Nya metoder för att uppgradera och lagra biogas

Uppgradering till fordonsbränsle och lagring av biogas

Biogas som lämnar rötkammaren består till 50–70 procent av metan. Resten utgörs av koldioxid samt mindre mängder vattenånga, svavelväte, vätgas och om luft läckt in, även lite syrgas och kvävgas. Om biogasen ska användas som fordonsbränsle måste den uppgraderas vilket innebär att metanet separeras från övriga gaser. Fordonsgas måste enligt gällande standard innehålla minst 97 procent metan, medan halterna av svavelväte och vattenånga måste vara så låga att de inte orsakar problem vid lagring och användning i förbränningsmotorer.

Flera olika tekniker har utvecklats för att uppgradera biogas till fordonsgaskvalitet. Metoderna utnyttjar skillnader mellan de olika gasmolekylerna för att separera dem. Den vanligaste metoden i Sverige är vattenskrubbern där rå biogas bubblas in i en motgående vattenström. Metan löser sig dåligt i vatten och koncentreras i gasströmmen medan koldioxid och i viss mån svavelväte löser sig i vattenströmmen. Skrubbertekniken är enkel och robust men relativt energikrävande, och har något högre läckage av metan jämfört med andra uppgraderingstekniker. Denna metod har förfinats med tillsats av olika kemikalier i skrubbervätskan som binder koldioxid specifikt och som därmed också har lägre metanläckage.

Flera andra metoder har utvecklats för uppgradering av biogas med bättre energi- och miljöprestanda men de är inte lika vanliga i Sverige som skrubbermetoderna.

Integrerade vattenskrubbrar ökar anläggningarnas miljö- och energiprestanda

Den kommunala anläggningen för avfallsrötning i Uppsala har investerat i en ny vattenskrubber. Spillvärme från vattenskrubbern används för att förvärma spädvatten för spädning av matavfall som ska rötas. Vattenskrubbern levererar en spillvattenström på cirka 50 kilowatt (kW) och cirka 70 procent av denna värme kan återvinnas till spädvattnet, vilket lett till att energianvändningen som helhet har minskat vid anläggningen.

Kontaktperson: Lennart Nordin, Uppsala Vatten och Avfall AB

Vadsbo Mjölk utanför Mariestad är Sveriges största ekologiska mjölkkobesättning. I biogasanläggningen som hör till företaget rötas gödseln från korna. Den producerade biogasen uppgraderas i en vattenskrubber där processluften från uppgraderingen leds in i en befintlig flispanna som används för att värma biogasanläggningen. Där förbränns metanet i processluften istället för att läcka ut till atmosfären. Därigenom sjunker metanläckaget till under 0,5 procent, vilket räknas som lågt för vattenskrubbertekniken.

Kontaktperson: Håkan Samuelsson, Vadsbo Mjölk

Nya uppgraderingsmetoder provas i fullskala

I Luleå kommun har man satsat på en membrananläggning för uppgradering av biogas som produceras i reningsverket. Fordonsgasen används till 12 stadsbussar och 240 av kommunens bilar. Membrananläggningen har efter driftsättning fungerat bra och kan enligt projektansvariga rekommenderas till andra som funderar på vilken teknik som skall användas. Inga större initiala driftstörningar har uppkommit och anläggningen levererar som önskat. Med hjälp av Energimyndighetens stöd har kommunen kunnat satsa på hög tillgänglighet exempelvis genom extra kompressorer som minskar risken för långa avbrott vid reparation.

Foto: Luleå Kommun

Kontaktperson: Lars Sandström, projektledare Luleå kommun

Tack vare Energimyndighetens stöd vågade Borås Energi och Miljö 2013 ta steget att investera i den första småskaliga kryogena uppgraderingsanläggningen i Sverige. Anläggningen har utvecklats av företaget Biofrigas och syftet med anläggningen är att uppgradera och förvätska rå biogas till flytande biogas med fordonskvalitet. Detta görs i olika steg men med en och samma kylanläggning.

Kylanläggningen är en egen utvecklad teknik från Biofrigas. Vid minus 163 grader omvandlas metan från gas till vätskefas. Fördelen med flytande gas är att volymen är cirka 600 gånger mindre jämfört med gas och blir därmed mer kostnadseffektiv att transportera långa sträckor. Anläggningen är samtidigt Biofrigas pilot- och demonstrationsanläggning för tekniken och verifieras och testkörs nu. Tekniska problem har uppstått längs vägen vilka har åtgärdats ett efter ett. Biofrigas räknar med att anläggningen är i full drift under 2017 och ska då kunna leverera 15–20 kilo fordonsgas per timme i flytande form. Energiförbrukningen i anläggningen är ca 10­­–12 procent av den producerade energin i form av flytande biogas.

Foto: Morgan Larsson, Biofrigas

Kontaktperson:
Morgan Larsson, projektledare, Biofrigas AB,

Krister Gustafsson affärsområdeschef, Borås Energi och Miljö AB,

Volymeffektiv lagring av fordonsgas i flytande form

Det faktum att biogas är en gas gör den dyr att lagra och distribuera. Inom naturgasindustrin har teknik för kryogen förvätskning utvecklats under senare år för att kunna distribuera naturgas långa sträckor. Flera biogasanläggningar i Sverige, i synnerhet de som levererar till bussflottor, har valt förvätskad metan som reserv när biogasen inte räcker. Flertalet anläggningar använder i dagsläget förvätskad naturgas (LNG). När tekniken för småskalig förvätskning av biogas utvecklats och implementerats kan dessa stationer fyllas med förvätskad biogas (LBG).

Inom biogasstödet har flera projekt fått stöd för lagringsstationer för förvätskad metan. I Eskilstuna kompletterar förvätskad metan stadens biogasproduktion för både bussar och bilar. I Gävle uppfördes under 2016 en modern tankstation för fordonsgas som till del försörjs med flytande metan. Stationen är förberedd för att kunna tanka tunga fordon, i första hand lastbilar, direkt med flytande metan när sådana fordon släpps på marknaden. I samband med projektet BiMe Trucks uppfördes tre tankstationer i Järna, Jönköping och Malmö där man kan tanka tunga fordon med LNG/LBG. Erfarenheterna från projekten visar att driftstörningarna är få och att dessa tankstationer ger en viktig trygghet när flottor av gasfordon såsom bussar och sopbilar byggs upp.

Kontaktperson:

Anders Winqvist, Gästrike Ekogas AB

Mikael Renholm, Eskilstuna Energi & Miljö AB

Slutsats

Idag finns en rad olika tekniker för att rena och uppgradera biogas till fordonsgaskvalitet. Valet av teknik beror på skala och platsgivna faktorer som tillgång till värme, etc. Fortfarande återstår två tekniska utmaningar: billigare småskalig uppgradering exempelvis på gårdsnivå samt teknik för att producera förvätskad biogas (LBG) på ett kostnadseffektivt sätt.