovner, pelletskaminer etc.
Biodrivstoffdrevne kjøretøyer
Kurs og seminarlokaler. Kontorer, studierom og
fagbibliotek
Energistien
Biogassanlegg for varme- og el-produksjon
Temautstillingen Bioenergi – miljø, teknikk og marked
Drivhuset med møte- og seminarrom i det grønne.
3
3
14
12
1
9
12
13
11
16
6
8
10
5
16
15
4
7
2
3
12
17
10
10
Praktisk opplæring
Teoretisk opplæring i bioenergi
Fagbok i bioenergi
”Bioenergi – miljø, teknikk og marked”
• første nordiske og europeiske samlete fagbok om bioenergi
• 20 forfattere
• 300 illustrasjoner
• 400 sider
• utgitt av Energigården i 2001
Bioenergiregionen Hadeland Kompetanse- og utviklingsregion for bioenergi
Kompetanse- og
utviklingsregionen
- Bioenergi i teori og praksis
- Informasjon om bioenergi
- Industrilauget
- FoU-programmer
- Studie-programmet
- Bioenergiguiden
- Brensel- og varmeenterprenører
- Andre lokale bioenergiaktører
ENERGIGÅRDEN
Informasjonssenter for bioenergi
Bioenergi – en del av kretsløpet
og et bærekraftig samfunn
Bioenergi
– lokale løsninger på globale utfordringer
Bioenergi
– reduserer klimautslippene
IDAG
Erik Eid Hohle - Energigården
Biomasse-ressurser og
bruk av bioenergi
Globalt og nasjonalt
Global og nordisk energi – status
• For 2/3 av verdens befolkning er biomasse den eneste, eller
viktigste energibæreren
• Bioenergi (275 TWh) er større enn vannkraft (215 TWh) i
Norden
15
• %
Annen fornybar
energi
5%
Ikke-fornybar
energi
80 %
Bioenergiandel
Verden
15 %
Sverige
30 %
Finland
26 %
Norge
7%
95 % VARME
og 5 % kraft
Biomassegrunnlaget
globalt
• Årlig global biomassetilvekst tilsvarer 7 ganger
verdens totale energibruk
• Av dette utnyttes ca. 2%
energi. Dette tilsvarer ca.
14000 TWh, eller ca15 %
av verdens energibruk
Biomassetilveksten
i Norge
Total tilvekst:
ca. 435 TWh
pr. år
Fornybar
energi i
transportsektoren
EU 2010
H
15 TWh ny
bioenergi
Marked
Ressurser
CHPF
H
H
= Biovarme
CHP = Biobasert
kraft/varme
CHF
CHPF
H
CHP
CHPF
CHPF = Biobasert
kraft/varme og
biodrivstoff
Biovarme på egen gard
• Beregning av varme- og effektbehov.
• Beregning av brenselbehov.
• Prosjektgjennomføring eget
gårdsanlegg.
Beregning av varme- og
effektbehov
Energi - Effekt
Omregning til størrelser brukt i varmesammenheng:
Varme = Effekt ganger tid
[W*s]
1 kWh = 1 000 W * 3 600s = 3 600 000 J = 3,6 MJ
Panelovn
1000 W = 1 kW
1 kW varmeovn på i 1 time = 1 kWh varme
Energienheter
kWh
kJ
kcal
Toe
kilowatt-time
kilo-Joule
kilokalori
Tonn oljeekvivalent
kWh
1
3600
857
8,62E-05
kJ
0,000278
1
0,238
2,39E-08
kcal
0,00117
4,2
1
0,0000001
Toe
11600
41 900 000
10 000 000
1
Prefiks
Faktor
k
kilo
M
mega
G
T
Eksempel
1000
kWh
1 000 000
MWh
giga
1 000 000 000
GWh
tera
1 000 000 000 000
TWh
Beregning av varme- og effektbehov
• Varmebehovet vil variere med type bygg og
bruk.
• Varmebehovet vil også si noe om effektbehovet.
Betydelig forskjell i effektbehov mellom gamle
og nye bygninger.
• På bakgrunn av beregnet varme- og effektbehov
vil man få en riktig dimensjonert biobrenselkjel.
Hvordan beregne varmebehovet?
• Erfaringstall, f. eks årlig forbruk av
ved/strøm eller olje til oppvarming.
• Ved nybygg benyttes gjerne normtall.
• Vurdere ENØK-tiltak, f. eks bytte gamle
vinduer.
Eksempel på beregning av varmebehov
• Kjent varmebehov:
– Kyllinghus
258 000 kWh
• Ukjent varmebehov:
– Våningshus,200 m2 á 120 kWh/m2
Effektbehov: - 30-100 W/m2
– Garasje/verksted,
installasjon av viftekonvektor
– Korntørke, 1 m3 årlig fyringsoljeforbruk
• Sum varmebehov
24 000 kWh
10 000 kWh
8 000 kWh
300 000 kWh
– Finnes det muligheter for salg av varme??
Beregning av
brenselbehov
Kartlegging av aktuelle biobrenselressurser
• Hvilket biobrensel er aktuelt for gården?
– Ved, skogsflis, pellets, briketter eller halm
Hvilket biobrensel er aktuelt for gården?
Til vurdering:
• Ressurstilgang
–
–
–
–
Aktuelle tilgjengelige biobrenselressurser
Produksjonskostnader for disse
Brenselkvalitet tilpasset varmesentralene
Logistikk; transport, lagring og håndtering
• Ressursbehov
– Behov for eksterne brenselråvarer?
– Pass på riktig tilpasset brenselkvalitet!
Eksempel: Årlig flisbehov
Varmekunde :
10 % nettap:
Sum biovarme
300 000 kWh
30 000 kWh
330 000 kWh
Flisbehov
440 lm3
Virkningsgrad kjel
Flisbehov inkl virk.grad
(750 kWh/lm3)
85 %
520 lm3
Prosjektgjennomføring
eget gårdsanlegg
Plassering av varmesentral
• Finnes det aktuelle fyrrom? Etablere
frittstående anlegg i form av
containerløsning eller bygge eget fyrhus?
• Viktig å tenke logistikk! Biobrenslet skal
lagres og håndteres så rasjonelt som mulig.
• Lurt å ha gjort seg opp en mening om
plassering av varmesentral. Dra på befaring
til relevante anlegg og innhent forslag fra
leverandører.
Prosjektgjennomføring
• Innhent pristilbud fra flere leverandører – viktig å vite
hvor stor kjel du skal ha! Er man usikker på hvor
stort varme- og effektbehov man har kan det være
vel anvendte penger å engasjere en konsulent.
• Spesielt viktig å innhente pristilbud på fjernvarmerør
og rørlegging – store forskjeller i markedet!
• Bruk tid på å vurdere teknologier og krav til
brenselkvalitet, alternative utforminger av anlegg,
fyringsøkonomi og komfort – anlegget skal ha en
levetid på minst 15 år!
• Finansiering – finnes det lokale næringsfond eller
andre muligheter for støtte utover
Bioenergiprogrammet til Innovasjon Norge?
Veiledningsmanualer prosjektgjennomføring
• Norsk Bioenergiforening, SNV og
Energigården har gitt ut
veiledningsmanualer:
– Veien til biovarme
– Gardsvarmeanlegg – en byggeveileder
Oppsummering
• Beregning av varme- og effektbehov er
nødvendig for å få rett kjelanlegg
installert.
• Beregning av brenselbehov er
nødvendig for planlegging av
brensellogistikk. Viktig å få rett
brenselkvalitet i forhold til valgt
kjelteknologi!
• Plassering av varmesentral mtp
logistikk.
Biovarme
Innhold
Bioenergi som energiressurs
• Flis som biobrensel
• Brenselproduksjon og logistikk
• Biobrenselanlegg
– energiproduksjon og teknikk
• Investeringer og økonomi
Biovarme……….
…fra stubbe til varme rom
Biovarmeanlegg
Brenselproduksjon
Trommelhogger
Skivehogger
Naturlig tørking av virke
• Luftige og solrike plasser er godt egnet for naturlig tørking.
• Etablering av tømmerlunna i april/mai, tildekking med GROTpapp før høstregnet begynner.
Naturlig tørking
Brennverdi kWh/kg
Brennverdi for biobrensler
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
Pellets
Briketter
Tørr flis
og bark.
RivningsVirke. Ved
0
10
20
30
Fuktig flis
og bark
40
50
Vann
60
Fuktighet i %
70
80
90
100
Skrueinnmating mindre flisfyringsanlegg
NB! Fliskvalitet og anlegg må være tilpasset hverandre
Brenselinnmating
• For mindre anlegg er
sirkelmater mest vanlig.
• Sirkelmateranlegg er
betydelig billigere og
passer best når brenselet
ikke er fuktigere enn
maks 35 %.
Brenselinnmating
• For større anlegg brukes
som regel stangmater.
Det er robust for brensler
opp til 60 % fuktighet.
• Uansett utmatingsprinsipp,
er riktig brenselkvalitet
avgjørende for
driftssikkerheten!
Brenselssilo
• Lagerkapasiteten
bør være stor nok til
at kjelen kan gå på
maks effekt over
sammenhengende
helligdager, f. eks
jul eller påske.
• Viktig at siloen
utformes praktisk i
forhold til
flisleveransen (side
eller baktipp?)
Prefabrikerte anlegg 40 – 1000 kW
Flissilo og fyrrom
i samme bygg
Priseksempel :
100 kW – 550 000 kroner (2008) komplett ferdig montert
Eksempeler på
biovarmeanlegg basert på
flis
Bygging av et containermonter
flisfyringsanlegg
Legging av nærvarmerør
Prefab. Varmesentral (150 kW) forsyner 3 – 4 bygg + tørke
Oppstart høsten 2004. Samlet kostnad inkl. fjernvarme, hussentraler mv. 750.000,-
Ved som brensel
Vedkjel
Vedkjel - forbrenning
Kilde: Calmar V33, Hallenstvedt AS
Dimensjonering av vedkjelanlegg
• Kjeleffekt bør være minimum 2 x maks
effektbehov.
• Viktig med riktig dimensjonert akkumulatortank
i forhold til kjel. Tanken må være stor nok til å
kunne lagre varmen produsert i et ilegg, dvs
ikke nødvendigvis dimensjoneres i forhold til
kW eller m2.
– Eks: vedinnlegg 225 liter, dårlig ved 2,5 m3 akk.tank
Bjørkeved 4 m3 akk.tank
• Vurdere nytten ved å investere i større kjel og
tank enn hva som er nødvendig, f. eks hvis mye
borte fra boligen.
Utforming av anlegg
• Lett tilgang på ved og
kjel – tenk logistikk!
Unngå trapper eller
terskler i fyrrom.
• Ved på paller og bruk
av jekketralle er en god
løsning.
• Fordel om kjel kan ta
lang ved (60 cm+)
• Fyrrommet må være
egen branncelle, husk å
sjekke pipen.
Innhold
• Halm som brensel – egenskaper og
kvalitet
• Gjennomgang av halmfyringsanlegg
Halm
• Brutto energiinnhold:
4 200 kWh/tonn (17 % fukt.)
• Produksjonskostnad 8-12 øre/
kWh eller 35-50 øre/kg
• Tradisjonell regel: Uttak av halm
fra det samme skiftet hvert 3- 4.år
• Høyt innhold av alkalimetaller, gir
mye aske (3-5 %) og slagging pga
lavt smeltepunkt.
• Lagring: Under presenning eller
stolpehus – voluminøst brensel.
Porsjonsfyrte halmfyringsanlegg
• Kjeleffekt bør være
minimum 2 x maks
effektbehov.
• Manuell fyring, innlegg av
brensel 1-2 ganger daglig
avhengig av utetemperatur.
• Akkumulatortank nødvendig
for optimal forbrenning og
varmelagring.
• Aske fra halm kan spres på
jordet.
Porsjonsfyrte halmfyringsanlegg
Porsjonsfyrte halmfyringsanlegg