Halm

Danmark bør satse på konvertering af halm til biobrændstof

fredag 07 jun 19

Kontakt

Marie Münster
Professor MSO
DTU Management
46 77 51 66

Kontakt

Jesper Ahrenfeldt
Seniorforsker
DTU Kemiteknik
21 32 53 44

Om analysen

I dag har man cirka 54 petajoule halm, som kan konverteres til energi. 23 procent bliver i dag anvendt til kraftvarme og resten pløjes ned. Professor Marie Münster og de Ph.d.-studerende, Giada Venturini og Amalia Pizarro har ved at koble to forskellige optimeringsmodeller Times-DKDK og Balmorel-Optiflow regnet sig frem til, at halm fremover bedst udnyttes ved at blive omdannet til flydende brændstof til tung transport via forgasning.

Udregningen tager højde for flere hundrede parametre så som priser på teknologier, geografiske placeringer af biogasanlæg, import af biomasse, energibehov, priser og udvikling i transportsektoren i forhold til antal el-biler, biomasse-livscyklusanalyser, CO2-udledning mv.

Læs de videnskabelige artikler

Nye beregninger fra DTU peger på, at der er både økonomiske og klimamæssige fordele ved at udnytte halm til biobrændstof til tung transport i stedet for til fjernvarme, og derfor bør man satse på udviklingen af den teknologi.

Halm er den biomasse, der er mest af i Danmark, og både forskere, politikere, landbruget og energisektoren har derfor længe drøftet, hvordan man bedst udnytter halmen. Er det for eksempel ved bruge den til at producere kraftvarme, biogas eller at omdanne den til flydende biobrændstof?

Det spørgsmål har forskere på DTU nu undersøgt for at finde frem til, hvilken teknologi der er den optimale, når det gælder udnyttelsen af halm til energi.

”Den samlede konklusion på vores analyse viser, at det på lang sigt bedst kan betale sig at omdanne halmen til biobrændstof til den tunge transport – det vil sige skibstrafik, godstransport på vejene og luftfart. Det gælder både set ud fra et teknologisk, økonomisk og klimamæssigt perspektiv, og derfor bør vi i Danmark overveje at satse mere på videreudviklingen af dette teknologispor,” siger professor Marie Münster fra DTU Management, der har stået i spidsen for analysen sammen med to af sine ph.d.-studerende, Giada Venturini og Amalia Pizarro-Alonso.

Forskerne kommer frem til konklusionerne ved at analysere en række teknologier i tre scenarier. Det første ser kun på prisudviklingen på de forskellige teknologier, som kan anvendes til at omdanne halm til energi. Priserne er primært baseret på tal fra Energistyrelsen. Det andet scenarie inkluderer, ud over prisudviklingen, at vi i Danmark skal være helt uafhængige af fossile brændstoffer i 2050, og det tredje bygger både på prisudviklingen, at vi skal være fossilfri, og at vi skal undgå at importere biomasse i fremtiden. Se de specifikke tal for prisudviklingen og scenariebeskrivelserne i denne artikel.

Biomasse er nemlig ikke nødvendigvis CO2-neutral, og det er derfor ikke ligegyldigt, hvordan man anvender eller anskaffer biomasse som energikilde. Hvis vi for eksempel importerer biomasse, der medfører, at vi fælder en masse regnskov, så kan det medføre øget udledning af biogen CO(CO2 optaget fra atmosfæren undervejs i materialernes livsforløb, red.).

”Vores egen restbiomasse, som halm, bliver derfor en stadig mere værdifuld ressource, og den er begrænset, så hvis vi forudsætter, at vi ikke skal importere biomasse i fremtiden og samtidig skal blive uafhængige af fossile brændstoffer, så er det afgørende, at vi forstår at udnytte vores halm optimalt – og der peger vores analyser på forgasning af halm med efterfølgende omdannelse til flydende brændstof som den mest lovende teknologi,” siger Marie.

Fordele ved termisk forgasning af halm
Hvis transportsektoren skal reducere sit CO2-forbrug via biomasse, er det indtil nu sket ved først at udnytte biomassen i kraftvarmeværker for derefter at overføre energien i form af el til elbiler. Men ifølge forskernes beregninger er det mere hensigtsmæssigt at få biomassen dirigeret over til den tunge trafik, da det er usikkert, om el vil blive et økonomisk reelt alternativ her. Indtil nu er det nemlig ikke lykkedes transportsektoren at reducere sin CO2-udledning, og vi bør derfor allerede nu styrke indsatsen, så vi kan benytte de biobrændstoffer, som har den største effekt på udledningen af drivhusgasser.

Biobrændstoffer er energibærere, som kan anvendes i stedet for eller sammenblandet med konventionelle brændstoffer. De fremstilles ved at omdanne biomasse såsom halm. Analysen viser, at fordelene ved at forgasse halm til biobrændstoffer er flere.

”Når omdannelsen af halm til biobrændstoffer via termisk forgasning er den teknologi, der vinder, er det, fordi vi trods flere el-køretøjer fortsat får brug for flydende brændstoffer til den tunge transport, som står for 20 procent af både EU’s og Danmarks CO2-udledning. Samtidig kan vi udnytte overskudsvarmen fra forgasningsprocessen til proces- og fjernvarme. Og den bioaske, der bliver tilbage, når man har forgasset halmen, kan spredes ud på landmændenes marker som erstatning for fosfor- og kaliumkunstgødning – og så udgør den samtidig et stabilt kulstoflager i jorden,” uddyber Marie.

Udvikling af eksisterende platforme
Omdannelsen fra halm til flydende biobrændstoffer via termisk forgasning er imidlertid en teknologi, som stadig kræver forskning og videreudvikling for at blive rentabel – men rent teknisk findes løsningerne. Der er opnået gode resultater på DTU Kemiteknik, hvor det er lykkedes forskerne at få store andele af halmens energi ud som oliesubstitutter – det forventes at LTCFB-forgasseren med iltblæsning og tilkoblet metanol-syntese kan nå ca. 50 procent effektivitet med halm. Dertil kommer andre teknologiske spor hos DTU Kemiteknik, hvor forgasning og pyrolyse kan bruges til at udvinde rå bio-olie fra halmen, der efterfølgende kan opgraderes til brændstofkvalitet. Den nuværende udfordring er først og fremmest at få lavet større demonstrationsforsøg og fortsat at øge rentabiliteten af teknologierne. Her ses der blandt andet på integration af el fra vindmøller.

”Udover at nyttiggøre halmen på den mest effektive platform kan termisk forgasning også skabe værdi ved at lagre overskydende elektricitet i biobrændstoffer. Dette koncept integrerer elektrolyse i processen, og det kan drage nytte af periodevis lave elpriser og dermed stabilisere nettets belastning og prisudvikling. Simuleringer har desuden vist, at vi kan lagre omtrent lige store dele biomasse og elektricitet i biobrændstofferne og derved mere end fordoble vores biobrændstofudbytte. Derved kan vi muliggøre udbredelse og lagring af store dele billig vindenergi i energisystemet,” fortæller forsker og postdoc Rasmus Østergaard Gadsbøll fra DTU Kemiteknik.

Forskerne er derfor enige om, at det nu kun er et spørgsmål om tid, før denne metode vil kunne skabe store resultater inden for omdannelsen af biomasse – herunder også halm til flydende brændsler. Og nu hvor de nye omfattende beregninger tilmed viser, at det potentielt er den mest optimale teknologi sammenlignet med andre, så er der ingen tvivl om, at vil det være en fordel for Danmark at skubbe på processen. Det kan blive en god forretning for både virksomheder, samfundet og klimaet.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.