|
Miljøteknologi på affaldsområdet - Danske styrkepositioner og potentialer Bilag 3 Affaldsteknologier i det teknologiske kredsløb – brændsler/energiydelser
1. Direkte afbrænding
Teknik På affaldsfyrede kraftvarmeanlæg er der i de seneste årtier sket en kraftig teknologiudvikling, som har bidraget til at øge energivirkningsgraden og reducere omkostningerne. Der er ikke et særligt stort procesenergiforbrug ved direkte afbrænding, og derfor kan der opnås høje nettoenergiudbytter. Som nævnt i afsnit 2.3 er Danmark det land i verden, som har den største installerede affaldsforbrændingskapacitet per indbygger. Samtidig har Danmark været det land i verden, som har fokuseret mest på at udnytte halm til kraftvarme. Det er lykkedes at udvikle fuldskala halmfyrede kraftvarmeanlæg, der fungerer tilfredsstillende, og som kan bidrage til teknologieksport. Både anlæg til forbrænding af blandet affald og anlæg til forbrænding af andre affaldstyper, eksempelvis halm, er indrettet i overensstemmelse med det valgte brændsels særlige egenskaber. For kraftvarmeanlæg gælder i Danmark, at kedlen er en dampkedel, der producerede damp som sendes til en dampturbine, som driver en elgenerator. Restvarmen i dampen udnyttes til produktion af fjernvarme, sædvanligvis i modtryk. På rene varmeværker udnyttes halm til fjernvarmeproduktion. I denne sammenhæng gives ingen detaljerede beskrivelser af de forskellige typer anlæg. Der henvises til kilderne[94]. Råvarer Affaldsforbrændingsanlæg kan modtage blandet affald og affald, som er forsorteret med brændværdier op til ca. 12-15 GJ/ton. Dedikerede anlæg til direkte afbrænding kan anvende faste og forholdsvis tørre brændsler, såsom træ, træpiller og halm. Træ kan dog afbrændes med op til 50-60 % vand i fjernvarmeanlæg, og hvis der er installeret røggaskondensering, genindvindes den energi, der går til at fordampe det høje vandindhold. De lokalt tilgængelige ressourcer af træ og halm kan suppleres med import (hvilket i høj grad er tilfældet med træpiller) eller med dyrkning af deciderede energiafgrøder. Fiberfraktionen fra husdyrgødning (eller evt. hele gødningen) er en hidtil upåagtet og potentiel råvare til afbrænding, som er aktuel ved en større udbygning af biogasanlæg (se •). Det er nu muligt at afbrænde husdyrgødning (eller dele heraf). Der er dog stadig meget strenge krav til emissionskontrol ved afbrænding af husdyrgødning, som ikke gælder for anden biomasse, hvilket fordyrer udnyttelsen. Teknologisk niveau Danske og udenlandske producenter markedsfører på kommercielle vilkår udstyr til produktion af varme og kraftvarme af affald, træ, træpiller, træflis og halm. 2. Termisk forgasning
Teknik Termisk forgasning er en gammelkendt proces, hvor den flygtige gasformige del af et fast brændsel adskilles fra en fast kulholdig koksdel. I første del af processen, (pyrolyseprocessen) opvarmes det organiske materiale uden tilstedeværelse af ilt og ved den efterfølgende termiske forgasning opvarmes den dannede tjære og koks yderligere til høj temperatur (700-2000 °C). Processen kan også foregå i et trin. Det organiske materiale omdannes til en brændbar gas, der primært bestående af H, CO, CO2 og CH4 samt tjærestoffer. Gassen kan efterfølgende anvendes i en gasturbine eller et motor/generatoranlæg for kraftvarme produktion. Gassen kan også renses og forædles og anvendes til motorkøretøjer. Råvarer Til termisk forgasning kan anvendes næsten alle former for fast organisk affald, herunder træ/træflis, halm og fast husdyrgødning. Problematiske affaldstyper som eksempelvis jernbanesveller og trykimprægneret træ kan også behandles. Forgasning har hidtil mest været anvendt til træ og halm. Lav-temperatur cirkulerende fluid bed anlæg (LT-CFB) har også vist sig velegnet til behandling af f.eks. husdyrgødning. Dette åbner mulighed for at forgasse fiber fra afgasset separeret gylle, der er en hidtil upåagtet ressource i dansk sammenhæng til kraftvarmeproduktion. Teknologisk niveau Der findes både danske og udenlandske virksomheder, der markedsfører forgasningsanlæg på kommercielle vilkår. Men det helt store gennembrud mangler fortsat, i hvert fald i Danmark. Danske producenter Der findes både danske og udenlandske virksomheder, der markedsfører forgasningsanlæg på kommercielle vilkår, herunder lav-temperatur fluid bed med gode muligheder for genanvendelse af aske[95]. 3. Biomasse til flydende brændstof
Teknik Det er en gammelkendt teknologi at fremstille flydende brændstof ud fra ligno-celluloseholdige materialer. Flydende brændstof kan fremstilles ud fra naturgas eller fra syntesegas af kul via Fischer-Tropsch processen. Processen for biomasser er i to trin, hvor materialet først forgasses og derefter renses og syntetiseres til et flydende brændstof. Slutproduktet kan f.eks. være metanol eller dimethylether (DME), som kan være brændstof i brændselsceller. Produktionen er en højteknologisk proces, hvor økonomien vil være meget skalaafhængig og hvor det i givet fald vil være tale om store, centrale anlæg. Råvarer Som nævnt ovenfor kan et bredt spektrum af råvarer anvendes til forgasning. Halm er en vanskelig råvare at forgasse, men en mulighed er først at behandle den i en pyrolyseproces, hvor pyrolyseolien derefter forgasses. Syntesen kan foregå i større enheder. Teknologisk niveau Den samlede proces fra forgasning af biomassen til anvendelse af et flydende brændstof i køretøjer er endnu ikke kommercielt udviklet. På grund af den høje kvalitet (stor renhed, lave emissioner) af brændstofferne og det brede råvaregrundlag til processen forventes processen i EU at komme til at stå for en væsentlig del af den fremtidige forsyning med flydende brændstoffer. Produktion af flydende brændstoffer fra gas er på det nuværende teknologiske udviklingsniveau stadig dyr. Det forventes, at den fortsatte teknologiske udvikling vil kunne gøre produktionen konkurrencedygtig med de andre teknologier til produktion af flydende brændstoffer. Danske producenter I Danmark har Haldor Topsøe igennem en årrække opnået stor ekspertise i at fremstille og udnytte DME ud fra naturgas. DME kan benyttes som dieselbrændstof, men det kræver dog en vis motortilpasning. Firmaet Organic Fuel Technology har også udviklet et lille lav-temperatur anlæg til fremstilling af flydende brændstof ud fra ligningholdige restprodukter, eksempelvis halm. 4. Biodiesel, 2. Generation
Teknik Biologisk baserede olier, der ved kemisk forestring og udtræk af oliens glycerinindhold omdannes til et rent brændstof, kaldet biodiesel. Biodiesel har tilnærmet de samme funktionelle egenskaber som fossilt diesel. Bedst kendt er RME, metylester fra rapsolie. De fleste dieselmotorer kan umiddelbart køre på biodiesel. Biodiesel produceres normalt på middelstore procesanlæg. Råvarer Biodiesel fremstilles oftest ud fra planteolie, eksempelvis rapsolie (med samtidig produktion af rapskage og glycerin). Biodiesel kan imidlertid også fremstilles ud fra animalsk fedt, og DAKA har på basis af fedtfraktionen fra døde dyr og andre restprodukter etableret et produktionsanlæg til ca. 50.000 tons biodiesel årligt[96]. Teknologisk niveau Biodiesel er fuldt kommercielt udviklet og har i en årrække været anvendt i bilparkerne i en række europæiske lande, specielt i Tyskland, Frankrig og Tjekkiet. I Danmark har der været en kommerciel produktion af biodiesel i en årrække, bl.a. på Emmelev Mølle. Hele den danske produktion er dog blevet eksporteret til bl.a. Tyskland på grund af afgiftsforholdene. Danske producenter Som nævnt produceres der biodiesel på Emmelev mølle ud fra raps. Et fuldskala 2. generationsanlæg er som nævnt etableret af DAKA. 5. Bioethanol, 2. Generation
Råvarer til produktion af bioethanol er lignocelluloseholdige biomasser. Denne type råvare kræver en kraftigere, termisk og enzymbaseret oplukning (hydrolyse) og der skal anvendes genmodificeret gær eller bakterier til produktionen. Teknik Af hensyn til størrelsesøkonomien forventes produktion af brændstofethanol ud fra lignocellulose at finde sted på større anlæg. Råvarer Råvarer kan være træ og halm, flere andre restprodukter fra fødevareproduktion samt andet affald (eksempelvis husholdningsaffald). Fiberfraktionen fra gylle er oftest inhomogen og indeholder en del aske, og er derfor næppe et godt råstof til ethanolproduktion. Teknologisk niveau Der er etableret et fuldskalaanlæg i Kalundborg[97]. Firmaet Biogasol opfører et demonstrationsanlæg på Bornholm, der bygger på det såkaldte ”Maxifuel” koncept, hvori bl.a. indgår xylosefermentering med termofile mikroorganismer og en biogasbehandling. Endvidere planægges et demonstrationsanlæg opført i USA. Danske producenter Dong Energy og Biogasol. [93] I energistyrelsens statistik er tidligere forudsat, at 77,7 % af affald tilført affaldsforbrændingsanlæg var bionedbrydeligt. Efter et udredningsarbejde varetaget af DMU er denne andel nu forudsat at være 58,8 %. [94] Se f.eks. Affaldsforbrænding i Danmark –Europa’s mest effektive affaldsbehandling. RenoSam, oktober 2005 [95] Firmaet Organic Fuel Technology A/S og Samson Bimatech A/S markedsfører mindre gårdanlæg [96] Beliggende i tilknytning til Dakas eksisterende fabriksanlæg i Løsning syd for Horsens. Anlægget kan udvides til den dobbelte kapacitet. [97] Dong Energys selskab Inbicon. Anlægget forarbejder 30.000 tons halm årligt og producerer 8.250 tons brændselspiller, 11.000 tons melasse til foderbrug og 5.400 tons ethanol
|