Osäker lönsamhet för bioenergikombinat

Transkript

1 E t t N y h e t s m a g a s i n f r å n v ä r m e f o r s k Nummer 2 Oktober 2011 Osäker lönsamhet för bioenergikombinat Högre ångtemperatur före år 2015 Enzymatisk förbehandling ger billigare pappersmassa Ny Miljöfaktabok för bränslen 1

2 Om konsten att mäta det omätbara Innehåll: Ledare Om konsten att mäta det omätbara sid.2 Vilken är nyttan med Värmeforsks forskning? Detta är en fråga som jag får ganska ofta, speciellt när vi söker finansiering för ett nytt program. I dessa diskussioner är jag alltid ute på svag is, ja egentligen ligger jag redan i vaken. Förutom det mest självklara, att branschgemensam forskning blir billigare för alla och andra uppenbara skäl, har jag svårt att hitta de där riktigt skarpa argumenten. Det enkla svaret på frågan är förmodligen att nyttan uppstår när resultaten används. Men jag är inte säker. Nyttan kan ju uppstå i olika sammanhang, bara vetskapen om forskningen kan ibland räcka. Det är ju också en annan femma att den forskning som bedrivs kan komma till nytta långt senare än den dag resultaten publiceras. Exempelvis upptäcktes neutronerna på trettiotalet, först trettio år senare tillämpades kunskapen när man byggde kärnkraftverk. Sedan får vi inte glömma att konsulter och leverantörer erbjuder konkreta lösningar oavsett om de är forskningsbaserade eller inte. När forskning bidrar till nytta i företag är det med andra ord inte ens säkert att man är medveten om och hur forskningsresultat är inbäddade i tekniska komponenter eller människors kunskap. I detta nyhetsblad beskrivs projektet Enzymatisk förbehandling av flis för energibesparing vid TMP tillverkning. Termomekanisk massa tillverkas genom en mycket energikrävande process, och med dagens höga energipriser är utveckling av processen nödvändig. Detta mycket spännande projekt visar att energiåtgången kan minskas med 20 procent om vedflisen först bearbetas med enzym. För mig är detta ett lysande exempel på ett forskningsprojekt som har hög nyttoaspekt och som verkligen lönar sig. Men egentligen vet jag inte. För nyttan och lönsamheten kan endast tillmätas då någon anläggning verkligen gör slag i saken och inför de förändringar som åstadkommer den minskade energiåtgången. Hur får jag reda på det? Med Din hjälp kan vi möjliggöra ett statistiskt underlag över användningen av Värmeforsks forskningsprojekt. Om Du någon gång tillämpat resultat från Värmeforsks forskning, berätta gärna om det på Facebook under Värmeforsk/diskussion. Trevlig läsning! Gullvi Borgström Vd, Värmeforsk Högre ångtemperatur före år 2015 sid. 3 Osäker lönsamhet för bioenergikombinat sid. 4 Väntar på kommersiellt genombrott sid. 5 Missa inte Ash 2012 sid. 6 Ny miljöfaktabok för bränslen sid. 6 Enzymatisk förbehandling ger billigare pappersmassa sid. 7 Finns flera sätt att producera värme sid. 8 Tillämpad förbräning startar i oktober sid. 8 Ny på kansliet sid. 8 Ansvarig utgivare: Gullvi Borgström Redaktör/texter: Lars Magnell, lars.magnell@krem.se Tfn Produktion: Kreativ Media AB Formgivning: Gabriella Lindgren Omslagsfoto: Lars Magnell Tryck: Planograf, Stockholm 2011 Värmeforsk Service AB Stockholm Telefon: Telefax: info@varmeforsk.se 2

3 Avfallsförbränningsanläggningen Gärstadverket i Linköping. Högre ångtemperatur före år 2015 Högre ångtemperaturer i biobränsleeldade anläggningar ökar verkningsgraden. Baksidan är ökad grad av korrosion. Men detta problem går att komma till rätta med visar en Värmeforskstudie. Foto: Tekniska Verken Rapporten Ett gemensamt mål för el- och värmebranschen är att till år 2015 bygga en demonstrationsanläggning för biobränslen som klarar höjda ångtemperaturer om minst 50 grader. Detta för att åstadkomma verkningsgradsförbättringar på 3-4 procent. Förhöjd prestanda vid kraft- och värmeproduktion State of the art i materialutveckling rapportnummer: 1188 finns att ladda ned från rapporter Se också rapporten Material för högre ångtemperaturer i bio- och avfallseldade anläggningar rapportnummer: 1174 Goda erfarenheter För att detta ska vara möjligt behöver man bland annat identifiera lämpliga material som klarar de högre temperaturerna, berättar Behnaz Aghili som lett ett Värmeforskprojket där aktuell kunskap på området sammanställts. Studien omfattar eldstaden, överhettarna och ångledningar samt ånglådor. Det finns långa och goda erfarenheter av drift av både sodapannor och avfallspannor vid höga temperaturer beskrivna i litteraturen. Ytterligare höjning av ångdata kan vara möjlig genom olika åtgärder. Val av korrosionsbeständiga material är en åtgärd, men även konstruktion av pannan och optimal placering av de mest korrosionsutsatta delarna är viktiga åtgärder, säger Behnaz Aghili. En annan viktig åtgärd är att minska korrosiviteten i miljön och att ha kontroll över vilka korrosiva ämnen som förekommer i de olika bränslen en avfallspanna körs med. Nickelbaslegeringar som till exempel Alloy 625 i överhettaretuber kan möjliggöra drift av sodapannor vid högre ångdata. Även höglegerade austenitiska stål till exempel Sanicro 28 kan ha tillräcklig bra egenskaper för att kunna användas, dock under förutsättning att andra åtgärder (som de som beskrivs ovan) också vidtas. Men dessa material måste förstås utvärderas genom ytterligare laboratorie- och fältprovningar, säger Behnaz Aghili. De material som används i eldstaden, alltså murning eller SiC-plattor och Alloy 625 som påsvets eller kompoundtub, bedöms i studien kunna användas även med måttliga temperaturhöjningar i eldstaden som blir resultatet av högre ångdata. Alloy 625, som påsvets och/eller kompoundtub, bör utvärderas för användning i överhettarna i RT-flis- och avfallspannor när ångdata höjs. Användning av rostfria stål kan i vissa sammanhang vara ekonomisk försvarbara. Förutom de material som har rekommenderats bör högtemperaturstålet S30815 eller MAC-F, som båda innehåller Si också utvärderas vidare för användning i överhettaretuber, konkluderar studien.för ånglådor och ångledningar kan P11/P12 användas. Om ännu högre hållfasthet krävs rekommenderas P91. Ett sätt att befästa dessa slutsatser ytterligare vore att också ta kontakt med den japanska industrin som har lång och god erfarenhet av både avfallsanläggningar och sodapannor med högre ångdata, menar Behnaz Aghili. Det är en stark rekommendation från min sida. Japan har sedan drygt ett decennium kört anläggningar med högre ångdata. Dessutom har flera högtemperaturmaterial utvecklats där, men det är i dagsläget svårt att hitta tillräcklig information om dessa material och det är därför svårt att bedöma deras användbarhet i framtida anläggningar. Behnaz Aghili 3

4 Foto: Mölndal Energi Osäker lönsamhet för bioenergikombinat Idén med ett bioenergikombinat är att utnyttja så mycket som möjligt av råvaran genom att kombinera olika industriprocesser, till exempel kraftvärme med etanolproduktion. Trots samordningsvinster är dock lönsamheten i flera fall inte tillräcklig för att väga upp risken som satsning på ny teknik innebär. Men vilka är de begränsande faktorerna? Med låga världsmarknadspriser på såväl etanol som naturgas är det svårt att konkurrenskraftigt producera förnybara drivmedel från skogsråvara i Sverige. Kalkylen ser dock bättre ut om de gröna bränslena tillverkas i kombination med el- och värmeproduktion i så kallade bioenergikombinat. Men de mervärden som samproduktionen leder till tycks ändå inte tillräckliga för att investerare ska våga satsa på denna typ av samproduktion. I Värmeforskstudien Kritiska faktorer för lönsam produktion i bioenergikombinat redogörs för ett antal orsaker till att det förhåller sig så. Ett stort hinder består i att tekniken för etanolframställning och biogas från skogsråvara (via termisk förgasning) ännu inte demonstrerats i kommersiell skala, konstaterar projektledaren Ingrid Nohlgren som också tror att lönsamhetens beroende av skattebefrielser kan göra att investerare tvekar. Styrmedel och skattebefrielser som på olika sätt stödjer biodrivmedelsproduktion är en förutsättning för lönsam biogasproduktion från skogsråvara. På samma sätt är styrmedel, skattebefrielser Ingrid Nohlgren eller investeringsbidrag sannolikt en förutsättning för att en investerare ska våga satsa på en ny teknik som etanolproduktion från skogsråvara, även om kalkyler visar på en viss lönsamhet med dagens investeringskostnader, råvarupriser och etanolpriser. Bättre ihop med pellets Däremot pekar studien på att ett bioenergikombinat som kombinerar kraftvärme med pellettillverkning har hyggligt goda kommersiella förutsättningar. När det gäller pellettillverkning, som idag redan sker kommersiellt, finns inte heller några tekniska eller andra hinder i vägen. Studiens slutsats är ändå att den ekonomiska driv- 4

5 Rapporten Idealet för ett biokombinat, sammanfattar studien, vore en anläggning som låg mitt i råvaran och nära till infrastruktur och ett stort befolkningsunderlag. Bilden föreställer Riskulla kraftvärmeverk i Mölndal som har nära till såväl skogen som naturgasnät och fjärrvärmenät. kraften för samproduktion av kraftvärme och pellets är tämligen svag. Men det finns också möjligheter att förlägga pelletproduktion i kombination med ett sågverk, där ett kraftvärmeverk försörjer sågverkets virkestork samt pelletstillverkningens råvarutork med processvärme och samtidigt producerar el. Då ökar lönsamheten jämfört med samproduktion med kraftvärmeverk, men det finns inte några sådana anläggningar i Sverige. Det är dock vanligt att en pelletfabrik läggs i anslutning till ett sågverk för att få tillgång till råvara. Det tyder på att det ur pelletproducentens synvinkel är viktigare att ha tillgång till billig råvara än att ha tillgång till billig processånga. Detta kan vi se i vår studie där råvarukostnaden är cirka 60 procent av produktionskostnaden för pellet, säger Ingrid Nohlgren. Mitt i råvaran Idealet för ett biokombinat, sammanfattar studien, vore en anläggning som låg mitt i råvaran, det vill säga med mycket god tillgång till råvara lokalt. Det borde också ligga nära en storstad med ett stort fjärrvärmebehov året om och därtill nära en hamn och järnvägsanslutning för att möjliggöra kostnadseffektiva transporter av råvaror och produkter. Det vore också önskvärt med närhet till ett naturgasnät. Givetvis finns det få lokaliseringar som kan tillgodose alla dessa förutsättningar, men till exempel Kritiska faktorer för lönsam produktion i Bioenergikombinat, kommer senare i höst finnas tillgänglig på att Göteborg Energis satsning på biogasproduktion från skogsråvara med placering i Göta älvs utlopp kan på många sätt ses som idealisk, konstaterar Ingrid Nohlgren. Väntar på kommersiellt genombrott Företaget SEKAB har under de senaste sex åren arbetat med teknikutveckling för framställning av etanol ur biomassa vid sin demoanläggning i Örnsköldsvik. Nu hoppas företaget kunna gå vidare med en första kommersiell referensanläggning. Vi har utvecklat tekniken i till en nivå där vi nu är mogna att gå vidare i kommersiell skala, säger projektledaren Jan Lindstedt. Hur ser de ekonomiska förutsättningarna för en fullskaleanläggning ut? Fortfarande krävs någon form av statsbidrag för att finansiera ett sådant här projekt. Vi har ansökt om pengar från EU:s NER300-program och hoppas kunna skapa finansiering för en anläggning i Polen. Anläggningen är tänkt att placeras intill en befintlig etanolanläggning som idag är baserad på spannmål. Genom integrationen så minskas kostnader för investering och drift. Varför Polen och inte Sverige? Att den hamnar i Polen beror till viss del på att vi redan är delägare i just den etanolfabriken, men även att samlokaliseringen innebär att fossil energi kan ersättas med biogas och lignin. Vi jobbar även med att hitta kunder för ett svenskt bioraffinaderi. Vi samarbetar med forskare vid högskolorna och för aktiva samtal med energiföretagen om tekniklösningar som skulle kunna kan passa in i ett framtida svenskt bioraffinaderi i anslutning till ett kraftvärmeverk. Råvara för kommersiell produktion av bioetanol är i dag i huvudsak sockerrör, majs och vete. Men i och med att den globala efterfrågan på biodrivmedel ökar kraftigt är det inte försvarbart, menar Jan Lindstedt, att endast förlita sig på import från de tropiska länderna, eller på jordbruksråvaror som kommer att begränsas av mängden tillgänglig jordbruksmark och befarad intensivodling. Han tror därför att Sverige på sikt kommer att kunna spela en viktig roll för utvecklingen av gröna drivmedel. Sverige Jan Lindstedt har en lång tradition av förädling av cellulosaråvara från skogen och här har vi kunnande och företag i absolut världsklass. Det öppnar för en kraftig ökning av råvarutillgången för etanolframställning från både skogen och andra cellulosaråvaror. Men räcker råvaran? Forskarna är överens om att vi kan producera mycket mera biomassa än vi gör idag på ett hållbart sätt. Det finns både nedlagda åkrar som EUkommissionen betalar bönderna för att inte odla och skogsarealer som kan utnyttjas på ett bättre sätt. Genom en effektiv samlokalisering kan biomassan användas så bra som möjligt till el, värme, kemikalier och drivmedel, säger Jan Lindstedt med hänvisning till studier som EU kommissionen låtit göra. De pekar på att biomassa skulle kunna ersätta mer än 50 procent av bensinen och dieseln inom transportsektorn, utan att inkräkta på matproduktion och annan användning som sågade trävaror, papper med mera. SEKAB-gruppen är en av Europas ledande etanolaktörer, och har bland annat utvecklat ED95 (95 % etanol) för modifierade dieselmotorer med hög energieffektivitet. 5

6 Missa inte Ash 2012 Missa inte nästa års internationella askkonferensen Ash 2012 i Värmeforsks regi. Konferensen hålls i Stockholm mellan den januari. Hela 14 länder kommer att vara representerade. ämne. Askor representerar en stor möjlighet som byggnadsmaterial i en rad tillämpningar. Det är viktigt att vi får en samsyn på askor hos alla aktörer; myndigheter, askanvändare, askproducenter och allmänheten, säger Birgitta Strömberg, som hoppas att konferensen ska visa vägen till ett klokt och effektivt användande av askor. Konferensens fokus är askor från biobränslen, torv och avfall. Ansvariga Birgitta Strömberg lovar många intressanta föredrag på temat miljöriktig användning av askor: Det här är ett mycket angeläget och aktuellt För vidare information om anmälan med mera se: Ny Miljöfaktabok för bränslen IVL:s uppskattade och efterfrågade Miljöfaktabok för bränslen finns nu i ny upplaga. Sedan den förra upplagan från år 2001 har mycket hänt inom energiområdet. Nya bränslen har tillkommit, ny produktions- och förbränningsteknik har tagits i bruk och metodiken kring livscykelstudier har utvecklats. 6 Det har skett en kraftig utveckling av energisystemet mot mer förnybart, kärnkraft och mindre fossila bränslen. Denna utveckling är resultat av bland annat kraftfulla styrmedel som koldioxidskatt och energiskatt, höga oljepriser och god tillgång till svenska biobränslen. Även forskningsinsatserna inom förnybar energi har ökat, inte minst inom bioenergiområdet. Det syns också i mängden tillgängliga studier om biobränslen, fasta, flytande och gasformiga, som tillkommit sedan Rapporten Miljöfaktaboken finns som rapport med det fullständiga namnet Miljöfaktaboken 2011 Uppskattade emissionsfaktorer för bränslen, el, värme och transporter rapportnummer 1183 finns att ladda ned från rapporter förra upplagan av Miljöfaktaboken, säger projektledaren Jenny Gode. Miljöfaktaboken är en unik sammanställning av livscykeldata för bränslen och energislag som används i Sverige för el- och värmeproduktion samt till transporter. Det är den mest detaljerade sammanställningen av emissionsfaktorer från olika bränslekedjor för svenska förhållanden och beskriver den totala miljöpåverkan från i Sverige vanligt förekommande energislag från hela livscykeln, det vill säga inkluderande råvaruutvinning, förädling, transport och förbränning. De bränslen Den nya Miljöfaktaboken är både mer komplett och mer lättläst och energislag som studeras är trädbränslen, RT-flis, energigrödor, biooljor för fasta anläggningar, avfallsbränslen, fossila bränslen för fasta anläggningar inklusive torv, biodrivmedel, fossila drivmedel inklusive fartygsbränslen, vattenkraft, vindkraft, kärnkraft samt solvärme. Jenny Gode hoppas att denna utgåva ska bli än mer uppskattad än den förra, som varit mycket väl citerad och välanvänd av en bred användargrupp. Den nya Miljöfaktaboken är både mer komplett och mer lättläst, så spridningen borde kunna bli stor, säger Jenny Gode. Jenny Gode Är det något särskilt som sticker ut? Jämfört med den förra Miljöfaktaboken kan konstateras att kärnkraften nu har betydligt lägre utsläpp. Den viktigaste orsaken är att man räknat med längre livslängd för kärnkraftsverken, 40 år jämfört med tidigare 25 år. Vad är det som förorenar mest? Det beror på vilken miljöeffekt som avses. Ur klimatsynpunkt är kol och torv ingen höjdare medan exempelvis vindkraft har mycket bra värden. Ser man till utsläpp av luftföroreningar såsom kväveoxider och svaveldioxid är det främst bensin, diesel och olja som sticker ut.

7 Det viktiga nu är att vi vet att metoden fungerar, säger Silvia Viforr Enzymatisk förbehandling ger billigare pappersmassa Termomekanisk massatillverkning är en energikrävande och kostsam process. Genom att förbehandla den flisade vedråvaran innan raffineringssteget kan man effektivisera och förbilliga tillverkningen. Foto: Lars Magnell Rapporten Enzymatisk förbehandling av flis för energibesparing vid TMP-tillverkning rapportnummer 1159 finns att ladda ned från rapporter Mekanisk bearbetning i kombination med så kallad enzymtisk behandling (se fakta) visar på stora energibesparingspotentialer. Det konstaterar Silvia Viforr, Invenntia, som för Värmeforsks räkning lett ett projekt där man kunnat påvisa att det går att kapa energiåtgången rejält, uppskattningsvis med omkring 20 procent, om man innan raffineringen av vedflisen först bearbetar denna med enzym. Detta har dock inte varit projektets huvuduppgift. Det primära har varit att finna en metod avsedd för laboratoriemiljö som kan utvärdera olika enzymers inverkan på vedråvaran, så att resultaten kan omsättas utan fullskaleförsök i massafabrikerna. Detta är önskvärt eftersom det vore dyrt att ägna sig åt den här typen av experiment i fabriksmiljö, säger Silvia Viforr. Frilägga fibern Själva enzymbehandlingen görs för att underlätta friläggandet av träets fibrer (så kallad defibrering), som normalt går till så att den fuktiga veden enbart behandlas mekaniskt samtidigt som värme tillförs. Genom att också tillsätta olika enzymer kan processen påskyndas och därmed bli mindre energikrävande. I projektet har en så kallad vingraffinör i laboratoriestorlek använts. Det viktiga nu är att vi vet att metoden fungerar. Nu återstår att utföra själva experimenten för att se vilka enzymer som är lämpliga att använda och på vilket sätt de påverkar träet. Det finns många osäkra variabler och det kommer att krävas ganska omfattande försök innan man har så mycket kunskap att man kan omsätta resultaten i verkliga projekt, säger Silvia Viforr. Fakta Enzymatisk behandling Enzymer är proteiner som katalyserar, alltså ökar kemiska reaktioners hastighet. Genom att använda enzymer vid mekanisk massatillverkning kan man påskynda den process som leder till att träets fibrer blottläggs innan själva raffineringsprocessen. 7

8 Tillämpad förbränning startar i oktober! Nu startar snart det nya forskningsprogrammet Tillämpad förbränning. Programmet är helt inriktat på förnybara bränslen inklusive avfallsbränslen och syftar till att lösa generella driftnära problem som deltagarna själva beslutar om. Programmet ska även vara en mötesplats för personal nära driften där möjlighet till nätverksbyggande och erfarenhetsutbyte med andra anläggningar ingår. Programmet har tre hörnstenar: Forskning och metodutveckling med syfte att lösa branschgemensamma problemställningar. Forum där personal från olika energiverksamheter kan träffa samman och utbyta erfarenheter. Målet är att: Minska driftrelaterade problem och underlätta driften. Minska driftkostnaderna för fastbränsleanläggningar. Minska emissioner från förbränningsanläggningarna. Anpassa tekniken till nya och skärpta myndighetskrav. För mer info, se hemsidan: tillampad-forbranning Ny på kansliet Line Widell som svarar för administration och kommunikation på Värmeforsks kansli har gått på mammaledighet. I hennes ställe välkomnar vi Inas Golam, som kommer att vikariera för Line fram till sommaren Inas har tidigare jobbat på LRF som systemadministratör. Så har vi nytta av Värmeforsk Finns flera sätt att producera värme Kommunalägda Eskilstuna Energi och Miljö levererar några av samhällets viktigaste förnödenheter: el, fjärrvärme, vatten, avloppsoch återvinningstjänster samt bredbandsnät. Ett sätt att sköta verksamheten effektivt är att aktivt använda sig av Värmeforsks tjänster. Det framhåller Eskilstuna Energi och Miljös energistrateg Jenny Holgersson. Värmeforsk ger oss möjligheter att bygga upp vår kompetens och utveckla tekniken i våra verksamheter. Det ger oss också en värdefull kontaktyta mot forskare i branschen. Att kunniga personer från olika delar av branschen deltar i projekten på ett eller annat sätt gör att projekten kan förankras i verksamheterna och att vi får tillgång till spetskompetens, säger Jenny Holgersson. Rapportdatabasen är en av de källor hon använder för att hitta information kring värmeprocesser. Men Eskilstuna Energi och Miljö deltar även aktivt i Värmeforsks verksamhet genom att delta i referensgrupper och i olika forskningsgrupper. Vi har bland annat varit med om att utveckla en mätare för fukthalt och att testa förbränning av rörflen. Vår äldsta biopanna har brunnit sedan 80-talet och kraftvärmeverket har gått i mer än tio år och vi vill ju förstås kunna köra pannorna optimalt trots att de åldras, säger Jenny Holgersson som själv har ett förflutet som forskare. Hon har en doktorsexamen i energiteknik och hon handleder även doktorander vid Mälardalens högskola. Jenny Holgersson Är du någonting du saknar i Värmeforsks verksamhet? På det stora hela tycker jag, som sagt, att den är väldigt bra och Värmeforsk bidrar verkligen till att vi kan hänga med i utvecklingen. Men man behöver kanske inte bara forska kring just förbränningsprocesser. Det finns ju andra sätt att producera värme på, med solvärme till exempel. Det vore kanske något för Värmeforsk att titta på också. Foto: Lars Magnell 8 Värmeforsk har allt sedan starten 1968 bedrivit forskning och utveckling inom området bränslebaserad kraft- och värmeproduktion. I Värmeforsk samlas energiproducenter såväl som skogsindustri, tillverkande industri och myndigheter Stockholm Telefon: Telefax: info@varmeforsk.se