Undersökning av system för att tillvarata producerad biogas i ett småskaligt avloppsreningsverk -  Storvreta, Uppsala

Den här rapporten ämnar att ge en analys över energibehovet av ett mindre reningsverk samt hur utnyttjandet av den biogas som produceras vid reningen kan ökas. Energi-analysen kommer att inbegripa reningsverkets värme- och elbehov i nuläget samt hur hur det kan komma att utvecklas inom den närliggande framtiden. Energi-analysen kommer ligga till grund för vilken teknisk lösning som bäst lämpar sig för reningsverkets användning av dess producerade biogas. Reningsverket som har blivit undersökt i rapporten är Storvretas reningsverk som ligger strax utanför Uppsala. Storvreta producerar idag cirka 73 800 Nm3 biogas. Reningsverket förbränner i nuläget biogasen i en värmepanna som värmer reningsverkets lokaler, samt till uppvärmning av slam till rötkammaren för att bibehålla dess temperatur. Den gaspanna som i nuläget används är underdimensionerad och kan ej förbränna biogas i samma takt som den produceras, den överblivna gasen facklas bort. För att täcka reningsverkets resterande värmebehov används även en värmepanna som körs på el (Uppsala Vatten och Avfall AB 2016, 13-14). De tekniska lösningar som undersöks i rapporten ligger inom de ekonomiska gränser som förutsätts av produktionskapaciteten för biogas i Storvretas reningsverk, då produktionen av biogas starkt styr de ekonomiska medel som finns att tillgå. Således begränsas de tekniker som kan användas för att ta tillvara på biogasen. De tekniska lösningar som har undersökts i rapporten är: ● Förbränning av gasen i olika motorer för att täcka det egna värmebehovet samt till att producera el. ● En värmepanna med högre effekt som minskar användandet av el-värmepannan samt ger en möjlighet att sälja värme till fjärrvärmenätet. ● Rågas försäljning till en uppgraderingsanläggning via ett rågasnät ● En uppgraderingsmodul på plats kombinerat med ett mobilt högtryckslager. I den ekonomiska analysen gav resultatet att systemet med förbränning av gasen i en ny gaspanna med högre effekt för att täcka det egna värmebehovet har störst lönsamhet, till störst del genom att användningen av elpannan minskas. Vid en ny investering i en gaspanna bör en större gaspanna väljas för den marginella skillnaden i investering men att det ger en möjlighet att sälja överskottsvärme till fjärrvärmenätet. Alternativet med en uppgraderingsanläggning kan vara lönsamt ifall avsättning finns för den uppgraderade gasen och att det måste säkerhetsställas innan systemet tas i drift. Produktionskapaciteten på Storvreta reningsverk är för liten för att kraftvärmesystem eller gasledning ska vara ekonomiskt hållbara utan de systemen gynnas av större produktion av biogas. This report aims to carry out an analysis of the energy requirements of a small wastewater treatment plant and how the utilization of the biogas produced can be increased. The energy analysis will include the treatment plant's heat and electricity needs at present and how the needs will develop in the near future. The energy analysis will form the basis for which technical solution best suits the purge plant's use of its biogas production. The wastewater treatment plant which has been investigated in the report is Storvreta’s wastewater treatment plant, located just outside Uppsala, Sweden. Storvreta today produces approximately 73 800 Nm3 biogas.The treatment plant is currently burning the biogas in a gas combustion boiler that warms the treatment plant's premises, as well as heating the sludge to the digestion chamber to maintain its temperature. The gas boiler currently in use is under-dimensioned and can not burn biogas at the same rate as it is produced, the leftover gas is discarded. In order to cover the wastewater treatment plant's remaining heat demand a electric boiler is used (Uppsala Vatten och Avfall AB 2016, 13-14). The technical solutions investigated in the report are within the economic limits required by biogas production capacity in Storvreta's purification plant, as the production of biogas strongly controls the financial resources available. Thus, the techniques that can be used to utilize the biogas are limited. The technical solutions investigated in the report are: ● Combustion of the gas in different engines to cover the heat demand of the plant and to produce electricity. ● A boiler that have a higher output that reduces the use of the electric boiler and provides an opportunity to sell heat to the district heating system. ● Raw gas sales to an upgrade facility via a raw gas piping. ● An on-site upgrade module combined with a mobile high-pressure storage and sell gas as a vehicle gas. In the economic analysis, the result was that the system of combustion of gas in a new boiler with a higher output to cover the plants own needs of heat has the greatest profitability, mostly because of the reduced usage of the electric boiler. In the case of a new investment in a gas boiler, a larger gas boiler should be chosen. Although there is a marginal difference in investment, it provides an opportunity to sell excess heat to the district heating system. The option of an upgrade facility can be profitable if there is demand for the upgraded gas and the demand must be secured before the system is put into operation. The production capacity of the Storvreta wastewater treatment plant is too small for Combined heat and power systems or gas pipelines to be economically sustainable, due to these systems benefiting from larger production of biogas