Optimering av olika avfallsanläggningar

Transkript

1 Optimering av olika avfallsanläggningar ABBAS GANJEHI Handledare: LARS BÄCKSTRÖM

2 Inledning Varje dag ökar befolkningen i världen och i vår lilla stad Umeå. Man förutsäg att vid år 2012 har Umeås folkmängd passerat strecket. Med större folkmängd innebär större boende efterfrågan och fler företag. Detta i sin tur kommer att öka värmebehovet för staden Umeå. Tanken med detta arbete är att hitta det mest lönsamma lösning för det ökade värmeefterfrågan. Genom att återvinna och på bästa sätt ta hand om vårt avfall kan vi spara på naturens resurser. Avfall är inte bara det som blir över - avfall är också en värdefull resurs. Men för att återvinna material, energi eller näring ur avfallet och behandla det på ett miljöriktigt sätt måste det sorteras och lämnas på rätt sätt och på rätt ställe. Avfallshanteringen utgår ifrån den så kallade avfallshierarkin. Det innebär att avfall i första hand ska återanvändas, därefter materialåtervinnas eller förbrännas för att i sista hand deponeras, det vill säga läggas på soptipp. Miljömässigt har man kunnat konstatera att den här ordningen är att föredra, det vill säga att det är sämst att deponera avfallet. Genom att sortera avfallet vid källan finns det stora möjligheter att använda avfallet som en resurs, till exempel att använda gamla tidningar som en råvara vid produktionen av nya tidningar. Miljömässigt kan man dessutom konstatera att det innebär stora energivinster att använda sekundär råvara. Det går till exempel åt 95 procent mer energi för att ta fram nytt aluminium i förhållande till användning av återvunnet aluminium. För en del plastfraktioner och stål är motsvarande energivinst cirka 75 procent, och för glas och papper ligger energivinsten på cirka 20 procent.

3 Syfte Syftet med detta arbete var att optimera fyra olika avfallsanläggningar med olika avfallsflöde. De anläggningar som övervägdes var: Alternativ I: Är en anläggning med ett avfallsflöde av 10 ton/h för produktion av både el och värme. Alternativ II: Är en anläggning med ett avfallsflöde av 20 ton/h för produktion av både el och värme. Alternativ III: Är en anläggning med ett avfallsflöde av 10 ton/h för produktion av bara värme. Alternativ IV: Är en anläggning med ett avfallsflöde av 20 ton/h för produktion av bara värme. Målet var även att ta reda på hur olika kalkylräntor och olika produktpriser kan påverka anläggningarnas lönsamhet.

4 Metod Investeringskalkylen En investeringskalkyl skapades för de fyra alternativen, och med hjälp av denna så kunde återbetalningstider och avkastningar beräknas. Kalkylräntan sattes till 5 % och återbetalningstiden sattes till 25 år. Med de siffrorna kunde man räkna fram det årliga beloppet i form av lån som varje anläggning måste betala: K = s I (1) Där K är det årliga avbetalningen S är annuitetsfaktor I är investeringskostnad Annuitetsfaktorn bestäms med formeln: z i ( 1+ i) ( 1+ i) 1 s (2) = z Där i är kalkylränta z är återbetalningstiden Värmepris Värme priset kan variera under ett år. Den är dyrare på vintern när behovet är störst och självklar billigare på sommar när behovet är som minst. Den kan variera från 200 kr/mwh under sommar till 350 kr/mwh under vinter. Med detta i åtanke så var det rimligt att sätta värmepriset för anläggningarna till 300 kr/mwh för hela året. Investeringskostnad De specifika investeringskostnaderna för de olika anläggningarna varierar med storlek och produktionssyfte. De specifika investeringskostnaderna för de olika alternativen finns redovisade i tabell 1. Drifts- och underhållskostnader Drift och underhållskostnader varierar för varje anläggning också, självklart så beror det på anläggningens storlek. De specifika kostnaderna för olika alternativ är redovisad i tabell 1.

5 Tabell 1 Priser som använts för de ekonomiska beräkningarna för olika alternativ Produkter Avfall Värme El Förklaring Pris 100 kr/mwh 300 kr/mwh 350 kr/mwh Drift- och underhåll Personal 36 6,5 Mkr/år Material och resurser Kemikalie och El 8,4 Mkr/år Underhåll 2 % * investering Olika För behandling av avfall Mängd avfall * 5 kr/ton Olika Restprodukt behandling Botten aska Ca 5 Mkr/år Investeringskostnad Alternativ I Värme och El 500 Mkr Alternativ II Värme och El 750 Mkr Alternativ III Värme 400 Mkr Alternativ IV Värme 600 Mkr Koldioxid utsläpp En stor fördel bland andra med en avfallsanläggning är koldioxid utsläppet. Man har beräknat att 25 % koldioxid utsläpp för varje ton avfall. Man kan se i figur 1 vad koldioxid utsläppet hade varit om man hade använt andra bränsle än avfall för samma mängd produktion. Man kan se att i vissa fall är det dubbla och andra tredubbla eller mer Koldioxid utsläpp Ton/år Avfall Naturgas Kol Olja Figur 1 Koldioxid utsläppet för olika bränsle för samma mängd produktion

6 Resultat Känslighetsanalys Avfallspris Tanken var att se lönsamheten för de olika alternativen med dagens pris på avfall. Man varierar priset på avfall medans håller de andra produkters pris konstant. Alternativ I Alternativ II Alternativ III Alternativ IV Vinst (Mkr/år) Avfall (kr/mwh) Figur 1 Lönsamheten och det årliga vinsten för de olika anläggningarna med olika avfallspriser Man kan se i figur 1 att med avfallspriset som är idag, det vill säga 100 kr/mwh så är alternativ I och III inte lönsamma. För att de ska bli lönsamma så behövs det en höjning till minst 200 kr/mwh. Värmepris Hur dagens värmepris påverkar de olika alternativen kan man se i figur 2. Med de värmepris som användes i beräkningar, det vill säga 300 kr/mwh kan man se att även här är alternativ I och III knappt lönsamma, man ska även komma ihåg att 300 kr/mwh är alldeles för hög antagande för t.ex. under sommar. Alternativ I Alternativ II Alternativ III Alternativ IV Vinst (Mkr/år) Värmepris (kr/mwh) Figur 2 Lönsamheten för de olika alternativen med olika värmepris

7 El-pris Hur de olika två första alternativen påverkas av olika elpriser kan man se i figur 3. Med det pris som har använts i beräkningarna, det vill säga 350 kr/mwh är båda alternativen lönsamma. Alternativ I Alternativ II Vinst (Mkr/år) El-pris(kr/MWh) Figur 3 Lönsamheten för alternativ I och II med olika el-priser Kalkylränta Som vi har sett tidigare så är alternativ I och alternativ III knappt lönsamma med de priser som är idag. För att se om kalkylränta har något påverka på lönsamheten beräknades olika kalkylränta på kapitalkostnaden. Alternativ I 1000,0 5,0% 6% 7% Mkr 0, ,0 År Figur 4 Återbetalningstiden för alternativ I med olika kalkylräntor

8 Man kan se att med kalkylräntan som användes i beräkningar, det vill säga 5 % tar det nästan 13 år innan den totala kapitalkostnaden är betald. Alternativ II 1000,0 5% 6% 7% Mkr 0, ,0 År Figur 5 Återbetalningstiden för alternativ II med olika kalkylräntor Det här alternativet har den kortaste återbetalningstiden. Med en kalkylränta på 5 % tar det bara 7 år innan hela kapitalkostnaden är avbetalad. Alternativ III 1000,0 5% 6% 7% Mkr 0, ,0 År Figur 6 Återbetalningstiden för alternativ III men olika kalkylräntor

9 Med en kalkylränta på 5 % tar det 10 år innan hela kapital kostnaden är betalad. Alternativ IV 1000,0 5% 6% 7% Mkr 0, ,0 År Figur 7 Återbetalningstiden för alternativ IV med olika kalkylräntor Det här alternativet påminner väldigt mycket om alternativ II fast med en bättre avkastning.

10 Diskussion och slutsatser En de stora bekymren i världen är koldioxid utsläppet för tillfälle. Många länder håller på att reducera sin koldioxid utsläpp och många andra har som mål att reducera sitt utsläpp. Man kan reducera sitt utsläpp till en tredje del och även mer om man använder avfall istället för olja, kol eller natur gas. Med anledning till att Umeå som stad kommer att öka i storlek och befolkning så kommer även efterfrågan på värme och el att öka (se bilaga). Genom att bygga en till avfallsanläggning skulle vara till stor hjälp att tillfredsställa denna efterfrågan. Med dagen avfallspris är det bara alternativ II och alternativ IV som är lönsamma. För att alternativ I och III ska också bli lönsamma måste man ha ett avfallspris på minst 200 kr/mwh. Vi kunde se att även som avkastning tid hade alternativ II och IV det kortaste. Sen är det frågan om man ska producera både el och värme eller bara värme. Ur ekonomisk synvinkeln så är det nästan ingen skillnad, alternativ IV som är bara för produktion av värme har till och med kortare avkastnings tid än alternativ II. Men ur energimässigt synvinkeln så är det till större fördel att producera både el och värme, för då utnyttjar man omkring procent av avfallets energiinnehåll. Kraftvärmeproduktionen är också starkt kopplad till fjärrvärmebehovet vilket medför att elproduktionen följer värmeproduktionen. En fördel med detta är att el- och värmeefterfrågan varierar någorlunda likartat under både året och under ett dygn så den största elproduktionen sker när behovet är som störst.

11 Bilaga Effektdiagram Rökgas kond Dåva 2 Dåva 1 Pel Nya Anläggning Effektbehov M W