Etablering av rötningsanläggning för biogasproduktion i gårdsskala : En teknoekonomisk analys utifrån platsspecifika förutsättningar

Sammanfattning: Förnyelsebar energi är en nyckelfaktor för en hållbar utveckling. Biogas möjliggör för verksamheter med organiska restflöden att etablera egen energiproduktion av förnyelsebara energi. Problemet med etablering av mindre rötningsanläggningar är begränsad biogasproduktion till höga investeringskostnader. Studiens syfte är att genom en teknoekonomisk angreppspunkt undersöka möjligheterna för etablering av biogasproduktion i gårdsskala (50–500 kW) genom rötning av restflöden från gårdsverksamhet under svenska förhållanden.  Arbetet innefattar en modellerad gårdsbiogasanläggning utformad efter förutsättningarna på Lilleruds naturbruksgymnasium i Karlstad. Rötningsanläggningen är en CSTR (Continuous stirred-tank reactor) med kontinuerligt tillflöde av råmaterial och som arbetar i mesofil temperatur på 35⁰C. Principskissen för systemet är framtaget utefter befintliga rötningssystem i gårdsskala och baseras på hur anläggningar generellt sett byggs i Sverige idag. Tre alternativa system för användning av biogas jämförs; värmeproduktion respektive kraftvärmeproduktion för eget bruk samt produktion och försäljning av fordonsgas. Platsspecifika data som storlek på restflöden, energiförbrukning och energikostnad för värme och el erhålls från Lilleruds gymnasium. Metanutbyten, energi- och röttekniska data hämtas från litteratur. Modelleringen utförs i Microsoft Excel 365 och beräkning sker dygnsvis. Resultatet utifrån modellen är en dimensionerad rötkammare på 278 m3 med en beräknad produktion på 49 700 Nm3 metan/år. Värmebehovet för rötkammaren fluktuerar under året och är högre under vinterhalvåret än under sommarhalvåret, vilket gör att mindre mängd energi kan tas ut från systemet under vintern. Beräknat för år 2022 hade 12% av Lilleruds värmebehov kunna täckas med en årlig vinst på ca 99 000 kr/år. Kraftvärme hade täckt 6% av Lilleruds värmebehov och 14% av elbehovet med en årlig vinst på ca 141 000 kr/år. Produktion av fordonsgas genererar försäljning 51 000 Nm3 biogas (97% metan) med en årlig vint på 182 000 kr/år. Vinstkapaciteten i systemen är starkt beroende av energipriser. Motsvarande beräkningar med energipriser för 2021 minskade den ekonomiska hållbarheten i alla system. Värmesystemet erhöll då ett NPV på 56 000 kr/år, kraftvärmesystemet ett NPV på -88 000 kr/år och fordonsgassystemet på -450 000 kr/år. Prognostiserade energipriser för år 2024 innebar negativt ekonomiskt resultat för alla system. Inkludering av investeringsstöd på 40% ökar de ekonomiska marginalerna och är i vissa fall avgörande för ekonomisk hållbarhet. Räntor och inflation påverkar de ekonomiska förutsättningarna, där låg ränta och hög inflation medför högst avkastning i systemen. Placering av anläggningen bör göras i närheten av flytgödselbrunnar för att utnyttjas i det nya systemet och minska investeringskostnaden. Värme eller kraftvärme för eget bruk utgör stabila alternativ för gårdsbiogasanvändning. Uppgradering till fordonsgas i gårdsskala har stor vinstpotential vid högt gaspris, men innefattar också hög risk för ekonomisk förlust vid lägre gaspris på grund av stor investeringskostnad. Investeringskostnad, energipris, investeringsstöd och räntor måste noggrant övervägas vid etablering av gårdsrötningsanläggning för att säkerställa ekonomisk hållbarhet. Inkludering av biogasanläggning i gårdsverksamhet bidrar mot ett hållbart samhälle.