kolkraftverk Hearing om: Konkurrens om skogsråvaran Lars Stromberg 24 januari 2013

Transkript

1 Marknad för biomassa för sameldning i kolkraftverk Hearing om: Konkurrens om skogsråvaran Stockholm den 24 januari 2013 Lars Strömberg 1

2 Biomassa i en vanlig panna - tekniken och restriktionerna 2

3 View of the Schwarze Pumpe Pilot Plant June

4 Samförbränning av biomassa i kolpannor Europa har mycket stor produktion av el med kol Många av dessa pannor kan eldas med en del biomassa Det är lätt att elda biomassa i en kolpanna om den malts ner till säg ~1 mm. Fukthalten spelar ingen roll. Begränsningarna ligger i Biomassa kostar tre gånger mer än kol Volymen biomassa är mycket stor och ska fraktas dit. Bränslehanteringen ska justeras eller byggas om Bara kolpannor med dåliga prestanda kan användas pga. beläggningar och korrosion 4

5 Drax: Bio fuel feed system < 5% of total new investment giving less than 1 /MWh extra cost 5

6 Biomassa vad kostar den? 6

7 Cost for biomass in nominal terms in Sweden 7

8 Cost for biomass in nominal terms in Sweden Hard Coal Lignite 8

9 Allowable cost for biomass to exchange lignite or hardcoal Coal cost at 8 /MWh and lignite cost at 5 /MWh Allowable cost of biofuel for exchange of lignite or hardcoal 30,0 25,0 Price of biofuel ( /M MWh) 20,00 15,0 10,0 5,0 Ekv cost Biofuel/Lignite Ekv cost of Biofuel/Hardcoal 0,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 Cost of CO2 ( /ton) 9

10 Biomassa i Europa planering och hroadmap 10

11 Elproduktionen i Europa 1. Kostnad Bränslekostnad Kostnad 11

12 Elproduktion i Europa Det är framför allt tre länder i Europa som har en stor elproduktion med kol Tyskland Polen Storbritannien Tillsammans genererar de ungefär 500 TWh el Detta motsvarar ungefär 1300 TWh bränsle 12

13 Förnybar Elproduktion i Europa Tyskland, Spanien, Frankrike, Italien och Sverige dominerar Avseende biomassa produktion är Tyskland störst med 34 TWh. Detta motsvarar ungefär 95 TWh biomassa. Sverige har ökat mycket de senaste åren och har nu 2013 över 20 TWh på årsbasis 13

14 Biomassa i Europa 14

15 Biomassa i koleldade kraftverk i Europa Totalt används idag över 2800 TWh kol i Europa för att producera över 1100 TWh el och värme. Dessutom produceras över 123 TWh el med biomassa av skilda slag. Säg nu att man skulle byta ut 10% av det använda kolet i de tre största länderna till biomassa För Tyskland dskulle edetta agey ytterligare gae26 TWh el För Storbritannien ger det 10 TWh För Polen ger det 14 TWh Tillsammans motsvarar detta ungefär 140 TWh biomassa. Detta är en fördubbling av mängden biomassa som redan används Vidare kan man konstatera att i Polen händer inte så mycket, Tyskland har inget speciellt program för att introducera mer biomassa i elproduktion systemet, medan i England har man redan med råge överträffat prognosrena 15

16 Biomassa i Tyskland planering och hroadmap 16

17 Elproduktion i Tyskland Installerad effekt och säker effekt GW 160 Erneuerbare Wasserkraft 140 Kernenergie 51 Gas Steinkohle 120 Braunkohle Sonstige ostnad Installierte Leistung Gesicherte Last 17

18 Energiomställningen i Tyskland 18

19 Biomassa i Tyskland Tyskland producerar redan över 35 TWh med biomassa. I planerna för die Energiewende inkluderas knappt 70 TWh. En ökning till 2030 med 35 TWh eller ungefär 100 TWh bränsle. Översatt till ton pellets ets är det c:a 21 miljoner ton. Policyn innefattar: Biomassa anses inte i första hand ska eldas, utan förädlas till något annat För att hålla uppe utnyttjandegraden ska det primärt användas till kraftvärme (KWK) För att stimulera inhemsk bränsle produktion anser man att det inte ska eldas i stora kraftverk, utan mycket utspritt i små KWK Stimulansåtgärderna riktas således inte direkt mot biomassa, utan mot småskalig produktion i kraftvärme, där det finns ett stort subventionsprogram (KWK) parallellt med programmet för förnybara energikällor. (EEG) Man anser att detta är tillräckligt för att klara omställningen helt och hållet. 19

20 Biomassa i Storbritannien planering och hroadmap 20

21 Elproduktion i Storbritannien 21

22 Kostnadsbedömningar av olika sätt att minska CO2 utsläppen 22

23 Användning av biomassa för Elproduktion i Storbritannien 23

24 Användning av biomassa för Elproduktion i Storbritannien Inhemska versus importerade volymer 24

25 Biomassa i Storbritannien Sameldning med biomassa i kolanläggningar är det i särklass billigaste sättet att minska CO 2 utsläppen Man ser biomassa sameldning som en övergångslösning Efterhand fasas gamla kolanläggningar ut, och ger inget tillskott Man kan bara producera en liten del av biomassan i landet I planerna finns det över 200 TWh produktion med biomassa 2030, och för närvarande ungefär 15 TWh Detta motsvarar en total t konsumtion av c:a 800 TWh biomassa Av detta anses ungefär 80% behöva importeras, motsvarande 130 miljoner ton pellets eller briketter Varaktigt ser man ungefär 80 TWh el eller 200 TWh biomassa som rimligt. Av detta behöver mindre än hälften importeras, eller miljoner ton. Allt möjliggörs med subventionerna ROC (Renewable Obligation Certificates) som 2013 utgår med 51 per MWh. Motsvarar någonstans runt 75 /ton CO 2 25

26 Biomassa marknaden för sameldning i Europa Sameldning med biomassa i kolanläggningar är oftast det billigaste sättet att minska CO 2 utsläppen (näst efter CCS) Investeringarna i anläggningen är relativt små även för ett separat bränslesystem. (< 5 %, eller c:a 1 /MWh) Biomassa sameldning är en övergångslösning Biomassa kan bara introduceras i ganska dåliga underkritiska kolanläggningar vika gradvis fasas ut och ger inget tillskott Största hindret är kostnaden för biomassa Halvera priset eller subventionera med över 50 /ton CO2 I planerna från kommissionen finns en ökning med nära 300 TWhel med biomassa En stor del av detta är till en början sameldning Efterhand blir det dedikerade biomassa kraftverk, helst kraftvärmeverk Det förefaller som det snarare blir 200 TWh ytterligare För att klara detta kommer nog hälften vara handlad biomassa över gränserna. Detta ger en marknad varaktigt med ungefär motsvarande 300 TWh bränsle, ekvivalent med 60 miljoner ton pellets. 26

27 Power generation (Pathway project) 30% CO2 reduction by 2020 and 93% by 2050 (EU27+Norway) 5000 (cf. Energy Roadmap 2050 Reference high GDP & Diversified Supply Technologies ) New Others New Wind Electricity gen neration [TWh h] Wind Gas Hard coal Lignite biomass & waste PV Lignite CCS New Gas Hard coal CCS New Biomass Gas CCS Coal-Bio CCS cofire Lig-bio CCS cofire 1000 Nuclear Nuclear reinvestments 500 Hydro replacements Hydro Year Lars Stromberg 24 januari

28 ] Filip har nog ganska a rätt i sitt sttdaga diagram TWh el 2030 i Europa verkar rimligt New Others New Wind Electricity generation [TWh biomass & waste Wind PV Gas Hard coal Lignite Lignite CCS New Gas Hard coal CCS New Biomass Gas CCS Coal-Bio CCS cofire Lig-bio CCS cofire 1000 Nuclear Nuclear reinvestments 500 Hydro replacements Hydro Year Detta är alltså ungefär 5 7%av hela elproduktionen 28

29 Back up? Lars Stromberg 24 januari

30 Biomassa i Europa 30

31 Biomassa i Europa (kostnaden inkluderar inte kraftanslutningar) 31

32 Förnybar Energiproduktion i Storbritannien 1. Kostnad Bränslekostnad 32

33 Restriktioner för pannor (förutom lagring och bränslehantering) För stora kraftpannor i 1000 MW klassen De har överkritiska ångdata, dvs. Ångtemeperaturen är över 600 C ocg överskrider den temperatur som man klarar med biomassa, ungefär 525 C Inblandningen maximeras till 5-10 % Mindre underkritiska pulver pannor Slaggning och påslag av aska Utbränningen Fluidiserade bäddar Sintring Beläggningar 33

34 Förbränning istorapannor Reaktiviteten av biomassa är mycket hög Andelen flyktiga beståndsdelar är högt 80% Charens struktur gynnsam En biomassa partikel kan vara mycket större än en kolpartikel för samma brinntid Kol typiskt 90% < 100 μm Biomassa kan vara upp till 1000 μm I stora pannor kan en kolbrännare vanligtvis enkelt elda även biomassa. Biomassa har annorlunda NO x kemi Flera pannor har konverterats med goda resultat i England Fiddlers Ferry Tilbury Drax 34

35 Co-combustion biomass mixing g% Co combustion limitation due to ash originated corrosion is not fully known. Corrosion of three kinds Superheater ash melts contains Cl, leading to rust for ferrous materials with superficial temperature above 500 C Wall corrosion similar il to sulphur and carbon monoxide corrosion for coal Low temperature corrosion in tail end convective surfaces, sulphur, chlorine and ammonia Clogging of surfaces and catalysts Low temp melting salts due to presence of alkali and CO. The possible mixing content is determined besides the boiler data, Coal ash constitution Biomass ash constitution Contradicting constituents in the ash mix, as Ca, K, S, P, Si and halogens At present there are no practical means to determine the allowable mixing percentage for a boiler in general terms, beside tests at site 35

36 Fuel properties 36