Bioenergikombinat i Falun - ett systemperspektiv på kraftvärmeanläggningar

Projekt SWX-Energi Rapport nr 29 Bioenergikombinat i Falun - ett systemperspektiv på kraftvärmeanläggningar Daniel Hägerby

FÖRORD Rapporten Bioenergikombinat i Falun - ett systemperspektiv på kraftvärmeanläggningar är framtagen av Daniel Hägerby inom delprojektet Kompetensförsörjning. Rapportens syfte är att sätta kraftvärmen i ett systemperspektiv och jämföra olika kraftvärmesystem. Falu Energi och Vatten investerar, när detta skrivs, i pelletsproduktion i anslutning till sitt kraftvärmeverk. Rapporten studerar hur det påverkar två nyckeltal för energieffektiviteten ur ett systemperspektiv och relaterar investeringen till ytterligare möjliga initiativ. Även andra anläggningar jämförs enligt samma nyckeltal, vilket leder till en diskussion kring tidsperspektiv och inriktning för kraftvärmeinvesteringar i stort i landet. Materialet kommer att användas bland annat inom Högskolan Dalarnas undervisning i fjärrvärme och värmesystem. 2011-06-30 Lars Persson Mats Rönnelid Projektchef, SWX-Energi Projektledare, delprojekt Kompetensförsörjning O653-10377, 070-2117896 023-778712 lars.persson@gde-kontor.se mrd@du.se 3

SAMMANFATTNING Genom att anta ett systemperspektiv på produktionen av kraftvärme vid sju olika kraftvärmeanläggningar i landet har en jämförelse kunnat göras. De olika kraftvärmesystemen har jämförts ur ett resursperspektiv med primärenergifaktor (PEF) som nyckeltal samt ur ett klimatperspektiv med CO 2e /kwh som måttstock. Svenska kraftvärmesystem klarar sig generellt bra i denna typ av mätningar, men det är stor skillnad mellan de olika systemen. Dessutom spelar värderingen av systemens in- respektive ut-flöden en stor roll för resultatet. Det finns riktlinjer inom fjärrvärmebranschen för hur dessa värderingar ska göras, men det finns utrymme för diskussion särskilt om leverantörer och kunder till kraftvärmesystemen får tycka till. Falu Energi och Vattens kraftvärmesystem står sig väl i en jämförelse med de andra systemen. För att nå toppen behövs dock ytterligare värmelast sommartid samt gärna minskad värmelast vintertid. Det finns sätt att åstadkomma detta och den planerade pelletsproduktionen är ett steg på vägen. 4

INNEHÅLL 1 INTRODUKTION... 6 1.1 Bakgrund... 6 1.2 Syfte och metod... 6 1.2.1 Avgränsningar... 7 1.3 Förklaring av använda energibegrepp... 7 2 ENERGISYSTEM PERSPEKTIV OCH GRÄNSER... 8 3 INKLUDERADE KRAFTVÄRMESYSTEM... 9 3.1 Västermalmsverket, Falun... 9 3.2 Ryaverket, Göteborg... 10 3.3 Luleå Kraftvärmeverk... 10 3.4 Kraftvärmeverk Johannes, Gävle... 10 3.5 Bäckelund, Borlänge... 10 3.6 Silververket, Sala... 10 3.7 Hedenbyn, Skellefteå... 10 4 JÄMFÖRELSE AV DE OLIKA SYSTEMEN... 11 5 BIOKOMBINATET I FALUN... 13 5.1 Utökad systembeskrivning... 13 5.2 Ytterligare möjligheter... 14 6 DISKUSSION... 17 7 SLUTSATSER... 18 8 BILAGA 1... 19 9 BILAGA 2... 20 10 REFERENSER... 21 5

1 INTRODUKTION 1.1 Bakgrund För några år sedan vaknade världen upp till hotet av allvarliga klimatförändringar. Det har i Sverige lett till en rad olika ekonomiska incitament för att ställa om fjärrvärmen och att minska klimatpåverkan samt öka energieffektiviteten. I och med att det höga oljepriset år 2008 utlöste en finanskris 1 har även den fossila energins ändliga natur gjort sig påmind. Dessa två saker, klimat och ändlig fossil energi, präglar utsikterna för och bedömningen av befintliga och planerade kraftvärmeverk i landet. Svensk Energi och Svensk Fjärrvärme har i en gemensam policy 2 för energieffektivisering valt att prioritera de åtgärder som ger stor klimateffekt och minskning av primärenergianvändningen. Även slutanvändning, marginaltänkande och att alla led i kedjan ses över så att suboptimeringar (delenheters ekonomi prioriteras utan hänsyn till helhetsekonomin) undviks nämns i samma policy. De nyckeltal man valt att följa är primärenergifaktor (PEF) och koldioxidekvivalenter (CO 2e /kwh). 3 Sverige är importör av fossila bränslen. En stor andel av den importerade oljan kommer från Norge, Danmark och Ryssland. 4 Eftersom både Norge och Danmark har minskande oljeproduktion kommer Sverige, utan en kraftig minskning av förbrukningen, att bli allt mer beroende av rysk energiexport. Med vintern 2010 färsk i minnet är detta inte lockande. 5 Dessutom är inte heller den ryska oljan oändlig. 6 1.2 Syfte och metod Denna rapport avser att utvärdera olika kraftvärmesystem ur ett systemperspektiv och jämföra dem med varandra. Detta för att skapa en förståelse för vikten av att anta ett systemperspektiv, ge uppfattning om hur olika system står sig i relation till varandra och visa vikten av val av nyckeltal. Studien har gjorts baserat på publika data om olika kraftvärmesystems in- och utflöden samt litteratur som behandlar prestanda i denna typ av system. Data för respektive bränslen har hämtats från samma referenser som branschorganisationen Svensk Fjärrvärme tidigare har använt, detta för att undvika förvirring och risken att man tappar fokus på de centrala resonemangen. Med hjälp av primärenergifaktorer, PEF, kan man jämföra olika system med avseende på den primärenergi de tar i anspråk för att åstadkomma en viss nytta. I sådana beräkningar utgår man ifrån en rad tidigare gjorda analyser för respektive energikälla och delprocess. Vilken PEF man tillskriver en viss källa kan vara föremål för diskussion, men med ett marginalelperspektiv har Svensk Energi och Svensk Fjärrvärme gemensamt satt en PEF på 1,9 för el i 1 Rubin (2010) 2 www.svenskenergi.se (2011-05-16) 3 Gode et. al (2009) 4 Höök et. al (2009) 5 Newnham (2011) 6 Reynolds D., Kolodziej M. (2005) 6

Sverige. 7 Detta innebär att det har omsatts 1,9 enheter primärenergi för varje enhet el som tas med i en systemanalys. Anledningen till det höga värdet för el är att nordisk marginalel genereras med kolkondens med mycket låg verkningsgrad. Detta är knappast i överkant då det finns beräkningar på PEF över 4 för kolkondens. 8 1.2.1 Avgränsningar Rapporten har ett helikopterperspektiv på kraftvärmesystem och går inte på djupet i detaljer kring befintliga anläggningars drift utan fokuserar på potential i olika kombinationer av delsystem inom kraftvärme. Några djupare studier av till exempel träbränslekvalitet in till respektive process har inte gjorts. De värden som därför räknats fram på PEF och CO 2e /kwh för respektive system ska därför betraktas om uppskattningar. 1.3 Förklaring av använda energibegrepp Primärenergi Primärenergi används för att beskriva den, ännu inte omvandlade energi, som kommer in i ett definierat system. Det kan röra sig om energi från olja, kol, gas, biobränsle eller annan energibärare. Primärenergifaktor (PEF) För att jämföra olika system eller delar av system med varandra används primärenergifaktor, PEF. Det innebär att man relaterar nyttjad primärenergi till tillgänglig sekundär energi. Till exempel hur mycket energi i värme och el man får ut av den primärenergi som använts i ett kraftvärmesystem eller hur mycket primärenergi som omsatts för att leverera den olja som bränns i ett kraftvärmeverk. En PEF på ett innebär att man inte har några förluster i energiomvandlingen. En PEF på två innebär att man har 50% förluster. Ofta ser man PEF:er under ett. Detta beror på att man då inte räknat viss energi som går in i systemet som primärenergi, utan som en restprodukt eller ett avfall från en annan process. Det händer till och med att man ser negativa värden på PEF. Detta är möjligt endast om man, genom ett systemperspektiv (systemutvidgning), tar med ersättnings- eller marginaleffekter. Ett exempel på en sådan kan vara, att el från förbränning av avfall ersätter el från kolkraft. Eftersom man inte räknar energin i avfallet som primärenergi, men räknar kolet, kan resultatet bli en negativ PEF för ett sådant system. 7 Svensk Fjärrvärme och Svensk Energi (2011) 8 ETH (1996), SS-EN 15316/15603 samt EU (2006) 7

Koldioxidekvivalenter (CO 2e ) För att kunna jämföra klimatpåverkan från olika typer av aktiviteter används begreppet koldioxidekvivalenter, CO 2e. Olika klimatgaser har olika stark effekt på den globala uppvärmningen. Som exempel har ett gram dikväveoxid, N 2 O, ungefär 298 gånger så stark effekt som ett gram koldioxid, CO 2. Genom att multiplicera alla olika klimatgaser med deras respektive faktorer, till exempel 298 för N 2 O, och sedan summera dem kan man på så sätt jämföra olika aktiviteter. Det ska nämnas att uppvärmningsfaktorns storlek, till exempel 25 för metangas, CH 4, i sin tur beror på vilken tidshorisont som avses. Detta eftersom olika kemiska föreningar har olika livslängd i atmosfären. I de flesta fall används ett 100-års perspektiv, liksom i exemplet ovan och i samtliga beräkningar rapporten igenom. Man kan alltså med denna metod jämföra klimatpåverkan, av till exempel metangas från djuruppfödning med koldioxid från fossildrivna transporter, på ett enhetligt och standardiserat sätt. 2 ENERGISYSTEM PERSPEKTIV OCH GRÄNSER För att kunna fatta rätt beslut om en investering, oavsett om det är en pappersmaskin eller en kraftvärmeanläggning, är det viktigt att ta med alla kostnader. Det samma gäller förstås när man vill skapa ett långsiktigt hållbart energisystem, man bör inkludera alla kostnader. Men i det senare fallet kan det även vara intressant att uttrycka dessa kostnader i annat än strikt monetära former. Illustrerat med exemplen amerikansk etanol av majs 9 eller indonesisk biodiesel från oljepalmer 10 kan produktionskalkylen, ur ett energi- eller klimatperspektiv variera väldigt, beroende på vad man väljer att inkludera i livscykeln, utöver själva förbränningsfasen. Dessa exempel visar alltså vikten av att studera hela livscykeln för en produkt och granska resursförbrukningen med avseende på klimat såväl som energi. Eftersom vårt utrymme att släppa ut klimatgaser är begränsat, på samma sätt som vår tillgång till fossil energi är begränsad, kan både CO 2e och PEF ses som mått på resursförbrukning. Dessa två indikatorer rekommenderas också som nyckeltal för att jämföra olika kraftvärmeanläggningar med varandra. 11 Vilken indikator man fokuserar på beror på vilken fråga som väger tyngst klimat eller energiresurser. De värden på nyckeltal som tillskrivits olika energiformer beror på en lång rad faktorer och inga studier som beräknat dem har kommit till samma resultat. Det skiljer i prestanda i specifika studerade anläggningar, men de stora skillnaderna ligger i vilka antaganden man gör och var man drar systemgränserna. Ingen studie mäktar med att räkna med alla bidrag till till exempel de totala utsläppen CO 2e för produktion av en kwh el. Detta eftersom det skulle innebära att kvantifiera och fördela utsläpp från oändligt många sekundära, tertiära, och så vidare, källor, såsom mat till de anställda som driver kraftvärmeverket, med mera. Både beräkning av CO 2e och PEF har samma problematik med gränsdragning. 9 Shapouri. H., Duffield J.A., Wang M. (2002) 10 Reijnders L., Huijbregts M.A.J. (2008) 11 Gode et. al (2009) 8

Den andra avgörande faktorn är vilka antaganden och fördelningar man gör. Om en process levererar två eller flera produkter, till exempel sågspån och sågade trävaror, måste energiförbrukning och orsakade utsläpp av växthusgaser fördelas mellan dessa produkter. Det finns många sätt att göra detta, men vilken väg man väljer är väldigt avgörande för respektive produkts resultat. Eftersom detta dessutom gäller i samtliga led, från oljebrunn till duschavlopp, har fördelningen stor inverkan. En annan form av antagande är ifall studerad produktion ersätter annan produktion, och i så fall vilken. Ett vanligt synsätt är antaganden om att elproduktion, till exempel vid ett biobränsleeldat kraftvärmeverk i Sverige, ersätter el från kolkondens i Tyskland. Detta gäller så länge det finns kolkondens inom det nät vi verkar i och dessutom i tillräcklig mängd för att motsvara all den kraft som gör anspråk på att ersätta kolkondens. Vidare förutsätter det att nätet är tillräckligt dimensionerat för att kunna överföra den mängd elkraft som avses. Med nedläggning av tysk kärnkraft till år 2020 och planerad ökad överföringskapacitet mellan Norden och kontinenten, bedöms detta som ett rimligt antagande på överskådlig sikt. På samma sätt är det rimligt för massabruk och sågverk att fördela primärenergi och CO 2e till sina sekundära produkter så länge det finns avsättning för dem. Detta gäller även spillvärme, industrigas och andra sekundära produkter som ofta klassas som restprodukter eller avfall. I denna rapport följer vi dock en för kraftvärmenäringen gynnsam fördelning där den process som levererar ett brännbart avfall får stå för hela bördan. 3 INKLUDERADE KRAFTVÄRMESYSTEM Vid val av kraftvärmesystem att inkludera i rapporten har stor vikt lagts vid tillgänglighet till produktionsdata. Dessutom eftersträvades en variation av bränslen och komplexitet. Vidare var det extra intressant med kraftvärmesystem som, liksom Falu Energi och Vattens, även producerar biopellets. 3.1 Västermalmsverket, Falun Falu energi och vatten, FEV, har sedan 1996 kraftvärmeproduktion som förser Falun med fjärrvärme och fjärrkyla samtidigt som el produceras för avsalu. Effekten på basproduktionen, som eldas med biobränslen, i anläggningen Västermalmsverken är 76 MW värme och 18 MW el. Utöver detta finns 54 MW fossileldad kapacitet som tas till när det är som kallast. 12 Dessutom finns ytterligare värmekällor på andra platser i nätet, men dessa ingår inte i betraktat system. För närvarande bygger FEV ut verksamheten vid Västermalmsverken till ett bioenergikombinat där man även ska tillverka biopellets. Genom detta kommer man att kunna öka elproduktionen i kraftvärmedelen sommartid tack vare den värmelast som torkningsprocessen för pellets innebär. Den pellets som tillverkas kommer i första hand ersätta inköpt pellets för egen värmeproduktion samt säljas. Omfattningen på tänkt pelletsproduktion är ungefär en tredjedel av total levererad energi, inklusive el, värme, kyla och pellets. Givet ovanstående bakgrund har FEVs kraftvärmesystem analyserats ur ett primärenergi- och 12 Bengt Östling 2011-04-13 9

CO 2e -perspektiv. Dels utifrån hur systemet ser ut idag, år 2011, samt hur det kommer att se ut efter investering i en produktionslina för pellets. 3.2 Ryaverket, Göteborg Göteborg Energi, GE, driver sedan år 2006 ett fossilgaseldat kraftvärmeverk som står för en stor del av Göteborgs el och värme. Här finns inga andra produkter än värme och el och enda energikällan är fossilgas. Dock har verket en hög elverkningsgrad, η el, på 43,5 %. Detta har stor betydelse för både PEF och CO 2e. 13 3.3 Luleå Kraftvärmeverk I Luleå bränner man till 97 % gaser från SSABs olika processteg och levererar el och värme till samhället samt torkgas och ånga till närliggande Bioenergi som tillverkar pellets. Systemgränsen har i denna rapport satts så att pelletsproduktionen är inkluderad. Därför tillkommer den el och den träråvara som förbrukas av företaget Bioenergi i kalkylen. Gasen från SSAB räknas som en restprodukt och ges samma värden som rötgas. Omfattningen på pelletsproduktionen, från systemet, är ungefär en fjärdedel av total levererad energi, inklusive el, värme och pellets. 14 3.4 Kraftvärmeverk Johannes, Gävle Gävle Energi matar i samarbete med Korsnäs pappersbruk fjärrvärmenätet i Gävle. Av bränslemixen består ungefär hälften av träbränslen direkt i kraftvärmeverket, knappt hälften restvärme från bruket och resterande del olja (8 % år 2010). Det finns planer på en utbyggnad och ett fördjupat samarbete med Korsnäs, som skulle innebära ytterligare ersättning av oljeeldad värme. Även investeringar i biogasproduktion och fjärrkyla är på gång, men inget av detta behandlas i rapporten. 15 3.5 Bäckelund, Borlänge I Borlänge består bränslemixen till kraftvärmeverket av lika delar hushållsavfall och träbränslen. Dessutom bidrar lokala massa- och stålindustrier med spillvärme motsvarande en tredjedel av den totala energimängden in i systemet. I begränsad omfattning används även värmepumpar och oljepanna som spets. 16 3.6 Silververket, Sala De två kommunerna Sala och Heby tillsammans äger Sala-Heby Energi AB, SHE. Kraftvärmeverket i Sala, i närheten av Sala silvergruva, eldas till övervägande del med träbränslen men även med bio-olja och rötgas. 17 Verket levererar el och värme. SHE ser nu över möjligheterna till värmelagring i den nedlagda gruvan, men detta beaktas inte i denna rapport. 3.7 Hedenbyn, Skellefteå Hedenbyn i Skellefteå var tidigt ute med pelletsproduktion i samband med kraftvärme och har inspirerat flera andra. Bränslet består uteslutande av fuktiga biobränslen såsom träflis. Ut levereras el, värme och pellets. Omfattningen på pelletsproduktionen är ungefär hälften av totalt levererad energi, inklusive el, värme och pellets. 18 13 Göteborgs Energi (2010) 14 Lulekraft (2009) 15 REKO Verksamhetsgenomlysning 2010, Gävle Energi 16 REKO Verksamhetsgenomlysning 2009, Borlänge Energi 17 Hållbarhetsredovisning 2010, www.sheab.se 2011-06-23 18 Skellefteå kraft (2008) samt Leif Lundberg, Skekraft 2011-06-30 10

4 JÄMFÖRELSE AV DE OLIKA SYSTEMEN Data till graferna nedan har genererats genom att multiplicera varje energikälla med sina respektive PEF och CO 2e per energienhet, summera det hela och subtrahera med motsvarande för de levererade produkterna. Differensen har sedan dividerats med levererad värme. 19 PEF CO tot 2e tot = = n n PEF E CO n 2e n E bränsle n För att visa de olika kraftvärmesystemens klimat- och resursprestanda på ett enkelt sätt har PEF samt CO 2e /kwh plottats för respektive system. Detta har gjorts med avseende på producerad värme, vilket är viktigt att komma ihåg, se Diskussion, sida 17. E - bränsle n m värme E - m värme PEF m CO E 2e m produktm E produktm I första fallet har vi värderat producerad och konsumerad el som Nordisk residualmix (PEF 1,9 och CO 2e 227 g/kwh). 20 Två system sticker ut, RYA, som uteslutande har fossila bränslen och Lulekraft, som levererar mycket el i relation till värme. För en tydligare vy över klustret i mitten, se bilaga 2, sida 20. 19 Lindahl et al (2002) 20 Svensk Fjärrvärme och Svensk Energi (2011) 11

En omfattande elproduktion ger rejäla negativa bidrag, både med avseende på primärenergi och CO 2e, på grund av den el som ersätts genom systemutvidgning. När denna el värderas ännu högre i grafen nedan märks skillnaden mest på de system som levererar en stor mängd el i relation till levererad värme. I detta fall ser vi de olika systemen med el värderad som kolkondens (PEF 2,5 och CO 2e 963 g/kwh). 21 Under dessa förutsättningar klarar samtliga att leverera värme med, på marginalen, negativa utsläpp av klimatgaser. Fossileldade RYA får rejäla negativa klimatutsläpp, eftersom verkningsgraden är hög och det är kolkondens som ersätts. Lulekraft har sin gasleverantör att tacka för sina starka nyckeltal. För en tydligare vy över klustret i mitten, se bilaga 2, sida 20. Med en tyngre CO 2e -värdering av elen ser vi att de system som levererar mycket el i relation till värme, främst Lulekraft och RYA men även Hedenbyn, avancerar rejält. Västermalmsverket, Hedenbyn och Silververket ligger på ungefär samma nivå följda av Johannes i Gävle och Bäckelund sist. Här blir det tydligt att kvoten el/värme spelar stor roll för resultatet i dessa rekommenderade nyckelvärden. Pelletsproduktionen vid Västermalmsverket ser vi ger främst effekt på nyckeltalet PEF. 21 Gode et al (2011) 12

5 BIOKOMBINATET I FALUN 5.1 Utökad systembeskrivning Några mil nordväst om Falun ligger Bergkvist Såg i Insjön. De sågar virke i stora volymer och får som biprodukter bark och spån. Barken eldas i eget kraftvärmeverk som ger el och värme till egen produktion samt ett överskott till fjärrvärmenätet i Insjön. Spån levereras till Falu Energi och Vatten, FEV, som kommer att tillverka pellets vid Västermalmsverket. Ytterligare en stor industri i närområdet är Arctic Paper i Grycksbo. De eldar pellets i egen kraftvärmeproduktion för el och ånga till sin process. I Grycksbo har även FEV ett fjärrvärmenät, som idag värms med cirka 1 200 ton pellets. Tanken med egenproducerad pellets i Falun är att förse Arctic Paper med pellets och istället för att elda pellets direkt i Grycksbonätet, köpa ånga av pappersbruket och installera en absorptionsvärmepump som använder spillvärme från bruket till fjärrvärmenätet i Grycksbo. Som spets eller vid störningar i bruket kan fortfarande pellets eldas direkt. På detta sätt kan den storskaliga kraftvärmen hos Arctic Paper nyttjas för att få en ökad elproduktion, trots det småskaliga värmebehovet i Grycksbo. Dessutom kan energin i spillvärmen komma till nytta. FEV räknar med att använda 300 ton mindre pellets i Grycksbo, genom att gå via bruket och använda spillvärmen, samt att ytterligare 500 MWh el ska kunna genereras. Investeringen i pelletsproduktion vid Västermalmsverket i Falun är en förutsättning för att det ovan beskrivna samarbetet ska bli verklighet. Men det innebär, som nämnts tidigare, också att elproduktionen vid Västermalmsverket kan öka. Bäst nyckeltal får systemet när de två biobränslepannorna i KVV1 och KVV2 går för fullt, men ingen annan värme behövs. Utan pelletsproduktionen inträffar detta under mycket få timmer per år. Med pelletsproduktion beräknas det ske, se diagrammen sidan 14, under drygt 900 timmar per år. 13

5.2 Ytterligare möjligheter Det är vad som ersätts, samt hur mycket elproduktion som sker i relation till värmeproduktionen som är avgörande för att få goda nyckeltal i denna typ av analys. Detta förstås eftersom kolkondens är så radikalt mycket sämre ur både ett klimat- och ett resursperspektiv än de lösningar som samtliga studerade system har. 14

I varaktighetsdiagrammen på sida 14 ser vi att skillnaden mellan Västermalmssystemet med, respektive utan pelletsproduktion, är relativt liten. Om man till exempel jämför med Hedenbyn är skalan på den tilltänkta pelletsproduktionen i Falun markant mindre i relation till systemet i sin helhet. En större pelletsproduktion hade givit bättre nyckelvärden, men det gäller ju även att ha avsättning för producerad pellets. Om man vill förbättra sina nyckeltal ytterligare gäller det alltså att öka sin elproduktion samt att säkra att värmen ersätter så lågpresterande källor som möjligt. FEVs kraftvärmesystem inkluderar absorptionskyla som levereras som fjärrkyla. Detta ökar värmelasten, utjämnar varaktighetsdiagrammet och möjliggör därmed ökad elproduktion, särskilt i relation till levererad värme. I analysen har fjärrkylan räknats som att den ersätter konventionella kylanläggningar drivna med marginalel, med en verkningsgrad på 3 i kylanläggningarna. Idag är dock volymerna för fjärrkyla blygsamma och ger ett begränsat avtryck i systemets prestanda - [ PEF; CO 2e /kwh] = [0,01;-5]. Det värmesystem som fjärrvärmen ofta tävlar med är eldrivna värmepumpar. Om FEV kan rikta in sig på kunder med väl isolerade fastigheter, och därmed ett jämnare värmebehov över året, med värmepumpar och börja leverera värme till dessa kan stora förbättringar i nyckeltalen göras. En kwh genererad av en värmepump, som drivs av kolkondens-el på marginalen och ersätts av värme från FEVs kraftvärmesystem ger i storleksordning lika stor reduktion av CO 2e, som om det var en koleldad värmepanna som bytts ut, dvs ca 380 g CO 2e /kwh (ca 400 g med pelletsproduktion i systemet). En variant på ovanstående är att FEV med olika former av incitament får sina kunder att använda värmedrivna vitvaror. Då ersätts direktverkande el för uppvärmning av tvättvattnet med fjärrväme. Effekten per kwh blir större än för ersättning av värmepumpar, men den totala potentialen är förstås mycket mindre om än jämnt spridd över året. Ett lite mera ambitiöst sätt att förbättra systemets nyckeltal och samtidigt bidra till lokal resiliens (förmåga att motstå störningar i omvärlden) skulle vara att anlägga växthus med grönsaksodling i anslutning till värmeverket. Då ökar värmelasten under sommarhalvåret 22 vilket innebär ökad elproduktion. Dessutom eldas många växthus fortfarande av skatteskäl (till och med år 2015) med fossila bränslen. Marginaleffekten på nyckeltalen blir därmed ännu något bättre än för ersättning av värmepumpar. Då är inga minskningar av dieseldrivna tempererade transporter medräknade, eller effekter av eventuell återanvändning av näring eller CO 2 från förbränningen i värmeverket. Fjärrvärme i industriella processer bedöms ha stor potential på många platser runt om i Sverige. 23 Även i Falun kan sådana möjligheter finnas, nu eller i framtiden. Ett alternativ till att försörja befintliga industriella processer med fjärrvärme är att förlägga lämplig verksamhet i anslutning till Västermalmsverket, där energi och utrymme finns. Pelletsproduktion och växthusodling är sådana exempel. Ytterligare en möjlighet är att lagra värme i närliggande nedlagda Falu koppargruva. Liknande lösningar har gjorts tidigare, men inte kraftvärme i den omfattning som krävs för att det ska vara lönt. SHE tittar på denna möjlighet. I Avesta är värmelagringen en verklighet. Om strukturen på berget och geometrin i Falugruvans schakt och orter är gynnsamma innebär det en 22 Håkansson B., Winter C. (2007) 23 Trygg et al (2009) 15

potentiell utjämning av värmelasten över året, med ökad elproduktion under sommaren och mindre spets på vintern som följd. Det finns även tankar på att bygga samman fjärrvärmenäten i Falun och Borlänge för att få en större total last och en rad andra möjliga synergier. Detta studeras just nu och en rapport presenteras i höst. Slutligen är det fördelaktigt ur både resurs- och klimatperspektiv att ersätta fossilbränsle i mindre fjärrvärmecentraler i det egna nätet med pellets. Dessa produktionsenheter är dock inte inkluderade i studerat system. 16

6 DISKUSSION Givet de kriterier vi har, PEF och CO 2e /kwh, för att värdera hållbarheten i våra kraftvärmesystem blir slutsatsen följande använd bränslen med så låg PEF och CO 2e som möjligt och se till att den genererade energin ersätter kolkondensgenererad el i första hand och oljeuppvärmning i andra hand. Givet en PEF på 2,5 för marginalel ger även ersättning av värmeproduktion med värmepump god avkastning, då PEF för denna värme är ca 0,63 (med en värmefaktor på 4 och sekundär energiförbrukning för produktion av utrustning exkluderad) och klimatutsläppen ca 240 g CO 2e /kwh. Energisparande åtgärder ger dock ofta ännu bättre resultat eftersom mängden primärenergi respektive CO 2e in i systemet då är minimal. I första hand är det åtgärder som jämnar ut värmelasten över året och minskar elförbrukningen som ger bäst effekt på nyckelvärdena ur ett systemperspektiv. Detta eftersom kraftvärmeverken kan öka sin elproduktion sommartid utan att behöva bygga ut effekten för att klara vinterlasten, samt att kolkondens ersätts vid effektiviseringar med avseende på elförbrukning. Som vi såg i jämförelsen spelar värderingen av elen stor roll. Men även värdering av övriga energibärare eller energikällor kan diskuteras. Om man, i enlighet med villkoren att det ska finnas avsättning och överföringskapacitet, klassar Lulekrafts bränsle från SSAB som fossilgas blir resultatet annorlunda [PEF;CO 2e /kwh] = [1,03;-41] respektive (1,46;490) för kolkondens respektive Nordisk residualmix. De går alltså från att vara bäst till sämst i klassen. Samma sak gäller samtliga kraftvärmeverk som eldas med träavfall om detta omvärderas till biobränsle. Eftersom avsättning och överföringskapacitet finns under överskådlig tid är det inte orimligt att argumentera för detta. Det är dock förnybara bränslen det handlar om, vilket gör att endast PEF (och inte CO 2e ) påverkas nämnvärt av en sådan omvärdering. Generellt bör man vara försiktig med att hävda ett systemperspektiv för att kunna räkna med marginalel av kolkondens, men samtidigt inte klassa sekundära produkter från träindustrin som biobränslen utan som avfall. Eftersom massaindustrin omfattas av handeln med utsläppsrätter bör det ligga i dess intresse att utsläppen fördelas på ett rättvist sätt. Genom denna rapport har vi dock använt fjärrvärmebranschens rekommendationer, vilket innebär att svensk kraftvärme får goda nyckeltal både med avseende på ändliga resurser och på klimatpåverkan. En hållbarhetsaspekt som inte tagits upp, men som bör nämnas är kraftvärmesystemens beroende av business as usual i sin omgivning. Det finns inga vedertagna nyckelvärden för detta, men ett system som har en enda energikälla är uppenbart mera sårbart än ett system med flera källor. På samma sätt är det fördelaktigt om dessa källor inte varierar i takt med konjunkturen. 17

7 SLUTSATSER Generellt sett presterar de svenska kraftvärmesystemen väl med avseende på de två valda nyckeltalen, PEF och CO 2e /kwh. Detta beror på att vi räknar med marginal-el och att bränslet i många fall har ett begränsat fossilt fotavtryck. För att placera sig riktigt högt i denna jämförelse och för kraftigt negativa värden på båda nyckelvärdena gäller det att jämna ut värmelasten och leverera stor andel el i relation till värme. Det är då en förutsättning att ingående energikällor är förnybara och att primärenergin som omsatts kan fördelas till en annan process. Det är helt avgörande hur ingående energibärare samt levererade produkter (främst el) värderas. Branschen skulle tryggt kunna luta sig mot SIS (Svensk standard) och EU i en värdering av marginalelen som kolkondens, men har valt Nordisk residualmix (PEF=1,9 och g CO 2e /kwh=227). Men även värderingen av övriga flöden påverkar utfallet i denna typ av beräkning. Här finns riktlinjer inom branschen, men det finns utrymme för tolkning. FEVs kraftvärmesystem står sig väl i en jämförelse med liknande kraftvärmesystem. Planerna på pelletsproduktion förbättrar båda nyckeltalen ytterligare. Men för att komma till ännu högre nivåer krävs nytänkande och ökad försäljning av fjärrkyla. Beroende på var bolagsgränserna dras inom Falu Kommun, som äger FEV, kan rejäla förbättringar göras, i nyckeltalen såväl som reellt. Ett exempel på detta är energibesparande åtgärder i kommunens fastighetsbestånd. 18

8 BILAGA 1 V-malm V-malm P Rya LuleKraft Johannes Bäckelund Silver Hedenbyn IN PEF ton CO2e/GWh GWh GWh GWh GWh GWh GWh GWh GWh GROT 1,03 7,2 18 Skogsbränsle 0,03 8 329 562 363 542 140 184 959 Träavfall 0,04 11 58 58 Fossil gas 1,09 249 18 18 2919 6,4 Olja 1,11 296 8 8 69 90 12,5 1,6 2,2 Rötgas 0,04 11 3 3 1990 1,7 Biopellets 0,11 19 54 54 9,7 EL 1,9 227 1 7 4,8 0,2 1,7 Kol 1,15 385 0 0 0 Avfall 0,04 137 152,8 Spillvärme 0 0 485 132,1 Torv 1,02 424 110 UT PEF ton CO2e/GWh GWh GWh GWh GWh GWh GWh GWh GWh El 1,9 227 63 73 1250 563 132 31,7 34,3 110 Fjärrvärme 348 348 1450 781 895 383,5 154,5 391 Fjärrkyla 0,63 76 4 4 0 Biopellets 0,11 19 0 221 429 0 431 Total IN 471 710 2919 2422 1117 442 222 1073 Total UT 415 646 2700 1773 1027 415 189 932 PEF IN 0,10 0,09 1,09 0,07 0,10 0,08 0,15 0,14 kton CO2e IN 11,34 14,54 726,11 45,52 31,04 26,80 3,90 55,27 kton CO2e UT -14,6-21,0-283,8-135,9-30,0-7,2-7,8-33,0 PEF OUT (Värme) -0,21-0,28 0,56-1,22-0,15-0,07-0,20-0,28 g CO2e/kWh (Värme) -9-19 305-116 1 51-25 57 Data för PEF och CO 2e för respektive energibärare och bränsle är tagna från Gode (2011). I ovanstående tabell står det PEF=1,9 och g CO 2e /kwh=227. Det gäller alltså Nordisk residualmix. Motsvarande värden för kolkondens är PEF=2,5 resp. 963 g CO 2e /kwh. Produktionsdata för de olika systemen är från olika år för att få så representativa data som möjligt för respektive system. Som exempel är data för Lulekraft från år 2007, eftersom SSAB inte gick för fullt under år 2008 och år 2009. Fjärrkyla har antagits ersätta kompressorkyla med den elmix som gäller för respektive fall Nordisk residualmix eller kolkondens. För att konvertera pellets från vikt till energi har schablonen 4,9 MWh/ton använts. I vissa fall har data för ingående träråvara för pelletsproduktion saknats. I de fallen har en torrhalt på pellets på 90 %, en torrhalt på träråvara på 50 % samt ett energivärde på träråvaran på 2,3 MW/ton använts. 19

9 BILAGA 2 20

10 REFERENSER Gode J., Hagberg L., Särnholm E., Axelsson U., Fejes J., Miljövärden och miljöprodukter för fjärrvärme och fjärrkyla, Fjärrsyn, 2009:24 Gode J., Martinsson F., Hagberg L., Öman A., Höglund J., Palm D., Uppskattade emissionsfaktorer för bränslen, el, värme och transporter, Miljöfaktaboken 2011, Värmeforsk, ISSN 1653-1248 Håkansson B., Winter C., Ekonomi ekologisk odling i växthus, Jordbruksinformation 19-2007, Jordbruksverket 2007. Höök M., Söderbergh B., Aleklett K., Future Danish oil and gas export, Energy Volume 34, Utgåva 11, November 2009, sidorna 1826-1834 Lindahl M., Tingström J., Rydh. C. J, Livscykelanalys, LCA, Studentlitteratur AB, 2002 Newnham R., Oil, carrots, and sticks: Russia s energy resources as a foreign policy tool, Journal of Eurasian Studies, 2011 Reijnders L., Huijbregts M.A.J., Palm oil and the emission of carbon-based greenhouse gases, Journal of Cleaner Production, volym 16, utgåva 4, mars 2008, sidorna 477-482 Reynolds D., Kolodziej M., Former Soviet Union oil production and GDP decline: Granger causality and the multi-cycle Hubbert curve, Energy Economics Volume 30, utgåva 2, mars 2008, sidorna 271-289 Rubin J., Why your world is about to get a whole lot smaller, Virgin Books, 2010, ISBN10: 0753519631 ISBN13: 9780753519639 Shapouri H., Duffield J.A., Wang M., The Energy Balance of Corn Ethanol: An Update. AER-814. Washington, D.C.: USDA Office of the Chief Economist, 2002 Trygg L., Difs K., Wetterlund E., Thollander P., Svensson I., Optimala fjärrvärmesystem i symbios med industri och samhälle - för ett hållbart energisystem, Fjärrsyn 2009:13 Zakrisson M., Internationell jämförelse av produktionskostnader vid pelletstillverkning - a comparison of international pellets production costs, Examensarbete vid Institutionen för skogshushållning, SLU, 2002 Göteborg Energi AB, Miljörapport 2010 Rya Kraftvärmeverk, Diarienr 10-2011-0293, 2010 Lulekraft, Årsredovisning 2009, 2009 Skellefteå Kraft AB, Miljöprövning av bioenergikombinatet i Hedensbyn, 2008 Leif Lundberg, Produsktionsdata 2008-2010 via mail, Skekraft, 2011-06-30 21

Svensk Fjärrvärme och Svensk Energi, Miljövärdering 2011 - Guide för allokering i kraftvärmeverk och fjärrvärmens elanvändning. ETH, Ökoinventare für Energisysteme, (Del I-VII), ETH Zurich, 1996 REKO Verksamhetsgenomlysning 2009, http://www.borlange-energi.se/, 2011-06-23 REKO Verksamhetsgenomlysning 2010, http://www.gavleenergi.se/include/common/ fjarrvarme/dokument/reko_2010_redovisning.pdf, 2011-06-28 REKO Verksamhetsgenomlysning 2009, http://www.sheab.se, 2011-06-23 Hållbarhetsredovisning 2010, www.sheab.se 2011-06-23 Energieffektivisering - Policy för Svensk Energi och Svensk Fjärrvärme, http://www.svenskenergi.se, 2011-05-16 SIS, SS-EN 15603/15316, 2008 EU, EUROPAPARLAMENTETS OCH RÅDETS DIREKTIV 2006/32/EG om effektiv slutanvändning av energi och om energitjänster och om upphävande av rådets direktiv 93/76/EEG, 2006 Intervju med Bengt Östling vid FEV 2011-04-13 22

RAPPORTER 1) Säffle biogas Förstudie 2) Skogsskötselmodeller anpassade för skogsbränsleuttag några exempel 3) Framtidens pelletsfabrik 4) Småhusens framtida utformning Hur påverkar Boverkets nya byggregler? 5) Långa toppar 6) Ackumulerande fällaggregat i gallringsbestånd 7) Undersökning av efterfrågan på GRÖN grot 8) Byggregler och småhustillverkare. Husens framtida utformning. 9) Möten med husföretag 10) Solvärme i nybyggda hus 11) Husköpares val av värmesystem Hinder och möjligheter 12) Solvärme i nybyggda hus 13) Husköpares val av värmesystem Hinder och möjligheter 14) Användning och vidaretransport av skogsenergisortiment 15) Vidaretransport av skogsenergisortiment Tidsstudier och kostnadskalkyler 16) Utveckling av logistiken för skog 17) Transport av skogsenergisortimentsbränslen Företags- och samhällsekonomiska kostnader 18) Beräkning och analys av skogsbränslepotentialer i Värmland 19) Ekonomi vid skogsskötsel inriktad mot energi- och industrisortiment 20) Biogas Säffle Förstudie Värmlandsnäs 21) Småskalig rökgasrening metoder för att minska utsläppen från småskalig biobränsleeldning 22) Tillsatser som kvalitetshöjare för pellets 23) Kartläggning och nulägesbeskrivning av pelletskedjan 24) Täckningsbidrag vid uttag av skogsbränsle i unga bestånd 25) Miljöeffekter av biobränslen från spån till pellets 26) Handbok för kombinerade sol- och biovärmesystem 27) Underlag för utökad besiktning av sol- och biovärmesystem 28) Provningsmetod för sol- och biovärmesystem 29) Bioenergikombinat Falun ett systemperspektiv på kraftvärmeanläggningar 23

Projekt SWX-Energi omfattar Värmlands, Dalarnas och Gävleborgs län. Projektägare: Region Gävleborg Delprojektansvariga: Högskolan Dalarna och Karlstads Universitet Projektbudget: 32 miljoner kronor Projekttid: 2008-2011 www.regiongavleborg.se/verksamhet/swxenergi Projektet delfinansieras av Europeiska Unionen. Finansiärer Offentliga EU, Norra Mellansverige Region Gävleborg Region Dalarna Högskolan Dalarna Karlstads Universitet Gävle Dala Energikontor Värmlands Energikontor Energimyndigheten Banverket Säffle kommun Gävle Energi Hofors Energi Borlänge Energi Fortum Värme AB Privata Neova Mellanskog Naturbränsle Bruks Klöckner 24