Ny BRC publikation!

Cleaner heavy transports – Environmental and economic analysis of liquefied natural gas and biomethane

Marcus Gustafsson och Niclas Svensson

Abstract: Looking to reduce climate change impact and particle emissions, the heavy-duty transport sector is moving towards a growth within technology and infrastructure for use of liquefied natural gas (LNG). This opens an opportunity for the biogas market to grow as well, especially in the form of liquefied biomethane (LBM). However, there is a need to investigate the economic conditions and the possible environmental benefits of using LBM rather than LNG or diesel in heavy transports. This study presents a comparison of well-to-wheel scenarios for production, distribution and use of LBM, LNG and diesel, assessing both environmental and economic aspects in a life cycle perspective. The results show that while LNG can increase the climate change impact compared to diesel by up to 10%, LBM can greatly reduce the environmental impact compared to both LNG and diesel. With a German electricity mix, the climate change impact can be reduced by 45 – 70% compared to diesel with LBM from manure, and by 50 – 75% with LBM from food waste. If digestate is used to replace mineral fertilizer, the impact of LBM can even be less than 0. However, the results vary a lot depending on the type of feedstock, the electricity system and whether the calculations are done according to RED or ISO guidelines. Economically, it can be hard for LBM to compete with LNG, due to relatively high production costs, and some form of economic incentives are likely required.

Här kan ni läsa publikationen (på engelska):

    Gustafsson & Svensson 2020. Journal of Cleaner Production 123535

Ny BRC publikation!

Dimensions and characteristics of biogas policies – Modelling the European policy landscape

Marcus Gustafsson och Stefan Anderberg

Abstract: Biogas solutions typically span across several sectors, such as waste handling, energy and transport. While this can be an advantage in comparison to other alternatives, it also creates an intricate policy structure that is challenging to overview, making it difficult to evaluate consequences of different policy changes that might not be directly related to biogas. This article presents an attempt to describe the institutional conditions for biogas solutions in the EU by defining the dimensions and characteristics of policies and policy instruments influencing biogas. A five-dimensional model of biogas policies is proposed: type of policy; administrative area; administrative level; targeted part of the value chain; and continuity and change over time. This reflects the complexity of the conditions for biogas solutions and constitutes a platform for describing, discussing and developing biogas policies. From the proposed model, it becomes clear that biogas policy is a very dispersed and incoherent policy area. Thus, there is an apparent risk that the responsibility for biogas policy is diffuse and has no obvious owner among the involved actors, making the framework of biogas policies patchy and ineffective. This model can contribute to an improved overview of biogas policies, and can be used as a tool for comparing the policy landscapes in different countries.

Här kan ni läsa publikationen (på engelska):

  Gustafsson & Anderberg 2021. Renewable and Sustainable Energy Reviews 135: 110200

Ny BRC publikation!

Developing biogas systems in Norrköping, Sweden: An industrial symbiosis intervention

Axel Lindfors, Marcus Gustafsson, Stefan Anderberg, Mats Eklund, Murat Mirata

Abstract: Biogas systems are often multi-functional and involve several actors in different sectors, requiring these actors to collaborate closely in order to implement such systems. In this paper, a study is presented where the theory of institutional capacity building is used to guide interventions with public and private actors to facilitate the development of local biogas systems in Norrköping, Sweden. The interventions were performed in the form of a workshop series, where local actors with potential to influence biogas developments actively took part. The workshop series generated knowledge on Norrköping’s significant potential for both producing and using biogas, which was traced, in part, to its high concentration of bio-based industries and its good position as a hub for transports. The interventions also created a shared understanding that cooperation and coordination to distribute resources and knowledge about biogas, both geographically and across sectors, was critical for realizing this potential. The municipal organization was identified as an important actor for coordinating these efforts. Observations during the workshops and survey responses indicate that the interventions contributed to building institutional capacity and initiation of efforts to develop local biogas solutions. Ideas put forth in this study enable interventions to target the intangible internal capacities of emerging industrial symbiosis networks. In addition, institutional capacity building serves as a useful analytical framework capable of capturing progress within emerging networks in the short-term even when material, water or energy synergies are yet to be realized.

Här kan ni läsa publikationen (på engelska):

  Lindfors et al. 2020. Journal of Cleaner Production 277: 122822

Ny BRC publikation!

Socio-technical scenarios and local practice – Assessing the future use of fossil-free alternatives in a regional energy and transport system

Thomas Magnusson, Stefan Anderberg, Sofia Dahlgren, Niclas Svensson

Highlights

•Presents socio-technical scenarios for electric buses, biogas and biodiesel
•Collaborative research approach involving local decision-makers
•Focus on near-term implementation and commercial operation
•Methodological lessons on system delineation, timing, conflict resolution and agency

Abstract: This article presents results from a project involving local practitioners in the construction of scenarios for a regional energy and transport system. The purpose is to demonstrate how sustainability transitions research can interact with local practice by means of socio-technical scenarios. Combining quantitative data with qualitative storylines, the article presents four scenarios, which describe different ways of using biogas, biodiesel and electricity in four different applications: city buses, inter-city buses, heavy-duty trucks and industrial processes. The article compares the four scenarios in terms of realization possibilities, energy efficiency and greenhouse gas reduction. Focusing on near-term realization on a commercial basis, the research findings suggest that collaborative scenario construction can be a useful strategy to manage conflicting agendas and engage key stakeholders in dialogues on transition pathways. The article concludes by presenting policy lessons for practice-oriented transition management. The lessons point to the importance of flexibility in system delineations, the critical timing of near-term scenarios, and the use of scenarios to outline local practitioners’ agency.

Här kan ni läsa publikationen (på engelska):

Magnusson et al. 2020. Transportation Research Interdisciplinary Perspectives 5: 100128

Produktion och distribution av komprimerad och flytande biogas

Biogas spås utgöra ett betydande bidrag till ett framtida fossilfritt transportsystem. Men vilka metoder för produktion och distribution av biogas till fordon är mest effektiva, och när blir det mer effektivt att göra flytande biogas? BRC-forskaren Marcus Gustafsson och medförfattare undersöker energibalansen, miljöpåverkan och ekonomiska aspekter av olika tekniker för uppgradering, förvätskning och distribution av biogas för användning som fordonsbränsle.

Läs artikeln här (populärvetenskaplig version på svenska):

Länken till publikationen (på engelska): Gustafsson et al. 2020. Scenarios for upgrading and distribution of compressed and liquefied biogas – Energy, environmental, and economic analysis. Journal of Cleaner Production 256

Framtidens biogaslösningar – vilka råvaror skall användas?


Tidigare forskning har visat att biogas leder till många nyttor och skapar många olika slags värden. Även när de hårdaste hållbarhetskriterierna granskas står sig biogas mycket bra. Trots detta produceras bara en liten andel av vad som vore möjligt. Sveriges 2 TWh skulle sannolikt kunna tiodubblas. En av de många utmaningarna på vägen rör vilka substrat som ska användas för att komma dit.

Blåmusslor

Blåmusslor

Forskarna Jonas Ammenberg och Roozbeh Feiz har tillsammans med BRCs företag närmat sig substratfrågan på ett systematiskt sätt och tagit fram en multikriteriemetod som bygger på vetenskapligt baserad kunskap. Metoden utvärderar flera relevanta områden, som olika potentialer, affärsaspekter, styrmedel samt miljöprestanda. Den bygger på att information om varje substrat uttrycks i 17 olika indikatorer baserat på kunskap från en litteraturdatabas med ca 650 insamlade artiklar och rapporter. På det sättet kan olika substrat jämföras och problematiska områden identifieras.

-”Det finns mycket forskningsbaserad kunskap som handlar om olika biogassubstrat men mycket få studier har försökt sig på att skapa struktur och mening ur all denna kunskap” menar Roozbeh Feiz, post-doc i BRC.

foodwaste

Matavfall

Jonas Ammenberg menar att metoden bidrar till att bredda beslutsunderlagen vilket behövs inom biogasområdet. – ”I många diskussioner i samhället blir det fokus på enskilda funktioner, perspektiv och typer av påverkan – exempelvis transport, utsläpp från avgasrör och klimatfrågor – men biogaslösningar handlar om så mycket mer”.

Gasterosteus aculeatus

Spigg

Under metodutvecklingen har forskarna provat metoden på etablerade substrat som utsorterat matavfall men också på nyheter som halm och spigg från Östersjön. Genom multikriteriemetoden har det gjorts tydligt till exempel att halm och odlade blåmusslor har flera svagheter som biogassubstrat men också att alla substrat lider av svårigheten att ha en tillräckligt lång planeringshorisont för att utveckla en konkret affärsplan.

 

Företagen har uttryckt att de i viss mån redan jobbar på det här sättet med att undersöka många olika kriterier för substrats lämplighet. Metoden tillför struktur och stringens som gör det möjligt att dokumentera det egna lärandet på ett bra sätt. En annan målgrupp för kunskapen och metoden är de policyaktörer som önskar se biogaslösningarna expandera. De kan få hjälp med att identifiera flaskhalsar för utvecklingen med metoden.

leycrops

Vall

straw

Halm

Några andra som vill använda metoden är de besökare till BRC som med hjälp av EU-stöd håller på att utveckla biogasen som problemlösare och drivmedelsleverantör på Kuba. De menade att de saknat en systematisk metod som kan stödja beslutsfattande om hur biogaslösningarna ska utvecklas för att få största möjliga nytta. Hittills har de mest fokuserat på gödsel, slakteriavfall och restprodukter från sockerindustrin men nu är de angelägna att använda multi-kriteriemetoden på flera möjliga substrat.

– ”De gillade den relativt enkla men breda och transparenta approachen vi har i metoden, avslutar Roozbeh med”.

Läs mera i: BRC-rapporten ”Systematic assessment of feedstock for an expanded biogas production- a multi-criteria approach”och i de vetenskapliga artiklarna:

Assessment of feedstocks for biogas production, part I—A multi-criteria approach

Assessment of feedstocks for biogas production, part II—Results for strategic decision making

Kontakta forskarna:

Jonas Ammenberg

Roozbeh Feiz

Biogas – hållbara lösningar som tar tid

Biogaslösningar tar tid på sig att växa fram och man kan inte förutse vad som kommer ut av en satsning på biogas. Detta och flera andra insikter illustreras i den vetenskapliga artikel som Magdalena Fallde och jag skrivit om framväxten av biogassystemet i Linköping, skriver Mats Eklund Föreståndare Biogas Research Center, Professor Industriell miljöteknik.

Anläggning

Biogasanläggningen i Jordberga i Skåne är Sveriges största produktionsanläggning. Den bidrar med biogas till naturgasnätet och gör det lokala jordbruket mera hållbart. Anläggningen ägs och drivs av Swedish Biogas International, ett av de spin-off-företag som växt fram ur satsningen på biogaslösningar i Linköping.

Biogaslösningar är socio-tekniska system vilket betyder att de består av sina tekniska komponenter, aktörer och institutioner som representerar flera olika sektorer. Detta medför att de är djupt inbäddade i sina samhälleliga sammanhang och att det är en stor utmaning att utveckla dem. All förändring och utveckling i ett socio-tekniskt system kräver en koordination mellan sina tekniska komponenter, aktörer och institutioner. Biogaslösningar innehåller dessutom både produktion och konsumtion som måste utvecklas i samordning. Detta innebär att det tar lång tid att utveckla biogaslösningar på samma sätt som har gällt för alla socio-tekniska system genom historien. Systemen för telekommunikation och el med flera andra har alla utvecklats från att lösa lokala problem till stora nyttiga system. Denna utveckling har tagit mycket lång tid. Sett i detta ljus, är tjugo år en kort tid för att bygga upp en lokal biogaslösning med produktion, marknad och distribution.

Vi behöver vara uthålliga när vi utvecklar socio-tekniska system för att få vara med om att skörda frukterna av alla investeringar och lärande.

Ett socio-tekniskt system kan utvecklas baserat på lokala och regionala initiativ men ju mer de mognar desto mer beroende blir de av de nationella och internationella institutionella villkoren. Policyutvecklingen på dessa nivåer kan underlätta eller försvåra den fortsatta utvecklingen av det socio-tekniska systemet. Just nu riktas många blickar från aktörer i biogasområdet mot den nationella arenan och EU-nivån med förhoppningar om gynnsamma policyvillkor för biogaslösningarna. Utmaningen för policyaktörerna är att jämföra och prioritera bland system som levererar helt olika nyttor inom olika policyområden. Inte nog med att de ska hantera breda livscykelperspektiv inom främst transportsektorn utan dessutom kommer överväganden om indirekta effekter i flera andra sektorer in. Biogaslösningarna har i Sverige i stor utsträckning presenterats och uppfattats som en klimat- och transportfråga. Med detta fokus fångas bara en mindre del av de positiva effekterna av biogaslösningar upp. Under tiden fortsätter importen av fossila bränslen till Sverige från Ryssland att utgöra en ryggrad i den svenska transportsektorn.

De offentliga aktörerna behöver utveckla sin förmåga att hantera integration av flera  policyområden samtidigt för att underlätta för de mest långsiktigt hållbara lösningarna. Forskare och företag behöver utveckla sina metoder för att underlätta denna policyintegration.

Sydafrika

Maria Hjortmark-Byhage och Mattias Persson från Biototal tar emot Mats Eklund, BRCs föreståndare, och Edison Muzenda, Samson Masebinu, Thabo Mahlatsi och Nkosi Baker, alla från Johannesburg, för en diskussion om biogödselns användning. Kunskap och affärer inom biogasområdet sprids idag globalt som ett resultat av satsningen på biogaslösningar i Linköping.

Vad som startade som ett lokalt initiativ bland annat för att lösa lokala miljöproblem kom med åren att utvecklas till något större än så. Under 2000-talet hade biogasverksamheten i Linköping vuxit och konsoliderats och bidrog bland annat till bättre stadsmiljö. Dessutom kom nya företag till genom ”spin-offs”. Dessa aktörer har utvecklat området genom att fortsätta höja kunskapsnivån och ta biogaslösningar till nya marknader. Från 2012 finns ett triple-helix-kompetenscentrum med flera lokala företag och Energimyndigheten som medlemmar med sin bas på Linköpings Universitet. Den samlade verksamheten inom biogasområdet i Linköping har idag regionala och globala effekter genom expansionen av marknader och kunskap.

Det är svårt att förutse innovation och utveckling som kommer att ske och därmed är det också svårt att på förhand kunna analysera samhällseffekter av att utveckla ett socio-tekniskt system som till exempel biogaslösningar.

Läs mera:

Towards a sustainable socio-technical system of biogas for transport: the case of the city of Linköping, Sweden. Magdalena Fallde and Mats Eklund, Journal of Cleaner Production 98, 17-28. 2015