Til hovedinnhold

Topp biobrensel fra skogbunnen

Topp biobrensel fra skogbunnen

Publisert 9. april 2013
Tretopper og greiner fra hogstfelt blir gjenfødt i laboratorium – som kompakte pellets. Men energibransjen tenner ikke før prisen er klar.
Main intro image
Med seniorforsker Øyvind Skreiberg som prosjektleder, forvandler SINTEF oppkappede greiner og topper fra felte grantrær. Resultatet er en finkornet masse som i sin tur blir til pellets med høy energitetthet. Foto: SINTEF / Gry Karin Stimo

Du har sett det, hvis du har gått tur på en snauhogst: Når skogbruksmaskinene er borte, ligger greinene og toppene som regel igjen.

Norge har store ubrukte energiressurser i form av slike greiner og topper – GROT på fagspråket (se faktarute). Med jevne mellomrom havner noe av dette hogstavfallet hos SINTEF. Der forvandles det.

Slik biomassen ankommer lab’en, i uforedlet stand, er den ansett som et problematisk og dermed lavverdig brensel. Men når forskerne og teknikerne er ferdige med bearbeidingen, sitter de igjen med en høyverdig varmekilde – beregnet på varmesentraler som i dag fyres med tre-pellets eller flis, og på pelletskaminer i husholdningene.

Forvandlingen er utført med foredlingsteknikken torrefisering. En slags ekstrem-badstu for trær og planter.

Problematisk råvare

Ved torrefisering fortettes energi-innholdet i biobrensel. Til venstre: oppkappede greiner og topper.  Til høyre har denne typen råstoff blitt torrefisert, og deretter knust til en finkornet masse. Denne presses så sammen til pellets. Da er ca. 70 prosent av massen intakt, mens ca. 90 prosent av energien er i behold.  Foto: SINTEF / Gry Karin Stimo

Ved torrefisering fortettes energi-innholdet i biobrensel. Til venstre: oppkappede greiner og topper. Til høyre har denne typen råstoff blitt torrefisert, og deretter knust til en finkornet masse. Denne presses så sammen til pellets. Da er ca. 70 prosent av massen intakt, mens ca. 90 prosent av energien er i behold.
Foto: SINTEF / Gry Karin Stimo

– Slik ser råstoffet ut når vi får det!

Seniorforsker Øyvind Skreiberg rekker fram en neve med småbiter av tre, ispedd noen barnåler. Tilsynelatende rusk og rask som fortauene må være fulle av etter juletreselgerne på lille julaften. Dette er oppkappet GROT fra felte grantrær.

– Billig brensel, som norske hogstfelt er fulle av. Men forbrenningsegenskapene er dårlige, fordi brenslet er så uensartet, sier Skreiberg.

Kjøres GROT direkte inn i et forbrenningsanlegg, brenner kanskje trevirke fra blandingen i det ene øyeblikket. Bark og barnåler i det neste.

– Denne miksen får effektiviteten i forbrenninga og forbrenningsegenskapne til å variere. I verste fall kan den ødelegge et brennkammer, sier Skreiberg. Så åpner han den andre neven. Den inneholder beviset på at problemet kan løses.

Fiber brytes ned

I denne hånda holder seniorforskeren en finkornet brun-svart masse. Den har kommet ut av en stålinnretning som ruver bak ham. En laboratoriereaktor, der GROT i oppkappet form har vært gjenstand for torrefisering.

På sin vei gjennom de godt isolerte stålsylinderne i laboratorieriggen, er råstoffet i dette tilfellet varmet opp til 275OC. Varmebehandlingen har brutt ned fiberstrukturen i biomassen. Gevinsten av dette er todelt, ifølge Skreiberg.

Nok råstoff å ta av

  • Greiner og topper (GROT) tilhører familien biobrensel.
  • Slike varmekilder anses som klimanøytrale. Dette fordi CO2-mengden som frigjøres når et tre brenner, i prinsippet bindes opp igjen i naturen når et nytt tre har vokst opp.
  • Norge utnytter greiner og topper (GROT) i langt mindre grad enn vårt naboland Sverige.
  • GROT som ligger igjen på norske hogstfelt, inneholder energi som årlig kunne gitt oss mellom fem og seks terawattimer (TWh) varme.
  • Dette tilsvarer varmen fra fem til seks millioner panelovner som står på 1000 watt i ett tusen timer hver (nær 42 døgn).

Kilde: Øyvind Skreiberg, SINTEF Energi

– For det første: det torrefiserte materialet kan vi enkelt knuse til pulveret du ser her. Og pulveret lar seg røre sammen til en homogen, og dermed forbrenningsvennlig, masse. For det andre kan pulveret presses sammen til pellets med høyt energi-innhold per vekt- og volumenhet. Et transportvennlig brensel, med andre ord. Og lagringsvennlig. Pellets av torrefisert biomasse tåler regn, akkurat som kull, og er meget lagringsstabile.

Lav råstoffpris

 – Men vil ikke torrefisering gjøre brenslet for kostbart?

– Teknikken forbedrer et billig og problematisk biobrensel i forbrenningsteknisk forstand, og gjør brenselet mye enklere å håndtere. Det finnes alt en markedspris for GROT, og den ligger godt under prisen på flis. Håpet er at metoden skal bli konkurransedyktig – nettopp på grunn av den lave råstoffprisen og de reduserte transportkostnader som vekt- og volumbesparelsene muliggjør.

– Hele poenget med at vi forsker på dette, er dessuten å bidra til at framstillingen skal bli billigst mulig. Vi ser også på halm som et interessant råstoff.

Hva med varmen som benyttes i torrefiseringsprosessen. Hvor mye energi stjeler den av lasset?

Med sin grønne bøtte laster senioringeniør Willy Georg Horrigmo inn oppkappede greiner og topper på toppen av laboratoriereaktoren, mens forsker Roger Khalil venter på resultatene i bunnen av prosessanlegget. En lang vei å gå for råstoffet. Til gjengjeld foredles det fra lavverdig til høyverdig biobrensel underveis.  Foto: SINTEF / Gry Karin Stimo

Med sin grønne bøtte laster senioringeniør Willy Georg Horrigmo inn oppkappede greiner og topper på toppen av laboratoriereaktoren, mens forsker Roger Khalil venter på resultatene i bunnen av prosessanlegget. En lang vei å gå for råstoffet. Til gjengjeld foredles det fra lavverdig til høyverdig biobrensel underveis.
Foto: SINTEF / Gry Karin Stimo

– Ikke mye. Flyktige komponenter som gasser av fra råstoffet, brennes for å opprettholde prosesstemperaturen, og opp til 90 prosent av råstoffets energi overføres til det torrefiserte materialet.

Grønt kull

Både i Europa og Nord-Amerika er et forskningskappløp viet torrefisering nå i gang. Drivkraften er ønsket om et nytt trevirke-basert brensel som kan brennes sammen med kull i kullkraftverk.

Mange kullkraftverk bruker allerede tradisjonelle tre-pellets som tilsats til brenslet sitt. Dette for å redusere utslippet av klimagasser.

Grunnen til at pellets av torrefisert biomasse er aktuelle for denne sektoren, er ifølge Skreiberg blant annet at det torrefiserte materialet har forbrenningsegenskaper som er mye nærmere kull enn biomasse.

– Ser du kullkraftverk som et mulig marked for torrefiserte greiner og topper fra Norge?

Ja. Det også.

– Ville dette i så fall gitt klimagevinster?

Ja, fordi greiner og topper fra Norge er et CO2 nøytralt energi-råstoff som ellers ville ha råtnet og delvis blitt til klimagassen metan.

Prisen avgjør

SINTEF-forsker Skreiberg har god tro på at torrefiserte greiner og topper skal få en plass i norsk energiforsyning, som brensel både for husholdninger og varmesentraler. Men hva mener energibransjen?

Grønt landslag

  • SINTEFs forskning på torrefisering er finansiert gjennom et spleiselag.
  • Brorparten av forskningsmidlene kommer fra Forskningsrådets kompetanseoppbyggende prosjekt STOP - STable OPerating conditions for biomass and biomass residues combustion plants.
  • Men også industrien bidrar, som medlemmer av Norges "biobrensel-landslag", CenBio. Dette er et senter som Forskningsrådet har utnevnt, ett av landets elleve nasjonale forskningssentre for miljøvennlig energi (FME).
  • Laboratorie-riggen til to millioner kroner, er i sin helhet finansiert av SINTEF Energi.
Morten Fossum, leder for forretningsutvikling i Statkraft Varme, svarer at det er umulig å spå om framtida til denne varmekilden før det blir klart hva produksjon av brenslet vil koste.

– Alt er et spørsmål om pris. Blir dette brenslet billig nok, vil det være godt egnet både for små og mellomstore forbrenningsanlegg som bruker tørt brensel.

Næringsemner

Fossum legger ikke skjul på at kvaliteten på høstet GROT er dårligere i Norge enn i Sverige, der GROT utnyttes som brensel i langt høyere grad enn i Norge. Han mener ulikhetene i stor grad er knyttet til innhøsting og håndtering.

– Skulle det bli aktuelt med store uttak av GROT i Norge, betyr det også at næringsemner fjernes fra skogbunnen. Da bør man se på mulighetene for å tilbakeføre aske til skogen. Men i dag er slik tilbakeføring ikke tillatt i Norge, avslutter Statkrafts Morten Fossum.

Denne saken er hentet fra Gemini.no - Forskningsnytt fra NTNU og SINTEF