Menu

Simon sikrer varmen for fattige mennesker

Af Simon Vilms Pedersen, civilingeniørstuderende i Kemi og Bioteknologi på Syddansk Universitet, svip@kbm.sdu.dk

Ingen varme i huset og et komfur der ikke virker. Det er nok noget som de fleste ville anse for værende irriterende - og direkte umenneskeligt, hvis det var gennem en hel vinter. Scenariet er dog langt fra opspind for millioner af familier. I 2014 var der 35 millioner små husstands-biogasanlæg, hvoraf størstedelen befinder sig i Kina og Indien.

Her bruges biogas fra uopvarmede mini-biogasanlæg som en af de primære energikilder til varme og madlavning. Og Kinas Nationale Kommission for Udvikling og Reformer har ambitioner om, at antallet af små mini-biogasanlæg skal nå 80 millioner frem mod 2020.

Mini-biogasanlæg eller rådnetanke, for der er typisk tale om den mest simple form for biogasanlæg, er mange familiers eneste energikilde. Problemerne opstår i vintermånederne af det subtropiske klima, hvor temperaturerne typisk kan varierer fra 0 grader til 15 grader Celsius. Umiddelbart lyder det som en mild vinter, men ved de temperaturer bliver biogasproduktionen i de uopvarmede biogasanlæg kraftigt reduceret.

Hvis ingen anden energikilde er tilgængelig, kan konsekvensen være, at livsgrundlaget for millioner af mennesker fjernes, og lokalområdets udvikling standses. Man skal huske på, at forudsætningen for udvikling i udviklingslande er, at energiresursen er stabil. En ustabil energikilde er ikke et godt fundament for udvikling, og derfor er den sænkede biogasproduktion i vintermånederne et stort problem.

Rådneprocessen i tanken, som udvikler biogassen, er afhængig af varme. Derfor er biogasproduktionen meget afhængig af temperatursvingningerne. Jeg har derfor udviklet en termisk model til at beregne hvor meget temperaturen i biogasanlægget varier over året og dermed biogas produktionen.

Den model kan fortælle brugerne af biogasanlægget, hvor meget biogas deres anlæg løbende vil producere og dermed danne grundlag for, at de kan prøve at optimere produktionen ved forskellige tiltag. For eksempel kan de vælge at male deres anlæg sort, fordi sort er den farve, som absorberer lys bedst. Det betyder, at en større del af lysets energi bliver overført til anlægget, og varmen stiger.

Men måske endnu vigtigere vil modellen danne et kvalificeret grundlag for at udvælge de rigtige biogasanlæg til de enkelte lokale forhold. Der er nemlig stor variation på de enkelte anlæg. Det er min ambition, at temperaturmodellen kan være med til, på et tidligt stadie i opførelsen af de simple husstands-biogasanlæg, at skabe et kvalificeret beslutningsgrundlag for at vælge det helt rigtige design af mini-biogasanlægget, som er mindst følsomt overfor nedkøling om vinteren.

Håb for udvikling af udviklingslande
Jeg har udviklet et computerprogram, som rimeligt præcist kan udregne biogasproduktionen ud fra parametre som, hvor anlægget er placeret længde- og breddegradsmæssigt, biogastankens geometri, hvor dybt tanken er nedgravet, indhold af organisk materiale og hvor mange meter over havniveau tanken er placeret. Det er en onlineversion, som vil være tilgængelig fra oktober 2016, og som folk i hele verden vil kunne anvende gratis.

Jeg har lagt stor vægt på, at modellen skal være så nem at anvende som muligt, så indbyggerne i en bjerglandsby i Kina kan benytte den til at kvalificere deres biogasproduktion.

Der findes en del termiske modeller i litteraturen allerede, men de er typisk ikke offentligt tilgængelige eller meget komplicerede at anvende.
Den udviklede model kan være med til at sikre de optimale betingelser for biogasproduktion, ved at evaluere effekten af forskellige former for mini-biogasanlæg alt efter, hvordan deres geometri er, isoleringer, fysiske opsætninger og ekstern varmetilførelse, baseret på det lokale klima og forhold. Man kan således minimere effekten af de årlige temperatursvingninger, og skabe en robust og stabil energikilde.

Et bidrag til udvikling af biogasproduktion i ilande
Den nyudviklede temperaturmodel er ikke kun til gavn for udviklingslande, men kan også anvendes i industrilande, navnligt i Europa, som i disse år er ved at gennemgå et paradigmeskift indenfor energisektoren, hvor målsætningen er at skabe grønne energiløsninger. Ilandene kan måske lære noget af de designs som bliver udviklet og brugt i udviklingslande.

Befolkningen i udviklingslande er typisk hårdt presset økonomisk og teknologisk. Derfor er de typisk mere motiverede for at finde smartere og billigere løsninger. Den nye temperaturmodel kan her bruges til hurtigt at evaluere om der kunne være besparelser at hente med hensyn til opførelsen og drift af biogasproduktionsanlæg i industrilande, ved at adaptere nogle af ulandenes løsninger.

Den udviklede temperaturmodel vil især egne sig til de ilande som strækker sig over flere klimazoner, som for eksempel Spanien og Frankrig, hvor et enkelt biogasanlægsdesign ikke givetvis er brugbart i alle dele af landet. Den fleksible temperaturmodel kan i disse tilfælde bruges til hurtigt at finde nye og lokalt tilpassede designs, som kunne være mere energieffektive end standardanlægget.

Termiske modeller i kampen mod global opvarmning
Udledning af metangas, utilsigtet eller ej, kan have signifikant negativ indvirkning på den globale opvarmning, da det globale opvarmningspotentiale for metangas er 34 gange det for CO2. Netop udledning af metangas er en af de farer der kan være ved læk fra rådnetanke, eller fra den organiske affaldshåndtering, både under transport og opbevaring af det organiske materiale.

Fleksible temperaturmodeller kan have mange anvendelsesmuligheder, f.eks. ved beregning af metanudledning fra lagre af husdyrgødning eller slam. Ved at ændre på geometri eller sammensætningen af det organiske materiale i lagrene kan man således modellere udviklingen af metangas fra gyllekanaler eller opbevaringstanke, da der en sammenhæng mellem temperaturen af organisk materiale og udviklingen af metangas under iltfattige forhold. Det er de samme processer som producerer metan i lagrene som i biogasanlæggenes rådnetanke.

Temperaturmodellerne kan hjælpe med at lave nye designs der minimerer udledningen af metangas fra de dele af affaldshåndteringen, hvor den bliver udledt til atmosfæren. På sigt vil det muligvis også give os mulighed for indirekte at kvantificere denne udledning, så vi kan beregne den samlede udledning af den meget potente drivhusgas.

Den nuværende temperaturmodel som er udviklet ved Syddansk Universitet kan beregne temperaturen i et biogasanlæg eller lager ved brug at let tilgængelige inputparametre såsom; biogastankens geometri i form af højde, bredde og længde, hvor dybt tanken nedgraves, lokalitet udtrykt ved længde- og breddegrader, antal meter over havniveau og indhold af organisk materiale. Online versionen forventes at være frit tilgængelig fra oktober 2016.


For de, der er interesserede i statistik, er præcisionen udtrykt ved RMSE på ±1,9 ºC.

Vi samler statistik ved hjælp af cookies for at forbedre brugeroplevelsen.  Læs mere om cookies

Acceptér cookies