project - EIP-AGRI Operational Group

Methanation on the farm - Improving the profitability of on-farm biogas production by scaling in situ methanation from pilot to farm scale
Metanointi maatilalla - Maatilan biokaasutuotannon kannattavuuden parantaminen skaalaamalla in situ -metanointi pilotilta maatilamittakaavaan

To download the project in a PDF format, please click on the print button and save the page as PDF
Ongoing | 2022 - 2024 Finland
Ongoing | 2022 - 2024 Finland
Derzeit wird der Seiteninhalt nach Möglichkeit in der Muttersprache angezeigt

Objectives

The project studies the impact of methanation on the profitability of biogas production, in medium-sized farms. The impact of methanation on the profitability of the farm is assessed using different technological solutions, different facilities and different economic boundary conditions, such as energy prices and construction costs, in the calculation models.

Objectives

Hankkeessa tutkitaan metanoinnin vaikutusta erityisesti keskikokoisen kokoluokan maatilan biokaasutuotannon kannattavuuteen. Metanoinnin vaikutusta tilan kannattavuuteen arvioidaan taloudellisilla laskelmilla käyttäen laskentamalleissa erilaisia teknologisia ratkaisuja, erilaisia  tiloja ja erilaisia taloudellisia reunaehtoja, kuten energian hintoja ja  rakentamiskustannuksia.

Activities

Work package 1. Experimental development: updating the biogas pilot portfolio
Work package 2. Experimental development: optimisation of digestion and development of digestion control
Work package 3. Experimental development: Construction of electricity generation and electrolysis equipment for pilot
Work package 4. Business calculations
Work package 5. Planning scaling to farm scale.
Work package 6. Communication and network expansion

 

Activities

Työpaketti 1. Kokeellinen kehittäminen: biokaasupilottilaitteiston päivittäminen
Työpaketti 2. Kokeellinen kehittäminen: mädätyksen optimointi ja mädätyksen ohjauksen kehittäminen  
Työpaketti 3. Kokeellinen kehittäminen: Sähkön tuotannon ja elektrolyysilaitteiston rakentaminen pilotille  
Työpaketti 4. Liiketaloudelliset laskelmat
Työpaketti 5. Maatilamittakaavaan skaalaamisen suunnittelu.
Työpaketti 6. Viestintä ja verkoston laajentaminen

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014FI06RDRP001 Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelma 2014-2020
Ort
Main geographical location
Keski-Suomi

€ 370480

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

Derzeit wird der Seiteninhalt nach Möglichkeit in der Muttersprache angezeigt

6 Practice Abstracts

Work package 4. Business calculations

Commercial calculations are used to examine the impact of methanation on the profitability of the farm. The calculation models broadly take into account the entire economy of the calculation model farms.

Työpaketti 4. Liiketaloudelliset laskelmat

Liiketaloudellisilla laskelmilla tarkastellaan metanoinnin vaikutusta tilan kannattavuuteen. Laskentamalleissa otetaan laajasti huomioon laskentamallitilojen koko talous.

Work package 5. Planning to scale to farm scale

The aim is to install one in situ methanation equipment in a functioning or constructed biogas production plant. The expertise of the entire innovation team is used to plan scaling to the farm scale. The group assists in the design and construction of equipment within the available funding.

Työpaketti 5. Maatilamittakaavaan skaalaamisen suunnittelu

Tavoitteena on asentaa yksi in situ -metanointilaitteisto toimivaan tai rakennettavaan biokaasun tuotantolaitokseen. Maatilamittakaavaan skaalaamisen suunnitteluun käytetään koko innovaatioryhmän osaamista. Ryhmä auttaa laitteistonsuunnittelussa ja rakentamisessa saatavissa olevan rahoituksen puitteissa.

Work package 6. Communication and network expansion

Jamk bears the main responsibility for the communication of the project. One of the biggest goals of communication is to reach potential primary producers planning to invest in biogas and venture capitalists interested in the investment. The seminar work brings together those interested in biogas investments. The seminars present the progress of the project's experimental work and bring together experiences of in situ methanation.

 

Työpaketti 6. Viestintä ja verkoston laajentaminen

Hankkeen viestinnästä kantaa päävastuun Jamk. Viestinnän suurimpia tavoitteita on tavoittaa mahdollisia biokaasuinvestointia kaavailevia alkutuottajia sekä investoinnista kiinnostuneita pääomasijoittajia. Seminaarityöskentely kokoaa yhteen biokaasuinvestoinneista kiinnostuneita tahoja. Seminaareissa esitellään hankkeen kokeellisen työn edistymistä ja kootaan yhteen kokemuksia in situ -metanoinnista.

Work package 3. Experimental development

Construction of electricity generation and electrolysis equipment for the pilot. In connection with the pilot equipment, a small-sized CHP equipment will be built alongside the hydrogen radiators to produce electricity and heat. Heat is used to heat the digestion chamber and electricity is used to produce the hydrogen needed for methanation by electrolyzing water on site. The heat and electricity generated by a farm-scale plant that may be built later with different funding will be used in the same way in the gas production process and for the needs of the farm. Paavola's dairy farm, which is part of the innovation group, already produces solar power for its own use and for sale.

Työpaketti 3. Kokeellinen kehittäminen: Sähkön tuotannon ja elektrolyysilaitteiston rakentaminen pilotille

Pilotlaitteiston yhteyteen vetypatteriston rinnalle rakennetaan pienikokoinen CHP-laitteisto tuottamaan sähköä ja lämpöä. Lämpöä käytetään mädätyskammion lämmittämiseen ja sähköä metanoinnissa tarvittavan vedyn tuottamiseen elektrolysoimalla vettä paikan päällä. Myöhemmin eri rahoituksella mahdollisesti rakennettavan maatilamittakaavan laitoksen tuottamaa lämpöä ja sähköä käytetään samaan tapaan kaasun tuotantoprosessissa sekä tilan tarpeisiin. Innovaatioryhmässä mukana oleva Paavolan Maitotila tuottaa jo nykyisin aurinkosähköä omaan käyttöön ja myytäväksi.

Work package 2. Experimental development: digestion optimization and development of digestion control

Digestion conditions are optimized experimentally. Digestion takes place in a multi-chamber reactor operating on the plug flow principle, in which several temperature and hydrogen supply zones can be formed. The process can be run in two stages: the 1st hydrolysis/acidogenesis phase (25–35°C) and the 2nd methanogenesis phase (mesophilic 32–42°C or thermophilic 50–58°C). Stratification of the mass is prevented by mixing. Other conditions in the chambers can also be regulated, for example, by adding chemicals.

Työpaketti 2. Kokeellinen kehittäminen: mädätyksen optimointi ja mädätyksen ohjauksen kehittäminen

Mädätysolosuhteet optimoidaan kokeellisesti. Mädätys tapahtuu monikammioisessa tulppavirtausperiaatteella toimivassa reaktorissa, johon voidaan muodostaa useita lämpötila- ja vedynsyöttövyöhykkeitä. Prosessi voidaan ajaa kaksivaiheisena: 1. hydrolyysi-/asidogeneesivaihe (25 – 35 °C) ja 2. metanogeneesivaihe (mesofiilinen 32 – 42 °C tai termofiilinen 50 – 58 °C). Massan kerrostuminen estetään sekoittamalla. Kammioiden muitakin olosuhteita voidaan säädellä esimerkiksi kemikaaleja lisäämällä.

Work package 1. Experimental development: updating the biogas pilot system

The equipment used in a previous project will be upgraded to meet the needs of this project. The main changes are related to the treatment of digestible pulp and digestate waste. This project deals with a slurry-dry feed mixture, in which case the feedstock and waste conveyors need to be replaced. Modifying manure and feed into a form that acts as feed requires equipment upgrades.

For manure processing, a hygienization unit will be built in connection with the feeding of digestate. It is known from experience that pathogens may interrupt the digestion test.

In addition, online pH measurement is added to the equipment, which strengthens the data collection of experimental work. The pilot equipment set has three chambers, each of which must be monitored for pH. In addition, it has emerged that controlling the height of the surface of the digestion chamber must be automated. Online hardware significantly reduces the workload of people. The buffer capacity (alkalinity) affecting the maintenance of the correct pH level will need the chemical feeders that will be built in the project.

 

Työpaketti 1. Kokeellinen kehittäminen: biokaasupilotaitteiston päivittäminen

Aikaisemmassa hankkeessa käytössä oleva laitteisto päivitetään tämän hankkeen tarpeisiin. Keskeisimmät muutokset liittyvät mädätettävän massan ja mädätejätteen käsittelyyn. Tässä hankkeessa käsitellään lietelanta-kuivarehu-seosta, jolloin skä syötteen että jätteen kuljettimet pitää vaihtaa. Lannan ja rehun muokkaaminen syötteenä toimivaan muotoon vaatii laitepäivityksiä.

Lannan käsittelyä varten pitää rakentaa hygienisointiyksikkö mädätteen syötön yhteyteen. Kokemuksesta tiedetään, että taudinaiheuttajat saattavat keskeyttää mädätyskokeen.

Lisäksi lisätään laitteistoon online-pH-mittaus, mikä vahvistaa kokeellisen työn datan keräystä. Pilotlaitteisetossa on kolme kammiota, joiden kunkin pH:ta on seurattava. Lisäksi on ilmennyt, että mädätyskammion pinnan korkeuden ohjaaminen on automatisoitava. Online-laitteisto vähentää henkilötyömäärää merkittävästi. Oikean pH-tason ylläpitoon vaikuttava puskurikapasiteetti (alkaliteetti) tarvitsee kemikaalien syöttölaitteet, jotka hankkeessa rakennetaan.

Derzeit wird der Seiteninhalt nach Möglichkeit in der Muttersprache angezeigt

Contacts

Project coordinator

  • Mauno Harju/ JAMK University of Applied Sciences

    Project coordinator

Project partners

  • Henri Viiru/ BGCNordic Oy

    Project partner

  • Tero Lahti/ Paavolan maitotila

    Project partner