Integration av energisystem i urbana områden: En fallstudie i den kubanska kommunen Placetas

The massive global use of fossil fuels has resulted in a lack of oil that opens up for an increased demand for renewable resources. Decreasing the dependence on fossil fuels is a global goal where a fossil free energy market is a vital part in the solution. Cuba is a country whose electricity production is very dependent of oil, although there is a national goal to achieve a 24 percent renewable electricity until year 2030. The incentives behind this decision are that the production cost for electricity is high in Cuba and the emissions of carbon dioxide and other particles are causing local and global environmental problems. Placetas is a municipality in Cuba that have the largest pork production in the country and furthermore many aluminum industries. These industries have been shown to emit particles that significantly reduces the air quality in the municipality and hence also the inhabitant’s quality of life. Biogas is a mixture of gases and mainly consists of methane and carbon dioxide. It is manufactured by anaerobic digestion of biomass, which refers to for example pig manure. For a municipality like Placetas with severe air pollutions, biogas possesses a potential to replace a part of the current fuel that is used in the industries and reduce the emissions of air pollutions. Hence, this study aims to investigate, by literature and field study, the potential to replace the fuel oil in the aluminum industries in Placetas with biogas from pig manure. Furthermore, it will investigate whether the biogas can be used in the households to reduce the consumption of electricity, which is generated from fossil fuels. The potential of generating electricity directly from biogas is also assessed. These scenarios with different utilizations of biogas are based on a central assumption where if all municipalities in Cuba achieve an electricity generation from renewable resources of 24 percent of the consumption, the whole country does. Hence, the study investigates if it is possible to achieve this in Placetas. To do this and still meet the electricity demand, the potential of solar photovoltaic (PV) to complement the biogas will be investigated. Moreover, an environmental assessment and economic evaluation of the costs and savings due to the transition to renewable will be done. Also, the required area for the solar PV and the volume of the digester will be calculated. These investigations and calculations result in two different scenarios in which the biogas in both is assumed to be primarily distributed to the aluminum industries. The remaining biogas will in the first scenario be generated as electricity and together with solar power aim to cover 24 percent of the consumption in Placetas. In the second scenario the biogases potential to replace the consumed electricity in the households is investigated. To reach the goal of 24 percent, 24 percent of the electricity will be generated from solar power. The conclusions show an annual electricity consumption in Placetas of 2,526.2 MWh. From the crude oil used in this electricity generation, 260 tons of CO2emissions can be derived. The energy consumption in the industries using fuel oil is 21,271 GJ and the emissions of particles due to this was in some locations 270 percent higher than allowed. The generated biogas from pig manure corresponds to 24,430 GJ energy or2,375,000 kWh electricity. Lastly, scenario 1 is found to be most feasible in terms of environmental and social aspects.Konsekvenserna av det fossildrivna globala samhället har resulterat i en oljebrist som lämnat utrymme för utveckling av förnybara energilösningar. Att därmed minska användningen av fossila bränslen har kommit att bli ett globalt mål där en övergång till en fossilfri energimarknad är en vital del av bedriften. Kuba är i dagsläget väldigt beroende av olja för sin elproduktion, men har som syfte att 24 procent av landets energimix till år 2030 ska innefatta förnybara källor. Incitamenten som kan ha drivit fram ett sådant beslut är dels grundat i att produktionskostnaden för elektricitet är väldigt hög på Kuba men även att utsläppen av koldioxid och diverse miljöfarliga partiklar bidragit till globala och lokala miljöproblem. Placetas är en kommun på Kuba som inte bara besitter landets största grisproduktion utan även många aluminiumindustrier. Dessa industrier har visat sig släppa ut farliga partiklar som avsevärt försämrar luftkvalitén i området och därmed även människans livskvalitet. Biogas som är en blandning av gaser och till största del innehåller metan och koldioxid, går att genereras från grisgödsel. För en kommun som Placetas med miljöproblem i form av luftföroreningar som resultat av användningen av fossila bränslen i aluminiumindustrin, kan biogasen från grisgödsel ersätta en del av bränslet och minska utsläppen av luftföroreningar. Därmed undersöker den här studien, genom litteraturstudie, fältstudie och scenarioanalys, potentialen hos biogasen från grisgödsel att ersätta bränslet i aluminiumindustrierna i Placetas. Dessutom undersöks det i två scenarion huruvida biogasen kan användas för att generera elektricitet eller för att minska användningen av denna i hushållen. Dessa scenarier utgår från ett centralt antagande att om alla kommuner på Kuba uppnår en andel av 24 procent förnybart av kommunens elkonsumtion, gör hela landet det. Därav kommer studien undersöka huruvida det går att uppfylla det målet i Placetas. För att uppfylla behovet undersöks då även potentialen hos solceller att komplettera den andel som biogasen inte kan täcka. Vidare utförs miljöevaluering och ekonomisk analys av kostnader och besparingar för övergången till förnybar energi. Även arean som solcellerna behöver och volymen av biogasanläggningen för att möta energibehovet i kommunen beräknas. Dessa beräkningar och undersökningar resulterar i två olika scenarier inom vilket biogasen i samtliga scenarion ska antas i första hand gå till aluminiumindustrin. Den biogasen som därefter är tillgänglig kommer i det första scenariot omvandlas till elektricitet som tillsammans med solkraften ska nå det nationella målet om 24 procent förnybar energi i den genererade elektriciteten. Det andra scenariot undersöker huruvida biogasen kan användas för att ersätta den konsumerade hushållselen i Placetas. Solkraft antas enskilt stå för det förnybara i att uppnå målet om 24 procent. Slutsatser av studien blir att den årliga elkonsumtionen i Placetas är 2,526.2 MWh. Förbränning av råolja i genereringen av denna elektricitet resulterar i koldioxidutsläpp om 260 ton. Energikonsumtionen inom aluminiumindustrierna är 21,271 GJ, där förbränning av bränslet bidrar till koldioxidutsläpp och försämrad luftkvalité på grund av partikelutsläpp. Mängden av dessa partiklar var på vissa platser 270 procent högre än tillåtet. Biogasen som kan genereras från grisgödsel motsvarar 24,430 GJ energi eller 2,375,000 kWh elektricitet. Slutligen visas första scenariot mest lämpligt baserat på miljö- och sociala aspekter.