Home About Browse Search
Svenska


Vall och helsäd som biogassubstrat

utvärdering av skördetidpunktens och snittlängdens påverkan på energiutbytet och substratkostnaden

Prade, Thomas and Svensson, Sven-Erik and Hörndahl, Torsten and Kreuger, Emma and Mattsson, Jan Erik (2015). Vall och helsäd som biogassubstrat. Alnarp: (LTJ, LTV) > Department of Biosystems and Technology (from 130101)
(VH) > Department of Biosystems and Technology (from 130101)
, Sveriges lantbruksuniversitet. Landskapsarkitektur, trädgård, växtproduktionsvetenskap ; 2015:22
[Report]

[img]
Preview
PDF
1MB

Abstract

Vall samt råg och vete skördad som helsäd används idag som biogasråvara i Sverige. Tidigare studier har visat att metanpotentialen, energiutbytet och även substratkostnaderna skiljer sig beroende på när grödorna skördas samt hur fint materialet hackas. Målet med detta projekt var därför att undersöka hur vall och helsäd effektivare kan utnyttjas som biogassubstrat genom att optimera skördetidpunkt och snittlängd. Andra forskningsfrågor var hur biomassaavkastning i fält samt snittlängdsinställningar hos exakthacken påverkar dieselförbrukning och skörde¬kapacitet vid skörd av vall och helsäd.
Med hjälp av dynamiska skörde- och transportlogistikmodeller som, baserat på uppgifter om dieselförbrukning och tidsåtgång från ett skördeexperiment, gav dieselförbrukning och skörde¬kapacitet vid olika snittlängdsinställningar, skördetidpunkter och val av grödor. Resultaten visade att när snittlängden ökade från 3,5 till 9 mm, minskade diesel- och tids-åtgången med 17 respektive 33 %.
Snittlängdställningar påverkar även metanpotentialen som bestämdes i labbtest. Sambandet är dock mer komplext än tidigare väntat. I våra studier har det visat sig att det inte alltid är lönt att hacka fint – tvärtom kan det både leda till minskat energiutbyte och kosta mer. För vall och vete ledde en finare hackning (4 istället för 12 mm) till att metanpotentialen minskade med 9 respektive 13 %, medan den ökade med 12 % när råg hackades finare. Det behövs fler detaljstudier som undersöker mekanismerna bakom de resultat som presenterats här samt sätter det i samband med skördetidpunkten, t.ex. med grödans mognadsgrad och TS-halt som faktorer.
Potentiella energivinster och substratkostnader beräknades med hjälp av livscykelmetodologi. Energivinsten för råg och vete var mycket hög, 36 respektive 33 MWh/ha. Detta motsvarar en energiuppväxling på drygt 5 gånger den insatta energin. Energivinsten från vall blev 24 % lägre än för råg, 28 MWh/ha. Detta baserades på de skördenivåer för vall, råg och vete på 12,2, 12,1 och 12,1 ton torrsubstans per hektar och år, vilka mättes i fältexperiment. Siffrorna har justerats för förluster vid skörd, transport och lagring, som också mättes i projektet.
Energivinsten för råg och vete kan vara ännu större, eftersom andra studier, som gjorts i samarbete mellan SB3 och SLU Alnarp, har visat att skördeökningar på 25-30 % är möjliga. Däremot förväntas biomassaavkastningen av vall inte utvecklas på samma sätt, tvärtom, så visar tidigare studier att andra årets skördar av vall kan vara upp till 30 % lägre än första årets.
De undersökta biogassubstraten hade lägre kostnader än betalningsförmågan från en potentiell biogasanläggning. Under de bästa förutsättningarna hade råg och vete de lägsta total-kostnaderna (514 respektive 521 kr/MWh) för produktion av fordonsgas. Fordonsgas från vall i 3-skördesystem hamnade ca 10 % högre, på 570 kr/MWh.
Vallens funktion som avbrottsgröda och dess goda egenskaper vad gäller markkolsuppbyggnad bidrar med att koldioxid binds i marken samtidigt som markens bördighet höjs potentiellt. Dessutom kommer fordonsbränsle producerad av vall förmodligen att räknas som andra generationens avancerade biobränslen, som är berättigat till skattereduktion, samt vars produktion, enligt EU-regler under förhandling 2015, får räknas dubbelt i den nationella statistiken för produktion av förnybar energi.

Authors/Creators:Prade, Thomas and Svensson, Sven-Erik and Hörndahl, Torsten and Kreuger, Emma and Mattsson, Jan Erik
Title:Vall och helsäd som biogassubstrat
Subtitle:utvärdering av skördetidpunktens och snittlängdens påverkan på energiutbytet och substratkostnaden
Alternative abstract:
LanguageAbstract
English

Grass-clover ley as well as rye and wheat harvested as whole-crop silage (WCS) are used as biogas substrate in Sweden today. Earlier studies have shown that the specific methane potential, the energy yield and consequently also the substrate costs differ depending on when crops are harvested and how finely the material is chopped. The goal of this project was therefore to investigate how grass-clover ley and cereals can be used more efficiently as biogas substrates by optimizing harvesting dates and chopping length. Other research questions were how biomass yield and chopping length settings affect diesel consumption and harvest capacity.
Diesel consumption and harvest capacity for different cutting lengths, harvest dates and choices of crop were computed using dynamic harvest- and transport logistic models employing data for diesel consumption and machinery hours derived from a machinery harvest experiment. The results show that increasing cutting length from 3,5 to 9 mm reduced diesel consumption and machinery hours by 17 and 33 %, respectively.
Cutting length settings affected also the specific methane potential which was assessed in lab test. However, the relation is more complex than expected earlier. Our studies show that did not always pay off to chop finely – on the contrary, a too small cutting length setting can reduce energy yield and increase costs. For ley and wheat a reduced cutting length (4 instead of 12 mm) lead to a reduction in specific methane potential with 9 and 13 %, respectively, while for rye the specific methane potential increased by 12 %. Additional studies are needed to investigate the mechanisms behind these results as well as the role of crop maturity and dry matter content as an influencing factors.
Potential energy yields and substrate costs were computed following life cycle methodology. Energy yields of rye and wheat were high, 36 and 33 MWh/ha, respectively. This represents an energy factor of 5 times the energy used in the production. Energy yield for ley was 24 % lower than for rye, 28 MWh/ha. These results are based on biomass yields for wheat, rye and ley crops of 12,2, 12,1 and 12,1 tonnes dry matter per hectare and year, respectively, as measured in the field experiments. Values have been adjusted for losses during harvest, transport and storage according to project results.
The energy yield for rye and wheat could be further increased, since other studies in cooperation between SB3 and SLU Alnarp have presented up 25-30 % larger biomass yields. The biomass yield of ley crops are not expected to increase, on the contrary, as other studies have shown that second year biomass yields of ley crops can be up to 30 % lower than these of the first year.
All potential biogas substrates had lower production costs than the ability to pay of a potential biogas plant. Under the best circumstances, rye and wheat had the lowest total costs (514 and 521 SEK/MWh, respectively) for production of vehicle gas. Vehicle gas from ley crops harvested 3 times per year resulted in a ca 10 % higher cost, 570 SEK/MWh.
The function of ley crops as break crop or its positive properties concerning soil carbon add to the sequestration of carbon dioxide in the soil and potentially increases soil fertility. According to a current suggestion for EU rules, vehicle fuel from ley crops will be counted as a second generation advanced biofuel, which entitles to tax reductions and allows double accounting in national statistics on production of renewable energy.

Series/Journal:Landskapsarkitektur, trädgård, växtproduktionsvetenskap (BIB14858805)
Year of publishing :2015
Depositing date:25 June 2015
Number:2015:22
Number of Pages:68
Place of Publication:Alnarp
Publisher:Fakulteten för landskapsarkitektur, trädgårds- och växtproduktionsvetenskap, Sveriges lantbruksuniversitet
Associated Programs and Other Stakeholders:SLU - Agricultural Sciences for Global Development > Efficiency in farming systems
ISBN for printed version:978-91-576-8912-2
Language:Swedish
Publication Type:Report
Article category:Other scientific
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:E Economics, development, and rural sociology > E10 Agricultural economics and policies
E Economics, development, and rural sociology > E16 Production economics
F Plant production > F08 Cropping patterns and systems
N Machinery and buildings > N20 Agricultural machinery and equipment
P Natural resources > P05 Energy resources management
P Natural resources > P06 Renewable energy resources
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Agricultural Science
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Renewable Bioenergy Research
(A) Swedish standard research categories 2011 > 5 Social Sciences > 502 Economics and Business > Economics
Agrovoc terms:leys, yields, fuel crops, harvesting, biogas, evaluation, statistical methods, sweden
Keywords:snittlängd, metanpotential, råg, vete, energiutbyte, energivinst, biogasprocess, dynamisk skördemodell, dieselförbrukning, fordonsgas
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2757
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2757
ID Code:12402
Faculty:LTV - Fakulteten för landskapsarkitektur, trädgårds- och växtproduktionsvetenskap
VH - Faculty of Veterinary Medicine and Animal Science
Department:(LTJ, LTV) > Department of Biosystems and Technology (from 130101)
(VH) > Department of Biosystems and Technology (from 130101)
External funders:Stiftelsen Lantbruksforskning
Deposited By: Thomas Prade
Deposited On:30 Jun 2015 08:17
Metadata Last Modified:08 Sep 2017 08:45

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits