Im Bericht wurden Sortenprüfungen (Energiemais, Sorghumhirse) auf verschiedenen diluvialen Standorten (AZ 30-48) hinsichtlich Trockenmasseertrag und Qualität der Biomasse vorgenommen. Die Sortenversuche bildeten auch die Grundlage für die standort- und sortenspezifischen Nährstoffbilanzen (Stickstoff). Weitere Ergebnisse beziehen sich auf den Einfluss der Saatstärke und des Einsatzes von Herbiziden im Zuckerhirse- und Sudangrasanbau. Für die Sorten wurden ebenfalls die theoretischen Biogas- und Methanausbeuten berechnet.

Das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie untersuchte auf einem D-Südstandort in der Dübener Heide acht verschiedene Fruchtfolgen mit Energiepflanzen zur Biogasproduktion. Untersucht wurde die Ertrags- und Biogasleistung. Für die Region wird empfohlen, den Anbau in fünfgliedrigen Fruchtfolgen vorzunehmen. Als ertragsstarke und ertragsstabile Energiepflanzen haben sich dabei Energiemais, Sudangras, Zuckerhirse und Kartoffeln bewährt. Sie sollten zu 30 bis maximal 60 % in der Fruchtfolge berücksichtigt werden. Von ökologischem (Humushaushalt) und ökonomischem Vorteil ist dabei der Aufbau von Fruchtfolgesystemen, die sowohl leistungsstarke Energiepflanzen als auch Nahrungspflanzen enthalten. Die leistungsfähigsten Fruchtfolgevarianten erreichen kumulative Trockenmasseerträge von 370 bis zu 430 dt TM/ha. Theoretische Methanleistungen von insgesamt 12.000 m³ Methan/ha sind möglich.

Ziel dieses Projektes ist es, den Anbau von Energiepflanzen auf ertragsschwachen Standorten zu optimieren, wobei die Nutzung der Pflanzen zur Biogaserzeugung im Mittelpunkt steht. Als ertrags-schwache Standorte werden diluviale Böden, insbesondere Sandböden, in Trockengebieten Deutschlands in die Untersuchungen einbezogen. Im Vergleich zum Silomais, welcher zurzeit als nachwachsender Rohstoff am häufigsten in Biogasanlagen zum Einsatz kommt, werden Sorghum-hirsen (Zuckerhirse und Sudangras) hinsichtlich ihrer Eignung als Biogasrohstoff geprüft. Mit den Untersuchungen sollen für ertragsschwache Trockenstandorte Anbaualternativen aufgezeigt werden, die zu einem sicheren Ertrag und Einkommen in den entsprechenden Regionen führen.

För att skapa ett hållbart och cirkulärt samhälle måste nödvändigt avfall börja ses som en värdefull resurs. Ett exempel på en sådan resurs är det slam som avskiljs vid rening av avloppsvatten. Genom att mikroorganismer bryter ner det organiska materialet i slammet bildas biogas som kan användas för att utvinna energi. Detta är ingen ny teknik utan har använts i 1000-tals år men processen för energiutbytet har effektiviserats och idag används ofta en syrefri och uppvärmd rötkammare för att påskynda nedbrytningen. Vid Horshaga avloppsreningsverk i Skara produceras biogas av slammet som utvinns vid reningen av vattnet. Biogasen används för intern uppvärmning av rötkammaren, vatten och lokaler. Ofta produceras det mer än vad verksamheten kan använda internt och biogasen eldas då istället upp i en gasfackla utan att energi tillvaratas. Syftet med studien är att kartlägga biogasproduktionen och energianvändning för att se om det går att nyttja överskottsbiogasen för kraftvärmeproduktion. I Studien har data samlats in från verksamhetens interna nätverk samt genom intervjustudie med anställda inom bolaget. Resultatet visade på att årsvis produceras det mer biogas än vad verksamhet kan använda, men under vintermånaderna råder ett underskott av biogas och då har fossilolja tillsatts för att täcka upp för värmebehovet. Största värmeförbrukning går åt till att värma upp rötkammaren. Vid kraftvärmeproduktion av överskottsbiogasen skulle intäkterna bli 267 576 kronor. Att öka kvalitén och minska den interna energianvändningen skulle bidra till mera tillgänglig biogas till kraftvärmeproduktion. Det kan också finnas andra värden än ekonomiska för egen elproduktion tillexempel ökad krisberedskap / To create a sustainable and circular society, waste must begin to be seen as a valuable resource. An example of such a resource is the sludge that occurs during wastewater treatment. When microorganisms break down the organic material in the sludge, biogas is formed that can be used to extract energy. This technology has been used for 1000s of years, but the process for energy exchange has been improved and today an oxygen-free and heated digester is often used to speed up the decomposition. At the Horshaga wastewater treatment plant in Skara, biogas is produced from the sludge extracted in the biological treatment of water. The biogas is used for internal heating of the digester, water and premises. Often more biogas is produced than the business can use internally and the biogas is the instead burned up without energy being utilized. The purpose of the study is to map biogas production and energy use to investigate possibility to use the surplus biogas for combined heat and power production. The study has been based on data from the company's internal network and a smaller interview study with employees within the company. The result showed that more biogas is produced annually than the business can use, but during the winter months there is a deficit of biogas, and fossil oil has been added there to cover the energy need. The largest heat consumption is used to heat up the digester. In the case of cogeneration production of the surplus biogas, the revenue would be SEK 267,576. Increasing the quality and reducing internal energy use would contribute to more available biogas for cogeneration production. There may also be values other than financial for own electricity production, for example increased crisis preparedness. / <p>2023-06-02</p>

Der Bericht fasst die Ergebnisse des Projektes EVA (Entwicklung und Vergleich von Anbausystemen für Energiepflanzen zur Biogasproduktion) der Jahre 2009 bis 2013 auf dem Versuchsstandort Trossin (Nordsachsen) zusammen. Untersucht wurden acht Energiefruchtfolgen hinsichtlich Ertragseigenschaften, Methanbildungspotenzialen sowie ökonomischer und ökologischer Kriterien. Als leistungsstärkste Fruchtarten haben sich Energiemais, Sorghumhirsen, Sonnenblumen, Luzerne-Kleegras und Rüben bewährt. Das Ertragsrisiko konnte mit ertragsstabilen Getreideganzpflanzen, insbesondere Winterroggen, Wintergerste und Wintertriticale, gesenkt werden. Es konnten mit den verschiedenen Fruchtfolgevarianten kumulative Trockenmasseerträge bis zu 400 dt TM/ha und 12.600 m 3 CH 4 /ha erzielt werden. Mehrjährige Ackerfutter-Leguminosen-Mischungen und Zwischenfrüchte konnten den Anforderungen zum Schutz der Boden-, Luft und Wasserqualität am besten gerecht werden.

In einem Anbauversuch wurden auf einem leichten, trockenen Standort acht unterschiedliche Fruchtfolgen mit Energiepflanzen hinsichtlich ihrer ökologischen und ökonomischen Auswirkungen untersucht. Ertraglich schnitten Anbausysteme mit Mais, Futterhirsen (Sorghum) und Zuckerrüben am besten ab. Diese drei Fruchtarten erzielten auch hohe Deckungsbeiträge. Wintergetreidepflanzen erreichten nur ein mittleres Ertragsniveau, zeigten aber die geringsten Ertragsschwankungen. Zweikultursysteme mit Mais und Sorghum erreichten zwar höhere Erträge, waren jedoch nur geringfügig wirtschaftlicher. Auch hinsichtlich ökologischer Kriterien konnte festgestellt werden, dass mit geringfügigen Maßnahmen wie Zwischenfruchtanbau, Blühstreifen oder Stickstoffreduzierung am Gewässer eine nachhaltige und vielfältige Landnutzung möglich ist.

Die vorliegende Arbeit geht der Frage nach, ob und inwiefern sich die Biogasproduktion sowohl im Allgemeinen als auch im Speziellen unter den Richtlinien des EEG 2012 auf die Wettbewerbsfähigkeit anderer landwirtschaftlicher Produktionsverfahren auswirkt. Dafür werden innerhalb Niedersachsens vier Regionen auf Gemeindeebene identifiziert, die sich durch Produktionsschwerpunkte landwirtschaftlicher Tätigkeiten charakterisieren lassen. Hierunter fallen Milchviehhaltung, Veredlung in der Schweine- und Bullenmast, Ackerbau mit dem Fokus auf Kartoffelanbau und schließlich gemischter Ackerbau. Die Vorgehensweise und das Ergebnis dieser Einteilung sind als völlig neu zu bewerten und münden in jeweiligen Intensivregionen der entsprechenden Betriebsausrichtungen. Das Instrument der Betriebszweigauswertung wird herangezogen und anhand eines eigenen Modells angepasst. Dies ermöglicht, zwischen dem jeweils regional anzusiedelnden Verfahren und ansässiger Biogasproduktion die ökonomischen Vor- und Nachteile im Wettbewerb festzustellen. In einem zweiten Schritt gibt eine Betriebsleiterbefragung Aufschluss darüber, wie die Wettbewerbsfähigkeit seitens der Biogas- und Nichtbiogasbetreiber empfunden wird. Darüber hinaus fängt die Befragung die maximalen Faktorentlohnungen der Betriebsleiter ein. Somit ergänzen sich die objektive und subjektive Messung betrieblicher Wettbewerbsfähigkeit. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit kommen wie erwartet zu dem Schluss, dass die Biogasproduktion in den von Viehwirtschaft gekennzeichneten Regionen Niedersachsens Wettbewerbsvorteile besitzt. Dieser Vorteil ist in der von Milchviehhaltung geprägten Region aber geringer als bislang angenommen. Während sich die Biogasproduktion mit gemischtem Ackerbau auf gesamtwettbewerblicher Augenhöhe befindet, sehen sich die Landwirte in der von Kartoffelanbau charakterisierten Region gegenüber Biogasbetrieben in einem Wettbewerbsnachteil, der allerdings objektiv nicht nachgewiesen werden kann. / This paper examines the question of whether and to what extent biogas production has an impact on the competitiveness of other agricultural production methods, both in general and in particular under the German Renewable Energy Act (EEG) 2012 guidelines. For this purpose, four regions at municipal level within Lower Saxony are identified which can be characterised by production focuses of agricultural activities. These include dairy farming, pig and bull fattening, arable farming with a focus on potato cultivation and finally mixed arable farming. The procedure and the result of this classification are to be considered as completely new and lead to the respective intensive regions of the respective operational orientations. The instrument of the branch analyses is used and adapted on an own model. This makes it possible to determine the economic advantages and disadvantages in competition between the respective regionally based process and the local biogas production. In a second step, a survey of farm managers provides information on how the competitiveness of biogas and non-biogas operators is perceived. In addition, the survey captures the maximum factor remuneration of the farm managers. Thus, the objective and subjective measurement of operational competitiveness complement each other. As expected, the results of the present study conclude that biogas production has competitive advantages in the regions of Lower Saxony characterised by livestock farming. However, this advantage is lower than previously assumed in the region dominated by dairy farming. While biogas production with mixed arable farming is on a level with overall competition, farmers in the region characterised by potato cultivation see themselves at a competitive disadvantage compared to biogas farms, which however cannot be objectively proven.

<p>Energimyndigheten har från Regeringen blivit tilldelad 100 miljoner kronor att fördela som investeringsstöd för att främja en effektiv och utökad produktion, distribution samt användning av förnybara gaser såsom biogas. Myndigheten har samtidigt fått i uppdrag att utveckla en sektorsövergripande biogasstrategi och föreslå åtgärder som på kort och lång sikt kan bidra till ökad användning av biogas. Denna strategi ska också tjäna som ett underlag för fördelning av olika former av stöd inom sektorn.</p><p>Syftet med detta examensarbete är att sammanställa information som kan bidra som underlag vid upprättandet av den sektorsövergripande biogasstrategin. Ett annat syfte är att bidra med underlag för Energimyndighetens bedömning av var ett investeringsstöd kan ge störst effekt för den fortsatta utvecklingen inom biogasområdet. Detta stöd avser den senaste, ovan nämnda, utlysning som Energimyndigheten gjort inom området. Examensrapporten innehåller bland annat en sammanställning av gjorda insatser inom forskningsområdet biogas de senaste åren, finansierat av framför allt Energimyndigheten, men även en inblick i vilka biogassatsningar som är gjorda av andra nationella aktörer. Ett antal personer från bland annat branschorganisationer har intervjuats för att ta del av deras syn på den framtida biogasmarknaden, vilka satsningar som bör göras och vilka hinder som har störst inverkan. Organisationerna är valda utifrån kriteriet att de ska representera olika delar av biogasbranschen och att olika synvinklar därigenom ska framkomma. Rapporten innehåller slutsatser som dragits av tidigare biogassatsningar hos Energimyndigheten och identifiering av biogasområden där det föreligger stort behov av framtida satsningar för utökad produktion, distribution och användning. </p><p>Ett område som i detta examensarbete har identifierats ha stort behov av framtida biogassatsningar är bland annat framtagande av alternativa rötningssubstrat, eftersom mängden tillgängligt substrat nuläget inte är tillräcklig. Detta utgör idag en begränsning för biogasproduktionen. Det bör även satsas mer på förbehandling av substrat innan rötning, vilket ökar gasproduktionen och förbättrar substratutnyttjandet i större utsträckning. Mer satsningar behövs också kring hur biogasprocessens slutprodukt, rötresten, kan bli en mer attraktiv produkt så att återcirkulering av växtnäring kan ske i större grad genom rötrestspridning på åkermark. Detta är av stor vikt eftersom en ökad volym rötningssubstrat ger upphov till större mängd rötrester som ska hanteras. Andra områden som är i behov av framtida stöd är utveckling av befintliga anläggningar för att öka och effektivisera produktionen. För att optimera processerna bör framför allt mer medel satsas på kunskapsuppbyggnad och spridning av den vetenskap som finns tillgänglig. Att länka samman universitet, högskolor och naturbruksgymnasium med anläggningar i drift kan vara det mest effektiva sättet att nå ut med relevant information och kunskap. Ur ett samhällsekonomiskt perspektiv bör mer medel läggas på att öka gödselrötning då detta minskar metanläckage.</p> / <p>Swedish Energy Agency has been allocated SEK 100 million from the government to distribute as investment grant to promote efficient and expanded production, distribution and use of renewable gases such as biogas. The Agency has also been given the task to develop a multidisciplinary strategy for biogas and propose measures which can contribute to increased use of biogas in the short and long term. This strategy will also serve as a basis for the allocation of various forms of support in the biogas sector. </p><p>The purpose of this study is to compile information which can be used as input for the establishment of the multidisciplinary strategy for biogas. Another purpose is to provide information to support the Swedish Energy Agency in the assessment of which areas an investment grant will have the greatest impact for the future development of biogas. This grant refers to the latest call of Swedish Energy Agency in the sector. This report includes a summary of what areas grants have been given for research of biogas in recent years, mainly financed by the Swedish Energy Agency, but also an insight into efforts made by other national operators. A number of people from professional biogas organizations have been interviewed to share their views on the future biogas market. Which efforts should be made and the main obstacles to be overcome are other questions discussed. The report contains conclusions from the experience of previous support from the Swedish Energy Agency as well as identification of areas in which there is great need for future efforts in order to expand the production, distribution and use of biogas.</p><p>Some areas which have been identified in this thesis for need of future efforts in the biogas sector is for example the development of alternative substrates for anaerobic digestion, because the amount of available substrate is at present not sufficient. This is currently a limitation for the biogas production. There is also a need to further develop the pre-treatment of the substrate before digestion, in order to increase the gas production and improve substrate utilization to a greater extent. More focus are also needed on how the end product from the biogas process, the digestion residues, can become a more attractive product to the recycling of plant nutrients by use as a bio fertilizer on farmland. This is of great importance because larger volume of digestion will result in greater volume of digestion residues to be managed. Other areas in need of future investments are the development of existing facilities to increase and optimize the production. In order to optimize the production processes, more resources should be devoted to capacity building and dissemination of the available knowledge. Linking universities and colleges together with operating biogas plants could be the most effective way to reach out with relevant information and knowledge. From a socioeconomic perspective more resources should be spent on increasing the volume of manure digestion then it is today, which also will result in reduced methane leaks.</p>

Supplementation of trace metals such as Co and Ni may improve anaerobic digestion of organic material for biogas formation. Which trace metals that are needed and the quantity to apply are, at least partly, related to metal speciation and bioavailability. According to the common perception, metals have to be dissolved to be available for microbial uptake. However, the impact of trace metal speciation on bioavailability is still unclear. The purpose of the present study was to investigate the effect of Fe-, Co- and Ni-addition on the biogas process performance of stillage-fed lab-scale biogas tank reactors. Metal speciation was determined by sequential extraction (SE), extraction of acid volatile sulfides (AVS) and continuously extracted metals (AVS-Me). Sulfur forms, which may be associated to metal speciation, were studied with S XANES (sulfur X-ray absorption near edge structure). The effect of different Co- and Ni-concentrations on process microflora composition was examined with quantitative PCR (qPCR) and 454-pyrosequencing. The results showed that Co- and Ni-supplementation stimulated and stabilized the biogas process performance by increasing methane production and substrate utilization and by establishing low concentrations of volatile fatty acids. 10-20% of the total Co-amount was found in the dissolved phase, which shows that Co was relatively available for microbial uptake. Nickel was entirely associated to organic matter/sulfides and AVS, and was therefore considered to be non-bioavailable. Nevertheless, Ni-supplementation had stimulatory effects on the biogas process performance. This implies that Ni was available for microbial uptake despite its extensive association to sulfides and that other mechanisms than solubility govern the availability of this trace metal. The microbial analyzes revealed that it was primarily the methane producers which were affected by the concentration of Co and Ni. At stimulatory Co- and Ni-concentrations, the archaeal methanogenic community was dominated by aceticlastic Methanosarcinales. At lower Co- or Ni-levels, when biogas process performance was poor, an increase in hydrogenotrophic Methanomicrobiales was observed. This indicates a shift in the methanogenic flora, from being dominated by acetate utilizers to increased importance of hydrogen utilizers, and that the former was more dependent on Co and Ni. / Tillsats av spårmetaller kan förbättra rötning av organiskt material till biogas. Typ och mängd av respektive spårmetall som behöver tillsättas för att uppnå stimulerande effekter, varierar mellan processer. Detta är delvis kopplat till specieringen och biotillgängligheten av metallerna. Endast fria metalljoner och vissa metallkomplex antas vara tillgängliga för mikrobiellt upptag. Det är dock i många fall oklart hur metallernas speciering påverkar biotillgängligheten. Syftet med föreliggande studie var därför att undersöka effekten av tillsats av Fe, Co och Ni för biogasproduktion från drank, en restprodukt i produktion av bioetanol från spannmål, samt att undersöka hur dessa metallers speciering påverkar deras biotillgänglighet. Effekten av tillsatserna av Fe, Co och Ni undersöktes på biogasreaktorer i lab-skala. Metallernas speciering bestämdes genom sekventiell extraktion (SE), extraktion av AVS (acid volatile sulfide) och kontinuerligt extraherade metaller (AVS-Me). Svavelformer med betydelse för metallspeciering studerades med S XANES (sulfur X-ray absorption near edge structure). Effekten av olika Co- och Ni-koncentrationer på processens mikroflora undersöktes molekylärbiologiskt med kvantitativ PCR (qPCR) och 454-pyrosekvensering. Resultaten visade att Co och Ni stimulerade och stabiliserade biogasprocessen genom ökad metanproduktion, ökad utrötningsgrad samt låga halter av flyktiga fettsyror i det studerade systemet. 10-20% av totala mängden Co återfanns i löst fas, vilket visar att Co var relativt lättillgängligt för mikroorganismerna. Nickel var däremot enbart bundet till organiskt material/sulfider och AVS och kunde alltså betraktas som otillgängligt. Trots detta hade även tillsatsen av Ni stimulerande effekter på biogasprocessen. Det innebär att mikroorganismerna har förmåga att komma åt Ni bundet i svårlösliga sulfidföreningar och att andra mekanismer än löslighet reglerar tillgängligheten av denna spårmetall. De molekylärbiologiska analyserna visade att framför allt de metanbildande mikroorganismerna påverkades av halten av Co och Ni. De halter, som gav välfungerande processer, dominerades helt av acetiklastiska Methanosarcinales. Vid lägre halter av Co eller Ni, då processerna gick sämre, tillkom vätgasutnyttjande metanogener. Det tyder på ett skift i bildningen av metan från att ha dominerats av acetatklyvning till att vätgasutnyttjarna fått större betydelse och att de förra är mer beroende av Co och Ni.

Sedan 2016 har flera politiska incitament genomförts för att undersöka möjligheten för att få den nordiska vätgasmarknaden att växa. Vätgas är en energibärare med potential att användas som ett miljövänligt drivmedelsalternativ för transportflottan eftersom utsläppen vid användning med bränslecell är rent vatten och bränslecellsbilar har en hög energieffektivitet i jämförelse med bilar med traditionella förbränningsmotorer. De enda utsläppen som förknippas med vätgas är de som sker i samband med produktionen av gasen. Det finns flera olika sätt att producera vätgas ur olika substrat. Idag produceras den mesta vätgasen från naturgas på raffinaderier för användning i bensin- och dieselproduktion. Det planeras en expansion av tankstationer för vätgas i Sverige, men då det finns få producenter så finns det ett intresse för Tekniska verken i Linköping AB att undersöka vad olika produktionsvägar för vätgas har för fördelar och nackdelar i jämförelse med andra biodrivmedel som fordonsgas och elektricitet. Studiens syfte var att undersöka tekniskt lämpliga produktionsvägar för vätgas som är kompatibla med biogasproduktion eller vindkraftsel, och jämföra de olika produktionsvägarna med biogas och vindkraftsel i relation till klimatpåverkan och energieffektivitet då drivmedel för 100 km körsträcka produceras. Efter en teknisk screening av vätgasproduktion, biogasproduktion och elektricitet från vindkraft konstanterades att vätgasproduktion viaångreformering av biogas, tvåstegsrötning av organiskt avfall och PEM-elektrolys är de produktionsvägar som har bäst potential för miljövänlig vätgasproduktion hos Tekniska verken i Linköping AB. Vidare kartlades viktiga parametrar för modellering och simulering av klimatpåverkan i programvaran simaPro. För jämförelse av produktionsvägarna för vätgas från rötning av matavfall användes WTW-metodik. För jämförelsen mellan elektricitet och elektrolys användes modifierad LCA-metodik med klimatpåverkan för hela livscykeln för vindkraftverket men för resterande processteg användes endast klimatpåverkan för driften för produktionen. Resultaten för jämförelsen mellan produktion av biogas, ångreformering och tvåstegsrötning visar ingen tydlig skillnad i varken klimatpåverkan eller energieffektivitet. Studien påvisar däremot att ångreformering av fordonsgas behöver mindre mängd matavfall för produktion av drivmedel för 100 km körsträcka (38 kg/100km) i jämförelse med tvåstegsrötning (44 kg/100km) och biogas (54 kg/100 km). För jämförelsen mellan produktion av vätgas via elektrolys och vindkraftsel visades systemet för vindkraftsel (23,6 kWh/100 km) vara dubbelt så energieffektivt jämfört med systemet för elektrolys (50,9 kWh/100 km), medan systemens klimatpåverkan förhöll sig till en liknande ratio med 0,154 kg CO2-eq utsläpp/100 km i jämförelse med 0,343 kg CO2-eq utsläpp/100 km. Studien visar att vid analys av energieffektivitet och klimatpåverkan för närbesläktade produktionssystem så spelar energieffektiviteten i använd bil stor roll för resultatet. Studiens resultat är framförallt intressant för svenska energibolag som vill veta mer om vätgasproduktion och hur dess klimatnytta och energiproduktion förhåller sig till andra fossilfria drivmedel.