Vurdering af muligheder og begrænsninger for
recirkulering af næringsstoffer fra by til land 

Bilag 4 Modificerede systemer for Hillerød

a Bioforgasning af organisk husholdningsaffald

b Modificering af systemer til Hillerød

I bilag 4a beregnes energiforbrug, økonomi og recirkuleringspotentiale for bioforgasning af dels separat indsamlet køkkenaffald og dels for urin, fækalier og køkkenaffald indsamlet i samletank. Separat indsamlet køkkenaffald er der ikke tidligere foretaget beregninger for hverken i bilag 2 eller 3. Da der i kapitel 7.7 er valgt systemer der er modificeret fra kompostering til bioforgasning af køkkenaffald er beregningerne foretaget her.
I bilag 4a er der også foretaget mere nøjeagtige beregning af energiforbrug, økonomi og recirkuleringspotentiale for bioforgasset affald fra samletanke da biogasanlægget har en central placering i de foreslåede systemer for Hillerød.

I bilag 4b er der for alle de valgte systemer for Hillerød beregnet energiforbrug, økonomi og recirkuleringspotentiale. For bioforgasning af separat indsamlet køkkenaffald samt affald indsamlet fra samletanke er resultaterne fra bilag 4a anvendt. For de øvrige processer er der anvendt data fra bilag 3.

Bilag 4a Bioforgasning af organisk husholdningsaffald.

For beregningsmetoder se bilag 2 procesdiagram biogasanlæg.

Biogas-potentiale i Hillerød

Køkkenaffald opsamlet i hustande i Hillerød 78,3 kg vådvægt pers/ år
Fækalier opsamlet i hustande i Hillerød 56,25 kg vådvægts pers/år
Urin opsamlet i hustande i Hillerød 220 kg vådvægt pers/år

Biogaspotentiale i køkkenaffald
Biogaspotentilaet for 1 kg køkkenaffald vådvægt er 0,150 – 0,240N m3
Potentialet er 78,3 x 0,195 = 15,27 Nm3 biogas

Biogaspotentiale i fækalier
Biogaspotentilaet for en persons årlige fækalier produktion er 10,4 kg x 0,33 = 3,4 Nm3
Potentialet i Hillerød er 3,4 Nm3 x o,75 = 2,55 Nm3

Biogaspotentilae i Urin
Biogaspotentialet for en persons årlige urin produktion er 17,6 x 0,33 = 5,8 Nm3
Potentialet i Hillerød er 5,8 x 0,5 = 2,9

Tabel 1
Biogaspotentiale pr. pers/år i husstandene i Hillerød

Affaldstype

Biogas potentiale i Nm3

Køkkenaffald

15,27

Fækalier

2,55

Urin

2,9

I alt

20,72


Beregning af tørstofindhold .

Ved vådbioforgasning som anvendes på danske biogasanlæg skal tørstofindholdet ligge mellem 2 og 10 %. Ved anvendelse af konventionelle skyllevandsmængder vil tørstofindholdet i toiletaffald og køkkenaffald ligge væsentligt under 2% tørstof. Her vil det blive beregnet havd tørstofindholdet i affaldet fra Hillerød vil være.

Tabel 3
Tørstofindholdet pr. pers/år i husstandene i Hillerød

 

TS/ år/ pers. i kg.

Volumen i liter

TS/vol i %

Køkkenaffald

26

65

40

Fækalier

10

57

17

Urin

11

215

5

I alt

47

336

14

Tabel 4
Tørstofindhold i den opsamlede mængde fra hustande med samletank i Hillerød pers/år

 

Skyllevand + affald (1)

Kg TS/pers . år.

TS

Køkkenaffald

65

26

 

Fækalier

605

10

 

Urin

507

11

 

 

1112

47

4,2 ts

(1) Skyllevandsmængder 1,5 liter pr. dag til fækalier, o,8 l til urin.
Beregning af tørstofindholdet i det materiale der leveres til Hillerød biogasanlæg fra samletanke og fra separat indsamlet køkkenaffald.
Antal personer i hustande med samletank 5771
Antal personer i hustande med separat indsamlet køkkenaffald 20465

Tabel 5
Spildevandsmængde og tørstofindhold i affaldsprodukterne fra de to indsamlingsordninger i Hillerød

 

Spildevandsmængde liter

Tørstofindhold kg

TS indholdet i procent

Hustande med samletank

6.417.352

271.237

4,2

Husstande med separat indsamling

1.330.225

532.090

40

 

7.747.577

803.327

10,4

Det kan altså lade sig gøre at vådbioforgasse affaldet fra Hillerød da TS indholdet ligger lige omkring de 10 % som er den øvre grænse.

Ressourceforbrug og miljøbelastning

Energiforbrug:

Tabel 6
Energiforbrug ved drift af biogas anlæg med samlet indsamling af køkkenaffald urin og fækalier, samt separat indsamlet køkkenaffald

Indsamlingstype

Separat indsamlet køkkenaffald

Samlet indsamling af køkkenaffald urin og fækalier

Mængde spildevand pr. pers. pr. år

0,0783 m3

1,112 m3

Mængde biogas produceret pr. m3 spildevand.

195 m3

19 m3

El forbrug I KWh/m3 biogas

0,14 x 0,15 = 0,021 kWh

0,14 x 1,6 =0,224 kWh

Varme MJ/ m3 biogas

2,8 x 0,15 = 0,42

2,8 x 1,6 =4,48 kWh

El forbrug pers pr. år

15,27 x 0,021 = 0,32 kWh

20,72 x 0,224 =4,64 kWh

Varme forbrug pers. pr. år

15,27 x 0,15 = 2,29 = 0,64 kWh

21 x 4,48 = 94 = 26 kWh

I alt

0,96 kWh

31 kWh

På baggrund energistyrelsen forudsætninger (Energistyrelsen ,1996) og de beregnede biogaspotentialer er følgende forholdstal anvendt i beregningerne i ovenstående skema samt i de følgende økonomi beregninger
Omregningsfaktor for separat indsamlet køkkenaffald 30/195 = 0,15
Omregningsfaktor for samlet indsamling af køkkenaffald, urin og fækalier 30/19 =1,6
1kWh = 3,6 MJ

Tabel 7
Energiregnskab ved bioforgasning køkkenaffald urin og fækalier indsamlet i samletank, samt for separat indsamlet køkkenaffald i kWh/(person·år).

Toilettype

Separat indsamlet køkkenaffald

Køkkenaffald, urin og fækalier indsamlet i samletank

Energigenvinding i form af biogas (1)

98,6

134,5

Energigenvinding ved gødning (2)

8,6

43,5

Energiforbrug til transport (3)

1,05

14,9

Energi forbrug ved bioforgasning (4)

0,96

31

Energiproduktion

105,2

132

1) En kubikmeter normalbiogas indeholder 35,77 x 0.65 = 23,25 MJ hvilket er 6,46 kWh
2) Energi forbrug til fremstilling af den mængde N, P og K der er i urin, køkkenaffald og fækalier
3) En transportvej på 65 km svarer til et diesel forbrug 1,34 liter diesel/ m3 (se enhedsproces dieselforbrug til transport) 1 liter diesel 10 kWh/l (Salomonsen, 2000)

Recirkuleringspotentiale

Tabel 8,
Recirkuleringspotentiale for affald indsamlet i samletank

 

 

N

P

K

Opsamlet i væske

kg/(pers× år)

2,85

0,46

0,80

Opsamlet i fast stof

"

0

0

0

Opsamlet i luft

"

0

0

0

Recirkulerings
potentiale i alt

"

2,85

0,46

0,80

Tabel med angivelse af det samlede recirkuleringspotentiale for enhedprocessen, og den mængde stof der potentiel kan opsamles på væske, faststof og luftfase.

Tabel 9,
Recirkuleringspotentiale for separat indsamlet køkkenaffald

 

 

N

P

K

Opsamlet i væske

kg/(pers× år)

0,56

0,10

0,13

Opsamlet i fast stof

"

0

0

0

Opsamlet i luft

"

0

0

0

Recirkuleringspotentiale i alt

"

0,56

0,10

0,13

Tabel med angivelse af det samlede recirkuleringspotentiale for enhedprocessen, og den mængde stof der potentiel kan opsamles på væske, faststof og luftfase.

Økonomi

Økonomi for biogasanlæg til urin, fækalier og køkkenaffald og separat indsamlet køkkenaffald .

Tabel 10.
Investerings og drifts omkostninger for hele biogasanlæg.

 

Køkkenaffald, urin og fækalier indsamlet i samletank

Separat indsamlet køkkenaffald

Antal personer

5771 pers.

20465

M3 biogas pr. døgn

328 m3 biogas

856

Investering i Kr. pr. m3 biogas/døgn (1)

3400

3400

Investering (2)

1.784.320

436.560

Drift og vedligehold kr.
pr. m3 biogas (1)(2)

1,9 kr.

0,15

Pr. år.

191.552 kr.

46.866

Anlæggets
levetid i år (1)

20

20

Udgift pr. pers
pr. år D&V

33 kr.

2,30

(1) (Energistyrelsen, 1996)
(2) (Egne beregninger) eksempel(3400 x 1644) = 5.589.600 x 2.0= 11.179.200 kr
(4) Investeringer samt drift og vedligehold er for komplette anlæg incl. Transportudstyr men excl. Energiomsætningsanlæg og lagertanke hos landmændene.

Tabel 11
Priser i kr./(person× år) og kr./(m3 · år) Indstallationer i boligen (samletank rørsystem etc.) er dimensioneret til en husstand med tre personer. Levetiden for anlægget er sat til 20 år og renten er sat til 6 %. Der er regnet med en transportvej på 25 km.
Priser er angivet i følgende rækkefølge for køkkenaffald opsamlet separat:
Anlæg: (opsamlingsbeholder) + (bioforgasning)
Drift: (Opsamlingsbeholder og indsamling) + (bioforgasning)
Priser er angivet i følgende rækkefølge for opsamling i samletank:
Anlæg: (Rør og brønde) + (Samletank ) + (bioforgasningsanlæg).
Drift: (Rør og brønde) + (tømning og transport) + (bioforgasningsanlæg)

Affaldsform

Separat indsamlet køkkenaffald

Fækalier urin og køkkenaffald for Hillerød

Vol prod/pers

0,073

1,112

Tankstørrelse

Husstandsstativ

6

 

Kr./person

Kr./person

Anlæg

8,71 + 1,83

584 + 523 + 27

Drift

135 + 2,30

100 + 244 + 33

I alt

148

1511

Tabel 12
Nutidsværdien pr. person angivet i kr./(person× år) og kr./(m3× år) Installationer i boligen (samletank rørsystem etc.) er dimensioneret til en husstand med tre personer. Levetiden er sat til 20 år og renten til 6%.
Priser er angivet i følgende rækkefølge for køkkenaffald opsamlet separat:
Anlæg: (opsamlingsbeholder) + (bioforgasning)
Drift: (Opsamlingsbeholder og indsamling) + (bioforgasning)
Priser er angivet i følgende rækkefølge for opsamling i samletank:
Anlæg: (Rør og brønde) + (Samletank ) + (bioforgasningsanlæg).
Drift: (Rør og brønde) + (tømning og transport) + (bioforgasningsanlæg)

Spildevandstype

Separat indsamlet køkkenaffald

Fækalier urin og køkkenaffald indsamlet i samletank

Vol prod/person

0,073

1,112

Tankstørrelse

 

6

Nutidsværdi af:

 

 

Anlæg

100 +21

6700 +6000+309

Drift

1548 +26

1147 +2802 +379

I alt

1695

17.337

Bilag 4 b Modificerede systemer for Hillerød

System E1 Mo. Energiforbrug, økonomi og recirkuleringspotentiale
/(person · år)

 

Enhed

Urin, fækalier gråtspildev. Konventionelt renseanlæg

Bioforgasning af køkkenaffald

I alt

Energiforbrug

KWh

2,37

-105,2

-102,8

Økonomi:

 

 

 

 

Person/år

Kr.

2.044

148

2192

Nutidsværdi

Kr.

27.493

1695

29.188

Recirkulerings -potentiale:

Kg N

kg P

kg K

0,58

0,48

0,06

0,56

0,10

0,13

1,14

0,58

0,19

Se bilag

 

3

4a

 

De modificerede systemer E 2.H og E3 H Energiforbrug, økonomi og recirkulerings_potentiale/(person · år).

 

Enhed

Gråt spildevand og fækalier til

Konventionelt renseanlæg

Bioforgasning af køkkenaffald

Urin opsamling

I alt

Energiforbrug

kWh

-1,52

-105,2

-22,6

-129,3

Økonomi:

 

 

 

 

 

Person/år

Kr.

1.380

148

1.266

2.794

Nutidsværdi

Kr.

18.666

1695

14.992

35.353

Recirkulerings- potentiale

kg N

kg P

kg K

0,50

0,21

0,07

0,56

0,10

0,13

1,81

0,27

0,45

2,53

0,57

0,66

Se bilag

 

3

4a

3

 

System E 6.H. modificeret efter nye beregninger i bilag 3.Energiforbrug, økonomi og recirkuleringspotentiale/ (person·år).

 

Enhed

Gråt spildevand til Konventionelt renseanlæg

Bioforgasning af urin fækalier og køkkenaffald

I alt

Energiforbrug

KWh

-1

-132

-118

Økonomi:

 

 

 

 

Person/år

Kr.

1.332

1.511

2.843

Nutidsværdi

Kr.

18.125

17.337

35.462

Recirkulerings -potentiale

Kg N

kg P

kg K

0,36

0,07

0,04

2,85

0,46

0,80

3,21

0,53

0,84

Se bilag

 

3

4a

 

System E.8 H Energiforbrug, økonomi og recirkuleringspotentiale /(person·år).

 

Enhed

Nedsivningsanlæg

Lokal kompostering af køkkenaffald og fækalier

Urin opsamling

I alt

Energiforbrug

KWh

1

-6,41

-22,6

-28,01

Økonomi:

 

 

 

 

 

Person/år

Kr.

780

81

1.266

2.127

Nutidsværdi

Kr.

8.930

1.401

14.992

25.323

Recirkulerings
potentiale

kg N

kg P

kg K

0,05

0,02

0,03

0,33

0,25

0,33

1,81

0,27

0,45

2,19

0,54

0,81

Se Bilag

 

3

3

3

 

Referencer:

Energistyrelsen (1996). Teknologi for vedvarende energianlæg. Del. 2 biomasseteknologier Danmarks Energifremtider Miljø- og Energiministeriet.

Salomonsen K. (2000): Personlig komunikation. DTU.