Energiutvinning av biomasse

Shiplu Sarker disputerer for ph.d.-graden med en avhandling om energiutvinning av biologisk materiale ved å omdanne biomasse først til gassform, som så blir omdannet til for eksempel varme, elektrisitet eller biodrivstoff.

Når én kilo gran gir 3,7 kWh, betyr det at én kilo gran gir nok gass som gir nok strøm til at du kan fullade en iPhone 6 et helt år, ifølge målinger fra Opower, gjengitt av Nettavisen.

Shiplu Sarker arbeider med å omdanne biologisk brensel (biomasse) – trær, høy og halm – til gass. To måter å lage gassen på er testet – ved UiA en ny type vedgassgenerator – fra gamle dager er den mest kjente varianten knottgeneratorene fra annen verdenskrig. Den andre er metoden ble testet i Spania, og er en fluid bed-variant – enkelt forklart i FIB magasin. Biomassen blir utsatt for svært høy temperatur, slik at treet bokstavelig talt fordamper – og gassen som utvikles er meget energirik.

Gassen brukes deretter til å produsere elektrisitet, biobrensel, varme og annet.

En gjennomsnittlig enebolig med et totalt energiforbruk på noe over 25.000 kilowatt-timer (kWh) i året (SSB 2012) vil altså bruke omtrent 6,8 tonn gran- eller bjørkeflis omdannet til gass som igjen blir omdannet til strøm per år. Det betyr at en tømmerbil som normalt laster rundt 35 kubikkmeter kan transportere energi til fem årsforbruk i eneboliger. Mens det trengs 10,5 tonn hvetehalm for å gi samme mengde strøm.

En blokkleilighet bruker 10.000 – 11.000 kWh i året. (SSB 2012) 

Shiplu Sarker disputerer på Fakultet for teknologi og realfags doktorgradsprogram med spesialisering i fornybar energi.

Slik beskriver kandidaten selv essensen i avhandlingen:

Store råvareressurser i skogen kan utnyttes bedre ved forgassing

Forgassing er en termokjemisk prosess der biomasse omdannes til en energirik brennbar gass ved hjelp av tilførsel av varme og gasser slik som luft, oksygen, CO2, vanndamp, etc. i en kjemisk reaktor.

Den produserte gassen kan nyttes videre til produksjon av varme, elektrisitet, biodrivstoff eller kjemikalier.

Mindre CO2-utslipp

Fordeler med forgassing av biomasse er blant annet reduksjon i CO2-utslipp, sikker råstoff-forsyning, samt utvikling av lokal energiforsyning.

En av de største hindre for utnyttelse av denne teknologien er effektiv tilførsel av store mengder biomasse til et forgassingsanlegg. Lokale biomassekilder må utnyttes.

Lokale bio-ressurser

Dette doktorgradsprosjektet har derfor studert omdanning av lokale ressurser som bjørk, eik, gran, poppel, pil, hvetehalm og alfalfa til energirik gass ved hjelp av to ulike forgassingsmetoder: medstrøms skaktforgasser og boblende fluid-bed forgasser.

De nevnte lokale tresortene ble undersøkt ved Universitetet i Agder ved hjelp av en forgassertype som har stor likhet med andre verdenskrigs knottgenerator. Den andre typen reaktor ble testet i Spania i to forskjellige skalaer med pellets fremstillet av hvetehalm og alfalfa.

Testverdier foreslått som referanse

Noen av utfordringene ved forgassing av biomasse er gassutbytte, gass-sammensetning og gasskvalitet, hvor spesielt tjærestoffer i gassen kan gi problemer i den videre omdanning til elektrisitet, biodrivstoff og kjemikalier.

De forskjellige råstoffene er blitt undersøkt under ulike forhold, der viktige forgasningsparametere er blitt endret og optimale gassifiseringsparametere for de ulike typer råstoff er funnet. Resultatet er foreslått som referanse for fremtidig forskning.

Blant funnene som er gjort kan nevnes at 1 kg gran eller bjørkeflis gir ca 3 m³ gas med en brennverdi på 3,7 kWh. Hvetehalm fra Spania gir ca 2 m3 gas med en brennverdi på 2,4 kWh.

Disputasfakta:

Kandidaten: Shiplu Sarker er bachelor i maskinteknikk fra Chittagong University of Engineering and Technology, Bangladesh, i 2002. Sarker tok mastergrad i Bærekraftig energiteknikk ved Kungliga tekniska högskolan, Sverige i 2007. Fra 2012 har han vært ansatt som stipendiat ved Institutt for Ingeniørvitenskap, Universitetet i Agder (UiA), Grimstad.

Prøveforelesning og disputas finner sted i Rom C2-040, Campus Grimstad

Professor Michael Rygaard Hansen, dekan ved Fakultet for teknologi og realfag, leder disputasen.

Tid for prøveforelesning: Fredag 24. juni 2016 kl 10:00

Oppgitt emne for prøveforelesning: «Tar decomposition and tar removal from producer gas»

Tid for disputas: Fredag 24. juni 2016 kl 12:00

Tittel på avhandling: «Thermochemical gasification of local lignocellulosic biomass via fixed-bed and fluidized-bed reactors’ »

Søk etter avhandlingen i AURA - Agder University Research Archive, som er et digitalt arkiv for vitenskapelige artikler, avhandlinger og masteroppgaver fra ansatte og studenter ved Universitetet i Agder. AURA blir jevnlig oppdatert.

Opponenter:

Førsteopponent: Førsteamanuensis PhD Ulrik Birk Henriksen, DTU-Institut for Kemiteknik

Annenopponent: Prosjektleder PhD Wolfgang Stelte, Teknologisk institut Danmark – Biomasse og Bioraffinering

Bedømmelseskomitéen er ledet av førsteamanuensis Margrethe Wold, UiA

Veiledere i doktorgradsarbeidet var professor Henrik Kofoed Nielsen, UiA (hovedveileder) og førsteamanuensis Turid Knutsen (bi-veileder).