Pyrolys innebär att exempelvis biobränsle hettas upp i syrefattig miljö för att bilda pyrolysgas och kol. Pyrolysgasen kan brännas för att producera värme med låga utsläpp och kolet har en mängd användningsområden; jordförbättringsmedel, fodertillskott, filtermaterial, kolfastläggning, energibärare, ståltillverkning m.m. Om krav på bränsle och användningsområde för kolet uppfylls kan kolet certifieras som biokol. Syftet med den här rapporten är att utreda om pyrolystekniken är ett hållbart, tekniskt och ekonomiskt alternativ till pellets- och flisförbränning för värmeproduktion. Målet är att förmedla pyrolysens tekniska och ekonomiska förutsättningar, såväl positiva som negativa. Rapporten är baserad på en kombination av litteraturstudier, djupintervjuer, besök vid anläggningar och referensgruppsamtal.   Pyrolys har använts i tusentals år för att producera kol. I Amazonas upptäcktes landområden med en sammalagd yta större än Storbritannien i vilka jorden var kolsvart. Denna svarta jord, terra preta, är berikad med kol och har därmed blivit mycket bördigare än omgivande, ursprunglig jord. I Sverige framställdes kol för att tillgodose metallindustrin med bland annat produktionsmaterial och bränsle. Till skillnad från pellets- och flisförbränning kan pyrolystekniken använda en stor mängd olika bränslen så länge de uppfyller krav på energidensitet och fukthalt. Marknaden för biokol växer i bl.a. Tyskland men är ännu liten i Sverige. De leverantörer av pyrolysanläggningar som besökts i denna rapport, Pyreg och Carbon Terra, gör anläggningar med syfte att producera biokol. Pyreg har utvecklat en process med skruvreaktor och integrerad pyrolysgasbrännare för att t.o.m. kunna använda avloppsslam som bränsle. Carbon Terras process är enkel och robust med fokus att producera mycket kol.   Pyrolysteknikens styrkor är flexibiliteten att välja olika typer av bränslen, låga utsläpp, liten negativ miljöpåverkan och kolets olika användningsområden. Ser man till svagheterna är de marknadsrelaterade; outvecklad svensk marknad och okunskap om kolets användningsområden. Dessutom gör pyrolysanläggningarnas statiska effektuttag att de är mindre flexibla än pellets- och flispannor. I en tid då klimatförändringarna letar akuta lösningar medför kolfastläggning och biokol som jordförbättringsmedel stora möjligheter tillsammans med omvandling av pyrolysgas till fordonsbränsle. Dock är den befintliga pellets- och flisförbränningen väletablerad som uppvärmningsteknik, vilket kan utgöra ett hot mot pyrolysteknikens intåg på marknaden. Avsaknaden av regelverk pga. kompetensbrist kan också försvåra för etablering av pyrolysanläggningar.   Slutsatsen i denna rapport är att pyrolystekniken är ett bra alternativ till konventionell pellets- och flisförbränning om man kan hantera att värmeproduktinen är statisk och att man beaktar kolets värde. Värmeproduktion från pyrolysgas ger lägre utsläpp av bland annat CO, NOx och stoftpartiklar än pellets- och flisförbränning och om kolet används för kolfastläggning är möjligheten till globala klimateffekter betydande. Det som starkast påverkar den ekonomiska kalkylen är kostnaden för bränslet och intäkten på kolet. För att gardera sig mot den outvecklade biokolmarkanden i Sverige har kalkylerna i denna rapport baserats på försäljning av biokol som jordförbättringsmedel, vilket ger låga intäkter jämfört med andra användningsområden. Styrkan i att valet av bränsle är flexibelt gör det möjligt att ha en bränslekostnad på noll om materialet annars ses som avfall. Marknaden för kol i Sverige är outvecklad vilket kräver ett aktivt arbete från de som ger sig in branschen, men om utvecklingen följer den i Tyskland ser de ekonomiska förutsättningarna starka ut. / Pyrolysis is the process where biomass is heated in an environment with low oxygen level forming pyrolysis gas and char. Pyrolysis gas can be combusted to produce heat with low emissions and the char has a multitude of uses: soil improvement, animal feed supplements, filter material, carbon storage, energy source, steel production etc. If certain requirements for the fuel and how the char is used the char certified as biochar. The purpose of this report is to determine if the pyrolysis technology is a sustainable, technical and economical alternative to pellet and wood chip combustion for heat production. The goal is to convey pyrolysis technical and economic conditions, both positive and negative. The report is based on a combination of literature reviews, interviews, plant visits and reference group discussions.   Pyrolysis has been used for thousands of years to produce char. Areas, of a total area larger than the Great Britain, with pitch black soils were discovered in the Amazon. This black soil, terra preta, is enriched with carbon, and has thus become much more fertile than the surrounding native soil. In Sweden char was produced to meet the metal industries’ demand for char as material and fuel. Unlike pellet and wood chip combustion, pyrolysis can use a variety of fuels, as long as they meet the requirements of calorific value and moisture content. The market for biochar is growing particularly in Germany but is still small in Sweden. The suppliers of pyrolysis plants visited in this report, Pyreg and Carbon Terra, develop their plants in order to produce biochar. Pyreg has developed a process with a screw reactor and an integrated pyrolysis gas combustor to be able to use sewage sludge as fuel. Carbon Terra’s process is simple and robust, with a focus to produce large quantities of carbon.   The strengths of the pyrolysis technique are the flexibility to use different types of fuels, low emission, low environmental impact and the different uses of the char. Looking at weaknesses, they are market-related; undeveloped Swedish market and lack of knowledge of how to use biochar. In addition, the pyrolysis facilities have static power output that they are less flexible than pellets and wood chip combustors. At a time when finding solutions on climate change are urgent, carbon storage, using biochar as a soil improver and conversion of pyrolysis gas as a vehicle fuel are great opportunities. However, the existing pellet and wood chip combustion is well established as a heating technology, which could pose a threat to the pyrolysis technology entering the market. The lack of regulation due to shortages of knowledge of pyrolysis may also prevent the establishment of pyrolysis plants. The conclusion of this report is that pyrolysis is a good alternative to conventional pellet and wood chip combustion if you can manage the static power output and that you realize the value of the char. Heat production from pyrolysis produce lower emissions including CO, NOx and smog particles than pellets and wood chip combustion and biochar used for carbon storage has the possibility of significant global climate impact. The strongest influences on the economic calculation are the cost of fuel and the revenue of the char. The strength of being able to choose different types of fuel makes it possible to have a fuel at zero cost if the material is otherwise regarded as waste. The market for biochar in Sweden is undeveloped which increases the uncertainty of the calculations, but if the trend follows that of Germany, the economic prospects are strong.

Sundsvall Energi har ansvaret för den gamla deponin på Blåbergets avfallsanläggning strax västerut från Sundsvall. Mellan slutet av 1960-talet fram till och med 2008 har ca 2 miljoner ton avfall deponerats. Från denna deponi har det under en längre tid producerats stora mängder deponigas. Deponigasen har tidigare använts i en hetvattenpanna vid Nacksta och tillfört värme till fjärrvärmesystemet. På grund av ineffektiv drift och minskande metaninnehåll i deponigasen stoppades transporten av deponigas till Nacksta 2013. Därefter har deponigasen enbart använts för fackling vilket innebär att deponigasen förbränns i en gasfackla. Enligt bestämmelser måste deponigas behandlas och användas för exempelvis energiutvinning eftersom innehållet i deponigasen har en kraftig växthuseffekt då gasen består av ca 40–60 % metan och 30–50 % koldioxid. Metan har en 28 gånger högre potential för global uppvärmning jämfört med koldioxid över en 100-årsperiod. I detta examensarbete har syftet varit att undersöka vilka möjligheter som finns för att ta vara på deponigasens energiinnehåll och därmed föreslå ett tekniskt alternativ gentemot enbart fackling av deponigasen. Dessutom har arbetet som syfte att beskriva den miljömässiga- och ekonomiska nyttan. Arbetet har utförts genom att energiinnehållet har tagits fram genom formler och antaganden samt att värmebehovet och uppskattningen av investeringskostnaden tagits fram. Nuvärdesmetoden och PayOffmetoden använts i samband ekonomiberäkningen i arbetet. Värmebehovet på anläggningen fick styra över hur mycket effekt som värmekällan bör ha för att klara högsta årsbehovet. Examensarbetet resulterade i att det mest lämpliga teknikalternativet, nämligen Stirlingmotorn, användes i detta arbete. På grund av ogynnsamma förutsättningar för att täcka värmebehovet på anläggningen har antagandet gjorts att den producerade värmen i stället gör miljönytta genom att tillföra värme till en av lakvattendammarna. Den producerade elen beräknades ha en täckningsgrad på ca 19 % av totala energiförbrukningen på anläggningen. Lönsamhetskalkylerna visar att lönsamheten för en eventuell investering blir ogynnsam vid låga elpriser samt vid låga metanhalter. Dock blir lönsamheten lämpligare vid höga elpriser och lägre investeringskostnader. Dessutom kunde det konstateras att lönsamheten blir betydligt gynnsammare om värmeproduktionen skulle ha nyttiggjorts samtidigt som elproduktionen. / Sundsvall Energi is responsible for taking care of the old landfill at  Blåberget waste facility west of Sundsvall. Between the end of the 1960s to year 2008, about 2 million tons of waste were deposit at the landfill. Large amounts of landfill gas have been produced at this landfill over the years. The landfill gas has previously been burned in a boiler at Nacksta and therefore added some heat to the district heating system. Due to inefficiency and declining methane content in the landfill gas, the distribution of landfill gas to Nacksta ended in 2013. Since then, the landfill gas has only been torched at the landfill site. Since the landfill gas has a strong greenhouse effect and due to regulations, the landfill gas must be treated and used for, as an example, energy utilization. Methane has a 28 times higher contribution risk to global warming compared to carbon dioxide over a 100-year period. In this project, the purpose has been to investigate what opportunities there are to utilize the energy content in the landfill gas and by that suggest an alternative instead of just torching the landfill gas. Additionally, the further purpose with the project is to describe the  environmental and economic benefits of the solution. The work has been done by determine the energy content by using formulas and assumptions. In addition, the heat demand for the landfill site as well as the estimation of investment cost was determined. The NPV and the Pay-Off was used in the economic calculations. The heat demand of the landfill site was the deciding factor of how much power the technical alternative should have to meet the highest annual heat demand. The project resulted in the fact that the most suitable technical alternative, namely the Stirling engine, became the technical choice in this work. Due to unfavorable conditions for the heat production from the Stirling engines at the plant, the assumption was made that the produced heat instead got  to supply heat to one of the leachate ponds. The electricity produced was calculated to meet around 19% of the total energy consumption at the landfill site. The economical estimates showed that the profitability of an eventual investment becomes unfavorable at low electricity prices and at low methane contents. However, the investment becomes far more profitable at high electricity prices and at lower investment costs. In addition, the results showed that profitability would be far more favorable if the produced heat had been utilized for property heating simultaneously as the electricity got produced.

Det här arbetet gjordes i samarbete med organisationen Stockholm Tiny House Expo. Syftet med arbetet var att försöka ta fram en fungerande off-grid-lösning för uppvärmning och elproduktion, för en specifik typ av småhus med två våningar. Femton småhus kommer placeras på en flytande plattform i vattnet utanför Kastellholmen i Stockholm till en utställning år 2022. Simuleringarna utfördes på ett sådant hus under premissen att en eventuell lösning skulle vara applicerbar på samtliga småhus. Det var på förhand inte givet att en fullständig lösning skulle påträffas, eller vilken metod som skulle vara mest lyckad. Off-grid-lösningen undersöktes genom simuleringar i programvaran IDA Indoor Climate and Energy. Arbetet innefattade dimensionering av husets klimatskal, värmesystem samt system för elproduktion och energilagring. Först konstruerades en enkel modell av huset. Två olika värmesystem undersöktes. Den ena modellen använde en pelletspanna för värmeproduktion och den andra modellen använde en värmepump med sjövärme som värmekälla. I båda modellerna arbetade värmeproducenterna mot en ackumulatortank, vars vatten värmdes och sedan försåg husets tre radiatorer med varmvatten. Båda modellerna använde ett kompletterande FTX-system för uppvärmning. Målet med uppvärmningen var att på årlig basis förse huset med värme motsvarande dess effektbehov, för att hålla en jämn inomhustemperatur. Båda modellerna lyckades upprätthålla en medelinnetemperatur nära förvald temperatur på 21℃ _under höst och vinter. Ingen hänsyn togs till kylning av huset vilket resulterade i att innetemperaturen steg under sommaren. För elproduktion dimensionerades en solcellsanläggning som kompletterades med energilagringskapacitet från ett solcellsbatteri. Målet var att förse huset med en elenergi motsvarande en normal årsförbrukning för hus av den storleken samt elenergi för att driva ventilationssystemets fläktar. I värmepumpmodellen behövde även värmepumpen förses med elenergi vid drift. När hänsyn togs till energibalansen under ett år kunde ingen av modellerna förses med elenergi under hela vinterhalvåret. Detta berodde på att elförbrukningen var större än vad solcellsanläggningen tillsammans med batterilager tillförde systemet under samma period. Pelletsmodellen klarade av att vara off-grid under cirka åtta månader av året, med undantag för årets två första och sista månader. Värmepumpmodellen klarade endast av att vara off-grid under vår och sommar.