Waste-to-Energy 2030

Vårt hovedmål er å ivareta energiutnyttelse fra avfall sektoren sin konkurransedyktighet siden det er et sentralt aspekt i et komplekst nettverk av interesser (offentlighet, politikk, energi, økonomi, miljø) i utviklingen av sirkulær økonomi. Ved hjelp av et lokalt og hovedsakelig fornybart råstoff, energiutnyttelse av avfall - varme og kraft fra husholdnings- og næringsavfall - er en integrert del av det norske (og europeiske) energisystemet og produserer omtrent halvparten av fjernvarmen i Norge. Denne sektoren er stramt regulert og står overfor strengere lovgivning, særlig med hensyn til miljø og energi. EU Kommisjonen hadde en klar melding til WtE-sektoren ved 2016 CEWEP kongressen (Confederation of European WtE Plants): "Produser mer energi fra mindre avfall ved å optimalisere energieffektiviteten og ved å utnytte eksisterende kapasiteter i EU." For å oppnå dette, vil vi fokusere på å utvikle kostnadseffektive løsninger for en mer stabil og forutsigbar prosess i eksisterende anlegg. Dette er ikke en lett oppgave siden avfallsegenskaper varierer mye, men kan oppnås gjennom modellering, bedre bruk av tilgjengelige driftsdata og nye, bedre sensorer. Økt prosess stabilitet har mange fordeler: det vil føre til økt energieffektivitet, redusert utslipp og redusert bruk av forbruksvarer, men også økt anleggskapasitet og tilgjengelighet. Andre aspekter i prosjektet inkluderer: energiutnyttelse av avfall og den sirkulære økonomien, varmelagring og utnyttelse av flyveaske. I løpet av 2020, har alle FoU aktiviter gjort betydelig fremgang: - SINTEF har videreutviklet en dynamisk model for avfallsforbrenningsanlegg (inkl. oppstart). Modellen er under forbedring med driftsdata fra industripartnere (inkl. open loop forsøk). Arbeidet er publisert i 2 artikler. Viderearbeid fokuserte på CCS integrasjon (1 artikkel akseptert i 2021) og kontrollsystemet - Avansert analyse av driftsdata gikk videre med undersøkelse av korrelasjoner mellom utslipp til luft og driftsbetingelser vha en nyutviklet metode, resultatene er presentert i en artikkel godkjent i desember 2020 - NTNU PostDok studie om sensor utvikling for avfallsforbrenning: en prototype var installert i juni hos et norsk anlegg (Statkraft Varme, Trondheim) og samlet data til januar 2021. Et algoritme for å klassifisere ulike avfallstyper (husholdning/næring) ble utviklet i første omgang før videre arbeid men en ny algoritme som skulle gå dypere i klassifisering av avfall. Arbeidet blir publisert i 2 artikler (+ 1 review artikkel under review) - Åbo Akademi har gjennomført en rekke lab-skala multi-steg utlekkingstester med flyveaske samlet inn fra industripartnere, inkludert termisk behandling. Målet var å ta ut utvalgte metaller. En utvidet versjon av en åublisert konferanseartikkel er under review - flere what-if sirkulær økonomi scenarioer for Oslo er presentert og diskutert i en konferanseartikkel (desember 2020) med fokus på konsekvenser av nytt regelverk (økt utsortering og materialgjenvinning) og andre parametre (befolkning, forbruk, osv.) på avfallsmengder, behandlingsmetoder, avfalssegenskaper. - aktiv deltagelse i nasjonal, europeisk og internasjonal nettverk og konferanser/workshop: arrangement av en IEA Bioenergy Task 36 webinar om flyveaske (tilgjengelig online), deltagelse i AvfallNorge energiutnyttelseseminar, PREWIN møte, IRRC 2020 konferanse, m.m. - Infospredning (prosjekt workshop, nyhetsoppdatering, publikasjoner, webinar), utdanning (3 NTNU prosjektstudenter, 2 NTNU MSc oppgaver - sensor og kontrollsystem)

1 - WtE dynamic model development & validation using real process data for improved operation 2 - Advanced process data analysis for better process predictability 3 - Sensor concept for MSW characterisation to improve operation: prototype, testing on-site (Statkraft Varme, Trondheim) and algorithms development 4 - Circular Economy & its consequences on MSW/WtE: scenario analysis for REG Oslo 2020 - 2035 5 - Fly ash valorisation: multi-step leaching & mild treatment novel concept to separate target metals & technical monitoring of industrial initiatives relevant for Norway/Scandinavia 6 - Heat storage - technical review The project activities provided in-depth knowledge of several aspects of WtE to the consortium as well as showed the potential of novel methods and concepts to improve performance. Most of the results from activities 1-5 have been published in peer-reviewed (journal or conference) articles, ensuring the quality and dissemination of the work worldwide.

In the EU the WtE sector represents over 4.5% of the total renewable energy. The WtE sector is a workhorse in the renewable energy segment. Operating with a secure supply of local, largely biogenic feedstock, it displaces the use of fossil resources. The combination of stringent legislation and increasingly challenging waste and energy markets have resulted in numerous technological developments to keep the WtE sector competitive. Unfortunately, the majority of the possible solutions require capital intensive retrofitting or are only feasible in new installations. Hence, to ensure that the WtE sector maintains its competiveness, the majority of research efforts should focus on either reducing the cost of capital-intensive technologies or reducing the complexity of low cost alternatives. In this project, we will focus on the latter by developing solutions for increased process performance through a more stable and predictable process. Increased process stability will have a direct consequence on process performance, enabling increased energy efficiency, decreased emissions and consumables use, and increased plant capacity and availability. Major research efforts should be targeted to optimize existing WtE plants as there is a large potential for improvement. We will focus on low cost solutions with a high complexity & additional technologies interesting in the future circular economy. Our methodology: Activities are intertwined but can be described along two paths: - Dynamic model will be developed with emphasis on the use of data collected from industry partners. These data will also be processed (data mining) to promote knowledge discovery, generate fundamental understanding and knowledge-based guidelines & practices - New online sensors aimed at measuring not-currently-collected parameters (i.e. moisture and energy content of MSW) will be developed. The supplementary data will enable validation and improvement of the dynamic model