Metan, vetnisvæðing – Þjóðhagslegur ávinningur

Í dag eru um 20 milljónir öku­tækja á götum heimsins sem ganga fyrir gasi. Þykir það gott innlegg í baráttunni við losun gróðurhúsalofttegunda, þar sem um leið er brennt gasi sem er mikilvirkara til skamms tíma í andrúmsloftinu en koltvísýringur. Á Íslandi hefur þó hægt miðað í nýtingu á þessum möguleika og aðeins 1.887 metan- og metan-tvinnbílar á götunum.

Metan má framleiða með mismun­andi aðferðum, t.d. úr lífrænum úrgangi, lífrænum efnum í landbúnaði og sjávarfangi og með framleiðslu á orkuplöntum. Fræðilega er hægt að framleiða metan og fleiri eldsneytistegundir á allan bílaflota landsmanna samkvæmt skýrslu sem unnin var fyrir ferðamála-, iðnaðar- og nýsköpunarráðherra að beiðni Alþingis.

Metan (CH4) er efnasamband kolefnis og vetnis. Það myndast í náttúrunni við loftfirrt niðurbrot baktería á lífrænum efnum, svo sem fitu, próteini, kolvetnum, hemísellulósa o.fl. Hér undir fellur allur lífrænn úrgangur frá heimilum og fyrirtækjum, slátur-, fisk- og landbúnaðarúrgangur auk seyru úr holræsakerfum og mykju úr haughúsum. Einnig er pappír, pappi, garðúrgangur og timbur dæmi um lífrænt niðurbrjótanlegt efni. Metan verður einnig til við vinnslu jarðefnaeldsneytis og við meltingu jórturdýra. Við bruna metans myndast koldíoxíð og vatn og auk þess losnar hitaorka sem m.a. má nota sem eldsneyti eða fyrir iðnaðarframleiðslu.

Magn metans úr mykju og skít er háð þurrefnisinnihaldi sem að jafnaði er 10–20%, en allt að 30% í hænsnaskít. Framleiðsla á metani á hvert þurrefnistonn er á bilinu 400–600 Nm3 samkvæmt skýrslunni. Þessu til viðbótar er seyra úr holræsakerfum sveitarfélaga, sem gæti verið um 8 þúsund tonn af þurrefni á ári og gæti gefið 2–3 milljónir Nm3 á ári af metan.

Auka má framleiðslu metans enn frekar með því að bæta vetni í gerjunartanka. Einnig er hægt að framleiða metan úr kolsýru og vetni og svo úr syngasi sem fæst með gösun. Slík framleiðsla mun óhjákvæmilega verða dýrari en núverandi framleiðsla, af því er segir í skýrslunni.

Bent hefur verið á að bann verði lagt við urðun sorps í löndum ESB og þar með væntanlega líka í löndum innan EES frá 2030. Samt ætti að vera unnt að safna metani úr urðunarstöðvum í um 15–20 ár eftir að urðun lífrænna efna er hætt. Úrgangur verður áfram eins mikilvæg uppspretta lífræns eldsneytis og nú á dögum. Í skýrslu ferðamála-, iðnaðar- og nýsköpunarráðherra kemur fram að breyta þurfi um vinnslu þessa orkuhráefnis þannig að það nýtist sem best. Meðal vinnsluaðferða sem þá koma til greina er „gösun“ til eldsneytisframleiðslu eins og segir í skýrslunni. Þá er hráefnið í raun kolað með hita þannig að úr því myndast gas og tjara sem nýta má áfram í fjölbreytta eldsneytis- og efnaframleiðslu.

Í skýrslunni segir m.a. að metan verði til við niðurbrot lífrænna efna á urðunarstöðvum sorps. Tvö fyrirtæki framleiða metan úr lífrænum úrgangi, SORPA bs. og Norðurorka. Afkastageta haugs- og hreinsistöðvar SORPU er ekki að fullu nýtt en framleiðslugetan er nú um 3,5 milljónir Nm3 á ári af metani sem samsvarar um 4 milljónum lítra af bensíni á ári. Með því að nýta hauggas með bruna í bílvélum hvarfast CH4 í CO2 og H2O en við það er dregið stórlega úr losun gróðurhúsalofttegunda frá urðunarstöðvum. Á heimasíðu Sorpu kemur fram að notkun á gasi frá stöðinni á bifreiðar hafi sparað útblástur sem nemur um 410.000 tonnum af koltvísýringi frá árinu 2000.

Í sumum Evrópulöndum eins og í Belgíu eru yfirvöld farin að hvetja til kaupa á gasknúnum bifreiðum með niðurfellingu á þungaskatti og öðrum bifreiðagjöldum. Jafnvel þykja gasknúnir bílar mun vænlegri en rafknúnir í viðleitni við að draga úr útblæstri gróðurhúsalofttegunda. Ástæðan er einfaldlega sú að heildar kolefnisspor gasknúinna bifreiða er jafnvel talið mun minna en rafbíla eða bifreiða svo ekki sé talað um bifreiðar sem knúnar eru bensíni eða dísilolíu. Auk þess er orkan á rafbílana víða í Evrópu enn framleidd með kolum og olíu og rafbílarnir eru þess utan umtalsvert dýrari í framleiðslu en hefðbundnir bílar.

Samkvæmt tölum Energy Guide í Brussel í Belgíu er grunnorkan sem notuð er í Belgíu að 95% hluta innflutt og að mestu olía og gas. Þar að auki er mikið flutt inn af föstu eldsneyti svo sem kolum og timbri, og síðan úraníum fyrir kjarnorkuver. Um 55% raforkunnar sem notuð er í Belgíu er framleidd í sjö kjarnorkuverum. Restin er framleidd að mestu með kolum, olíu og gasi, en endurnýjanleg orka er enn aðeins lítill hluti af raforkuframleiðslu landsins. Eitthvað af raforkunni er svo flutt inn frá nágrannaríkjunum, Frakklandi, Þýskalandi og Sviss.

Þetta er ekki ósvipað því sem þekkist víðar í Evrópu og Bandaríkjunum. Stöðugt er þó verið að bæta við vindmyllum til raforkuframleiðslu, en farið er að bera á óþoli fyrir vindmyllum af hálfu umhverfisverndarsinna vegna sjónmengunar og fugladauða sem þær eru sagðar valda.

Stefnt er að því að Ísland verði kolefnishlutlaust árið 2040. Það vekur því furðu hvað lítið virðist vera gert til að nýta þá möguleika sem fyrir hendi eru í dag, aðra en að einblína á rafbílavæðingu.

Ljóst er að rafbílavæðing ein og sér mun ekki leysa þetta mál, en vitað er að Íslendingar eiga aðra mjög áhrifaríka möguleika eins og að nýta innlent metangas. Samkvæmt markmiðum ríkis­stjórnarinnar er áhersla á aukinn hlut endurnýjanlegra orkugjafa á kostnað jarðefnaeldsneytis. Þar er gert ráð fyrir að árið 2020, eða strax á næsta ári, skuli hlutdeild þeirra í samgöngum vera 10%. Útilokað er að það markmið muni nást, en samt er gert ráð fyrir að þetta hlutfall eigi að vera komið í 40% árið 2040.

Samkvæmt tilskipun ESB (RED II, Renewable energy directive 2018/2001/EU), þarf endurnýjanlegt eldsneyti árið 2020 að hafa aukist í 10% af heildarorkunotkun í samgöngum á landi og í 14% árið 2030.

Lífeldsneyti skal árið 2030 að lágmarki vera 3,5% af heildarorku­notkun í samgöngum. Þak er þó sett á lífeldsneyti sem framleitt er úr sláturúrgangi eða notaðri steikingarolíu og má það að hámarki vera 3,4% af heildarorkunotkun í samgöngum á landi. Að auki er hámark sett á eldsneyti sem er framleitt úr fóðurplöntum. Það má ekki vera meira en 1% umfram gildi ársins 2020 en þó ekki hærra en 7% af heildarorkunotkun í samgöngum á landi.

Í lögunum fær eldsneyti unnið úr lífrænum úrgangi tvöfalt vægi í útreikningi á við annað eldsneyti, eins og metan unnið úr sorpi og lífdísill unninn úr sláturúrgangi. Þetta er gert til að auka vægi eldsneytis sem ekki hefur áhrif á fæðuframleiðslu. Þá var einnig kveðið á um að frá ársbyrjun 2015 skuli 5% af heildarorkugildi eldsneytis í samgöngum á landi vera endurnýjanlegt eldsneyti. Ekki er hægt að sjá að þetta hafi staðist.

Vel hefur gengið að koma upp hleðslustöðvum fyrir rafbíla víða um land. Augljóst er þó að einblínt hefur verið um of á einhliða upp­byggingu hleðslustöðva varðandi rafbílavæðingu en metan- og vetnis­stöðvar hafa setið nær algjörlega á hakanum.

Samkvæmt tölum Samgöngustofu voru rafknúnar bifreiðar 11,99% af nýskráðum bifreiðum fyrstu átta mánuði ársins. Þegar litið er á slíkar hlutfallstölur verður líka að hafa í huga að samdráttur hefur verið í heildarsölu bíla á þessu ári.

Blendingsbílar með rafmótora sem framleiða sitt rafmagn sjálfir með bensíni og hemlunarorku voru 7,89%. Tvinnbílar sem framleiða rafmagn með dísilolíu voru 0,58% og metanbílar voru 0,97%. Blendingsbílar sem tengjanlegir eru við rafmagn voru þá 6,8%. Hins vegar voru hreinir bensínbílar 41,72% og hreinir dísilbílar 30,02%. Þótt sala rafmagns- og tvinnbíla hafi tekið nokkurn kipp á þessu ári er langt í land að yfirlýst markmið náist.

Í heildartölum frá Samgöngustofu kemur fram að í byrjun september voru skráð 314.571 ökutæki á Íslandi. Þar af eru ökutæki sem ganga eingöngu fyrir rafmagni 3.599, eða aðeins 1,14% af heildarfjölda ökutækja í landinu. Blendingsbílar eða „tvinnbílar“ sem framleiða sitt rafmagn sjálfir með bensíni eru 5.193, eða 1,65%. Meira er af blendingsbílum sem hægt er að tengja við rafmagn eða tengil-tvinnbílum eins og þeir eru gjarnan kallaðir. Þeir eru 6.832, eða 2,17% af heildinni. Þá eru 22 ökutæki með efanarafala sem ganga fyrir vetni eða rúmlega 0,007%.

Ef tekin eru saman öll ökutæki sem að hluta eða öllu leyti ganga fyrir raforku, þá eru þau samtals 15.624, eða 4,97% af heildar ökutækjaeign landsmanna.

Þegar litið er á fjölda hreinna metanknúinna ökutækja eru þau 401, eða 0,13%. Ökutæki sem bæði ganga fyrir metani og dísilolíu eru 3 talsins. Ökutæki sem ganga bæði fyrir metani og bensíni eru 1.483, eða tæplega 0,5% af heildarflota ökutækja í landinu.

Þá er einn blendingsbíll skráður í tölum Samgöngustofu sem gengur fyrir bæði metanóli og bensíni og einn sem gengur eingöngu fyrir hreinu etanóli.

Ef tekin eru öll ökutæki sem hægt er að segja að gangi að einhverju leyti fyrir orkugjöfum sem draga úr losun koltvísýrings, eða rafmagni, metangasi, etanóli og metanóli, þá teljast þau vera 18.140, eða 5,8%. Því þyrfti nærri að tvöfalda þá tölu til að ná settu markmiði stjórnvalda á næsta ári.

Eldsneytisspá orkuspárnefndar frá 2016 gerir ráð fyrir að sala jarðefnaeldsneytis haldist að mestu óbreytt til ársins 2050. Þó mun innlend notkun dragast saman og færast yfir á nýja orkugjafa, einkum í samgöngum á landi og síðar skipa og loks flugvéla. Sala til millilandasamgangna mun aukast. Samkvæmt þessari spá mun ekki draga úr bruna á jarðefnaeldsneyti sem hér er selt á næstu 30 árum.

Hluti af því gasi sem notað er á vélar er náttúrulegt metangas sem m.a. fellur til sem aukaafurð í landbúnaði. Þetta gas sem þannig er brennt ýmist til að knýja ökutæki eða rafstöðvar verður við brunann skaðminna fyrir andrúmsloftið en gasið sjálft. Líka er mikið notað af jarðgasi sem kallað er náttúrulegt gas, en þá aðallega við raforkuframleiðslu. Bændur í Þýskalandi, Danmörku og víðar um Evrópu framleiða margir metangas sem verður til við gerjun á dýraskít og öðrum lífmassa.

Metangas verður líka til í skólphreinsunar­stöðvum sem komið hefur verið upp víða um heim þó ekki sé slíku að heilsa hér á landi. Eru Íslendingar reyndar mjög aftarlega á merinni hvað varðar skólp­hreinsun.

Þykir mörgum afar sérkennilegt að Íslendingar skuli ekki hafa lagt meiri áherslu á byggingu dælustöðva fyrir gas vítt og breitt um landið til að ýta undir notkun gasknúinna ökutækja í stað dísilbíla. Slík áhersla myndi hafa margþætt áhrif til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og bæta nýtingu á sorpi og lífmassa sem annars er oftast urðaður.

Náttúrugas sem notað er á bíla má finna í ríkum mæli víða um heim. Það samanstendur að mestu úr metangasi, en er þó ekki alveg hreint metan. Metangas sem framleitt er úr lífmassa er enn hreinna. Þarna er þó oftast um að ræða það sem kallað er þjappað náttúrugas, eða „Compressed Natural Gas“, sem skammstafað er CNG.

Jarðgas er að mestu leyti metan (um 60–90% rúmmáls) sem er hreinsað fyrir notkun. Efni eins og etan (C2H6), própan (C2H8) og bútan (C4H10) eru að mestu skilin frá og brennisteinsvetni (H2S) er fjarlægt. Hreinsað jarðgas, sem er dreift um gasdreifikerfi Evrópu, inniheldur meira en 90% metan.

Mótorarnir sem brenna gasinu eru oft og tíðum að grunni til dísilvélar (eða bensínmótorar) sem breytt er til að brenna gasi. Þá hefur notkun á gasi þann kost líka að álíka fljótlegt er að fylla tanka bifreiða af gasi og annars væri við að dæla á bensíni eða olíu. Þannig þarf ekki að kasta fyrir róða verðmætri þekkingu, búnaði og tækjum sem þegar eru fyrir hendi.

Í venjulegum millistærðarfólksbíl eru oft um 20 kg af metangasi geymd í gasflöskum undir gólfi bifreiðar. Gasið er geymt undir þrýstingi sem er um 200 bör. Þetta gasmagn samsvarar orku sem fæst úr um 30 lítrum af bensíni. Bifreiðaframleiðendur hafa þó verið í hönnun bíla að reyna að koma fyrir fleiri gaskútum þannig að drægni bílanna verði meiri.

Með því að nota gas á ökutæki er hægt að draga verulega úr útblæstri á koltvísýringi (CO2). Þykir mörgum bílaframleiðendum að gasknúnir bílar séu mun vænlegri í framleiðslu til að draga úr útblæstri en rafbílar.

Sem dæmi um ávinninginn af notkun á gasi í stað dísils, þá minnkar það sótagnaútblástur um 77%. Það minnkar útblástur á koltvísýringi CO2 um 11%. Það dregur stórlega úr losun á köfnunarefnisoxíði, NOx, eða um 90%.

Þá ganga vélarnar þýðar og með minni titringi og ættu því að endast því lengur.

Í Evrópu er metangas oft um 35% ódýrara en dísilolía og um 75% ódýrara en bensín, samkvæmt tölum Energy Guide í Brussel. Hagræðið af aukinni notkun gasknúinna ökutækja ætti því að vera öllum mönnum augljóst.

Á Íslandi er hægt að framleiða gasið og draga þannig stórlega úr innkaupum og gjaldeyrisútflæði. Þjóðhagslegt hagræði ætti því líka að vera augljóst hverjum þeim sem nennir að setja sig inn í þessi fræði. Má því í raun líkja því við hreina heimsku að setja ekki kraft í gasvæðingu á ökutækjaflota Íslend­inga. Meira að segja er hægt að breyta flestum þeim bílvélum sem eru í notkun á Íslandi til brennslu á gasi, en það getur þó verið nokkuð kostnaðarsamt. Einnig hafa gasknúnu bifreiðarnar þann kost í viðhaldi að allir innviðir til viðgerðar á slíkum bílum er þegar fyrir hendi.

Sem dæmi um notkunina, þá eru um 16.000 slíkir bílar í Belgíu og eru gasdælustöðvar komnar mjög víða. Gasið sem notað er er yfirleitt undir þrýstingi upp á 200 til 300 bör. Oftast er um að ræða metangas, en líka getur verið um að ræða bensíngas (Liquid Petroleum Gas – LPG) sem er blanda af propan- og butangasi sem er undir um 5 til 7 bara þrýstingi.

Síðan er líka um að ræða að notað sé fljótandi metangas (Liquefied Natural Gas – LNG). Þar er gasið sett í fljótandi form með kælingu niður í 162° frost. Með slíkri kælingu er hægt að minnka umfangið á gasinu 600 falt og verður drægni ökutækisins þá 3,5 sinnum meiri með sömu stærð af tönkum en ef notað er venjulegt metangas. Hafa bílaframleiðendur því helst verið að þróa þessa LNG tækni til notkunar á flutningabíla sem aka þurfa á mjög löngum leiðum, t.d. milli Norður- og Suður- Evrópu. Kældu LNG gasi er svo auðvelt að breyta í CNG gas á dælustöðvum ef þörf er á.

Metangas hefur þann kost að vera léttara en andrúmsloftið og er því ekki bannað að nota á ökutæki t.d. í jarðgöngum eða bílakjöllurum. Það gufar upp ef það sleppur út úr tönkum bílanna. Þannig er það í raun hættuminna við árekstur en t.d. bensín eða olía sem flætt getur um götuna.

Fjöldi bílaframleiðenda er farinn að bjóða upp á gasknúin ökutæki í sínum framleiðslulínum. Hægt hefur þó miðað á Íslandi við að innleiða slíka tækni. Stafar það einkum af því er virðist ótrúlegs áhugaleysis í stjórnkerfinu við að knýja á um uppbyggingu innviða fyrir gasdreifingu.

Þegar er hægt að panta t.d. sendibíla frá IVECO hér á landi sem komast um eða yfir 1.000 km á tankfyllingu af gasi. Það er talsvert meiri drægni en boðið er upp á á sambærilegum dísilbíl. Algengt er að fólksbílar komist um 300 til 800 km á einni tankfyllingu. Gasstöðvar þyrftu því ekki að vera nærri eins víða og bensínstöðvar eru í dag.

Hér má sjá örfáar af þeim fjölda tegunda og gerða ökutækja sem eru á boðstólum í Evrópu og brenna gasi:

.

Bygging gas- og jarðgerðar­stöðvarinnar í Álfsnesi er næsta stóra skrefið í umhverfismálum á höfuðborgarsvæðinu.

Hún er í samræmi við stefnu sem sveitarfélögin hafa mótað í sameiginlegri svæðisáætlun um meðhöndlun úrgangs 2009–2020. Á hún að taka til starfa á árinu 2020. Samkvæmt kostnaðaráætlun átti stöðin að kosta  3.610 milljónir króna. Á stjórnarfundi SORPU bs. 2. september sl.  var samþykkt tillaga framkvæmdastjóra um breytingar á fjárfestingaáætlun SORPU 2019–2023 vegna viðbótarkostnaðar sem komið hefur fram við tvö verkefni sem nú er unnið að á vegum samlagsins. Annars vegar er um að ræða 17,7% viðbótarkostnað við gas- og jarðgerðarstöð SORPU sem nú er áætlað að kosti 4.247 milljónir. Hins vegar er 719 m.kr. kostnaður vegna tækjabúnaðar í stækkaða móttökustöð SORPU í Gufunesi.

Endanlegt byggingaleyfi var gefið út af Reykjavíkurborg þann 9. október 2018 og var hafist handa við framkvæmdir samdægurs. Vinnslutækni er byggð á einkaleyfi frá Aikan Solum AS í Danmörku en stöðin er teiknuð af Batteríið Arkitektar og er verkfræðistofan Mannvit tæknilegur ráðgjafi. Stærð hússins er 12.800 m2 og mun stöðin anna allt að 35.000 tonnum af lífrænum heimilisúrgangi. Um framkvæmdirnar sér Ístak hf. sem var lægstbjóðandi í verkið en framkvæmdaeftirlit er í höndum verkfræðistofunnar Verkís sem átti lægsta boð í þann verkþátt.

Eftir að gas- og jarðgerðarstöðin hefur starfsemi verður allur úrgangur sem safnað er frá heimilum á samlagssvæði SORPU unninn í stöðinni. Lífrænu efnin verða nýtt til gas- og jarðgerðar, en málmar og önnur ólífræn efni verða flokkuð vélrænt til endurnýtingar.

Ársframleiðsla stöðvarinnar verður annars vegar um 3 milljónir Nm3 (Normal-rúmmetrar) af metangasi, sem hægt er að nýta sem eldsneyti á ökutæki, og hins vegar 10–12.000 tonn af jarðvegsbæti, sem hentar vel til landgræðslu. Þegar gas- og jarðgerðarstöðin verður komin í gagnið munu yfir 95% heimilisúrgangs á höfuðborgarsvæðinu fara til endurnýtingar.

Einn rúmmetri af metangasi vegur um 554 grömm, þannig að 3 milljónir rúmmetra vega því um 1.662 .000 kg (1.662 tonn). Ef það fara um 25 kg á hvern meðalfólksbíl dygði þetta í tankfyllingu á 66.480 bíla. Miðað við  ca 35 áfyllingar á ári, dygði gasið frá stöðinni á um 1.900 fólksbíla. eða svona nokkurn veginn á alla þá metan- og metan-tvinnbíla sem eru á götunum á Íslandi í dag. Ef fara ætti í alvöru metanvæðingu bílaflotans er alveg ljóst að spýta þarf hressilega í lófana í gasframleiðslunni.