Effektiv användning av olika bränslen för maximering av lönsamheten och minimering av koldioxidutsläppet.

Transkript

1 S. 1/5 ERMATHERM AB Solbacksvägen 20, S Tumba, Sweden, Tel. +46(0) , +46(0) Org.nr ERMATHERM AB/ Eero Erma Effektiv användning av olika bränslen för maximering av lönsamheten och minimering av koldioxidutsläppet. Bidrag till biobränsledebatt i Energimagasinet 1 + 2/2008 Alternativ Bränslefukt % 50% 40% 50% 40% 8% 8% Kondensor Ja Ja Ja Ja Ja Nej Befuktare Ja Ja Nej Nej Ja Nej Uteffekt panna + kondensor MW Värmeleverans MWh/år Bränslepris SEK/MWh Panneffekt MW 26,2 27,9 28,5 30,3 31,0 35,0 Lokal tillgänglig effekt MW 1,9 1,7 5,1 4,9 1,5 6,4 Verkningsgrad Fjärrvärme % 116,3% 110,8% 106,8% 102,0% 102,3% 90,4% Bränslekostnad Milj. SEK/år 19,0 20,0 20,7 21,7 33,4 37,8 Bränsleförbrukning vid 100% ton/dygn Vattentransport vid 100% ton/dygn 177,5 117,7 193,2 127,9 15,2 17,2 CO2- utsläpp ton/år Relativ bränslekostnad % 100% 105% 109% 114% 175% 199% Relativt koldioxidutsläpp % 101% 101% 110% 110% 100% 113% Relativ vattentransport % 1166% 773% 1269% 840% 100% 113% Tabell 1. Bränslekostnad, koldioxidutsläpp och transportomfattning vid användning av våta och torra bränslen. Returtemperatur 50 C, rökgasens O 2 - halt 4 % våt, volym. Torrsubstansens värmevärde kj/kg. Lokal tillgänglig effekt om rökgasen kan kylas ner till 20 C för användning nära värmeverket. Bränslepriserna från Energimyndighetens prisblad för biobränslen Nr 1 / 2008

2 S. 2/5 I valet om man skall välja flis eller torrt bränsle måste man ta hänsyn till många faktorer varav pannstorleken är en av de viktigaste: För villapannor och för mindre panncentraler är torra bränslen självklara. Panncentraler belägna mitt i tätorter har svårt att få våta bränslen transporterade till panncentralerna och väljer torra bränslen. Panncentraler för torra bränslen kräver mindre underhåll och kan lättare köras obemannade än centraler för fuktiga bränslen. Mindre panncentraler utan kondensor slipper hanteringen av kondensvatten, men får betala straffavgift i form av högre bränslekostnad. Större panncentraler utanför tätorterna får betydligt lägre bränslekostnad med fuktiga bränslen än med torra bränslen. I Tabell 1. redovisas 6 alternativa val till en större panncentral med MWh värmeleverans per år. Alternativen är numrerade i ordningen med stigande bränslekostnad. Alternativ 1 har alltså den lägsta bränslekostnaden. Innan vi jämför resultaten låt mig rätta till ett par missuppfattningar: 1. Biobränsle ökar inte världens koldioxidutsläpp. Detta är riktigt, men det legitimerar inte slöseri med biobränslet. Rökgaserna från biobränslepannor innehåller en hel del värmeeffekt även efter en kondensor. Att släppa ut denna effekt utan att anstränga sig att ta vara på den är oansvarigt. Lyckas man ta vara på den så har man levererat extra effekt utan att öka koldioxidutsläppet. 2. Kondensorer är inte lönsamma i pannor för torra bränslen. Detta är riktigt när det gäller vanliga rökgaskondensorer. Men över 20 år har man byggt pannanläggningar för fuktiga bränslen med befuktare av förbränningsluft, som utnyttjar restvärme från rökgaserna för att öka kondensoreffekten. Med dagens bränslepriser är denna metod lönsam för större pelletspannor och reducerar deras koldioxidutsläpp för samma årsleverans av värme. (För våta bränslen > 50% bränslefukt finns det begränsning för användning av befuktare även om vattnet matas i ångform till ugnen). Slutsatser från Tabell 1 för medelstora och större panncentraler. Fuktigt bränsle med befuktare är den bästa lösningen för medelstora och större panncentraler av följande skäl: Årlig bränslekostnad Med representativ 40 % bränslefukt (Alt. 2) är bränslekostnaden 17.8 Milj. kr/år lägre än för traditionell pelletspanna, (Alt. 6). Om pelletspannan förses med en befuktare (Alt. 5) är skillnaden på bränslekostnaden fortfarande 13.4 Mil. kr/år.

3 S. 3/5 Koldioxidutsläpp Koldioxidutsläppet för Alt. 2 är ton/år lägre än för Alt. 6. Men Alt. 2 kräver vid fullast 78 ton/dygn mer bränsletransport än Alt. 6 vilket belastar naturen med koldioxid från fossilt bränsle. Å andra sidan måste man ta hänsyn till den delen av koldioxidutsläpp för Alt. 6 som orsakades av torkenergi för pelletstorkningen och som inte kunde utnyttjas för t.ex. fjärrvärme. Koldioxidutsläppet för Alt. 5 är i samma storleksordning som för Alt. 2 och det klarar sig med 104 ton/dygn lägre bränsletransport än Alt. 2. Beroende på transportsträckans längd och hur väl torkenergin har kunnat utnyttjas har Alt. 5 god chans att tävla om vinnandet i denna punkt. Den stora skillnaden på 13.4 Milj. kr i den årliga bränslekostnaden med osäkerhet om vem som vinner koldioxidkampen ger klart Alt. 2 pole-positionen i startfältet. Effektivisering av befintliga pannanläggningar Nu när Sverige verkligen anstränger sig för att reducera koldioxidutsläppen är det nyttigt att titta på Tabell 1 och Fig. 1 och fundera på vilka vägar som står öppna för att på ett lönsamt sätt reducera panncentralernas koldioxidutsläpp. Fig. 1. Rökgasernas resteffekt som funktion av utgående rökgastemperatur i % av panneffekten

4 S. 4/5 Två typer av panncentraler ger den största koldioxidreduktionen med den bästa lönsamheten: Panncentraler för torra bränslen därför att ingenting har normalt gjorts för att utnyttja rökgasernas spillenenergi och bränslet är dyrt, 244 kr/mwh. Genom att reducera panneffekten och effektivisera användningen av spillenergin ger panncentralen fortfarande samma totaleffekt med en lägre bränsleförbrukning och ett lägre koldioxidutsläpp, eller värmer ytterligare ett nytt område med oförändrad bränsleförbrukning och oförändrat koldioxidutsläpp. Panncentraler för sågverk därför att de oftast eldas med mycket fuktigt bränsle och spillenergin inte kan utnyttjas i sågverket. Bränslet är visserligen billigt, men spillenergin i rökgaserna är mycket stor. Om spillenergin används för andra ändamål än sågverkets behov finns det goda möjligheter till hög lönsamhet från t.ex. försäljning av produkter som framställs med spillenergin. Fyra förslag för lönsam reduktion av koldioxidutsläpp: 1. Ersätt panneffekt med spilleffekt. Förse större befintliga pellets/pulver - pannor med befuktare och rökgaskondensor och reducera panneffekten så att totaleffekten fortfarande är oförändrad. Exempelvis för en 35 MW panna fås då: Koldioxidreduktion med ton/år, % Besparing i bränslekostnaden med 4.4 Milj. kr/år, % 2. Leverera spilleffekt till nytt område. Alternativ till befuktare och rökgaskondensor för pellets/pulver pannor är att behålla panneffekten och installera en andra kondensor och använda restvärmen för uppvärmning av fastigheter med lågtemperaturssystem i närheten av fjärrvärmeverket. Kan man kyla rökgasen till 35 C får man 13 % extra effekt från pannan, d.v.s. 4.5 MW från en 35 MW panna vid fullast utan ökat koldioxidutsläpp. 3. Använd den lågvärdigaste spilleffekten för fritidsändamål. Om man i fallet 2 kyler rökgasen ytterligare till 20 C t.ex. genom att under vintern varmhålla en konstgräsplan får man ytterligare 4.5 % av panneffekten för detta ändamål, d.v.s. ytterligare 1.5 MW från en 35 MW pelletspanna vid fullast. Under en stor del av året kan man då t.ex. spela fotboll på planen bara man plogar bort snön. 4. Använd spillvärme som inte kan förbrukas i verksamheten i växthus. Sågverkspannorna eldas med fuktigt bränsle och är oftast inte försedda med rökgaskondensorer eftersom man inte kan använda lågtemperaturvärme i sågverket. Från Fig. 1 ser man att om man kyler rökgasen till 45 C så får man c:a 30% extra värme utan extra koldioxidutsläpp. Det finns i Sverige massor av växthus som har nermonterats därför att värmekostnaderna har gjort dem olönsamma. En sågverkspanna med 5 MW effekt ger c:a 1.5 MW spillvärme med vilken man kan producera c:a 275 ton tomater per år. Detta skulle utan ökat koldioxidutsläpp ge ett rörligt bidrag på drygt 1 Milj. kr/år efter alla rörliga kostnader om man slipper värmekostnaden.

5 S. 5/5 Om hela Sveriges tomatkonsumption på ton/år skulle produceras med spillvärme från olika pannanläggningars rökgaser skulle man behöva c:a 455 MW spillvärme när det är 15 C ute. Så det finns inga svårigheter för att använda sågverkens spillvärme, speciellt som dessa ofta är så belägna att de har nödvändig mark för växthus i närheten av verket. Ett förslag är därför att flytta nermonterade växthus till sågverkens närhet, arrendera dessa till fackmän och dela det rörliga bidraget mellan sågverken och tomatodlarna. Ingen extra koldioxidbelastning uppstår, tvärtom förbrukar odlingarna koldioxid,( som nog måste köpas). Givetvis finns det många möjligheter att effektivisera användningen av spillvärme även från pannor med fuktiga bränslen. Eftersom rökgaskondensorer normalt är installerade i dessa anläggningar är potentialen lägre än för pannor med torra bränslen och besparingen i pengar lägre p.g.a. att bränslet endast kostar 158 kr/mwh mot 244 kr/mwh för torra bränslen. En klar rekommendation till kommunerna med Ambitiösa klimatmål på lokal nivå är därför att primärt inventera möjligheterna till effektivisering av kommunens större panncentraler för torra bränslen. Med lite kreativitet kan man i många kommuner hitta nya lönsamma användningsområden för värmeverkens och industriernas spillvärme från rökgaserna. Men då måste man släppa målsättningen att nästan alltid välja den lägsta investeringen eftersom ett fast anslag är beviljat och det räcker inte till att utnyttja enkla ytterligare investeringar för väsentlig lönsamhetsökning.