Status på biogas i Danmark

Torben Kvist, juni 2011


Biogasproduktionen i Danmark er godt 4 PJ pr. år, og potentialet er langt større. Fra politisk side har der de seneste år været stor fokus på at få øget biogasproduktionen i Danmark.
 

Biogas i dag

Biogasproduktionen i Danmark er godt 4 PJ pr. år, og som det fremgår af figuren nedenfor er potentialet langt større. Energistyrelsen har opgjort potentialet til omkring 40 PJ. Til sammenligning er det samlede danske energiforbrug omkring 800 PJ, og naturgasforbruget er omkring 150 PJ pr. år. Dertil kommer mulighed for anvendelse af energiafgrøder som majs og græs, hvilket ikke er medtaget i potentialeopgørelsen. 

Figur - biogaspotentiale
Politisk ønske om øget biogasproduktion

Fra politisk side har der de seneste år været stor fokus på at få øget biogasproduktionen i Danmark. Det er der flere grunde til. Fx reduceret afhængighed af import af energi fra udlandet, reduceret emission af drivhusgasser og bedre udnyttelse af næringsstoffer fra landbruget.
 
Det har bl.a. udmøntet sig i at tilskuddet til elproduktion baseret på biogas er øget fra 60 øre/kWh til 74,5 øre/kWh i forbindelse med energiaftalen fra 21. februar 2008. Støtten prisreguleres med 60 pct. af stigningen i netto-prisindekset. Desuden har man indgået ”Grøn vækst” aftalen i 2009, som bl.a. indebærer anlægstilskud på 20 % og kommunegaranti på 60 % af anlægsinvesteringen i nye biogasanlæg.  Om det er tiltag som disse, der har virket vides ikke, men det kan konstateres, at biogasproduktionen steg i 2009 efter nogle år med stagnerende produktion, se figuren nedenfor.

Graf - biogasproduktion 

Foruden elproduktionsstøtte støttes biogas anvendt til kraftvarme også indirekte, idet varmeproduktion baseret på biogas er afgiftsfritaget. I forbindelse med ”Grøn Vækst” blev det dog vedtaget, at der skal ske en tilskudsmæssig ligestilling mellem anvendelse af biogas til kraftvarme og biogas, der afsættes via naturgasnettet. Senest har regeringen i februar 2011 offentliggjort ”Energistrategi 2050”. Heri forslås en omlægning af støtten til biogas sådan, at en del af støtten fremover går til produktion af biogas og en del af støtten går til anvendelse af gassen. Størrelsen af støtten til anvendelse vil afhænge af hvordan gassen anvendes. For yderligere information henvises til og Energistrategi 2050  


Anvendelse af biogas

I Danmark anvendes biogassen næsten udelukkende til kraftvarme-produktion. Den kan også anvendes til andet.  Biogas kan opgraderes - dvs. CO2 fjernes, og gassen renses og tørres - til en kvalitet svarende til naturgas og derefter injiceres og distribueres via naturgasnettet. Det gør man bl.a. i Tyskland, Sverige og Holland. I Sverige anvendes biogas også i stor stil i transportsektoren. Her er det privatbiler såvel som flåder af f.eks. bybusser og renovationsbiler, der kører på biogas. Anvendelse af biogas i transportsektoren kræver at den opgraderes.
 
Fordelen ved at anvende biogassen til kraftvarme tæt på produktionsstedet er, at gassen kan anvendes direkte uden at den opgraderes. Herved spares opgraderingsomkostningerne. Ulempen er, at der bortkøles en del varme i sommerperioden, fordi varmebehovet ikke er tilstrækkelig til at kunne aftage hele varmeproduktionen. Fordelen ved opgradering af biogassen og distribution via naturgasnettet er, at bindingen mellem varmebehov og biogasproduktion afkobles. Det betyder, at biogassen kan anvendes hvor og hvornår, der er behov for den.

Opgradering af biogas

Der findes forskellige kommercielle teknologier til opgradering af biogas. De meste almindelige er: PSA-, vandskrubber- og aminvaskanlæg. De forskellige teknologier har forskellige karakteristika mht. bl.a. energiforbrug og emissioner. 

 
I 2008 udgav Frauenhofer rapporten "Biogaseinspeisung" (på tysk) med opgraderingspriser for forskellige anlægstyper og –størrelser. Omkostningerne er opdelt på drifts- og kapitalomkostninger. Som det fremgår af nedenstående figur, der viser opgraderingsomkostninger for forskellige anlægstyper og –størrelser, falder den specifikke opgraderingspris (målt som €cent pr. kWh opgraderet gas) med stigende anlægsstørrelse indtil anlæggene når en kapacitet større end 1000 m3 biogas pr. time. Herefter falder prisen tilsyneladende kun beskedent for større anlæg.
Figur - opgradering af biogas
For yderlig information om opgraderingsteknologi, priser, energiforbrug,  mv. - se IEA-rapporten "Biogas upgrading technologies – developments and innovations". Her findes også en oversigt over anlægsleverandører og en liste med anlæg i drift.
 

Afsætning af biogas til naturgasnettet i udlandet

At opgradering er kommerciel tilgængelige teknologier fremgår af nedenstående figur, der viser udviklingen i antallet af opgraderingsanlæg fra 1987 til 2009, der er i drift. Ved udgangen af 2009 var næsten 100 anlæg i drift.
Figur - opgradering af biogas
Kilde: IEA

Især i Tyskland går det stærkt. Ved udgangen af 2009 var godt 30 anlæg i drift og et år senere var det steget til 52 anlæg med en samlet produktion på 280 mio. m3 biometan, der afsættes til naturgasnettet. I 2011 og 2012 forventes 69 nye anlæg at blive sat i drift med en forventet produktion på yderligere 350 mio. m3 biometan. Få yderlig information om biogas i Tyskland på præsentationen fra DBFZ "Biomethane injection and synergies between natural gas and biomethane".
 

Krav til biogas afsat via naturgassystemet

Som udgangspunkt skal gas, når den leveres hos en dansk gaskunde, overholde kravene for naturgas, som de er beskrevet i Gasreglementets afsnit A Bilag 1A. Naturgas, der transporteres via transmissionsnettet skal overholde Regler for Gastransport (RfG).

Gasreglementets afsnit A Bilag 1A omfatter krav til kvaliteten af bl.a. naturgas til anvendelse i gasinstallationer i boliger, erhverv, kraftvarme og industri i Danmark. Reglerne har til formål at forebygge skader og sikre korrekt funktion af gasinstallationer. Kravene er udformet sådan, at installationer og typegodkendt udstyr, der er testet i henhold til DS/EN 437, vil fungere korrekt inden for de angivne variationer i gaskvalitet. DS/EN 437 beskriver, hvordan forskellige typegodkendte apparater skal testes for at sikre, at disse fungerer ved alle relevante ekstreme driftstilstande.
 
Udvalgte gasegenskaber og grænseværdier for naturgas, der er beskrevet i Gasreglementet afsnit A, er angivet i nedenstående tabel.

Gasegenskaber og grænseværdier
Det er ligeledes beskrevet, at gassen skal være fri for stoffer, der kan indebære en risiko for bl.a. korrosion af installation og udstyr.
 
Regler for Gastransport gælder kun transport af gas i transmissionsnettet, og stiller desuden krav til CO2 indholdet (maks. 2,5 % vol.) og iltindholdet (maks. 0,1 % vol.).
 
Gasreglementet tager ikke højde for stoffer, der kan være til stede i forskellige ikke-konventionelle gasser, som fx biogas. Derfor er der defineret yderligere krav, der gælder specifik for biogas, som afsættes via naturgasnettet. Disse krav er bl.a.:
Ammoniak                          <3 mg/mn3
Ilt                                        <1 % vol.
Siloxaner                             <10 mg/mn3
 
Krav til biogaskvalitet og målinger heraf er beskrevet i Kontrolmanual for måling af bionaturgas til distributionsnettet
 
I regi af det europæiske standardiseringsorgan, CEN, er der nedsat en arbejdsgruppe, der skal definere en fælles europæisk standard, der beskriver krav til biogas, som afsættes via naturgasnettet. Arbejdet forventes afsluttet ultimo 2014. 
 

Afregning af biogas afsat via naturgasnettet  

Ved introduktion af biogas til naturgasnettet, kan der opstå større variationer i gaskvalitet (brændværdi), hvis et forsyningsområde forsynes med gasser med forskellig brændværdi. Opgraderet biogas, der kun netop lever op til kravene beskrevet i Gasreglementet har en brændværdi, der er mere end 10 % lavere end typisk naturgas fra Nordsøen. Ligeledes har naturgas importeret fra Tyskland typisk en brændværdi, der er lavere end typisk gas fra Nordsøen.
 
Forsyning med forskellige typer gas i samme net kan give nogle afregningsmæssige udfordringer, som kan elimineres ved at tilsætte propan til fx biogassen sådan, at den får samme brændværdi som naturgassen. Denne løsning anvendes i fx Sverige, men ulempen er, at tilsætning af propan er omkostningstungt.  Man kan også tilsætte fx luft til naturgassen, så den får samme brændværdi som biogassen. Det vil dog resultere i at wobbetallet for naturgassen bliver for lavt i forhold til kravene beskrevet i Gasreglementet og derfor er det ikke en reel mulighed.
 
For at sikre at gaskunder afregnes med tilfredsstillende nøjagtighed, har naturgasselskaberne i samarbejde med Energinet.dk og DANAK udarbejdet en kontrolmanual for allokering af brændværdi, der beskriver grundlaget for bestemmelse af afregningsbrændværdien.


Eksempler på nye biogasprojekter i Danmark  

Der er mange biogasprojekter rundt omkring i Danmark.
Nedenfor er et lille udpluk af disse kort beskrevet.
 

Morsø Biogas

I 2009 startede gasproduktionen på Morsø Biogas. Grundkonceptet for anlægget har været at etablere et biogasanlæg, der alene baserer sig på husdyrgødning, og som samtidig, på den mest prisgunstige måde, er med til at mindske begrænsningerne for husdyrproduktionen på Mors. De væsentligste begrænsende faktorer er:

  • Arealkravet
  • Begrænsede harmoniarealer
  • Transportafstande til tilgængelige arealer
  • Begrænset mulighed for fornuftig udnyttelse af gyllens næringsstoffer

Gasproduktionen er omkring 4 mio. m3/år og den anvendes til  kraftvarmeproduktion.

Maabjerg Bioenergy

I juni 2010 startede anlægsarbejdet i forbindelse med etablering af Maabjerg Bioenergy ved Holstebro, der vil være det største biogasanlæg i verden.  Anlægget vil bestå af en grøn linje og en industrilinje. Den grønne linje vil behandle husdyrgødning, restprodukter fra fødevareindustrien og energiafgrøder. Industrilinjen vil behandle spildevandsslam. Den samlede biogasproduktion ventes at blive 18,4 mio. m3 pr. år. Det afgassede materiale vil blive separeret. Fiberfraktionen fra den grønne linje afbrændes og væskefraktion leveres tilbage til de bedrifter, der leverer til anlægget. Fordelen ved at separere de to fraktion er, at man herved opnår en vis separation af kvælstof og fosfor og at man derved kan undgå overgødskning med fosfor og samtidig kan udnytte kvælstoffet, der primært er til stede i væskefraktionen. Fiberfraktionen fra industrilinjen afsættes til Hedeselskabet, mens væskefraktionen ledes til Holstebro Central Renseanlæg.

Opgradering i Fredericia

Som de første - og foreløbig eneste - i Danmark er DONG Energy ved at opføre et anlæg, der skal opgradere biogas for at afsætte den via naturgasnettet. Biogassen produceres ud fra spildevandsslam fra Fredericia Central Renseanlæg. Anlægget vil have en kapacitet på 300 m3/h (biogas) og det ventes idriftsat ultimo 2011.

Opgradering i Hashøj

Ved Hashøj Biogas er et opgraderingsanlæg under indkøring. Anlægget er et amin-anlæg, som er udviklet af Ammongas. Gassen fra biogasanlægget afsættes til Hashøj Kraftvarme via en biogasledning mellem biogasanlægget og kraftvarmeværket. I takt med at biogasproduktionen er øget, er der opstået kapacitetsbegrænsning i gasledningen. Formålet med opgraderingsanlægget er derfor i første omgang ikke at afsætte biogassen via naturgasnettet, men at fjerne CO2 fra biogassen for derved at reducere mængden af gas, som skal transporteres og dermed eliminere kapacitetsproblemet.

Afsætning af biogas til bygaskunder i København
Københavns Energi (KE) planlægger at forsyne bygaskunderne i København med en blanding af den bygas2, som de forsynes med nu, og biogas fra Rensningsanlæg på Lynetten.  For at sikre at de forbrændingsmæssige egenskaber af gassen er tilfredsstillende, har KE testet en række forskellige gasapparater ved forskellige blandingsforhold mellem bygas2 og biogas. Det blev herved konstateret at der uden problemer kunne anvendes op til en tredjedel biogas i gasblanding, uden der var risiko for forringet forbrænding. Få yderlig information om projektet på præsentationen
"KE Bygas og LF I/S biogas". 


Biogasnet i Ringkøbing Skjern Kommune

Ringkøbing Skjern Kommune har som mål at blive selvforsynende med vedvarende energi i 2020. I 2007 bidrog vedvarende energi med 20 % af det samlede energibehov i kommunen. Det er vurderet, at biogas-potentialet i kommunen svarer til ca. 60 mio. m3 CH4 pr. år. Kommunens vision er, at der etableres 60-80 decentrale og 1-3 store centrale biogasanlæg og at den producerede biogas distribueres til de naturgasfyrede decentrale kraftværker i kommunen, sådan at biogassen erstatter en del af det nuværende naturgasforbrug.
 
Få yderlig information i rapporten "Establishment of a biogas grid and interaction between a biogas grid and a natural gas grid."
 
Ringkøbing-Skjern Kommune er bevilget støtte til første etape af projektet. Dvs. til udvikling af en ny type gårdbiogasanlæg samt til etablering af en 35 km biogasgasledning, der skal forsyne et kraftvarmeværk med gas fra fem gårdbiogasanlæg.
 

Biogas i et kommende energisystem 

I regeringens ”Energistrategi 2050” lægges der op til, at Danmark er uafhængig af fossilt baseret energi i 2050. Det forventes, at 50 % af elproduktionen stammer fra vindmøller. Pga. vindens svingende natur vil det medføre store udfordringer for energisystemet. Det vil kræve, at der er en stor elproduktionskapacitet, som kan tage over, når vindmøllerne ikke kan levere den energi, der er behov for.
 
Et sådan ”back up” systemet vil med fordel kunne være gasbaseret. Det skyldes bl.a., at vi kan udnytte den eksisterende naturgasinfrastruktur. I modsætning til elsystemet, er der i gassystemet mulighed for at lagre store mængder energi. Det bevirker, at de to energisystemer vil kunne supplere hinanden i en situation, hvor en stor del af elproduktion er baseret på vindmøller. Biogas vil sammen med andre grønne gasser som forgasningsgas og gas baseres på elektrolyse, kunne udgøre rygraden i gassystemet. På nedenstående figur er illustreret, hvordan Energinet.dk ser et integreret el- og gassystem i fremtiden. 
Figur - integreret  el- og gassystem
For yderligere information om biogas i det fremtidige energisystem henvises til Energistrategi 2050 og et større analysearbejde, der er udført af Energinet.dk. Dette er bl.a. beskrevet i rapporterne
Energi 2050 – Vindspor og
Energi 2050 – udviklingspor for energisystemet