Cost competitiveness of using novel vegetable oils in renewable fuel production

Abstract

The increasing demand for biofuels has led to a significant gap between the production capacity of hydrotreated vegetable oil and the availability of sustainable feedstocks. First-generation feedstocks involve land-use competition and cause pressure on food prices, while second-generation feedstocks, such as used cooking oil, face collection challenges and additional pre-treatment. As a result, novel vegetable oils such as camelina, carinata, and pongamia has attracted a growing interest. These crops overcome several concerns, being cultivated either as intermediate crops or on degraded land unsuitable for food crops.

However, due to their early stage of adoption in commercial biofuel production, these oils still lack an established market price, creating uncertainty about their potential. Therefore, the aim of this thesis is to evaluate the cost competitiveness of novel vegetable oils compared to conventional feedstocks in renewable fuel production.

The research question is addressed through a combined approach involving a literature review and an economical modelling to gain a comprehensive view of the NVO value chains. A cost model is developed to estimate the production cost and selling price of NVO seeds, feedstocks, and co-fed HVO fuel. Furthermore, cost competitiveness is evaluated through a profit margin assessment, while the impact of key variables is examined through a sensitivity analysis.

In the base case of the cost model, the feedstock prices of camelina, carinata, and pongamia are estimated as 996 EUR/t, 1569 EUR/t, and 1311 EUR/t, respectively. However, reducing the cost of land or increasing the meal price, lowers the feedstock prices significantly, thus enhancing the competitiveness. Moreover, the cost competitiveness assessment revealed the co-fed HVO to become competitive at a 15 % for camelina, at 10 % for pongamia, and at 5 % for carinata in the base case.

In conclusion, the findings provide valuable insights into the production cost and competitiveness of NVOs, necessary for their adoption in commercial fuel production. By implementing novel cropping systems, farmers could generate additional revenue streams while protecting the soil. Simultaneously, HVO producers could diversify their feedstock selection, thereby enhancing energy security. Nevertheless, NVOs could play a crucial role in meeting the increased demand of HVO.

Den ökade efterfrågan på biobränslen har skapat en stor obalans mellan produktionskapaciteten av vätebehandlade vegetabiliska oljor (HVO) och tillgången på hållbara råvaror. Förstagenerationens råvaror driver upp matpriser, medan andragenerationens råvoror, såsom använd matolja, medför insamlingsutmaningar och kräver ytterligare förbehandling. Därmed har intresset ökat för nya vegetabiliska oljor (NVO), såsom camelina, carinata och pongamia. Dessa kan odlas antingen som fångröda eller som energigröda på utarmad mark och konkurrerar därmed inte med andra grödor.

I och med att användningen av NVO fortfarande befinner sig i ett tidigt skede inom den kommersiella biobränsleproduktionen saknar de ett etablerat marknadspris, vilket skapar osäkerhet kring deras potential. Syftet med detta diplomarbete är därmed att utvärdera kostnadskonkurrenskraften för användingen av NVO i jämförelse med traditionella råvaror vid produktionen av förnybara bränslen.

I detta diplomarbete kombineras en litteraturöversikt med en ekonomisk kostnadsestimering för att ge en heltäckande bild av värdekedjan. En kostnadsmodell utvecklas för att uppskatta produktionskostnaden och försäljningspriset för såväl frön och råvara som för det producerade biobränslet. Därtill analyseras kostnadskonkurrenskraften genom att granska olika vinstmarginaler, medan påverkan av enskilda variabler undersöks med hjälp av en känslighetsanalys.

I grundscenariot för kostnadsmodellen är de respektive estimerade råvarupriserna för camelina, carinata och pongamia 996 EUR/t, 1569 EUR/t och 1311 EUR/t. Dessa råvarupriser kan sänkas avsevärt genom att minska markkostnaderna eller öka försäjlningspriset på oljekakan. Därtill visar resultaten att biobränslet kan vara konkurrenskraftigt vid en vinstmarginal på 15 % för camelina, 10 % för pongamia och 5 % för carinata i grundscenariot.

Sammanfattningsvis ger resultaten en fördjupad insikt i produktionskostnaden och kostnadskonkurrenskraften hos NVO, vilket är nödvändigt för deras införande i bränsleproduktionen. Genom att odla NVO kan jordbrukare skapa ytterligare inkomstkällor samtidigt som marken skyddas. Samtidigt kan HVO producenter öka mångfalden av råvaror och därigenom stärka energisäkerheten. Slutligen, kan NVO spela en viktig roll i att tillgodose den ökade efterfrågan på HVO.