No description available.

No description available.

In this bachelor thesis we focus on how to controlling different machines that would be used in the Bio-gas production processes. By useing the Labview program, we can do controlling, detecting, data storing and other jobs all together. The whole project is just a blueprint for the following work, as for there are too many components and units that we haven't seen yet. What we have done is to design a program that could be used in reality base on the principle of the whole bio-gas producing processes. Actually we did a quite good job on designing the limited machines that we have in hand, like the Pt-100 unit and the circulation pump are working as well as we had imagined. Hopefully, this thesis and the program I designed can give a direction for the following work on the project, and the most important part--temperature checking and controlling can work well in reality as we expected.

The purpose of this thesis was to make an energy survey and quantify energy flows of individual unit operations associated with the biogas production in Uppsala Vatten och Avfall AB:s biogas plant, located at Kungsängens gård. Moreover, large consumers of energy would be identified and analyzed. The objective of this energy survey was to obtain a detailed understanding of the energy use in the biogas production. The energy survey was divided into two parts: electricity and heat. Each part was treated separately and with somewhat different approach. To estimate the electricity usage during the projcet the rated power of each selected unit operation was noted and multplied with thenmeasured time of usage. By doing that the total amount of energy consumed is obtained. During the project a total amount of 152 kWh/ton electricity was used. The 12 largest electricity consumers had a combined usage of 106 kWh/ton, corrresponding to 70 % . The heat survey was subdivided into hot water and steam. Hot water is used to keep the biogas digesters and facilities warm. Steam is exclusively used in the heat pretreatment. Thermal energy consumption was as following: Keeping the biogas digester warm consumed close to 20 % of the total heating demand, corresponding to 40,8 kWh/ton. Heat pretreatment accounted for 62 % of the total heating demand, corresponding to 129 kWh/ton. Heating demand for other staff facilities accounted for 18 % of the total heating demand, corresponding to 37,7 kWh/ton.

Biogas har använts som fordonsbränsle i Sverige sedan början av 90-talet som ett förnyelsebart alternativ till naturgas. Först till bussflottor och sedan slutet av 90-talet även till personbilar. Biogasproduktionen i Sverige har sedan slutet av 90-talet varit omkring 1,5 TWh per år. Potentialen för biogasproduktion genom rötning är 15 TWh per år, varav den största delen beräknas komma från jordbruket. Biogas produceras främst genom rötning av substrat. Detta består av organiskt material och olika typer av material kan med fördel blandas. Produkten ur rötkammaren är en rågas som består av 55-70 mol-% metan, 30-45 mol-% koldioxid samt små mängder svavelväte, siloxaner och vatten. För att kunna motsvara naturgas behöver den råa biogasen renas, vilket kallas uppgradering. I denna process höjs metanhalten till 97±1%. Resterande andel gas består främst av koldioxid. Siloxaner och svavelväte måste i det närmaste helt renas bort eftersom dessa är skadliga för ledningar, tankar och motorer. Problemet med de uppgraderingstekniker som finns är att de är svåra att anpassa för små gasflöden, de blir inte lönsamma för enskilda gårdar att investera i. För att underlätta för gårdar att producera biogas för drift av egna fordon har det undersökts om det skulle vara möjligt att använda biogas med högre koldioxidhalt än standarden föreskriver. Detta skulle öppna för en enklare och billigare uppgradering, eller eventuellt ta bort behovet av uppgradering. Fokus har legat på två problem. Det var oklart huruvida koldioxiden i en biogasblandning kondenserar vid högt tryck, vilket skulle leda till varierande gassammansättning när trycket sänks. Detta har studerats genom litteraturstudier och beräkningar. Risken fanns också att en hög koldioxidhalt skulle försämra förbränningen i en motor, för att finna en nedre gräns för metanhalten har gjord forskning på förbränning av koldioxidhaltig gas sammanställts. Resultatet visar att rå biogas med en metanhalt på 60 mol-% aldrig kondenserar i temperaturer över -20°C oavsett tryck, höjs metanhalten till 70 mol-% är den säkra temperaturen -30°C. 70 mol-% var enligt vetenskapen också en säker lägre gräns för att förbränningen inte ska bli negativt påverkad med ojämn motorgång som följd. Denna låga metanhalt ger dock sänkt verkningsgrad och kortare räckvidd varför en så hög metanhalt som möjligt bör eftersträvas.

Sammanfattning Det finns tre anledningar till att uppsatsen kom att handla om biogas. Göteborg Energi AB som vi samarbetat med under vårt examensår, hade ett behov av att kartlägga hur effektiva deras biogasanläggningar var. Samt vårt intresse för biogas som bygger på ett stort engagemang kring förnybarenergi, och att branschen spås en lika expansiv utveckling som vindkraften haft det senaste decenniet. Syftet med uppsatsen är att defininera och utveckla relevanta nyckeltal. Vi kommer sedan att samla in data från utvalda biogasanläggningar, för att sedan sammanställa och analysera denna. Frågan vi vill besvara är hur de olika biogasanläggningarna och produktionsmetoderna skiljer sig åt beträffande hur effektiva de är ur energi- och kostnadssynpunkt samt ur ett lönsamhetsperspektiv? För att besvara forskningsfrågan har vi skapat en modell där relationen mellan de olika nyckeltalen illustreras och förklaras, för att skapa förståelse för sambandet mellan intäktsdrivande och kostnadsdrivande produktionsfaktorer. Med hjälp av tidigare forskning, rapporter och diskussioner med vår samarbetspartner styrker vi vårt resonemang. Insamlingen av data för vår empiriska bakgrund har skett genom intervjuer, möten och diskussioner mellan våra samarbetspartners på Biogasavdelningen på Göteborg Energi AB och oss. Bakgrundssiffrorna som ligger till grund för uträkning av nyckeltalen har hämtats från EKO-rapporter, kvantifieringsprotokoll, facklingsrapporter, driftdagböcker och volymsammanställningar.  Resultatet av vår analys visade att anläggningen med kemisk absorption var den med högst tillgänglighet, effektivast ur gasanvändnings- och kostnadssynpunkt men något sämre energieffektivitet än anläggningen med vattenskrubber som var effektivast ur energisynpunkt. Anläggningen med kemisk absorption var också den anläggning som visade bäst lönsamhet med högst nuvärde, nettonuvärde och internränta, dessutom kortast återbetalningstid. Vår tes är att kemisk absorption är den metod som har högst tillgänglighet och som är mest kostnadseffektiv, samt att det finns möjlighet till skalfördelar som kraftigt påverkar investeringskostnadens belastning på lönsamheten. Enligt våra beräkningar är denna typ av anläggning den mest effektiva och lönsamma. Det som vi genom vår uppsats hoppas bidra med är att underlätta vid uppföljning av produktion och lönsamhet ur ett effektivitetsperspektiv, för att i framtiden lättare och snabbare kunna jämföra anläggningar mot varandra eller mot mål. / Abstract Göteborg Energi AB, which we worked with during our graduation year, had a need to identify the effectiveness of their biogas plants. This, together with our interest in biogas, which is based on a great dedication for renewable energy and the fact that the industry is predicted an expansive development, much like the one we’ve seen in wind power in the last decade, are the reasons this thesis was made. The purpose of this paper is to define and develop relevant performance indicators. We will then collect data from selected biogas plants, and compile and analyze this data. The question we want answered is how the various biogas plants and production methods differ in terms of energy effectiveness, cost effectiveness and the profitability aspect? To answer the research question, we created a model in which the relationship between the various performance indicators are illustrated and explained, to create understanding of the relationship between revenue driven and cost-push factors of production. Using previous research, reports and discussions with our partners, we will support our reasoning. The collection of data for our empirical background was done through interviews, meetings and discussions between our partners in the Biogas department at Göteborg Energi AB and us. Background figures for calculation of the performance indicators are taken from ECO reports, quantification protocols, flaring reports, operational diaries and production volume reports. The results of our analysis showed that the facility with chemical absorption was the one with the highest availability and effectiveness from gas use and cost standpoint, but slightly lower energy then the facility with water scrubber, which was the most efficient from an energy standpoint. The facility with chemical absorption was also the one that showed the highest present value, net present value and internal rate of return and also with the shortest payback. Our theory is that the chemical absorption method is the one with the highest availability and the most cost-effective, and that there is opportunity for economies of scale that greatly affect investment costs strain on profitability. According to our estimates, this type of facility is the most efficient and profitable. Our hopes are that this essay will facilitate the monitoring of production and profitability from an efficiency perspective, to be able to make comparisons between different sites easier and faster in the future.

Anaerobic digestion (AD), as one of the oldest human biotechnology, has attracted revived research focus on the underpinning biological principle in recent years due to its potential in renewable green energy. With the assistance of the latest 454 deep sequencing technology, two independent studies were conducted with a shared goal to understand the operational influences on the AD microbiology from the unprecedented depth and breadth of genetic information. The first study aimed to decipher the contribution of a newly-devised waste sludge pretreatment method, which promised significant improvement in downstream biogas production. The first application of whole genome metagenomic approach on this topic revealed extensive shifts in both microbial and functional consortia towards higher biodegradation after pretreatment; meanwhile dominant acetoclastic and hydrogenotrophic methanogenesis pathways were identified concurrently with an alternative enzymology in Methanosaeta. The second study focused on the temporal dynamics of bacteria residing in production-scale biogas bioreactor coupled with multiple-sampling strategy for a realistic description of the actual microbial structure. Both bacterial fingerprint marked by feedstock and evolutionary drive towards biodegradation were revealed by 16S rDNA amplicon multiplex pyrosequencing, where clustering analyses further delineated the taxonomic plasticity and functional resilience of the bacterial communities over time. Phylogeny coverage of the highly diverse population was also improved by the adopted strategy, providing insights for sampling and sequencing standards. Altogether, the combined results garnered knowledge enrichment to the relationship between AD microbiology and operational parameters, which will assist the design of more efficient bioenergy platform in future. / published_or_final_version / Biological Sciences / Master / Master of Philosophy

Biogas is a renewable form of energy that can be produced by a various type of organic materials. In order to reduce the proportion of fossil fuel emissions bioenergy is seen as a future energy source that can be used for different purposes. This report studies biogas from gasification and the purpose has been to investigate the potential for increased biogas production from agriculture and forestry by doing a sociotechnical system study. The study is focusing on a restricted area outside of Uppsala, Sweden, and has been carried out in two parts. The first part consists of calculation of the biomass potential in the area. The second part investigates the social factors of the bioenergy system and interviews are used to study relevant actors in the area. Social barriers are crucial to the realization of technical potentials, and are therefore important to identify. The result shows that there are some areas that need further development to fulfil the bioenergy potential in the area. All farmers and foresters say that the market is the most important factor for the bioenergy future. The result shows that the reliance for politicians and energy companies need to be increased in all parts of the system. There is also a need for long-term political guidelines at a global and local level. The information and knowledge exchanges about bioenergy need to increase between all actors involved in the system. This implies for example farmers, foresters, researchers, politicians and energy companies. Among these, new networks and collaboration need to be developed. There is also a need to develop more commercially viable technologies throughout the system to promote the development of a future bioenergy system. The result however, shows a large interest in bioenergy from farmers and foresters and a willingness to invest in future bioenergy projects which creates an advantageous starting point for the bioenergy system development.

The world’s growing need for energy together with a desire to ward off the worst consequences of global climate change has resulted in a never seen desire to invest resources in renewable energy sources. Biogas production through anaerobic digestion is one of those growing energy sources. In Sweden there are over two hundred plants that uses this biological process to break down organic substances while producing carbon dioxide and the energy-rich gas methane. This master’s thesis has focused on development of the mixture of different organic substances that is treated at a specific plant, namely Mosserud biogas plant. Located a couple of kilometers west of the city of Karlskoga it has good possibilities to treat material from a big geographic area. Today the plant mainly treats organic fraction of municipality solid waste, cattle manure and ley crops. The study is based partly on a survey of what substrates are accessible in the region and if they are feasible to treat at the plant in both a practical and theoretical sense. This part of the study resulted in a new potential waste amount of 6 000 tonnes per year which is almost 10 % of what the plant is built to treat. Slaughterhouse waste from Närke slakteri is one of the most promising waste fractions as it has high methane potential while the cost for transportation is relatively low. Packaged food waste from supermarkets may contribute with additional waste amounts if not the competition from waste incineration plants is too big. The second part of the study consisted of a laboratory scale digestion experiment at Karlstad University whose goal was to evaluate what consequences an altered substrate mixture has on methane production and process stability. Due to neglible amounts of new kinds of waste in the mapping survey no single waste could change the overall substrate mixture. Therefore a change in the original substrate mixture was made so that more food waste and less ley crop and manure are digested. This may lead to process failure due to VFA accumulation because of a higher food waste/manure-ratio (from 2 to 5). No accumulation of organic acids could be detected which may have resulted in a pH- drop followed by a restricted methane production. This doesn’t necessarily mean that there won’t be any problem in the full-scale biogas plant, due to a higher organic loading applied there. The methane production was 0,385 Nm3/kgVS/day and 0,352 Nm3/kgVS/day in the two substrate mixtures and the difference could be explained by a higher amount of food waste, which is the substrate with the highest methane potential, in one of the mixtures. / Världens växande behov av energi tillsammans med en önskan om att avvärja de värsta konsekvenserna av rådande klimatförändringar gör att det idag satsas mer resurser än någonsin på förnyelsebara energislag. Biogasproduktion via anaerob nedbrytning är en av dessa växande energislag. I Sverige finns över två hundra anläggningar som utnyttjar denna biologiska process för att bryta ned organiskt material samtidigt som koldioxid och den energirika gasen metan bildas. Detta examensarbete har fokuserat på att utveckla den mix av organiskt material som behandlas vid en specifik sådan anläggning, nämligen Mosseruds biogasanläggning. Belägen några km väster om Karlskoga har den ett bra läge för att kunna ta emot material inom ett stort geografiskt område. Idag behandlas i huvudsak insamlat matavfall, nötflytgödsel och vallgröda. Studien baseras delvis på en kartläggning över vilka material/substrat som finns i regionen och huruvida de skulle kunna vara teoretiskt och praktiskt möjliga att ta emot vid anläggningen. Denna del resulterade i en potentiell ny avfallsmängd i storleksordningen 6 000 ton per år vilket är nästan 10 % av vad anläggningen är dimensionerad för att behandla. Slakteriavfall från Närke slakteri sticker ut som ett synnerligen lämpligt substrat då denna typ av avfall ger mycket metan i förhållande till transportkostnaden. Ytterligare avfallsmängder i form av förpackat matavfall från livsmedelsbutiker kan vara aktuellt, om inte konkurrensen med förbränningsanläggningar är för stor. Den andra delen av examensarbetet bestod i ett rötningsförsök vid Karlstads universitet vars mål var att rent praktiskt se vilka konsekvenser en förändrad substratmix har på metanproduktion och processtabilitet. Substratkartläggningen fann inte något enskilt avfall vars volym signifikant kunde förända den substratmix som idag praktiseras. Efter samråd med driftledningen vid biogasanläggningen togs istället en ny substratmix fram som innebär en omfördelning av substraten som rötas vid anläggningen. Omfördelningen innebär en minskad andel vallgröda och gödsel vilket teoretiskt sett skulle kunna leda till processtörningar som en följd av en ackumulation av organiska syror. Resultatet visade dock att trots ett ökat matavfall/gödsel-förhållande från 2 till 5 sker ingen mätbar ackumulation av organiska syror vilket i förlängningen skulle kunna leda till en pH-sänkning och efterföljande minskad metanproduktion. Detta betyder inte nödvändigtvis att det i fullskaleanläggningen är en lika säker process då en högre organisk belastning kan ge de ovan nämnda driftstörningarna. Den specifika metanproduktionen blev 0,385 Nm3/kgVS/dag och 0,352 Nm3/kgVS/dag vilket kan förklaras med att en större andel matavfall, vilket är det substrat med störst metanpotential, i den ena substratmixen.

No description available.