Etablering och marknadsutveckling för Energieffektivt företagande i Norrbotten Energikartläggning av NOVA Industri Kalix Mars 2007 Genomförandegrupp Tomas Burstedt Erik Svedjehed Handledare Hassan Salman Finansiärer:
Något om uppdraget, projektet och oss som gjort jobbet Kartläggningen av energianvändningen i olika företag i Norrbotten är en del i projektet Etablering och marknadsutveckling för energieffektivt företagande i Norrbotten. Projektets syfte är att skapa en plattform för besiktare med inriktning mot att effektivisera företagens energianvändning. Projektet skall leda till att ett kompetenskluster av kunniga besiktare byggs upp, som kan hjälpa företag med olika frågor inom energibesparingsområdet. Besiktare Tomas Burstedt: Skellefteå Kraft tel 0910-772769 e-post: tomas.burstedt@skekraft.se Besiktare Erik Svedjehed: Svedjehed consult AB tel 0923-21655 e-post: erik.svedjehed@dev.se Mobil: 070-3439843 Handledning: Hassan Salman/ETC 2
Innehållsförteckning FÖRETAGSFAKTA...4 ENERGIANVÄNDNING...5 ANALYS/ENERGIBALANS...5 ANALYS/VÄRME...6 VÄRMEDISTRIBUTION...7 PORTAR...7 MATERIALHANTERING...7 ANALYS/ELANVÄNDNING...7 ELKOSTNAD...8 NÄTKOSTNADER...9 TRYCKLUFT...9 EFFEKTIVISERINGSÅTGÄRDER/EL...10 EFFEKTSTYRNING...10 MOTORVÄRMARE...11 ENERGIEFFEKTIVISERING/VÄRME...11 PORTAR...11 FÖRSLAG TILL KONVERTERING AV VÄRME:...12 DAGENS LÄGE...12 FJÄRRVÄRME...12 PELLETSPANNA...12 VÄRMEPUMP...12 ÖVERSLAGSBERÄKNING/VÄRME...12 BILAGA 1 ENERGIBALANS...13 3
Företagsfakta Företaget bedriver verkstadsmekanisk industri med svetsning och maskinbearbetning i svarvar och fräsmaskiner. Företaget har 24 anställda och produktionen sker vardagar mellan 05.30-23.00 med skiftgång på vissa maskiner. Verksamheten bedrivs i egen fastighet. Lokalerna är från 1986 och tillbyggda i flera omgångar. Lokalytan är totalt 1800 m 2 inklusive kontor. (se figur 1) Figur 1: Lokalernas layout 1. Bäddfräs NC flerop 2. Bäddfräs NC flerop 3. Bäddtfräs NC flerop 4. Bäddfräs NC flerop 5. NC-svarv 6. Supportsvarv 7. Flerop svarv 8. 5-axlig flerop 9. Långhålsborrmaskin 10. Pelarborrmaskin 11. Kilspårsmaskin 12. Slipmaskin 13. Portalfräsmaskin 14. Kompressor 15. Travers 16. Travers 17. Supportsvarv 18. Gradsax 19. Kantpress 20. Verkstadspress 21. Rundbocknignsmaskin 22. Ringbockningsmaskin 23. Skärmaskin 24. Profilstångsax 25. Bandsåg 26. Bandsåg 27. Automatbandsåg 28. Bandslip 29. radialborrmaskin 30. Plasma 31. Svetsutsug 32. Lyftbord 33. Rondellsax 34. Pelarsvängkran 35. Travers 36. Travers 37. Travers 4
Energianvändning Förbrukning 2006 Eldningsolja: ca 6m 3 per år El: ca 380 000 kwh Anslutningseffekt: 199 kw Elleverantör: Skellefteå Kraft AB Spotpris med tillägg Nätägare: Vattenfall Tariff Lågspänning N4 El 380 MWh Olja 6 m 3 Processmaskiner Lokalvärme Materialhantering Analys/Energibalans Figur 2 visar hur el- och olja används i företaget. Figuren visar att ca 45 % av elen används för värme och ventilation. Detta p g a att de mesta av elen används som primär värmekälla i lokalerna. 40% 35% 30% 25% Andel % 20% 15% 10% 5% 0% Värmetillförsel olja Värmetillförsel El Ventilation Fastighetsel ute Belysning Personalens elanvändning Maskiner Figur 2: Diagram över använd energi på olika förbrukningsställen. Se vidare bilaga 1 för utförlig energibalans. 5
Analys/Värme Värmebehov i fastigheten m 2 u-värde gradtimmar kwh/år golv 1 800 0,25 131 928 59 368 vägg 595 0,2 131 928 15 699 tak 1 800 0,15 131 928 35 621 Fönster/dörrar 54 2 131 928 14 248 10*5 min/dygn Portar 12 2 131 928 35 166 2*5 min/dygn Portar 12 2 131 928 9 166 4*5 min/dygn Portar 12 2 131 928 15 166 1*5 min/dygn Portar 12 2 131 928 9 166 193 601 Värme av luft (m 3 vid 0,5 ggr omsättning i lokalen per timme, 60% återvinns) 3 150 47 kw 131 928 60% 54 856 248 457 Totalt används 200 000-250 000 kwh till värme i 1 800 m 2 lokaler. Detta motsvarar 165-210 kwh/m 2 och år och är en vanlig användning i liknande verksamheter. Klimatskalet, d v s isolering i väggar, tak, fönster och dörrar, är inte aktuella att åtgärda. Kontoret, som är ca 250 m 2,värms med direktverkande el och använder ca 50 000 kwh. Verkstaden värms med elpanna (42 kw), 2 st el-aerotemprar (á 12 kw) i förrådet samt olja. Ventilationen har värmeåtervinning och elbatteri (14 kw). 150 000-200 000 kwh av elanvändningen bedöms gå till värme (se figur 2). Oljepannan är en integrerad varmluftspanna av fabrikat Dantherm typ ka/kal 150 från 1986, effekt 77-166 kw. Brännaren är inställd på 1,5 steg av totalt 5 steg vilket indikerar en effekt på 100 kw. Enligt uppgift är pannan i drift hela året och inga inställningar ändras. Oljeanvändning (6 m 3 ) och pannans effekt antyder att pannan är i drift 300-600 timmar under året, dvs 3-6% av året. Pannan går troligen endast under perioder vintertid när extra effekt krävs som stöd för värme av ventilationsluft utöver återvinning och förvärmning med elbatteri samt vid kallras från öppning av portarna. De korta drifttiderna ger en låg verkningsgrad. Effektbehovet för värme bedöms till 50-60 W/m 2 eller 75-90 kw. Till det kommer ca 15 kw för direktelvärme i kontor och effekt för verksamhetens behov av ventilation och kompensation för kalldrag då portar öppnas. Det finns ett antal svetsutsug i monteringshallen som startar automatiskt i samband med svetsning. Utsuget går via ett filtersystem, Nederman filtermax. 6
Värmedistribution Företaget har vattenburen distribution av värme i alla lokaler utom kontoret (250 m 2 ) som har direktel. Inför en eventuell konvertering till biopellets, fjärrvärme eller värmepumpsystem behöver det utredas om det behövs en ombyggnad så att 150-200 MWh värme kan tillförs på ett ställe. Portar Produktionshallen har 4 st större portar, varav en används mera frekvent och är försedd med fjärrstyrning. Portarna öppnas i snitt 18 ggr/per dag med olika öppettider. Energiflödet är beroende av portarea, öppettider, samt temperatur- och tryckskillnader. Det kan för dessa portar uppskattas till 80 000 kwh per år. Portarna mellan de olika avdelningarna står ständigt öppna och vid inleverans av material till produktionen sker kraftigt luftinflöde i hela lokalen. Materialhantering Materialmängden som tas in och värms för varje enskilt projekt varierar. Vid besöket fanns ca 25 ton stål i monteringshallen. Det behövs 2-3 kwh för att värma 1 000 kg stål 20 grader. Analys/Elanvändning Det finns endast en mätare för elförbrukningen i företaget vilket innebär att det inte går att studera några delflöden. Därför kan inga nyckeltal för olika produktionsenheter redovisas. 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2007-01-22 2007-01-23 2007-01-24 2007-01-25 2007-01-26 2007-01-27 2007-01-28 Figur 3: Elanvändning under vecka 4-2007 7
Elanvändningen varierade 2006 mellan 5 och 160 kwh/h. Under två dygn 2007 användes som mest 193 kwh/h. Se figur 3. Den abonnerade effekten är 199 kw och denna har inte överskridits. Under låglasttid, kl 24-05 varierar elanvändningen mellan 5 och 25 kwh/h. Det är inte utrett vad de 5 kwh/h som används under sommarnätterna går till. Elanvändning (kwh/dygn) 2500 2000 1500 1000 500 0 2006-06-01 2006-06-08 2006-06-15 2006-06-22 2006-06-29 2006-07-06 2006-07-13 2006-07-20 2006-07-27 2006-08-03 2006-08-10 2006-08-17 2006-08-24 2006-08-31 2006-09-07 2006-09-14 Datum Figur 4: Variationen av elanvändning under år 2006 2006-09-21 2006-09-28 2006-10-05 2006-10-12 2006-10-19 2006-10-26 2006-11-02 2006-11-09 2006-11-16 2006-11-23 2006-11-30 2006-12-07 2006-12-14 2006-12-21 2006-12-28 Figur 4 visar att elanvändningen varierar mellan 50 och 2 000 kwh/dygn och är kopplad till verksamheten. Den kalla årstiden används mer el under låglasttid (kl 24-05), sannolikt används elpannan mer då. Övriga större elförbrukare är ett antal svetsmaskiner m m. Belysningen i monteringshallen (48 lysrör á 116W) och bearbetningshallen (48 lysrör á 116W) tänds ej i grupper, utan är i princip on/off för hela anläggningen. Belysningen utomhus består av sex armaturer som styrs med skymningsrelä. Det finns 20 motorvärmare och ca 10 används dagligen under vintertid. Samtliga saknar styrning. Varmvattnet för kontor och dusch/tvätt tillverkas i en beredare (250 l) som drivs med el (3kW). Elkostnad NOVA köper el till NordPool:s spotpris med påslag för omkostnader, elcertifikat m m. Utifrån dessa förutsättningar har elpriset senaste åren varierat mellan 35 65 öre/kwh, exkl skatter. Elskatten är f n 0,5 öre/kwh. Till det kommer fast-, effekt- och energirelaterad kostnad för nätet. 8
Nätkostnader Vattenfall Norrnät Effektavgiften är för närvarande 10 kr/kw i grundavgift plus 62 kr/kw i tilläggsavgift för höglasttid må-fre (06-22) under perioden nov-mars. Tariffen gör det komplicerat att beräkna ekonomiska konsekvenser av åtgärder. En kwh kostar i överföringsavgift väsentligt mycket mer under höglast än under låglast. Totala årskostnaden för elen beräknas till ca 290 000 kr varav nätkostnaden är ca 70 000 kr. Det innebär att elanvändningen utgör ca 1,4 % av företagets årsomsättning. Medelvärdet för denna typ av verksamhet är 0,8 % enligt SCB:s statistik. Den totala rörliga elenergikostnaden under höglasttid (06-22) kan uppskattas till 60 öre/kwh och under (låglasttid 22-06) till 50 öre/kwh. Tryckluft En ny kompressor installerades 2006 (Atlas Copo GAll+FF max 11 kw 7,5 bar 1,56 m3/min). Installerad effekt på gamla kompressorn var 15 kw. Den nya kompressorn är 60% mer energieffektiv enligt tillverkaren. Detta tack vare varvtalsreglerad drift och ett effektivare styrsystem. Den kalkylerade energibesparingen är 25 000 kwh/år. Investeringskostnaden var 44 000 kr. Investeringen minskar årskostnaden med 25 000 x 0,55 kr/kwh = 14 000 kr/år och investeringen är då återbetald på 3,2 år. 9
LCC Investeringskostnad: 44 000 kr Underhållskostnader: 2 000 kr/år Energikostnad: 0,55 kr/kwh Nusummefaktor: 9,71(vid en beräknad livslängd på 15 år och kalkylränta på 6 %) LCC = investeringskostnad + ((underhållskostnad+energikostnad) x nusummefaktor) LCC = 44 000 kr + ((2000+9680) x 9,71) = 157 412 kr Kostnadsfördelning under livslängden 15 år Energi 60% Inköp 28% Underhåll 12% Inköp Underhåll Energi Effektiviseringsåtgärder/El Effektstyrning Det noterades att man har mycket höga momentana värden på elförbrukningen under produktionstid och även vissa ökningar under icke produktionstid. Toppar som kan minskas leder till lägre kostnader för effektavgift. Genom installation av effektvakt med bortkoppling av t ex motorvärmare, elpanna och elvärme för kontor skulle effekttopparna kunna minskas betydligt. Om 30 kw kunnat undvikas eller styras bort 2007-01-22 och 23 hade kostnaden minskat med 30 kw* 72 kr/kw = 2 160 kr. 10
Det behövs en djupare analys av elanvändningen och för detta behövs mätningar på de betydande elförbrukarna. Det kostar ca 200 kr/dygn plus installation och tolkning att tillfälligt hyra en extra elmätare. Om det finns ett relativt modernt ställverk kostar en fast installerad mätare ca 5 000 kr. Installationer tillkommer liksom program för att tolka mätningen. Det går att göra hur omfattande och komplicerade mätningar som helst, men mätningarna kan vara svåra att använda i vardagsarbetet. Det är först då brukarens användning påverkas som kostnader minskas. Motorvärmare En rationell användning av motorvärmare kan spara ca 9 000 kwh/år. Beräkningen (som visas i tabellen nedan) förutsätter att motorvärmarna används ca 100 dagar per år, samt ett elpris med alla avgifter på 60 öre/kwh exkl moms. Om motorvärmarna inte används under effekttopparna kan effektavgiften minskas ytterligare med: 10bilar*1,3 kw*72kr/kw*4mån =>3 500 kr/vinter. Installation av styrning på motorvärmare bör genomföras som ett steg i att göra personalen uppmärksam på energitänkandet i företaget. Den beräknade kostnaden är 20 000 kr och ger då en återbetalningstid på 4 år. Ett alternativ är att installera lösa tidur som kostar 100 kr/st. Utgiften kan då vara inbesparad på kort tid. Motor- och kupevärmare timmar/dag st kw/bil Summa kw h/år kwh/år kr/år Nuvarande användning 9 10 1,3 13,0 900 11 700 7 020 kr Förslagna användning 2 10 1,3 13,0 200 2 600 1 560 kr Sparas 7 9 100 5 460 kr Energieffektivisering/Värme Portar Företaget bör fjärrstyra sina portar för att korta ner öppettiderna. Det minskar energiåtgången, förhindrar att lokalen kyls ut och förbättrar arbetsmiljön för truckförare genom mindre spring in och ur trucken samt för övrig personal genom minskat drag. Energiförlusten i en 12 m 2 stor port som är öppen 0,5 h/dag vintertid under 100 dagar är ca 30 000 kwh och kostnaden ca 18 000 kr/år. En halvering av öppettiden halverar den kostnaden. 11
Förslag till konvertering av värme: Dagens läge Det beräknade värmebehovet i företaget är 200-250 MWh. I beräkningarna nedan räknar vi med den lägsta nivån I dagens läge tillgodoses värmebehovet genom el och olja till en beräknad total kostnad på 150 000 kr/år. Fjärrvärme Fjärrvärmenätet slutar 400 m från företaget. Kontakt har tagits med fjärrvärmeleverantören Vattenfall som kommer att lämna ett erbjudande om anslutning av fjärrvärme under mars månad. Med de tarifferna som råder idag i Kalix blir kostnaderna för energi från fjärrvärmenätet ca 102 000 kr/år. Anslutningskostnaden för fjärrvärme beror på många faktorer. För en industri som köper ca 200 000 kwh värme per år kan den uppskattas till 300 000 kr för kulvert och abonnentcentral. Till det kommer åtgärder och anpassningar i anläggningen. Ombyggnader av shuntgrupper kan kosta ca 100 000 kr. Eventuella ändringar i distributionssystemen, anpassning av ventilationsvärme m m behöver utredas. Pelletspanna Den nuvarande pannan ej lämplig för konvertering till pellets. Byte till pelletspanna kräver ett nytt pannrum. Vidare finns det önskemål från företaget om att ha en så automatisk drift som möjligt. En investering i en pelletsbrännare (helt ny anläggning) som klarar av värmebehovet, exkl. kontor och el-aerotemprar i förråd, ger en årskostnad på ca 83 000 kr. Investeringskostnaden för detta alternativ är ca 250 000-450 000 kr Värmepump En anläggning med värmepump som kan leverera ca 150 000 kwh värme, d v s 75 % av dagens olje- och elvärme. Det behövs i så fall en värmeupptagare (borrhål, markslangar etc.) som motsvarar behovet i 5 villor. Resterande värme (50 000 kwh, exkl. kontoret) kan levereras med elpannan eller oljepannan. Investeringskostnaderna för detta alternativ är 600 000-800 000 kr. Överslagsberäkning/Värme Tabellen nedan visar en jämförelse mellan de tre alternativen för konvertering av elvärme. Tabellen visar att återbetalningstiden för fjärrvärmealternativet är 6,25-10,5 år. Detta p g a de installationskrav som ställs från fjärrvärmeleverantören. Värmepumpalternativet kostar mellan 600 000-800 000 kr enligt offerter inlämnade av leverantörer till Nova. Detta ger en återbetalningstid på ca 8-10 år. Alternativet att installera en pelletspanna verkar vara mest attraktivt för företaget. Det ger en återbetalningstid på mindre än 4 år. 12
Alternativ Energins årskostnad Investering Återbetalningstid (år) Nuvarande 150 000 Fjärrvärme 102 000 300 000-500 000 6,25-10,5 Pelletspanna 83 000 250 000-450 000 3,7-6,7 Värmepump 72 000 600 000-800 000 7,7-10 Bilaga 1 Energibalans Antal Effekt kw Summa effekt (kw) h/år kwh Värmetillförsel el 81,2 129920 Elpaneler i kontor ca 200 m2 19 0,8 15,2 1600 24 320 Elaerotemper 2 12 24,0 1600 38 400 Elpanna 1 42 42,0 1600 67 200 Oljepanna 1 100 100 480 48 000 Ventilation köpt el 14,7 35 280 Luftmängd totalt m3 vid 0,5 oms/h 3150 47 131 928 137 139 Återvinning 32,3 0 101 859 Elbatteri 1 14,7 14,7 2400 35 280 Fastighetsel ute 14,8 12 560 Utebelysning 6 0,3 1,8 1200 2 160 Motorvärmare 50% 20 1,3 13,0 400 10 400 Belysning W/m2 0,007 12,6 2400 30240 Personalens elanvändning 7,0 7 000 Kyl, frys, spis, micro, varmluftsugn 4,0 1000 4 000 Varmvatten 250 l 3,0 1000 3 000 Kyla Finns ej 0,0 0 Maskiner st max kw Summa kw el h kwh Bäddfräs NC 1990 1 35 35,0 1000 35 000 Bäddfräs NC 1996 1 22 22,0 1000 22 000 Bäddfräs NC 2001 1 44 44,0 1000 44 000 Kompressor 2006 Atlas Copco 1 11 11,0 1600 17 600 GA11+FF Svetsmaskiner mm???? Summa maskiner 112,0 118 600 El till fastigheten 156 1716 215 000 El till Processer 112 1059 118 600 Summa el 261 333 600 Summa olja 100 48 000 13