Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 383: Miljø- og socioøkonomisk analyse af integrerede bioraffinaderi-scenarier

Martinsen, L. & Andersen, M.S. 2020. Environmental and socio-economic analysis of integrated grass biorefinery scenarios. Aarhus University, DCE – Danish Centre for Environment and Energy, 91 pp. Scientific Report No. 383 http://dce2.au.dk/pub/SR383.pdf

Sammenfatning

Denne rapport præsenterer budget- og samfundsøkonomiske analyser af to scenarier for produktion af grøn protein. Scenarierne er defineret som de mest relevante ud fra den viden, der var tilgængelig ved projektets start, og er ikke udtryk for en optimering baseret på de opnåede resultater.

Fælles for scenarierne er, at produktionen af grønt protein sker på bioraffinaderier, hvor produktionen er integreret med produktionen af biogas, således at synergier mellem de to processer kan udnyttes. Restprodukter fra protein produktionen anvendes som input til produktionen af biogas, der efterfølgende anvendes som procesenergi på bioraffinaderiet. I begge scenarier opgraderes overskydende biogas til biometan, som sendes ud på distributionsnettet, hvor den erstatter naturgas. Proteinproduktionen er baseret på intensivt gødet græs (450 kgN/ha), der fortrænger hidtidig kornproduktion. Analyserne tager så vidt muligt højde for de landbrugsrelaterede effekter af den ændrede produktionssammensætning.

De to analyserede scenarier adskiller sig fra hinanden i forhold til produktionskapacitet, biogasrelateret investeringsbehov, samt anvendelse af restfraktionerne fra proteinproduktionen. I det ene scenarie er bioraffinaderiet skaleret i forhold til et årligt græsinput på 20.000 ton tørstof, og det er udelukkende væskerestfraktionen fra proteinproduktionen, der anvendes til biogas, idet fiberrestfraktionen antages at kunne afsættes som kvægfoder. Proteinanlægget antages lokaliseret i tilknytning til et eksisterende biogasanlæg med opgraderingsfaciliteter, hvor der antages at være en uudnyttet overkapacitet, som betyder, at de biogasrelaterede investeringsomkostninger er begrænsede. Det andet scenarie er specificeret som et storskala proteinanlæg med et årligt græsinput på 150.000 ton. Her anvendes både væske- og fiberrestfraktionerne til biogas, og de biogasrelaterede investeringsomkostninger er betydeligt højere end i det første scenarie, idet det er nødvendigt at etablere et nyt biogasanlæg.

De budgetøkonomiske analyser viser, at det lille anlæg giver overskud for bioraffinaderiejerne, hvorimod storskala anlægget giver underskud. I begge tilfælde er netto-resultatet imidlertid relativt tæt på break-even, og den usikkerhed der er forbundet med mange af de opgjorte indtægter og omkostninger betyder, at resultaterne nærmere skal tolkes som et udtryk for den forventede størrelsesorden af nettoresultaterne, frem for en eksakt opgørelse af rentabiliteten af hhv. små- og storskala grøn protein bioraffinaderier. Forskellen i anvendelsen af restprodukter, samt antagelserne vedr. behovet for biogasrelaterede investeringer betyder, at der er forskel mellem de to scenarier ift. den relative betydning af forskellige udgifts- og indtægtsposter. Græs repræsenterer den væsentligste omkostningspost i begge scenarier, men udgør en relativt større del af de samlede omkostninger for det lille anlæg end for det store, hvor investeringsomkostninger omvendt udgør en ca. dobbelt så stor andel af de samlede omkostninger som i småskalascenariet. På indtægtssiden bidrager tilskud henholdsvis salg af produkter hver med ca. 50 % i storskalascenariet, hvorimod tilskud kun udgør ca. 10 % af indtægterne i småsskalascenariet, og hvor indtægter fra salg af fiberfraktionen til kvægfoder tegner sig for ca. 50 % af indtægterne. Indtægter fra salg af proteinproduktet udgør 30-35 % af de samlede indtægter i begge scenarier.

Set fra et statsfinansielt synspunkt resulterer begge scenarier i betydelige underskud, men størrelsen af underskuddet varierer, og er således godt 5 gange større per input enhed (græs som tørstof) for storskalaanlægget end for det lille anlæg. Det statsfinansielle underskud skyldes det høje tilskudsniveau til biogasproduktion. Forskellen mellem de to scenarier skyldes især, at den tilskudsberettigede biogasproduktion per ton tørstof i input til bioraffinaderiet er væsentligt større i storskalascenariet, hvor både fiber og væskefraktionen bruges til biogas, end i småskala scenariet, hvor det kun er væskefraktionen, der anvendes til biogas.

Set fra et velfærdsøkonomisk synspunkt giver begge scenarier anledning til underskud. Underskuddet per ton tørstof input er dog ca. 10 gange større i storskalascenariet end i småskalascenariet. Den relative betydning af de forskellige omkostningskomponenter er den samme som i den budgetøkonomiske analyse. Da statslige tilskud imidlertid ikke medtages i den velfærdsøkonomiske analyse, medfører det ændringer i den relative betydning af de forskellige indtægtskomponenter. I småskalascenariet er fiberfraktionen stadig den væsentligste indtægtskilde (ca. 55 %), efterfulgt af proteinproduktet (ca. 40%). I storskalascenariet tegner proteinproduktet sig for ca. 60 % af indtægterne, mens biometan og afgasset biomasse bidrager med hhv. 23 og 14 %.

Nettoværdien af de eksterne effekter er negativ i begge scenarier, men den er 3-4 gange højere i storskalscenariet end i småskalascenariet per ton tørstof. Relativt set har de eksterne effekter dog en større betydning for nettoresultatet af småskalascenariet, idet underskuddet per enhed input (ekskl. eksterne effekter) er væsentlig mindre end i storskalascenariet. De inkluderede eksterne effekter omfatter drivhusgasemissioner (GHG), luftforurening, kvælstof (N) og fosfor (P) udvaskning, cadmium, og transport. I småskalascenariet er der positive eksterne effekter i fht. N- og P-udvaskning, samt reduceret markarbejde (ikke-vej transport); de andre eksterne effekter er negative, og de betydeligste bidrag kommer her fra øgede emissioner af GHG og ammoniak, og øgede emissioner fra transport af græs fra mark til bioraffinaderi. I storskalascenariet sker der en reduktion i GHG-emissionerne, som sammen med de beskedne reduktioner i P-udvaskningen og emissionerne fra markarbejdet bidrager positivt til det velfærdsøkonomiske resultat. De resterende eksterne effekter har imidlertid negativ effekt på det samlede resultat. Den økonomiske værdi af eventuelt færre drivhusgasreduktioner ved mindre import af soja er ikke medtaget i analysen, eftersom denne sker uden for Danmark og må anses for usikker.

Samlet set indikerer analyserne, at proteinproduktion koblet med produktion af biogas, baseret på input af intensivt gødet græs kan være rentabel set fra et privatøkonomisk synspunkt, men at det i høj grad afhænger af skalaen af produktionen, samt af de mere specifikke antagelser, der lægges til grund for analysen. Set fra et statsfinansielt synspunkt er produktionen imidlertid en underskudsforretning jf. de høje tilskud, der p.t. gives til biogasproduktion. I forlængelse heraf indikerer resultaterne af den velfærdsøkonomiske analyse, at værdien af de eksterne effekter ikke kan bruges som argument for hverken at øge eller bibeholde det nuværende høje tilskudsniveau. Der kan imidlertid være andre hensyn, eksempelvis forventning om fremtidig teknologisk udvikling eller optimering af udnyttelsen af restprodukter, som kan begrunde bibeholdelse af et højt tilskudsniveau.