Techno-economic assessment of switching to biofuels - the potential of replacing propane in two Swedish factories

Potentialen för växling av en fossil gasol system för biobränslen undersöks i denna studie. Sju möjliga bränsleövergångsscenarier identifieras för två företag i Sverige. De tekniska aspekterna av de alternativa biobränslen, kapital och drift- och underhållskostnader och CO2-utsläpp i det gäller kostnader diskuteras i avhandlingen. EU och den svenska regeringen har satt upp mål mot upprättandet av ett mer hållbar och fossilfritt framtid syftar till att minska inte bara de globala GHG växthusgaser , utan också att förbättra den totala driften av industrisektorn i samhället. En innovation beskattning infördes i Sverige 1991; att införa en CO2 skatt för industriella användare (utanför EU-ETS) och andra sektorer som använder fossila bränslen för sin verksamhet. Året 2015 var en kraftig ökning av CO2 skatt (kr/kg) - kostnad som står för upp till 60% av den totala CO2 kostnad- som utlöste behovet av att minska gasol användning nationellt. Sverige är en stark aktör på marknaderna för biomassa globalt; producerar fasta, gasformiga och flytande biobränslen, med fasta biobränslen visar en större fördel i form av årligt producerad kapacitet och en bättre balans mellan produktionskostnaderna och biobränsle försäljningspriset. Fullskaliga biobränsleanläggningar och pilotanläggningar har byggts över hela landet, med vissa anläggningar som drivs med maximal produktionskapacitet. Detta exjobb har undersökt möjligheterna att ersätta gasol med bio-DME, bio-SNG, LBG, biodiesel (B100) och etanol (ED95, E100) och träpellets. Med hänsyn till alla de råmaterial hindren, kostnader och anläggningarnas aspekter, biobränsle förstudie och en genomförbarhetsstudie genomfördes. Genom den analytiska biobränsle förstudie fem biobränslen LBG, B100, träpellets och både ED95 och E100 ingick för vidare utredning. Den teknisk-ekonomiska bedömningen ingår biobränsles kostnaden, bedömning lagring och utvärdering av bio-utrustning som tillhandahålls målbolaget med en specifik lösning biomassa. Träpellets representerade den mest ekonomiska logistiska kostnader för färre körda kilometer mellan produktionsanläggningen biobränsle och konsumenten; men det visar den högsta kapitalkostnaden för den nödvändiga bio-utrustningen. Å andra sidan, hade ED95 detta högre totala finansieringskrav trots att kapitalkostnaden för dess lagringslösning och brännare inte var hög; slutsatsen att de årliga transportkostnader har ett stort inflytande på det slutliga beslutet. Dessutom har det visat sig att avståndet mellan den producerade fabriken och företag har en starkare betydelse för den totala årliga biobränsles kostnaden än försäljningspriset biobränsle. LBG och träpellets var de två rekommenderade lösningarna. När det gäller träpellets måste en analytisk utformningen av systemet utvärderas för att säkerställa att industriella bearbetningskrav uppfylldes. Slutsatsen av denna studie är att Sverige är tekniskt redo att anta biobränslen i sin bransch, men det faktiska genomförandet av att byta till biobränsle har inte fullt ut, eftersom många biobränsleproducenter strypa fortfarande att nå en hållbar produktionskostnad, vilket kommer att garantera en god balans mellan produktionskostnaden och försäljningspriset, och biobränslemarknaden är starkt beroende av bensin och diesel prisindex.The potential of switching a fossil propane system to biofuels is examined in this study. Seven possible fuel transition scenarios are identified for two study companies located in Sweden. The technical aspects of the alternative biofuels, the capital and operating and maintenance costs, and the CO2 emissions in terms of cost are discussed within the thesis. The EU and the Swedish government have set goals toward establishing a more sustainable and fossil free future aiming at reducing not only global GHG emissions but also to improve the overall operation of the industrial sector in society. A taxation innovation was introduced in Sweden in 1991; introducing a CO2 tax for industrial users (outside the EU- ETS) and other sectors, which use fossil fuels for their operations. In 2015, there was a sharp increase in the CO2 tax (SEK/kg) -cost that accounts for up to 60% of the total CO2 cost- which triggered the need to reduce propane use nationally. Sweden is a strong player in biomass markets globally; producing solid, gaseous and liquid biofuels, with solid biofuels showing a bigger advantage in terms of annual produced capacity and a better balance between production cost and biofuel sale price. Full scale biofuel plants and pilot plants have been built all over the country, with some plants operating at maximum production capacity. This thesis has examined the potential of replacing propane with bio-DME, bio-SNG, LBG, biodiesel (B100) and bioethanol (ED95, E100) and wood pellets. Taking into account all the feedstock barriers, the costs and the facilities’ aspects, a biofuel pre-feasibility study and a feasibility study were conducted. Through the analytical biofuel feasibility study, five biofuels LBG, B100, wood pellets and both ED95 and E100 were included for further investigation. The techno-economic assessment included the biofuel cost, the storage assessment and the evaluation of the bio-equipment provided the target company with a specific biomass solution. Wood pellets represented the most economic logistic cost for fewer driven kilometers between the biofuel production plant and the consumer however, it shows the highest capital cost of the needed bio-equipment. On the other hand, ED95 had the higher total finance requirement even though the capital cost of its storage solution and burners were not high; concluded that the annual transportation cost has an important influence on the final decision. Furthermore, it has been noted that the distance between the produced plant and the factory has a stronger significance on the total annual biofuel cost than the biofuel sale price. LBG and wood pellets were the two recommended solutions; in the case of wood pellets, an analytic design of the system must be evaluated to ensure that the industrial processing requirements were met. The conclusion from this study is that Sweden is technically ready to adopt biofuels into its industry. However, the actual implementation of switching to biofuels has not been fully realized, since many biofuel producers still strangle to reach a sustainable production cost, which will guarantee a good balance between the production cost and the sale price, and the biofuel market is highly dependent on the gasoline and diesel price index