Förgasningsbaserade kraftvärmeanläggningar

Transkript

1 Förgasningsbaserade kraftvärmeanläggningar - från studieresa april 2014 till Uleåborg Deltagare: Mats Johansson Fröling, Claes Hultkrantz, Håkan Fransson, Johan Linderkers och Erik Persson Arrangör: Energeia AB, Erik Persson. Resan finansierades genom projektet Goda affärer på förenybar energi Bakgrund Intresset för att producera egen el verkar vara växande i samhället. Fördelen med kraftvärme framför exempelvis solcellssystem är att elproduktionen blir som störst när värmebehovet är stort, d v s vanligtvis vintertid. I storskaliga kraftvärmeanläggningar används nästan uteslutande högtrycksångpannor och mottrycksångturbiner. Det är dock teknik som passar dåligt för småskaliga lösningar. Biogasanläggningar är ett alternativ där det finns tillgång på lämpliga substrat. Utbudet av småskaliga kraftvärmeanläggningar som kan använda skogsråvara har varit och är fortfarande begränsat. Termisk förgasning i kombination med gasmotor är dock en teknik som är beprövad sedan 30-talet (gengas). Med modern styr- och reglerteknik är det möjligt att bygga betydligt mer driftsäkra och lättskötta anläggningar än under gengasens storhetstid. Förgasningstekniken i sig är också tämligen enkel och kompakt. Det tycks idag finnas två aktörer i Europa som erbjuder kraftvärmeanläggningar i en skala som passar för jordbruksföretag, småindustri ock liknande: Volter i Finland och Spanner i Tyskland. Studieresan Gruppen sammanstrålade på sen eftermiddag den 16 april på Bromma för avfärd mot Helsingfors och därefter vidare till Uleåborg. På morgonen den 17 april åkte vi till Kempele strax söder om Uleåborg där Volter har sina lokaler. Värd för besöket var Jarno Haapakoski, Volters vd. Besöket inleddes med att Jarno Haapakoski ingående beskrev tekniken och erfarenheter från de 8 anläggningar som förnärvarande finns i drift. Vi gick också igenom och diskuterade en investeringskalkyl. Volter Volter är ett relativt ungt företag som grundades av Juha Sipilä som ett resultat av otroligt höga anslutningskostnader till elnätet i kombination med ett intresse för att använda lokal råvara för el och värmeproduktion. Personalen består huvudsakligen av unga välutbildade specialister som också äger majoriteten av bolaget idag. Erik Persson Sida 1 av

2 Volters kraftvärmeanläggning i Kempele Volter har sina lokaler i ekokvarteret i Kempele. Ekokvarteret består av 10 villor i storlekar mellan 150 och 370 m2 som helt försörjs med el och värme från Volters kraftvärmeanläggning. Anläggningen fungerar också som Volters utvecklingsanläggning där olika tekniska lösningar testas i verklig drift. Eftersom denna anläggning körs utan anslutning till elnätet är den utrustad med en batteribank som, beroende på belastningen, kan försörja kvarteret med el i upp till 24 timmar om kraftvärmeverket står stilla för exempelvis service. Fig. 1. Detalj av det stora batteri som jämnar ut belastningen och fungerar som reserv. Fig. 2. Gasmotorn och generatorn inbyggda i bulleravskärmning. Erik Persson Sida 2 av

3 Teknik och ekonomi De första anläggningarna byggdes på plats, som anläggningen i Kempele. Numera är anläggningarna standardiserade och levereras normalt som en modul med samma mått som en vanlig 20- fotscontainer. De kan levereras som en öppen ram för integrering i en byggnad på plats eller helt färdiga med väggar och tak. I det senare utförandet kan de närmast jämföras med en standardiserad panncentral. Det som behövs i byggnadsväg utöver kraftvärmemodulen är ett flisförråd. Utöver det är det bara att ansluta el, värmekulvert och vatten till modulen. Rotorsluss El Värme Flisförråd Reaktor Vvx gas Gasfilter Gasmotor & generator Fig. 3. Principiell uppbyggnad av systemet. Huvuddelarna, utöver transportörer, pumpar styrsystem etc, består av i princip av flisförråd, rotorsluss, gasreaktor, värmeväxlare för gas, gasfilter, gasmotor och generator. Anläggningarna byggs i två storlekar, en som ger ca 30 kw el och 70 kw värme och en som ger ca 40 kw el och 100 kw värme. Anläggningarna går att köra på dellast och det är en fördel att ansluta dem till värmesystemet via en större ackumulatortank. Anläggningarna byggs normalt för anslutning till elnätet, men kan också byggas för ren ö-drift eller i hybridutförande där anläggningen kan köras både med anslutning till elnätet och i ö-drift. Styrsystemet medger helautomatisk drift, fjärrkontroll och fjärrövervakning. Gasmotorerna levereras kompletta från SISU Engines och är gaskonverterade dieselmotorer utan turbo med 4,9 respektive 8,4 l cylindervolym. Man räknar med att motorerna går att köra minst timmar innan renovering. Effektuttaget är mycket lågt jämfört med när motorerna används för dieseldrift. Värmen tas ut från systemet genom kylning av gasen efter gasgeneratorn, motorns kylvatten och genom kylning av motorns avgaser. Den interna vattenkretsen värmeväxlas mot det anslutna kulvertsystemet. Totalverkningsgraden uppges vara ca 80 %. Råvaran består av flis. Bränslekvaliten är mycket viktig för god funktion. I praktiken är det det endast aktuellt att används stamvedsflis. Flisen ska hålla en fukthalt på under 18 %, vara mellan 8 och 50 mm stor och får inte innehålla några större mängder finmaterial. För den mindre anläggningens (30 kwe) drift går det åt ca 3,5 m3s flis per dygn och för den större anläggningen ca 4,5 m3s. Erik Persson Sida 3 av

4 Besök på privatägd anläggning i Uleåborg Anläggningen försörjer en större bostad med tillhörande pool, garage etc med el och värme. Anläggningen är platsbyggd och anpassad för att flisen ska kunna levereras med lastbil och tippas direkt i flisförrådet. Elanläggningen är utformad för att den både ska kunna köras ansluten till elnätet, vilket är det normala, och vid nätstörningar köras i ö-drift. Merkostnaden för detta jämfört med en enbart nätansluten anläggning angavs till ca kr. Fig. 4. Byggnaden som inrymmer kraftvärmeverket och flisförrådet. Erik Persson Sida 4 av

5 Fig. 5. Flisförrådsdelen av byggnaden med hydrauliskt upplyftbart tak (taket öppet) Erik Persson Sida 5 av

6 Besök på föreningsägd anläggning Anläggingen ägs och drivs av en lokal förening som tagit över en fd skola som nu används för diverse verksamheter. Tidigare har skolan fått sin värme från en flispanna. I detta fall är det en standardmodul komplett med väggar och tak som levererats. Flisförrådet är platsbyggt och består av en flisficka med betonggolv, fjäderomrörare och ett tak som kan rullas bakåt för att medge tippning av lastbil/kärra. Flisen levereras av en lokal entreprenör som hugger den med en traktordriven skivhugg och sluttorkar den i en vagnstork före levererans. Torktiden i vagnstorken uppgavs vara någon enstaka dag. Fig. 6. Krafvärmetverket till vänster och flisförrådet till höger. Flisförrådets tak bakåtskjutet för påfyllning. Erik Persson Sida 6 av

7 Fig. 7. Interiör från kraftvärmeverket. Förgasaren rakt fram, flisinmatning till höger och gasfilter bakom väggen till vänster. Fig.8. Askutmatningsskruvar från förgasaren och gasfiltret. Avslutning Efter anläggingsbesöken återvände vi till Volters lokaler och diskuterade kort vad vi sett samt investeringskostnder etc. En anläggning kostar i storleksordningen EUR utan flisförråd och installation. Erik Persson Sida 7 av