Tredjepartstillträde till fjärrvärmemarknaden

Transkript

1 Tredjepartstillträde till fjärrvärmemarknaden MVKN10 Energitransporter Filip Adielsson I-06 Erik Gustavsson I-06 HT 2009

2 1 Förord Detta är arbete gjort i kursen Energitransporter MVKN10 på Lunds Tekniska Högskola under höstterminen Rapporten har tillkommit som ett resultat av en undersökning av tredjepartstillträde på fjärrvärmemarknaden. 2 Sammanfattning Idag är den svenska fjärrvärmemarknaden relativt oligopolistisk. Att fritt tillåta tredjepartstillträde skulle innebära ett flertal fördelar men även vissa risker. Dels skulle vilken aktör som helst med vämetillgångar kunna distribuera ut dessa i fjärrvärmenäten. Detta skulle innebära både miljömässiga och ekonomiska fördelar. Detta gör även att prissättningen kommer att bli marknadsmässig och kunden kan dra nytta av detta. Risken består främst i att tillgången på värme snabbt kan förändras eftersom företag agerar utifrån sina egna vinstintressen. En lösning på detta problem är att nätbolagen har ansvar för att det hela tiden finns värme i näten. Det kommer förmodligen innebära att kunden betalar en nätavgift och en förbrukningsavgift; ungefär som på elmarknaden. Prissättningen som rekommenderas vid denna typa v marknad är marginalprissättning eftersom den fördelar nyttan på ett rättvist sätt mellan aktörerna. Förändringarna som föreslås är ganska omfattande och kommer därför inte att genomföras över en natt. Det krävs stora förändringar i lagstiftningen och sådana processer tar lång tid. i

3 Innehållsförteckning 1 Förord... i 2 Sammanfattning... i 3 Introduktion Syfte Metod Fokus Teori Historia Teknik Produktion Distribution Förutsättningar för fjärrvärme Empiri Den svenska fjärrvärmemarknaden idag Olika former av tredjepartstillträde Obegränsat tillträde Gradvis tillträde Delvis tillträde En uppköpare Exempel från Sverige Analys Intern kontra extern användning av spillvärme för industrin Regionala och lokala nät Prissättningsmodeller Källförteckning ii

4 3 Introduktion 3.1 Syfte Syftet är att beskriva fjärrvärmenätet och utreda möjligheterna till tredjepartstillträde till marknaden. 3.2 Metod Vi var valt att studera olika rapporter och artiklar på området. Vi har även använt oss av relevant litteratur som behandlar den tekniska biten. Därefter har vi beskrivit teori, empiri och gjort egna analyser och slutsatser. 3.3 Fokus Fokus har lagts på den svenska fjärrvärmemarknaden och dess förutsättningar och regleringar. 1

5 4 Teori 4.1 Historia Det finns spår av fjärrvärmeliknande system från antiken. Idén är densamma som dagens även om metoderna sedan dess förändrats avsevärt. Det första moderna fjärrvärmesystemet härrör från slutet av 1800-talet i New York. Rester av detta system förser än idag delar av Manhattan med värme. Även Sverige var tidiga med fjärrvärme. Dock kan man diskutera om detta var fjärrvärme i riktig bemärkelse eftersom då detta system från 1878 bara värmde upp ett antal sjukhusbyggnader. Utvecklingen i Sverige stagnerade sedan bland annat på grund av motstånd från etablerade energileverantörer. Dessutom hade vi redan billig elkraft från vattenkraften. Det dröjde ända fram till mitten av 1900-talet innan utvecklingen tog fart igen. Städerna växte till följd av industrialisering och i takt med detta så ökade även behovet av både värme och el. Det första riktiga fjärrvärmesystemet invigdes 1948 i Karlstad och levererade från början värme till ett gjuteri. Ett år senare anslöts även sju bostadshus innefattande 120 lägenheter. Efter detta byggdes fjärrvärme ut i flera större städer i Sverige. Det dröjde dock fram till mitten av 70-talet innan expansionen exploderade. Detta berodde främst på oljekrisen och att miljonprogrammet 1 till stor del använde fjärrvärme. Från 1960-talet till 1980-talet fördubblades produktion två gånger för att sedan avstanna något på grund av den kraftiga kärnkraftsutbyggnaden. På senare år har expansionen återigen tagit fart, nu mycket på grund av de miljöfördelaktiga aspekterna samt de stigande energipriserna. (1) (2) 60 Fjärrvärmeutveckling i Sverige TWh Figur 1. Ökning av fjärrvärmeproduktion i Sverige. 1 Miljonprogrammet byggde på ett riksdagsbeslut från 1965 att på 10 år bygga 1 miljon bostäder i Sverige för att lösa dåtidens bostadskris. 2

6 4.2 Teknik Produktion I stort sett alla värmeproducerande processer kan användas för att tillhandahålla fjärrvärme. Ofta består ett fjärrvärmesystem av flera olika typer av värmekällor. Värmeproducerande källor kan enligt Sven Werner delas upp i bas- och spetsanläggningar. Basanläggningen har en hög fast kostnad men en låg rörlig och lämpar sig bra åt grundförsörjning av värme. Spetsanläggningen är det motsatta och har låg fast kostnad men lite högre rörlig. Denna typ är lämplig att använda som komplement vid behovstoppar. Genom att kombinera de två typerna kan man erhålla en lägre totalkostnad jämfört med att enbart använda ett av alternativen. Nedan beskrivs några exempel som kan kombineras Förbränningsvärme Detta är den klart dominerande tekniken för att producera fjärrvärme världen över. Man kan till exempel ta till vara på värme som produceras som en biprodukt i kraftverk. Man förbränner ett bränsle, till exempel kol, och förångar vatten för att driva ångturbiner. Detta producerar el men värmen som uppkommer kan fångas upp och distribueras ut via fjärrvärme. Förutom kraftverk existerar även rena värmeverk vars enda syfte är att producera värme. Dessa har blivit relativt vanliga i Sverige där man förbränner bland annat sopor och biobränsle. Biobränslet är en restprodukt från skogsindustrin vilket gör detta alternativ mer miljövänligt än kolförbränning. Ett tredje alternativ är en kombination av de båda, kallat kraftvärmeverk. Dessa producerar både värme och el och får på så sätt en högre verkningsgrad. (3) Figur 2. Schematisk bild på ett kraftvärmeverk. Källa: Värme från kärnkraft Även här är det primära syftet att producera el. Värme är en spillprodukt som kan fångas upp i processen. Man har länge utrett möjligheten att utnyttja detta i Sverige och i andra länder som har kärnkraftverk. Ett problem är att kärnkraftverken ofta ligger en bit ifrån de stora städerna så transportsträckan för eventuell spillvärme blir lång och därmed kostsam. Det har dock prövats i på enstaka platser i forna Östtyskland. Ett annat problem det talas om är riskerna för att radioaktivitet eventuellt skall överföras till fjärrvärmenätet. (3) 3

7 Solenergi Solenergi har prövats i form av stora solfångaranläggningar där värmen från solen fångas upp och distribueras ut. Problemet här är de stora variationerna i soltillgång över året och därför kommer det krävas stora lagringskapaciteter som ofta är kostsamma. Denna teknik lämpar sig därför bäst som ett komplement till någon annan värmekälla. (3) Figur 3. Schematisk bild av en solfångare. Källa: Geotermisk energi Denna produktionsform är vanligast på Island där förutsättningarna för geotermisk energi är mycket goda. Det är en mycket miljövänlig teknik som främst innebär stora investeringskostnader. Det handlar om att utnyttja värme från vatten och ånga i jordens inre. Förutom på Island så har det även testats på andra håll, bland annat i Lund. Där får man dock använda sig av värmeväxlare för att ta till vara på värmen eftersom det underjordiska vattnet inte är tillräckligt varmt för att distribueras direkt till fjärrvärmenätet. (3) 4

8 Figur 4. Geotermisk fjärrvärme. Källa: Stora elpannor Denna metod började användas under 1980-talet när elpriset var mycket lågt. Metoden är naturligtvis mycket beroende av låga elpriser för att bli ekonomiskt försvarbar. Den anses dessutom vara ineffektiv då det är lättare att distribuera el som hushållen själva kan utnyttja till värmeproduktion. Även denna metod kan användas som komplement för att jämna ut svängningar och till exempel bara användas nattetid då elpriset är lågt. (3) Industriell spillvärme Som rubriken antyder handlar det om att utnyttja överskottsvärme från industriprocesser. Denna spillvärme kan komma från flera olika sorters processor, till exempel masugnar i stålkraftverk och ånga från pappersbruk. Fördelen med denna teknik är att om man skulle vilja utnyttja den så är behovet ofta stort i närområdet runt en industri då det ofta bor mycket människor runt om. Det finns dock mycket som talar emot denna metod. Främst talas det om en osäkerhet i att företagen agerar utifrån sitt eget vinstintresse och kan därmed när som helst besluta sig att ändra på förutsättningarna om man till exempel skulle få ett ökat internt värmebehov. Dessutom finns det politiska hinder i form av tillträde till fjärrvärmenätet. Fördelen är att det finns väldigt mycket outnyttjade resurser som är relativt lättillgängliga, speciellt i Sverige som har en stor basindustri. (3) 5

9 4.2.2 Distribution Fjärrvärme distribueras i rörledningar innehållande någon typ av värmebärare. Ledningarna kan dras antingen ovan eller under jord. Under jord är dock det absolut vanligast förekommande Värmebärare De absolut vanligaste värmebärarna är vatten och ånga. Dessa har fördelen att vara lättillgängliga och miljövänliga. De är dessutom inte särskilt korrosiva, det vill säga de sliter inte på rör och annan utrustning. Ångsystem var vanligast innan andra världskriget men på senare år har vatten kommit att ta över mer och mer. Dock har även andra värmebärare prövats, till exempel olja. Olja har använts inom byggnader och har fördelen att den kan ha hög temperatur utan att förångas. Nackdelen är naturligtvis att olja är dyrt och svårtillgängligt. Dessutom är det en miljöfara om läckage skulle uppstå. Skall värmen transporteras längre sträckor bidrar även den höga temperaturen till större värmeförluster. För att minska dessa värmeförluster i ångburna system så har man undersökt ämnen med lägre förångningstemperatur än vatten, till exempel ammoniak. Undersökningar görs ständigt för att ta fram värmebärare med bättre egenskaper. (3) Rörsystem Fjärrvärme kan distribueras i ett-, två-, tre- eller fyrarörssystem. Ettrörssystemet finns främst på Island. Ett ettrörssystem är ekonomiskt fördelaktigt eftersom det är billigare att anlägga. I sin idealform har man dessutom väldigt lite spill. Idealformen bygger på att värmeavgivningen via element är så stor att temperaturerna i tappvattnet lämpar sig för direkt användning. Utflödet genom tappvattnet motsvarar behovet av inflöde i systemet och därmed får man inget spill. Dock är detta sällan fallet och man måste ofta kyla av vattnet innan det kan användas i kranarna. Dessutom är sällan utflödet via tappvattnet tillräckligt varför man måste låta lite vatten flöda ut oanvänt. Det vanligaste i Sverige idag är tvårörssystemet som bygger på ett tillförselrör och ett returrör. Detta blir självklart något dyrare än ett ettrörssytem att anlägga men man får samtidigt inte samma spill av varmvatten eftersom det kan forslas tillbaka genom returröret. Tre- och fyrarörssystem erbjuder bättre flexibilitet vid svängande behov eftersom det finns två inflöden. Ett för tappvatten och ett för värme. På detta sätt kan man sänka temperaturen i värmeledningarna på sommaren och samtidigt bibehålla en hög temperatur på tappvattnet. Skillnaden mellan tre- och fyrarörssystemen är att i ett fyrarörssystem är även returvattnet separerat. Dessa två system är dyrare än de lite enklare att anlägga. Kombinationer av de olika systemen går att använda och är i många fall att föredra. Ett exempel där detta är effektivt är att använda ett ettrörssystem för en längre transportsträcka och sedan låta detta värma upp ett tvårörssystem som i sin tur är kopplat till ett stadsnät. Det är också vanligt att ha ett tvårörssystem fram till fastigheter som sedan internt använder ett fyrarörssystem. (3) 6

10 Figur 5. Exempel på en kombination av två- och trerörssystem. Källa: Förutom rörsystemen så har vissa försök gjorts att transportera uppvärmt vatten via till exempel järnväg till fjärrvärmesystem. Detta skulle kunna vara en fördel om man vill kunna hämta värme från avlägsna industrier utan att behöva dra dyra ledningar. Detta ställer dock även vissa krav på utbyggnaden av järnvägsnätet. 4.3 Förutsättningar för fjärrvärme För att slå sig in på fjärrvärmemarknaden krävs att många förutsättningar är uppfyllda. Stora investeringar måste göras initialt, till exempel måste industrin anpassas om det är ett industriföretag och mycket kapital måste satsas på ny utrustning som inte har med kärnverksamheten att göra. Eftersom återbetalningstiden på ett sådant projekt är mycket lång kan det vara svårt att övertyga ägare och andra intressenter. Man måste även hitta ett sätt att distribuera värmen till hushåll utan att denna kostnad överstiger kostnadsbesparingen med centraliserad värmeproduktion. Spillvärme har här en stor fördel eftersom värmen är en spillprodukt och kostnadsbesparingen är väldigt stor vilket medför enbart en investeringskostnad i början men en låg rörlig kostnad. Något som talar emot spillvärmesarbete är dock osäkerheten i den politiska regleringen som är svår att förutse på lång sikt. Det är ofta kommuner som satsar på fjärrvärme eftersom det krävs ett högt miljömedvetande, de ekonomiska incitamenten är ofta inte nog. (4) För en industri krävs också att man inte tjänar på att använda spillvärmen internt. Detta beror på energipriserna samt anläggningens ålder, skick och storlek. (5) 7

11 5 Empiri 5.1 Den svenska fjärrvärmemarknaden idag Man kan idag inte tala om en marknadsmodell eftersom det i Sverige finns ett antal olika fjärrvärmenät. Förutsättningarna och ägarförhållandena skiljer sig åt i dessa och följaktligen ser prissättningsmodellerna olika ut. Exempel på två olika prissättningsmodeller är marginalprissättning och självkostnadsprissättning. Den senare tillämpas främst av kommunala bolag och anses inte affärsmässig. Detta har därför lett till kritik från bland annat konkurrensverket som menar att värmebolagen utnyttjar sin monopolistiska ställning. Bland annat har förslag uppkommit om att skilja fjärrvärmemarknaden från den övriga värmemarknaden genom att skapa konkurrens det vill säga öppna marknaden för tredjepartstillträde. (6) Marginalprissättning används främst i de nät som ägs av privata aktörer. Denna modell innebär att priset kommer att stiga om man vid behovstoppar tvingas producera värme genom förbränning av till exempel olja. (6) En tredje modell för prissättning är konkurrensprissättning. Denna går ut på att priset sätts genom att jämföra uppvärmningskostnaden med andra värmekällor. Kritik mot detta system har framkommit eftersom det tar bort de ekonomiska fördelarna för kunden och fjärrvärmebolagen får därför del at nätets hela ekonomiska nytta. (6) 5.2 Olika former av tredjepartstillträde Sverige har redan idag ett ganska omfattande samarbete med industrin vad gäller fjärrvärme. Av Sveriges totala fjärrvärmemarknad på 60TWh står idag industrin för 6TWh eller 10 %. Främst är det industrier som ligger nära bebyggelsen som producerar detta. Det går att se både miljömässiga och ekonomiska fördelar i samarbete mellan industrier och fjärrvärmemarknaden genom minskade utsläpp och minskad användning av dyrare bränslen till exempel olja. Det kan dessutom innebära ekonomisk vinning för industrin att slippa köpa in kyla och istället leda ut spillvärme i fjärrvärmenätet. Trots fördelarna går utökningen av samarbetet ganska långsamt. Detta beror till stor del på gamla traditioner och en stark vilja hos företagen att mer och mer satsa på enbart sin kärnkompetens. (6) I en rapport som utarbetats av regeringen 2005 identifierades ett antal möjliga former för tredjepartstillträde på den svenska fjärrvärmemarknaden. Dessa är tekniskt möjliga men kraven på systemen som måste finnas är höga. Dessutom måste reservkapacitet och möjlighet att snabbt byta leverantör finnas. Några av dessa beskrivs i detta kapitel. 8

12 5.2.1 Obegränsat tillträde Obegränsat tillträde till marknaden skulle innebära minimal reglering av staten i likhet med elmarknaden. Här skulle producenter få fritt tillträde att producera och distribuera sin värme via fjärrvärmenätet. Det enda som krävs är att en kund finns inkopplad i nätet. Inga krav ställs på värmens kvalitet, temperatur eller kontinuitet. På en sådan marknad skulle alla typer av värmeproducenter vara inkopplade, till exempel industriell spillvärme och kraftvärmeverk. Det finns också en tanke om en annan form av tredjepartstillträde där en begränsning finns till den fysiska distributionen, ingen handel på marknaden Gradvis tillträde Detta bygger på att den tredje parten får ansöka om tillträde till fjärrvärmenäten. Ansökan kan gälla antingen försäljning av värme till en specifik kund, överföring till ett annat nät eller försäljning av värme till det lokala fjärrvärmeföretaget. En myndighet prövar först ansökan och om nätägaren inte vill ge tillträde kan myndigheterna även pröva om tillträdet tillför någon samhällsnytta och därmed skall tillåtas Delvis tillträde Denna form ser ut ungefär som gradvis tillträde men här skiljer man på produktion och distribution vilka prissätts var för sig. Dessutom sker prissättningen på värmen via en börs. Vill nya producenter slå sig in på marknaden skall detta prövas av myndigheterna En uppköpare En lokal uppköpare köper all värme av olika producenter och distribuerar själv ut den till kunderna efter behov. Detta innebär att värmeproduktionen blir konkurrensutsatt och att alla får möjlighet att sälja sin värme till denna uppköpare. Spillvärme kan nu konkurrera med andra typer av värmeproduktion som till exempel biobränsle och värmepumpar. Figur 6. Grad av öppning vägs mot grad av reglering på marknaden. Källa: SOU 2005:33 9

13 5.3 Exempel från Sverige En undersökning har gjorts i Sverige där man studerat den lokala energimarknaden. Försöken är gjorda i Gävle-området och innefattar tre kommuner, tre industrier och fyra energibolag. Dessa aktörer utgör ett fjärrvärmesystem. Man har jämfört olika kombinationer av förändringar gällande användadet av spillvärme. Till exempel har man laborerat med inköp av elektricitet och olja. Man har studerat alla olika kombinationer för att se vilket som ger den största vinsten för företaget. Man använder sig av två värmemarknader som är tillgängliga för företaget. Dels den lokala fjärrvärmemarknaden och dels den regionala värmemarknaden innefattande alla aktörer. Den industri som undersöktes mer noggrant var Stora Ensos pappersbruk i Skutskär. Priset vid försäljning på den lokala, mer reglerade, fjärrvärmemarknaden styrdes av avtal mellan bruket och det lokala fjärrvärmebolaget. Priset på den regionala marknaden styrdes däremot av marginalkostnaden för bränslet i systemet. Det visade sig att försäljning på den regionala marknaden gav en 7 % högre vinst än försäljning på den lokala marknaden. Figur 7. Regionen som undersökts. Källa: (7) En annan aspekt för Stora Enso att ta hänsyn till är att för att kunna leverera även vid hög efterfrågan på marknaden (speciellt under vintern) så måste bark brännas istället för att säljas. Detta gör i sin tur att man elektricitet genereras i turbinen eftersom mer ånga passerar. Det visar sig dock att fjärrvärmesystemet gör en vinst på att låta Stora Enso bränna mer bark. Alternativet hade varit att låta fjärrvärmebolagens oljepannor täcka topparna i värmeefterfrågan vilket även är en miljömässig nackdel. Andra exempel på ändringar i systemet som man har tittat på är att utöka utnyttjandet av värme från avloppsvatten. Här visar det sig att vinsten ökar om försäljning sker på den regionala marknaden men inte på den lokala. Andra variabler som undersökts är införande av värmepump, processintegrering och elgenerering. (7) 10

14 Figur 8. Processen som undersökts. Källa: (7) 11

15 6 Analys 6.1 Intern kontra extern användning av spillvärme för industrin Trenden idag för nästan alla företag är att mer och mer satsa på sin kärnverksamhet samtidigt som andra funktioner i företaget outsourcas. Detta innebär att det krävs starka incitament för att ett företag skall investera i utbyggnad av fjärrvärme. Som det ser ut nu är hindren för att komma in i fjärrvärmenäten så pass stora att få företag tycker det är lönt att lägga ner kraften och pengarna som behövs. Först om näten öppnas så att man enkelt kan leda ut sin värme och sälja direkt till kund/värmebolag kan man börja tala om konkurrensen mellan intern och extern användning. Faran för kunderna är att företagens vinstintresse alltid kommer i första hand. Därför kan problem uppstå om det plötsligt visar sig att en industri kan tjäna mer på att använda spillvärmen internt. Dessa problem kan lösas till exempel genom stor tillgång på reservkapacitet eller genom avtal och uppsägningstider som ger kommunerna tid att anpassa sig och andra industrier möjlighet att täcka upp behovet och sälja sin egen värme. 6.2 Regionala och lokala nät Som vi såg i exemplet från Gävle-området så tjänar systemet på att utnyttja spillvärmen till fjärrvärme. Det gäller bara att se till så att förtjänsten hamnar på rätt ställe. Om Stora Enso bränner sin bark istället för att sälja den så vinner systemet på detta. Säljs värmen på den lokala, reglerade marknaden så hamnar förmodligen en stor del av förtjänsten hos ett värmebolag, som till ett bra pris köper värmen och säljer den dyrare till kunderna. Om det däremot såldes till den regionala marknaden så hamnade en större förtjänst hos Stora Enso och dom borde därför vara mer villiga att sälja spillvärme till en sådan marknad än en lokal. 6.3 Prissättningsmodeller Den prissättningsmodell som vi anser passar bäst för fjärrvärmemarknaden är marginalprissättning. Detta gäller under förutsättning att kunderna har frihet att välja leverantör och uppvämningsalternativ fritt. Prissättningsmodellen är bra eftersom den främjar konkurrens och fördelar nyttan inom nätet mellan kund och leverantör. Dessutom visar försöken i Gävleregionen att nyttan för hela nätet blev som störst vid denna prissättning. Nackdelarna med konkurrensprissättning är av samma anledningar dåligt eftersom kunderna inte får någon ekonomisk nytta av att välja fjärrvärme framför andra uppvärmingsalternativ. Vad gäller självkostnadsprissättning så drivs den inte av några marknadsmekanismer och försvårar för tredjepartstillträde. Den eliminerar dessutom incitamenten att effektivt framställa värme till näten. 12

16 7 Källförteckning 1. Fjärrvärme, Svensk. Fjärrvärme A Real Success Story. Svensk Fjärrvärme. [Online] den Wikipedia - Fjärrvärme. Wikipedia. [Online] 3. Werner, Sven och Fredriksen, Svend. Fjärrvärme - teori, teknik och funktion. Lund : Studentlitteratur Lund, Fjärrvärme och kraftvärme i framtiden - SOU 2005:33. u.o. : Regeringen, Excess heat from kraft pulp mills: Trade-offs between internal and external. Jönsson, Johanna, o.a. 2008, Energy Policy, s Kempe, Christian. Tredjepartstillträde i fjärrvärmenät. Lund : LTH, A Swedish integrated pulp and paper mill - Energy optimisation and local heat cooperation. Klugman, Karlsson och Moshfegh. 2009, Energy Policy, s Modeling an industrial energy system: Perspectives on regional heat cooperation. Klugman, Karlsson och Moshfegh. 2008, International Journal of Energy Research, s