Bændablaðið - 09.06.2016, Blaðsíða 54

54 Bændablaðið | Fimmtudagur 9. júní 2016
Lokaverkefni Sigurðar Kristins Jónssonar í vél- og orkutæknifræði hjá Háskólanum í Reykjavík:
Svínagasframleiðsla á Vatnsleysuströnd
− Kostnaðargreiningar og arðsemismat sýna að metanorkuframleiðsla er raunhæfur kostur fyrir svínabúið
Sigurður Kristinn Jóhannesson,
sem útskrifaðist úr vél- og orku-
tæknifræði frá Háskólanum
í Reykjavík í síðasta mánuði,
skilaði þar athyglisverðu verk-
efni. Lýtur það að því hvernig
hægt sé að framleiða gas, raf-
magn og hitaorku ásamt lífræn-
an áburð úr svínaskít í svínabúi
á Vatnsleysuströnd. Sigurður
hefur einnig verið í meistaranámi
í Danmörku að undanförnu.
Sigurður var svo vinsamlegur að
upplýsa lesendur Bændablaðsins um
þetta verkefni sitt í eftirfarandi texta:
Búið treystir í dag alfarið á
rafmagn
Ólíkt flestum svínabúum á Íslandi
er Svínabú Ali á Vatnsleysuströnd
ótengt við hitaveitu og treystir alfar-
ið á rafmagn til kyndingar svína-
býlisins. Hliðarafurð í svínaeldinu
sem fellur til í stórum stíl er lífrænn
úrgangur.
Lífrænn úrgangur eða lífmassi er
samheiti yfir hin ýmsu lífrænu efni
s.s. matarleifar, gras, skólp, fiski-
úrgangur, sláturúrgangur, saur, þör-
ungar, plöntur o.s.frv. Umræddan
úrgang er hægt að vinna frekar og
umbreyta í lífgas sem myndast við
loftfirrt niðurbrot á lífrænum efnum
og efnaskiptum baktería. Metangas
er megin uppistöðuefni í lífgasi og
er orkurík gastegund.
Í lokaritgerð til fullnaðar BSc-
gráðu í vél- og orkutæknifræði
var leitast við að svara eftirfarandi
spurningu, hvort uppsetning á minni
háttar orkuveri á lóð svínabýlisins til
framleiðslu á lífgasi væri hagkvæm.
Áhugasamir geta nálgast lokarit-
gerðina í heild sinni inn á vefsíðu
Skemmunnar.
Rannsóknir sýna að framleiðsla á
lífgasi sé umhverfisvæn og brennsla
á lífgasi dregur úr gróðurhúsaáhrif-
um. Lífgas má nýta á margvíslegan
hátt en í tilfelli svínabýlisins var
lagt upp með að hagnýta lífgasið
til upphitunar á svínabýlinu og
neysluvatni.
Framleiðsluferlið
Í grunninn er framleiðsla á metangasi
með sams konar beinagrind víðast
hvar í heiminum og gekk því ver-
kefnið út á að nýta þekkingu og
reynslu erlendis frá og yfirfæra á
krefjandi íslenskar kringumstæður.
Hönnunin tók því mið af íslenskum
aðstæðun sem og að aðlaga mann-
virki og aðra innviði að framleiðslu
svínabýlisins. Framleiðsluferlið
sem passar best við það umhverfi
og aðstæður sem metanorkuverið
á að starfa í er millihitaþolið fram-
leiðsluferli. Hentugast er að aðlaga
millihitaþolið framleiðsluferli að
staðarháttum og því verður það fyrir
valinu sem framleiðsluferli. Sú fram-
leiðsluaðferð er einfaldari og krefst
minna magns af orku til upphitunar
heldur en með hitaþolnum bakterí-
um. Kjörhitastig fyrir millihitaþoln-
ar bakteríur er 36–38 gráður og þá
er viðbúinn viðverutími í kringum
15–30 dagar.
Í skýringarmyndinni hérna fyrir
ofan má sjá framleiðsluferli á met-
ani. Ferlið hefst vinstra megin á skýr-
ingarmynd með söfnun á lífmassa
í svokallaðan safntank eða fortank.
Algengt er að samsetning lífmassans
sé fjölbreytileg og þá reynist betra að
nota hakkara til að brjóta niður lífræn
efni sem er svo blandað saman við
mykju í blandara.
Í stóru gulu gerjunartönkunum fer
fram sjálft gasmyndunarferlið undir
stöðugum loftfirrtum og ljóslausum
aðstæðum.
Hratið eða gerjaður lífmassi er að
lokinni gerjun flutt yfir í geymsluþró
áður en hratinu er dreift á tún.
Í gerjunartanknum stígur lífgasið
svo upp til lofts í svokallaðan gastank
sem er sambyggður ofan á gerjun-
artankinn.
Lífgasið er leitt í gegnum hreinsun
vegna tærandi efna. Lífgasið er
sprengt í varma- og rafmagnseiningu
(e. combinded heat and power unit
eða CHP) þar sem rafmagnið er flutt
inn á raforkukerfið en varmaorkan frá
brunanum fer í gegnum varmaskipti
til frekari nota.
Útfærslan fyrir svínabúið er fyrst
og fremst frábrugðin að því leytinu
til að í stað þess að sprengja lífgas-
ið í varma- og rafmagnseiningu er
lífgasið brennt í gasbrennara og öll
efnaorkan er þar af leiðandi nýtt til
upphitunar á svínabúinu. Í þessu
tilviki er ónauðsynlegt að hreinsa
lífgasið fyrir brennslu.
Hvað er svo gert við hratið?
Orkuframleiðsla er ekki eini ávinn-
ingurinn sem hlýst af metangerjun. Í
þokkabót stendur eftir lífmassi sem er
tilvalinn til áburðargjafar. Lífmassinn
sem eftir stendur að lokinni gerjun
kallast hrat. Frekari nýting á hrati til
áburðargjafar er mjög áhugaverður
kostur fyrir margar sakir.
Á meðan metangerjun stendur
brotna niður lyktarmengandi efni
sem dregur töluvert úr lyktarmeng-
un frá skítnum og starfsskilyrði við
dreifingu batna. Plöntur bregðast
betur gegn hratinu því mörg efni og
sýrur sem hafa skaðleg áhrif á plöntur
brotna niður í gerjunarferlinu. Hratið
er samleitnari massi með betri flæði-
eiginleika og er hratið meðfærilegra
en annars.
Við metangerjun verður minna
köfnunarefnistap í ferlinu saman-
borið við tap frá óunnum úrgangi,
því er hratið næringarríkari áburður.
Efnaskipti í gerjuninni fyrirbyggja
mengun á grunnvatni af völdum
nítrats.
Metangasvinnsla á lífmassa hefur
jákvæð áhrif á loftgæði vegna minni
losunar á metangasi og ammóníaks.
Gerjunarferlið dregur úr frjósemi
illgresisfræja og sýklahættu sem
lífmassi getur borið með sér. Hversu
áhrifarík virknin er frá gerjunarferlinu
er háð hitastigi og viðverutíma. Ljóst
er að umhverfisábati þess að fullnýta
mykjuna er umtalsverður.
Sala á hrati til áburðar er algeng
sjón á meginlandi Evrópu. Umrædd
hliðarafurð sprottin úr lífgasfram-
leiðslu verður oft mikilvæg tekjulind
fyrir metanorkuver erlendis. Slíkar
forsendur voru ekki teknar með í arð-
semisreikninga í ritgerðinni þar sem
sölusamningar á hrati lágu ekki fyrir.
Úr skít yfir í orku
Miðað er við framleiðslutölur frá
árinu 2014 sem gefa 7.565 tonn af
blautum svínaskít. Miðað við 7.565
tonn af blautum svínaskít og 10,31
rúmmetra af metangasi fyrir hvert
tonn af blautum svínaskít fást 77.995
rúmmetrar af hreinu metangasi við
normalaðstæður.
Metangasmagnið sem fæst er 8,9
rúmmetrar á klukkustund að meðaltali
yfir allt árið. Orkuinnihald á hreinu
metangasi er 9,81 kílóvattstundir
sem jafngildir meðalafli upp á 87,34
kílóvött, eða 765.131 kílóvattstundir
á ári.
Til að setja hlutina í samhengi nam
heildar raforkunotkun svínabýlisins
sama ár 898.710 kílóvattstundum.
Eftir stendur ekki öll framleidd
orka til umráða því þegar gasið er
brennt tapast alltaf einhver orka
sökum orkutapa í kerfinu. Auk þess
þarf að eyða orku til þess að búa til
orku. Metanorkuverið er þar engin
undantekning með orkufrekan hita-
og rafbúnað í framleiðsluferlinu.
Þegar eigin orkunotkun hefur verið
dregin frá framleiddri orku þá stendur
eftir nettó orkuframleiðsla. Áætluð
árleg nettó orkuframleiðsla nemur
417.020 kílóvattstundum.

Niðurstöður
Niðurstöður sýna tvímælalaust að
framleiðsla á lífgasi er umhverfis-
væn og brennsla á lífgasi dregur úr
gróðurhúsaáhrifum.
Niðurstöður kostnaðargreiningar
og arðsemismats sýna að metanorka
er raunhæfur kostur fyrir svínabúið.
Kostnaður orkuversins er rekstrar-
kostnaður vegna afskrifta, vinnu og
viðhalds á orkuverinu.
Starfsemi metanorkuversins stuðl-
ar því að umhverfisvænni verðmæta-
sköpun.
Tækifæri fyrir metangas á Íslandi
Í grunninn er framleiðsla á metangasi
með sams konar beinagrind víðast
hvar og auðvelt að yfirfæra fram-
leiðslulausnir með aðlögunar-
breytingum yfir á önnur býli og bæi
á Íslandi. Lausnirnar geta verið þess
eðlis að henta einyrkjum á bóndabýl-
um yfir í að þjóna bæjarsamfélögum
á landsbyggðinni þar sem íbúar geta
tekið sig saman og framleitt metangas
til ýmissa nota.
Í landshlutum þar sem hitaveita
hefur ekki verið lögð er brennsla á
metangasi sniðug lausn til rafmagns-
framleiðslu og húshitunar.
Í landshlutum þar sem hitaveitu
hefur verið komið á kopp þjónar
metangas vel sem orkugjafi í sam-
göngum. Þar má nýta affallsvatn úr
húsum til upphitunar á gerjunartank
og draga þannig stórlega úr fram-
leiðslukostnaði sem vegur upp á móti
kaupum á hreinsibúnaði en nauðsyn-
legt þykir að hreinsa metangasið fyrir
notkun í samgöngum.
Forritaþróun fyrir landbúnað
Upplýsingatæknisvið Bændasamtaka Íslands óskar eftir að ráða forritara til starfa í Reykjavík.
Tilvonandi starfsmaður mun vinna við þróun vefforrita fyrir landbúnað.
Æskileg þekking og reynsla:
• Háskólapróf í tölvunarfræði, verkfræði eða sambærileg menntun
• Python, Django og Linux
• Oracle gagnagrunnur
• Java
• HTML5 og CSS3
• Javascript og jQuery
• Agile/Scrum aðferðafræði
Hæfniskröfur:
• Geta til að vinna í teymi og sjálfstætt
• Frumkvæði, metnaður og framsýni
• Rík þjónustulund og lipurð í mannlegum samskiptum
Í boði er fjölbreytt og spennandi forritunarstarf þar sem reynir á teymisvinnu,
sjálfstæð vinnubrögð og getu til að takast á við krefjandi verkefni.
Umsóknarfrestur er til 22. júní 2016.
Nánari upplýsingar gefur Þorberg Þ. Þorbergsson, sviðsstjóri upplýsingatæknisviðs
Bændasamtaka Íslands,í síma 563-0300 eða í netfangið thorberg@bondi.is.
Bændasamtök Íslands – Bændahöllin við Hagatorg - 107 Reykjavík - www.bondi.is – 563-0300