Forskare har utvecklat en modell som kan öka investeringar i gårdsbaserade hållbara energiprojekt genom att låta investerare mer exakt förutsäga om ett projekt kommer att gå med vinst. Modellen förbättrar tidigare ansträngningar genom att använda avancerade beräkningstekniker för att hantera osäkerhet.

"Att omvandla animaliskt avfall till elektricitet kan vara lönsamt för jordbrukare samtidigt som det ger miljöfördelar, som att minska utsläppen av växthusgaser, " säger Mahmoud Sharara, huvudförfattare till en artikel om arbetet och en biträdande professor i biologisk och jordbruksteknik vid North Carolina State University. "Dock, bönder kan inte alltid finansiera dessa projekt, och projekt är inte alltid ett lönsamt företag för en enskild gård.

"Ett sätt att ta itu med detta är att utveckla kooperativa anaeroba rötningssystem som använder avfall från flera gårdar, ", säger Sharara. "Två av de stora frågorna kring den här typen av projekt är:Var bygger du det kooperativa systemet? Och hur kan du säga om det kommer att vara lönsamt?"

För detta ändamål, forskarna utvecklade en beräkningsmodell som talar om för användare hur man maximerar den ekonomiska avkastningen på anaeroba matsmältningssystem. Specifikt, det talar om för användarna var ett system ska placeras, vilken kapacitet den ska vara och hur stort geografiskt område den ska betjäna.

Modellen står för en mängd olika kända faktorer, som vilken art en gård föder upp, storleken på varje gård och var varje gård är belägen. Men det som skiljer modellen åt är hur den tar hänsyn till osäkerhet.

För detta arbete, forskarna identifierade 13 nyckelkällor till osäkerhet som kan påverka lönsamheten hos ett anaerobt rötkammare.

Till exempel, ett sätt att tjäna pengar på dessa system är genom att omvandla animaliskt avfall till biogas, använda den gasen för att producera el, och sedan sälja elen. Därför, en nyckelvariabel för att förutsäga ett systems lönsamhet är det framtida försäljningspriset på el. Och även om det framtida elpriset är osäkert, du kan använda historiska data eller marknadsprognoser för att uppskatta en prisklass.

Detsamma gäller för andra källor till osäkerhet. Till exempel, effektiviteten hos en anaerob kokare är osäker, men du kan förutse att kokarens prestanda kommer att falla inom ett visst intervall.

Det är här modellen kommer in.

Forskarna designade modellen för att köra upprepade simuleringar som tar hänsyn till variationer inom varje osäkerhetsområde. Till exempel, hur ser lönsamheten ut när både elpriser och kokareffektivitet är höga? Tänk om de båda är låga? Och så vidare. Genom att köra alla dessa simuleringar för olika platser, kapacitet och serviceområden, modellen kan berätta för användarna vilken kombination av faktorer som skulle generera mest vinst.

Forskargruppen demonstrerade modellen med fallstudier av anaeroba kokare för mjölkgårdar i två regioner i Wisconsin.

"Fallstudierna var en bra hälsokontroll för oss, och lyfte fram modellens hållbarhet och användbarhet, säger Sharara.

"I sista hand, vi tror att detta kommer att stimulera investeringar i dessa projekt, vilket kommer att vara bra för både jordbrukare och miljön."

Modellen är tillgänglig nu, och forskarna är intresserade av att förpacka den i ett format som skulle vara lättare att använda och distribuera.

"Vi hoppas också kunna arbeta närmare med utvecklare av anaeroba kokare för att finjustera vår bedömning av kostnaderna för dessa system, " säger Sharara. "Och, i sista hand, vi skulle vilja utöka vårt arbete för att ta hänsyn till ansträngningar att använda de fasta ämnen som lämnas kvar efter anaerob rötning – som projekt som omvandlar dessa fasta ämnen till säljbara gödningsmedel."

Pappret, "Planeringsmetoder för anaeroba rötningssystem på djurproduktionsanläggningar under osäkerhet, " publicerades i tidskriften Waste Management.