liu.seSearch for publications in DiVA
Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Methodology for Analysing Energy Demand in Biogas Production Plants: A Comparative Study of Two Biogas Plants
Linköpings universitet, Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling, Energisystem. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Linköpings universitet, Biogas Research Center. (Industriella energisystem)ORCID-id: 0000-0003-0360-6019
Linköpings universitet, Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling, Energisystem. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Linköpings universitet, Biogas Research Center. (Industriella energisystem)ORCID-id: 0000-0002-7356-8524
Tranås Energi, Sweden.
2017 (engelsk)Inngår i: Energies, E-ISSN 1996-1073, Vol. 10, nr 11, artikkel-id 1822Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
Abstract [en]

Biogas production through anaerobic digestion may play an important role in a circular economy because of the opportunity to produce a renewable fuel from organic waste. However, the production of biogas may require energy in the form of heat and electricity. Therefore, resource-effective biogas production must consider both biological and energy performance. For the individual biogas plant to improve its energy performance, a robust methodology to analyse and evaluate the energy demand on a detailed level is needed. Moreover, to compare the energy performance of different biogas plants, a methodology with a consistent terminology, system boundary and procedure is vital. The aim of this study was to develop a methodology for analysing the energy demand in biogas plants on a detailed level. In the methodology, the energy carriers are allocated to: (1) sub-processes (e.g., pretreatment, anaerobic digestion, gas cleaning), (2) unit processes (e.g., heating, mixing, pumping, lighting) and (3) a combination of these. For a thorough energy analysis, a combination of allocations is recommended. The methodology was validated by applying it to two different biogas plants. The results show that the methodology is applicable to biogas plants with different configurations of their production system.

sted, utgiver, år, opplag, sider
MDPIAG , 2017. Vol. 10, nr 11, artikkel-id 1822
Emneord [en]
biogas production, energy demand, methodology, anaerobic digestion, energy performance, renewable fuel, waste management
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:liu:diva-142920DOI: 10.3390/en10111822ISI: 000417046500141OAI: oai:DiVA.org:liu-142920DiVA, id: diva2:1156034
Prosjekter
Biogas Research Center
Forskningsfinansiär
Swedish Energy Agency
Merknad

Funding agencies: Swedish Energy Agency; Linkoping University

Tilgjengelig fra: 2017-11-10 Laget: 2017-11-10 Sist oppdatert: 2023-08-28
Inngår i avhandling
1. System studies of biogas production: comparisons and performance
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>System studies of biogas production: comparisons and performance
2020 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

Biogas has the potential to be part of the transition towards a more sustainable energy system. Biogas is a renewable energy source and can play an important role in modern waste management systems. Biogas production can also help recirculate nutrients back to farmland. Besides all this, biogas is a locally produced energy source with the potential to increase global resource efficiency, since it can lead to more value and less waste, as well as decreased negative environmental effects. However, biogas production systems are complex, including different substrates, different applications for biogas and digestate, and different technology solutions for digestion, pre-treatment and for upgrading the raw gas. To increase the development of biogas production systems, knowledge sharing is a key factor. To increase this knowledge sharing, comprehensible analysis and comparisons of biogas production systems are necessary. Thus, studies are needed to verify the resource efficiency of biogas production systems from different perspectives.

The aim of this thesis is to perform a systems analysis of biogas production systems and to explore how to analyse and compare biogas production systems. An additional aim is to study biogas production systems from a systems perspective, with a focus on environment, energy and economy. Studying biogas production systems from different system levels, as well as from different approaches, is beneficial because it results in deeper knowledge of biogas systems and greater opportunities to identify synergies.

Systems studies of biogas are important, since biogas systems are often complex and integrated with other systems. In this thesis, biogas systems analyses are performed at different levels. In the widest system study, classifications of different biogas plants are analysed and classifications in different European countries are compared, with the prospect of paving the way for a new common classification for biogas plants in Europe. Today, classifications vary between countries, and hence comparisons of plants in different countries are difficult. In the narrowest system study, a new methodology for analysing energy demand at different biogas production plants has been developed. The aim was to develop a methodology that is applicable for all kinds of biogas plants with energy inputs. The methodology describes the process of analysing energy demand and allocating energy to sub-processes and unit processes.

Further, an approach for assessing the resource efficiency of different treatment options for organic waste was designed. The approach includes environmental, economic and energy perspectives, and was applied to five different regions with several food manufacturing companies. A study of treatment options for organic waste from a single food company was also conducted. The results showed that biogas production is a resource-efficient way to treat waste from the food industry. The approach enables a wider analysis of biogas systems, and the results from the applications show the complexity of assessing resource efficiency. It is also shown that it is important to understand that the resource efficiency of a system is always in relation to the substituted system.

In this thesis, three different approaches to analysing biogas production systems are presented: categorization, resource efficiency analysis and energy demand analysis. These approaches all contribute to the understanding of biogas systems and can help, in different ways, to increase knowledge about biogas systems in the world. If knowledge about different biogas systems can be easily disseminated, more of the unused potential of biogas production may be realized, and hence more fossil fuels can be replaced within the energy system.

Abstract [sv]

Biogas har potentialen att vara en del av övergången till ett mer hållbart energisystem. Biogas är en förnybar energikälla som kan spela en viktig roll i moderna avfallshanteringssystem. Produktion av biogas kan även hjälpa till att återcirkulera näringsämnen tillbaka till jordbruksmark. Förutom allt detta är biogas en lokalt producerad energikälla med potential att öka resurseffektiviteten i världen, eftersom det kan leda till ökat värde och mindre avfall samt minskade negativa miljöeffekter. Dock är biogasproduktionssystem komplexa, inklusive exempelvis olika substrat, användning för biogasen och rötresterna, olika tekniska lösningar för rötresterna såväl som förbehandling av substrat och uppgradering av rågas. För att öka utvecklingen av biogasproduktionssystem är kunskapsdelning en nyckelfaktor. För att öka kunskapsdelningen är tydliga analyser och jämförelser av biogasproduktionssystem nödvändiga. Därför behövs studier för att verifiera resurseffektiviteten för biogasproduktionssystem från olika perspektiv.

Syftet med denna avhandling är att utföra systemanalyser av biogasproduktionssystem och att undersöka hur man analyserar och jämför biogasproduktionssystem. Vidare är syftet också att studera biogasproduktionssystem ur ett systemperspektiv med fokus på miljö, energi och ekonomi. Det är fördelaktigt att studera biogasproduktionssystem på olika systemnivåer och utifrån olika tillvägagångssätt, eftersom kunskapen om biogassystem fördjupas och möjligheterna att hitta synergier ökar.

Systemstudier av biogas är viktigt eftersom biogassystem ofta är komplexa och integrerade i andra system. I denna avhandling utförs analyser på olika nivåer av biogassystemen. På den högsta systemnivån analyseras klassificeringar av olika biogasanläggningar. Klassificeringar i olika europeiska länder jämförs, med förhoppningen att bana väg mot en ny, gemensam klassificering för biogasanläggningar i Europa. Idag varierar klassificeringarna mellan länder och därför är jämförelser av anläggningar mellan länder svåra. På den lägsta systemnivån utvecklades en ny metod för analys av energibehov vid olika biogasproduktionsanläggningar. Syftet var att utveckla en metod för alla typer av biogasanläggningar. Metodiken beskriver processen för att analysera energibehov och fördela energin till delprocesser och enhetsprocesser.

Vidare utformades en metod för att bedöma resurseffektiviteten hos olika behandlingsalternativ för organiskt avfall. Metoden inkluderar miljö, ekonomi och energi och tillämpades i fem olika regioner med flera livsmedelsindustriföretag. En studie av behandlingsalternativ för organiskt avfall från ett enda livsmedelsföretag genomfördes också. Resultaten visade att biogasproduktion är ett resurseffektivt sätt att behandla avfall från livsmedelsindustrin. Metoden möjliggör en bredare analys av biogassystem och resultaten från tillämpningarna visar komplexiteten i att utvärdera resurseffektiviteten. Det visas också att det är viktigt att förstå att ett systems resurseffektivitet alltid är i förhållande till det substituerade systemet.

I denna avhandling presenteras tre olika metoder för analys av biogasproduktionssystem: kategorisering, resurseffektivitetsanalys och energibehovsanalys. Dessa tillvägagångssätt bidrar alla till att förstå biogassystem och kan på olika sätt bidra till att öka kunskapen för biogassystem i världen. Med bra system för att sprida kunskap om olika biogassystem kan mer av den outnyttjade potentialen för biogasproduktion realiseras och därmed kan fler fossila bränslen i energisystemet ersättas, samtidigt som de övriga fördelarna med biogas också kommer samhället till nytta.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Linköping: Linköping University Electronic Press, 2020. s. 73
Serie
Linköping Studies in Science and Technology. Dissertations, ISSN 0345-7524 ; 2078
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:liu:diva-165274 (URN)10.3384/diss.diva-165274 (DOI)9789179298326 (ISBN)
Disputas
2020-06-10, Online through Zoom (contact magnus.karlsson@liu.se) and C3, C Building, Campus Valla, Linköping, 13:15 (svensk)
Opponent
Veileder
Tilgjengelig fra: 2020-04-29 Laget: 2020-04-27 Sist oppdatert: 2020-10-19bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

fulltext(5742 kB)1388 nedlastinger
Filinformasjon
Fil FULLTEXT01.pdfFilstørrelse 5742 kBChecksum SHA-512
2f05464de3b80be829b1bd7fb4e3221c7269a5229d9f3aab67a88eabf9e8fcb84640d15f4929e6b5eb2b17f05d1fc0711dd242e659df6b6dd3af1c9969549753
Type fulltextMimetype application/pdf

Andre lenker

Forlagets fulltekst

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Johansson, MariaLindkvist, Emma
Av organisasjonen
I samme tidsskrift
Energies

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 1397 nedlastinger
Antall nedlastinger er summen av alle nedlastinger av alle fulltekster. Det kan for eksempel være tidligere versjoner som er ikke lenger tilgjengelige

doi
urn-nbn

Altmetric

doi
urn-nbn
Totalt: 2955 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf