2003:322 CIV EXAMENSARBETE Miljökonsekvensanalys av snökylanläggning och kylmaskin En jämförelse mellan två alternativa kyltekniker PATRIC WICHMAN CIVILINGENJÖRSPROGRAMMET Institutionen för Samhällsbyggnadsteknik Avdelningen för Förnyelsebar energi 2003:322 CIV ISSN: 1402-1617 ISRN: LTU - EX - - 03/322 - - SE
Examensarbete vid avdelningen för Förnyelsebar energi Miljökonsekvensanalys av snökylanläggning och kylmaskin Patric Wichmann Juli, 2003
Förord Detta examensarbete utgör avslutningen på min civilingenjörsutbildning vid Luleå tekniska universitet. Under arbetets gång har jag varit i kontakt med flera människor. Tack till alla dem som hjälpt mig att få fram svaren på mina frågor. Ett par av dem vill jag nämna här: Kjell Skogsberg och Tommy Sörlin för deras handledning och hjälp under arbetets gång, Per-Erik Larsson för siffror och fakta om driften av snökylanläggningen, Hans Ericsson för data om snön och dess föroreningar samt svar på frågor, Esko Niiranen för guidningen runt anläggningen och svar på mina frågor, Jan Lindberg på NTG i Luleå som svarat på mina frågor om entreprenadmaskiner, Inge Lindahl, tekniska kontoret i Linköping för sina tips om biobränslen, Henrik Vintén som lånat ut sin lägenhet vid mina besök i Luleå och svarat på frågor om markarbeten, sist men inte minst ett tack till Lina Gustafsson som läst igenom texten till arbetet ett flertal gånger och kommit med tips och synpunkter. Malmö den 12 september 2003 Patric Wichmann
Sammanfattning Denna rapport beskriver miljöpåverkan av en snökylanläggning i jämförelse med konventionell kylmaskin. Genom att värmeisolera snö kan den användas i en snökylanläggning för att ge kyla under sommaren. Studien omfattar anläggningarnas hela livslängd inklusive byggnation och avveckling. I rapporten har kraven för miljökonsekvensbeskrivningar kombinerats med metodiken för livscykelanalys. På grund av antalet apparater, byggteknik och ökade komfortkrav på arbetsplatserna har ett behov av att kyla bort överflödig värme uppkommit. För stora stationära kylanläggningar där energianvändningen är betydande kan det löna sig att studera alternativ till kylmaskiner. Regionsjukhuset i Sundsvall ligger i mellersta Sverige. Före år 2000 kyldes sjukhuset med en konventionell kylmaskin som nyttjade ett freonbaserat kylmedium. Numera kyls det nästan enbart med hjälp av lagrad snö. En litteraturstudie och en numerisk analys har gjorts. Resultatet av analysen har satts samman så att det ska gå att se vilka delar som utgör de största miljöbelastningarna i de olika alternativen. Den numeriska analysen är uppställd så att den är möjlig att anpassa för anläggningar av olika storlek. För både snökylanläggningen och kylmaskinen uppkommer den största miljöpåverkan under driften av anläggningarna. Att välja miljövänliga energikällor under de år anläggningarna brukas är därför en effektiv miljöförbättrande åtgärd. Utifrån resultaten i detta arbete kan en snökylanläggning rekommenderas som ett miljövänligare alternativ till konventionella kylmaskiner. Beräkningarna visar att snökylanläggningen är det bästa alternativet med avseende på miljökonsekvenskategorierna klimatpåverkan, försurning och övergödning. För den potentiella uppkomsten av marknära ozon ligger snökylanläggningen dock något högre. I snökylanläggningen finns stora möjligheter till miljöförbättrande åtgärder. Att till exempel använda förnyelsebara bränslen som inte ger några nettoutsläpp för maskinerna i driftfasen skulle påverka snökylanläggningens miljöprestanda positivt. Snökylanläggningen använder mer material och mera mark än motsvarande kylmaskin. I gengäld använder snökylanläggningen mindre energi än en kylmaskinen under driftfasen.
Abstract This report is a comparison of environmental impact between two different techniques of comfort cooling. Snow cooling, cooling with seasonal storage of snow, is compared with common cooling machines. Due to the increase in number of machines, building techniques and increased comfort demands the comfort cooling has increased. Where the demand for cooling is considerable it might be good idea to look at the alternatives to the common used cooling machines. The studied snow cooling plant is situated in Sundsvall, Sweden. It provides cooling of the Regional Hospital. Snow from the winter is stored under a cover of sawdust. During the summer it is possible to use the cold melting water for cooling in the hospital. The construction of a snow cooling plant uses much raw materials compared to the cooling machines but the snow cooling plant is energy efficient during operation. Emissions during the production and construction phase, the using phase and the deconstructing phase have been calculated. The results for the snow cooling plant and the cooling machine are compared in four different categories of potential environmental impact. The categories are: Climate change, acidification, nitrification and forming of photochemical ozone. In a life cycle perspective it is during operation that most of the emissions in the environmental impact categories are produced. This applies to both the snow cooling plant and the cooling machine. Choosing energy sources with a minimum of environmental impact is an effective way to improve the environmental performance of both the snow cooling plant and the cooling machine. The conclusion in this report is that the snow cooling plant is the better one within the studied environmental categories.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sammanfattning 7 1 Inledning 13 2 Syfte 15 3 Metoder för bedömning av miljöpåverkan 17 3.1 Livscykelanalys 17 3.2 Miljökonsekvensbeskrivning 17 4 Miljöns förutsättningar 21 4.1 Olika miljöpåverkanskategorier 21 4.2 Klimatpåverkan 22 4.3 Försurning 22 4.4 Övergödning 22 4.5 Marknära ozon 23 5 Omfattning och avgränsning 25 6 Jämförda alternativ 27 6.1 Beskrivning av en snökylanläggning 27 6.2 Snökylanläggningen i Sundsvall 28 6.3 Kylmaskinen 35 7 Metod 37 7.1 Relevanta parametrar 37 7.2 Beräkningsmetod 37 7.3 Uppbyggnad av dataprogram för numerisk analys 39 7.4 Inventering och datainsamling 40 7.5 Beräkningsgången 40 8 Resultat och diskussion 43 8.1 Jämförelse mellan snökylanläggningen och nollalternativet 43 8.2 Jämförelse mellan miljöoptimerade anläggningar 45 8.3 Tidigare studie 46 8.4 Felkällor 46 9 Slutsatser 49 9.1 Förslag till fortsatta studier 49 10 Referenser 51 Bilagor: 1. Resultat av beräkningar för jämförelse med nollalternativ 2. Resultat av beräkningar för miljöoptimerade anläggningar 3. Instruktion för beräkningsprogram i Excel Sidan 11 av 54
1 Inledning Denna rapport beskriver miljöpåverkan av en snökylanläggning i jämförelse med kylmaskiner. I en snökylanläggning utnyttjas naturlig kyla från snö. Studien omfattar anläggningarnas hela livslängd inklusive byggnation och avveckling. Efterfrågan på kylning har ökat. Anledningarna till detta är både sociala och ekonomiska. Ökade krav på komfort och hälsoaspekter är sociala. Byggnadsteknik samt ökad användning av elektronisk kontorsutrustning är ekonomiska. (Paksoy, 2003) I många städer där snömängden är betydande är det vanligt att man har snödeponier. Genom att skydda snön i deponin mot naturlig smältning kan den lagras till sommaren för att då användas i en snökylanläggning. En metod för att skydda snön i ett snölager är att täcka lagret med träflis. En stor del av kylan i ett snölager finns i fasomvandlingen från fasta iskristaller till flytande vatten. Det kalla smältvattnet från snölagret används för olika kylbehov såsom komfortkyla eller processkyla. I Sundsvall finns Sveriges enda snökylanläggning som ersätter kylmaskiner (Skogsberg, 2001). Kylmaskinen arbetar med ett kylmedium som kan absorbera värme inifrån byggnaden och avge värmen utanför byggnaden. För stora stationära kylanläggningar där energianvändningen är betydande kan det löna sig att studera alternativ till kylmaskiner. Materia värms upp genom att energi tillförs. Termisk energi kan överföras genom konvektion, ledning och strålning. För att kyla måste värme, termisk energi, ledas bort. I denna rapport kommer bortförd termisk energi att benämnas utnyttjad kyla. Mängden oönskad värme kommer att benämnas kylbehov. Enligt termodynamikens andra huvudsats går termisk energi endast från varmt till kallt (Sonntag m. fl. 1998). Om kallt vatten förs in i ett varmt rum kommer värme från rummet att gå till vattnet tills att båda har samma temperatur. En kylanläggning fungerar genom att ett cirkulerande kylmedel för bort värme. I rapporten har kraven för miljökonsekvensbeskrivningar kombinerats med metodiken från livscykelanalys. Rapporten är en redogörelse av anläggningarnas miljöpåverkan och visar var styrkor och svagheter finns i de jämförda alternativen. Begreppen miljökonsekvensbeskrivning och livscykelanalys förklaras under respektive rubrik. Sidan 13 av 54
Sidan 14 av 54
2 Syfte Syftet med rapporten är att: Precisera var största miljöpåverkan från de jämförda alternativen uppkommer. Lämna förslag till miljömässiga förbättringar på anläggningarna. Beräkningarna ska kunna anpassas till andra anläggningar av varierande storlek och med olika materialsammansättning. Presentera resultaten så att de kan förstås utan specialkunskaper. Sidan 15 av 54
Sidan 16 av 54
3 Metoder för bedömning av miljöpåverkan För att bedöma om en produkt är miljövänlig går det inte att enbart se på tillverkningen av produkten. Utvinning av råmaterial, transporter, produktens förbrukning av andra råvaror när den används och om den klassas som farligt avfall när den är förbrukad kan ha minst lika stor betydelse för produktens miljöpåverkan (Rydh, m. fl. 2002). Två vedertagna metoder för att studera hur en produkt eller anläggning påverkar miljön under dess livstid är livscykelanalys, LCA, och miljökonsekvensbeskrivning, MKB. 3.1 Livscykelanalys Life Cycle Assessment, livscykelbedömning översätts ofta till livscykelanalys för att kunna behålla förkortningen LCA. Produktens livscykel beskriver en produkts liv från vaggan till graven, från det att energi och råmaterial utvinns från naturen till dess att de återförs till naturen igen. Den första fasen i livscykeln är råmaterialutvinning och tillverkning. Därefter kommer användningsfasen eller driftfasen där produkten används och nyttan av produkten erhålls. I den sista fasen resthanteras den uttjänta produkten genom förbränning, kompostering, deponering eller återvinning i nya produkter (Rydh, m. fl. 2002). Beroende på produkten och systemets utformning uppstår olika miljöpåverkan under faserna i en livscykel. Genom att jämföra olika produkter som uppfyller samma funktion kan det alternativ väljas som ger den potentiellt lägst bedömda miljöbelastningen med avseende på ett antal miljöpåverkanskategorier (Rydh, m. fl. 2002). Livscykelanalysmetoderna har utvecklats från att enbart inventera material och energiflöden till att även bedöma miljöpåverkan. En standard för livscykelanalysmetoden publicerades av International Organization of Standardization, ISO, (1997, ISO 14 040:1997). Än så länge används livscykelmetoden främst inom företag (Rydh, m. fl. 2002). 3.2 Miljökonsekvensbeskrivning En MKB ska möjliggöra en samlad bedömning av hur en verksamhet eller åtgärd påverkar miljö, hälsa och resurshushållning. Sidan 17 av 54
Miljöbalken, MB, beskriver vad en MKB ska behandla: Syftet med en miljökonsekvensbeskrivning är att identifiera och beskriva de direkta och indirekta effekter som en planerad verksamhet eller åtgärd kan medföra dels på människor, djur, växter, mark, vatten, luft, klimat, landskap och kulturmiljö, dels på hushållningen med mark, vatten och den fysiska miljön i övrigt, dels på annan hushållning med material, råvaror och energi. Vidare är syftet att möjliggöra en samlad bedömning av dessa effekter på människors hälsa och miljön. (Miljöbalk SFS 1998:808 6 kapitlet 3 ) En miljökonsekvensbeskrivning ska minst innehålla: 1. en beskrivning av verksamheten eller åtgärden med uppgifter om lokalisering, utformning och omfattning 2. en beskrivning av de åtgärder som planeras för att skadliga verkningar skall undvikas, minskas eller avhjälpas, t.ex. hur det skall undvikas att verksamheten eller åtgärden medverkar till att en miljökvalitetsnorm överträds 3. de uppgifter som krävs för att påvisa och bedöma den huvudsakliga inverkan på människors hälsa, miljön och hushållningen med mark och vatten samt andra resurser som verksamheten eller åtgärden kan antas medföra 4. en redovisning av alternativa platser, om sådana är möjliga, samt alternativa utformningar tillsammans med dels en motivering varför ett visst alternativ har valts, dels en beskrivning av konsekvenserna av att verksamheten eller åtgärden inte kommer till stånd, ett så kallat nollalternativ 5. en icke-teknisk sammanfattning av de uppgifter som anges i 1-4. (Miljöbalk SFS 1998:808) Före ett beslut om en verksamhet som kräver tillstånd enligt miljöbalken eller beslut om tillåtlighet ska verksamhetsutövaren samråda med länsstyrelsen. Om länsstyrelsen beslutar att verksamheten eller åtgärden kan antas medföra en betydande miljöpåverkan, ska ett förfarande med miljökonsekvensbedömning genomföras. Vid ett sådant förfarande ska den som avser att bedriva verksamheten eller vidta åtgärden samråda med övriga statliga myndigheter, de kommuner, den allmänhet och de organisationer som kan antas bli berörda. Samrådet ska avse verksamhetens eller åtgärdens lokalisering, omfattning, utformning och miljöpåverkan samt innehåll och utformning av miljökonsekvensbeskrivningen (Miljöbalk SFS 1998:808). Sidan 18 av 54
Dokumentet i en MKB upprättas tidigt i beslutsprocessen för att sedan vara underlag för beslut som skall fattas om verksamhetens utformning. I inledningen av ett projekt för en verksamhet kan en MKB vara en preliminär beskrivning. För att kunna avgöra om det föreslagna alternativet är det bästa ska det jämföras med andra alternativ. Alternativen beskrivs i miljöbalken, 6 kap. 7 som en redovisning av alternativa platser, om sådana är möjliga, samt alternativa utformningar tillsammans med dels en motivering varför ett visst alternativ har valts, dels en beskrivning av konsekvenserna av att verksamheten eller åtgärden inte kommer till stånd. Ett av alternativen ska vara ett så kallat nollalternativ. Nollalternativet är en bedömning av hur framtiden blir om den föreslagna åtgärden inte genomförs. Nollalternativet ska inte beskriva situationen i dagsläget utan är en framtidsprognos för att nollalternativet ska bli jämförbart med de andra alternativen (Boverket, 1996). Sidan 19 av 54
Sidan 20 av 54
4 Miljöns förutsättningar Material som produceras i och av naturen ingår i det naturliga kretsloppet. Växterna lagrar energi i växtmassan under fotosyntesen. Människan kan tillgodogöra sig energi från det naturliga kretsloppet om råvaruuttaget inte överskrider tillväxten samt om näringsämnen som följer med råvarorna återförs. Energin som finns lagrad i växtdelarna frigörs annars i förmultningsprocessen när växten dött. De ämnen och material som ingår i det naturliga kretsloppet ger inte upphov till några nettoutsläpp till naturen. Ett exempel på bränsle som ingår i det naturliga kretsloppet är etanol, förutsatt att råvaran ingår i det naturliga kretsloppet. Det går att konvertera förbränningsmotorer till att fungera med detta bränsle (Tornevall, 1997). 4.1 Olika miljöpåverkanskategorier I tabell 2 visas de miljöpåverkanskategorier som rekommenderas av flera källor och som använts i denna rapport. Resursanvändningen kommenteras längre fram i arbetet. Hälsoeffekter behandlas inte på grund av att arbetets omfattning har ej medgivit någon fördjupning dessa kategorier. Tabell 1 Tabell över vad som bör finnas med i en LCA (Stripple, 2001) (Finnveden, 1993) (Lindfors, 1995). Resursanvändning Energi och material Land Vatten Hälsoeffekter Giftighet, fysisk påverkan, psykologisk påverkan Sjukdom orsakad av biologiska organismer Ekologiska effekter Klimatpåverkan Nedbrytning av stratosfäriskt ozon Försurning Övergödning, eutrofiering Bildande av fotokemiska oxidanter, marknära ozon Ekologisk giftighet Effekter på biodiversiteten Inflöden som inte härletts hela vägen till vaggan Utflöden som inte härletts till graven. Sidan 21 av 54
Fyra miljöpåverkanskategorier har valts utifrån att de är ekologiska effekter, de är klimatpåverkan, försurning, övergödning och marknära ozon. Ämnen som bidrar till nedbrytning av stratosfäriskt ozon förekommer inte i de jämförda anläggningarna. För ekologisk giftighet finns ännu ingen vedertagen beräkningsmetod (Erlandsson, 2000). Effekter på biodiversitet beräknas utifrån maranvändning. Eftersom ingen ny mark tas i anspråk beräknas inte effekter på biodiversitet. In och utflöden som inte härletts hela vägen kommenteras. 4.2 Klimatpåverkan De luftföroreningar som leder till klimatförändringar är främst CO 2 (koldioxid), CH 4 (metan), N 2 O (dikväveoxid), O 3 (ozon) samt CFC och HCFC (freoner). Utsläpp av dessa gaser leder till en ökning av den globala medeltemperaturen. Källorna till utsläppen är till största delen förbränningen av fossila bränslen (Warfvinge, 1997). De mest betydande effekterna av en höjning av Jordens medeltemperatur är höjning av havsnivån, förändrad hydrologisk cykel och ökad spridning av infektioner. Havsnivån kommer att höjas, inte på grund av att inlandsisarna smälter utan på grund av att världshaven expanderar av värmen (Warfvinge, 1997). 4.3 Försurning Bakom försurningen ligger många olika fysikaliska och kemiska processer. De primära utsläppen som bidrar till försurningen är SO 2 (svaveldioxid) och NO x (kväveoxider). På grund av det komplexa förloppet bakom försurning är de exakta konsekvenserna svåra att bedöma. Förenklat kan det beskrivas som att vissa föroreningar tillsammans med oxidanter bildar syror. Effekterna av försurning kan bli mycket varierande mellan olika ekosystem. Generellt minskar artrikedomen vid förändringar av surhetsgraden (Warfvinge, 1997). 4.4 Övergödning Föroreningar som bidrar till övergödningen innehåller fosfor eller kväve, i motoravgaser finns NO x, NH 3, och N 2 O. Onaturlig, antropogen, näringstillförsel gynnar vissa arter på bekostnad av andra. Genom att ändra artsammansättningen i ett område rubbas de näringskedjor som byggts upp under tusentals år. Den vanligaste effekten av övergödning i sjöar och vattendrag är en kraftig tillväxt av växtplankton och bottenvegetation. De döda växtdelarna som faller till botten bryts ner av bakterier. Under nedbrytningen av den stora mängden växtdelar kan det uppkomma syrebrist i bottensedimentet (Warfvinge 1997). Sidan 22 av 54
4.5 Marknära ozon Bildningen av marknära ozon kräver tillgång på NO-radikaler eller flyktiga kolföreningar, VOC, samt solljus. Bildningen av marknära ozon gynnas av hög lufttemperatur. Marknära ozon skadar växterna genom att ozon kommer in i bladens klyvöppningar. Där inne bildas oxidanter som skadar växtcellen. I förlängningen oxideras klorofyll genom de skadade cellväggarna. Förlusten av klorofyll syns tydligt på växter i form av ljusa fläckar där klorofyll oxiderats. Människor och djur kan påverkas av marknära ozon genom irritation på slemhinnor och ögon samt försämrad andningsfunktion (Warfvinge 1997). Sidan 23 av 54
Sidan 24 av 54
5 Omfattning och avgränsning Studien omfattar två alternativa tekniker, snökylanläggning och kylmaskin, för att kyla Regionsjukhuset i Sundsvall. Teknikerna för kylning jämförs i fyra kategorier av ekologiska effekter, se kapitel 4.1. Alternativen snökylanläggning och kylmaskin har studerats från produktion av råmaterial till avveckling av anläggningarna. Energi och material som används under driftfasen är inkluderat. Även energi som tillförs anläggningarna indirekt så som diesel för att hantera snön i snölagret har inkluderats. Eventuell återvinning eller deponi av byggnadsmaterial beaktas inte. Endast utsläpp från bränslet för lastbilstransporter har inkluderats. Miljöpåverkan från andra transportslag har bedömts som mycket liten och därför exkluderats. I beräkningarna i denna rapport ingår inte förädling av metaller, tillverkning av till exempel pumpar ingår inte. Det har antagits att energianvändningen vid förädlingen är liten jämfört med energin som används vid framställningen av råmaterialen. För träflis har det antagits att endast transporterna ger upphov till miljöpåverkan. Avverkning och hantering vid sågverk har exkluderats. Det finns ännu inga generella metoder för att jämföra olika miljöpåverkanskategorier. De som används kan baseras på politiska mål, betalningsvilja eller gräns för kritisk belastning (Rydh, m. fl. 2002). Därför har inget försök att jämföra de olika miljöpåverkanskategorierna gjorts. Någon värdering av användningen av råmaterial har inte gjorts. Råvarorna kommer med indirekt genom att de utsläpp som uppkommer vid utvinningen inkluderats. Sidan 25 av 54
Sidan 26 av 54
6 Jämförda alternativ Två alternativa anläggningar jämförs. Snökylanläggningen är unik i sitt slag i världen. Den andra anläggningen är en konventionell kylmaskin, en beprövad teknik som har fått en stor spridning under 1900-talet. 6.1 Beskrivning av en snökylanläggning Redan de gamla grekerna kände till hur is kunde lagras för att användas till kylning (Taylor 1995). Under de senaste årtiondena har metoderna för att använda snö och is till att kyla byggnader och att lagra livsmedel åter börjat utvecklas (Skogsberg och Nordell, 2001). Snö och is har utmärkta egenskaper för att lagra kyla tack vare en smälttemperatur på 0 C samt hög värmekapacitet och smältvärme jämfört med många andra ämnen (Skogsberg och Nordell, 2001). Värmekapaciteten för is vid -5 C är 2,1 kj kg -1 K -1 (Dorsey, 1940). Smältvärme för is är 333,6 kj kg -1 K -1, jämfört med värmekapaciteten för vatten som är 4,2 kj/ kg -1 K -1 vid 5ºC (Hobbs, 1974). I en snökylanläggning är en stor del av kylan lagrad i fasomvandlingen från is till vatten. När iskristallerna i snön värms upp kommer temperaturen i snön att stiga. När snön är 0º C kommer temperaturökningen att avstanna även om värme fortfarande tillförs. Den tillförda värmen kommer att gå åt till att omvandla iskristallerna till flytande vatten och benämns smältvärme. Smältvärmen för is motsvarar en temperaturhöjning av flytande vatten från 0 C till cirka 80ºC. Det innebär att en stor mängd kyla kan utnyttjas ur ett snö- eller islager utan att temperaturen i lagret stiger. En snökylanläggning består i princip av snölager, pump och värmeväxlare, se figur 1 nedan. Smältvatten från snön pumpas genom värmeväxlare och leds därefter tillbaks till snölagret. Vid en studie i Canada om att utnyttja kyla ur snölager konstaterades det att återcirkulation av smältvattnet är den bästa tekniken för att utnyttja kylan i snö (Morofsky, 1992). Smältvattnet smälter mer snö så att det inte blir brist på smältvatten. Sidan 27 av 54
Pumpar (50+35 l/s) Olje- och grusavskilljare Automatiskt backspolande filter Träflis Grovfilter Värmeväxlare Sjukhus Snö +2 o C +7 o C +10 o C +12 o C Återledningar Utlopp Figur 1 Principen för en snökylanläggning. Bild: Kjell Skogsberg Tidigare studier i ämnet lagring av kyla i form av snö och is har gjorts och däribland ett examensarbete om säsongslagring av kyla i bergrum. Där studerades möjligheterna att lagra snö eller is under liknande former som i Sundsvall fast i bergrum. I det examensarbetet identifierade miljörisker med en snökylanläggning är bland annat föroreningar i snön, buller från anläggningen och vattenförbrukning vid användning av snökanoner (Johansson, 1999). Näslund (2000) har undersökt möjligheten att basera ett fjärrkylasystem på frikyla från Sundsvallsfjärden. Frikyla innebär att kallt vatten, luft eller mark utnyttjas för att kyla. Det framkom att en snökylanläggning skulle kunna användas som komplement till frikyla. Olämplig placering av snölagret kan öka transportbehovet för snön och därmed följer ökade utsläpp. Det konstateras även att det är lämpligt att använda snökanoner för att fylla snölagret de år då den naturliga nederbörden av snö inte räcker till. 6.2 Snökylanläggningen i Sundsvall Regionsjukhuset i Sundsvall ligger i mellersta Sverige. Sjukhuset har en golvyta på 190 000 m 2. Före år 2000 kyldes Regionsjukhuset i Sundsvall med en konventionell kylmaskin fylld med freonbaserat kylmedium, R11 (Brydolf, 1999). Freonbaserade kylmedier blev förbjudna att använda från och med den 1 januari 2000 (SFS 1995:636). Alternativen som utreddes inför byggandet av snökylanläggningen i Sundsvall var; en ny kylmaskin med tillåtet kylmedium, kylning genom uttag av kyla från islager, kylning genom att utnyttja kyla från grundvatten samt kyla från Sidan 28 av 54
snödeponi. Alternativet med uttag av kyla från snödeponi befanns vara den bästa lösningen för kylning av Sundsvalls regionsjukhus genom en kvalitativ analys. Förutsättningarna i sjukhusets närhet var goda. Det fanns redan en plats som användes som snödeponi för snö från gator och parkeringsplatser väster om sjukhuset. Det fanns inte heller någon närbelägen permanentbebyggelse som kunde störas av aktiviteter vid snökylanläggningen (Brydolf, 1999). Platsen för den tidigare snödeponin anpassades för att kunna fungera som snölager. Snölagret är utformat som en skålformad bassäng med en botten av vattentät asfalt. Bottnen lutar mot pumphuset som är placerat på ena kortsidan. Snölagret är 140 m långt och 60 m brett. Ett möjligt snödjup på 9 m innebär att den maximala snövolymen uppgår till 60 000 m 3. (Skogsberg och Nordell, 2001). Anläggningen startades i juni 2000 (Skogsberg, 2001). Snöfattiga år används snökanoner för att fylla lagret med snö. Snökanonerna används också i början av vintern för att göra snö av det vatten som kan finnas på bassängens botten. Det eventuella vatten som finns på bassängens botten härstammar från krisvatten från sjukhusets egen brunn samt höstens nederbörd (Larsson, Per- Erik, muntligt). Krisvatten är sjukhusets vattenkälla vid avbrott i den normala vattenförsörjningen. Med det behov av kyla som finns på sjukhuset i nuläget, 2003, betraktas lagret som fyllt när det innehåller 40 000 m 3 snö. Snön isoleras med ett 0,1-0,2 m tjockt lager träflis (Skogsberg och Nordell, 2001). Träflisen läggs på snön i slutet av mars då lagret ska vara fullt (Kjell Skogsberg, muntligt). Under sommaren år 2002 utnyttjades 1126 MWh kyla till sjukhuset. Den naturliga smältningen beror på tre orsaker, värmeöverföring från luften och solen, från marken och från nederbörd. Värmeöverföringen från luften är den största bidragande orsaken till smältning. Utan isolering med träflis kommer ett snölager på 30 000 m 3 att ha smält till mitten av juni utan att någon kyla utnyttjats till sjukhuset (Skogsberg och Nordell, 2001). Trots isolering med träflis smälter nästan hälften av snön i snölagret på grund av värmeöverföring från luften under sommaren. Endast en liten del av smältningen kan härledas till värmeöverföring från marken och nederbörd. Lagrets form har därför stor betydelse för storleken på den naturliga smältningen (Skogsberg och Nordell, 2001). På bild 1 syns snölagret täckt med träflis. Sidan 29 av 54
Bild 1 Snölagret täckt med träflis, foto Kjell Skogsberg. Materialet träflis ingår i det naturliga kretsloppet om det inte förorenas vid användningen i snökylanläggningen. Transporterna av träflis sker från sågverk som ligger 58 km från snökylanläggningen. Smältvattnet passerar ett galler som avskiljer eventuell flis. Därefter leds det genom en sand- och oljeavskiljare. Smältvatten pumpas via rörledningar till sjukhusbyggnaden. Före värmeväxlarna sitter ett finfilter för en partikelavskiljning ned till en partikelstorlek på 1 mm vilket har till syfte att skydda värmeväxlarna från igensättning. Finfilterna är självrensande och backspolar automatiskt en gång per dygn eller när tryckfallet över filtret blir för stort (Brydolf, 1999). I två plattvärmeväxlare med en kapacitet på totalt 3 000 kw överförs värme från sjukhusets interna distributionssystem till smältvattnet. Smältvattnet som kommer in i värmeväxlarna har en temperatur på cirka 3 C. I värmeväxlarna kyls vattnet som cirkulerar inne i sjukhuset från 12 C till 7 C. Smältvattnet har en temperatur på 10 C efter värmeväxlarna, detta vatten returneras till snölagret. Det returnerade varma smältvattnet används för att smälta mer snö (Skogsberg och Nordell, 2001). Det returnerade smältvattnet distribueras tillbaka in i snölagret genom 36 individuellt ställbara munstycken placerade i ytterkanterna av snölagret Sidan 30 av 54
(Skogsberg och Nordell, 2001). Det stora antalet munstycken är till för att kontrollera smältningsförloppet i lagret. Efterhand som snön smälter bildas ett överskott på smältvatten. Överskottet av smältvatten pumpas ut till en mindre bäck via två sedimenteringsdammar. Den uttagna effekten från snökylanläggningen kontrolleras genom pumpmotorernas varvtal och därmed flödet av smältvatten genom värmeväxlarna. Snölagret har ingen teoretisk begränsning på toppeffekten, det som avgör hur mycket kyla som momentant kan utnyttjas är dimensioneringen av pumpar, värmeväxlare och rörledningar. Den tekniska livslängden på hela anläggningen är beräknad till 40 år (Skogsberg och Nordell, 2001). För hanteringen av snön som levereras av lastbilar till snölagret används en hjullastare och en pistmaskin. Se bild 2. Hjullastaren och pistmaskinen förbrukar 3 000 liter diesel per år (Per-Erik Larsson, muntligt) Bild 2 Snölagret med regionsjukhuset i bakgrunden. Beskrivning av miljökonsekvenser för snökylanläggning vid Sundsvalls sjukhus (Brydolf, 1999), är ett dokument som upprättades i samband med planeringen av snökylanläggningen i Sundsvall. I rapporten bedöms en snökylanläggning som positiv ur miljösynpunkt. Sidan 31 av 54
6.2.1 Problem med snökylanläggning Här nedan presenteras några av de miljöproblem som kan uppstå med en snökylanläggning och exempel på de lösningar som valts vid snökylanläggningen i Sundsvall. 6.2.1.1 Föroreningar i snön Snö från gator och torg innehåller många olika föroreningar. En betydande orsak till föroreningar i snö är fordonstrafik. I snö som får ligga kvar vid vägkanten ökar mängden föroreningar med tiden. Partiklar i snön från fordonstrafik kommer från nötning av däck ock vägbeläggning, från motor- och bromsslitage samt från avgaser. Partiklarna innehåller förutom organiska material metalloxider av zink, bly, krom, koppar och nickel. Nötning av dubbade däck bidrar med järn, nickel, molybden, wolfram, krom, kobolt, kadmium, titan och koppar (Viklander, 1997). Mätningar på föroreningar i snön i snölagret utförs av SWECO-VIAK. Prover tas på snön, smältvatten, vatten i bäcken, i sediment och träflis. Sediment finns på botten av snölagrets bassäng efter avslutad säsong samt i sedimenteringsdammarna. Proverna skickas till ett ackrediterat laboratorium för analys. För att utreda bakgrundshalterna i området och för att ta reda på anläggningens reningseffekt genomförs en utökad provtagning mellan september 2001 och september 2004 (Ericsson, 2003). Provresultaten har jämförts med Naturvårdsverkets riktlinjer (Ericsson, 2003). Naturvårdsverket delar in halterna av olika föroreningar i sjöar och vattendrag i fem tillståndsklasser, från mycket låg halt till mycket hög halt. Smältvattnet i magasinet tycks få en ökande halt av COD, syreförbrukande föreningar, allteftersom driftsäsongen fortskrider, även fosforhalten ökar med tiden. De ökande halterna av dessa ämnen beror troligen på kontakten mellan smältvatten och flis, vilket medger större urlakning än om flisen enbart utsätts för väderpåverkan. Partikulärt material sedimenterar till stor del i snölagret. Halten suspenderat material motsvarar Naturvårdsverkets tillståndsklass 3 för sjöar och vattendrag, måttligt hög halt. Kvaliteten på överskottsvattnet med avseende på tungmetaller motsvarar för det mesta tillståndsklass 2, låg halt. Vid några tillfällen har zinkhalterna motsvarat tillståndsklass 3. Vid ett flertal tillfällen har kopparhalten motsvarat tillståndsklass 4, hög halt. Under tömningsfasen, efter avslutad säsong, ökar metallhalterna i vattenproverna jämfört med under den normala driften. Metallhalterna i sedimentproverna ligger inom tillståndsklasserna 1 3 för sjöar och vattendrag, där 1 är mycket låg halt (Ericsson, 2003). Sidan 32 av 54
6.2.1.2 Alger i värmeväxlarna Under sommaren 2002 sattes värmeväxlarna igen av alger vilket försämrade värmeutbytet. Värmeväxlarna rengjordes med ett medel för rengöring och avlägsnande av alger, CTN-B12 från CTN-Energi AB. Enligt tillverkaren kan kemikalien efter användning tappas till avlopp. Rengöring gjordes i juli och augusti samt efter avslutad säsong. 6.2.1.3 Buller Ljudstyrka, och därmed buller, mäts i decibel, db. För trafikbuller talas det vanligtvis om max nivå och ekvivalent nivå. Max nivå är det högsta intermittenta värdet. Ekvivalent nivå är en beräkning av ett medelvärde under en tidsperiod, vanligen timme eller dygn. Det mänskliga örat uppfattar ljud olika starkt vid olika frekvenser, A- vägning anpassar mätresultatet till hur människor uppfattar ljudet, enheten är då dba. Före byggnationen av snökylanläggningen i Sundsvall gjordes bullerberäkningar för att avgöra om några bullerdämpande åtgärder behövde vidtas. Beräknad max bullernivå till följd av transporter och normal vägtrafik är 55 dba utanför sjukhuset. Beräknat ekvivalent dygnsvärde är 39 dba utanför sjukhuset. Sjukhusbyggnaden antas ha en generell bullerdämpande effekt på 25 dba. Resultatet av bullerberäkningarna visar att bullernivåerna kommer att ligga under gällande gränsvärden för inomhusmiljö (Brydolf, 1999). 6.2.2 Behovsbedömning av MKB För att beskriva snökylanläggningen i Sundsvall på ett sätt som är brukligt i en MKB används rubrikerna 6.2.2 till 6.2.6. En miljökonsekvensbeskrivning behövde inte göras för snökylanläggningen i Sundsvall på grund av att anläggningens uteffekt är mindre än 10 MW (Per-Erik Larsson, muntligt). 6.2.3 Syfte med snökylanläggning Landstingets syfte med snökylanläggningen i Sundsvall är att på ett energieffektivt och miljövänligt sätt kunna kyla regionsjukhuset. 6.2.4 Förutsättningar och markanvändning Snölagret för snökylanläggningen är beläget på sjukhusets västra sida. Sjukhuset och lagerplatsen är omgivna av skog på norr- väst- och sydsidan. Marken är sedan tidigare använd som snödeponi och därför tas ingen ny mark i Sidan 33 av 54
anspråk för snökylanläggningen. Allmänheten förhindras tillträde till området närmast deponin, området är inhägnat, belyst och kameraövervakat. Området omkring snölagret är obebyggt, se bild 3 och 4. Bild 3 Vy från snölagret mot väster Eftersom snön från gator kan innehålla föroreningar bör botten i bassängen vara tät. Det ger en större kontroll över spridningen av eventuella föroreningar från snön. I Sundsvall består bassängbotten av tät asfalt med bärighet för de maskiner som används vid transport och förflyttning av snö och flis. Under asfalten ligger ett lager markisolering bestående av cellplast som förhindrar tjälskador. På bild 4 syns cellplastskivorna som ligger under asfalten. Bild 4 Bild av markarbeten för snölagret, foto Kjell Skogsberg Sidan 34 av 54
6.2.5 Alternativ och nollalternativ Före snökylanläggningen kyldes regionsjukhuset i Sundsvall med en kylmaskin fylld med det förbjudna freonbaserade kylmediet, R11 (Brydolf 1999). Som nollalternativ har två nya kylmaskiner av den modell som finns installerad i Sundsvall valts enligt MKB metodiken. Att ersätta de gamla kylmaskinerna med ett par nya maskiner med lagligt kylmedium är det mest troliga alternativet. Att ha ett nollalternativ där de gamla kylmaskinerna används är uteslutet på grund av att kylmediet i dessa blev förbjudet att använda. 6.2.6 Hälsoeffekter En ökad arbetsinsats på snökylanläggningen ger ökad risk för arbetsskador. En del av det arbete som utförs i snölagret skulle utföras även om det fortfarande var en snödeponi. Kylmaskinen innehåller kylmedium som vid läckage kan orsaka skador på människor och omgivning. 6.3 Kylmaskinen I början av 1900-talet började kylmaskinerna användas (MacCracken och Silvetti, 1987). Kylmaskinerna ersatte isbodar och isskåp i de områden där energi för att driva kylmaskinerna fanns tillgänglig. Kylmaskinens princip återfinns i flera applikationer från hushållskylar och frysar till stora anläggningar för att kyla hela fryshus. Principen för kylmaskinen bygger på fyra huvudkomponenter och ett kylmedium. Huvudkomponenterna är kompressor, kondensor, reduceringsventil (R) och förångare, se figur 2. Tryckskillnaden mellan förångaren och kondensorn samt kylmediets termiska egenskaper avgör inom vilket temperaturintervall maskinen fungerar. Genom att anpassa egenskaperna på komponenterna kan kylmaskinen användas i mycket varierande tillämpningar. Sidan 35 av 54
Figur 2. Kylmaskinens princip, energi tillförs vid Wc, värme transporteras från Q L till Q H. Reduceringsventilen betecknas med R. (bilden är från Sonntag m. fl. 1998 modifierad av Patric Wichmann). Kylmediet som kompressorn cirkulerar i systemet ändrar tillstånd mellan gasoch vätskefas. Kylmediet tar upp värme i förångaren och avger värme i kondensorn. 6.3.1 Problem med kylmaskinen Olika kylmedier i kylmaskinerna har visat sig vara giftiga, brandfarliga, orsakat illamående eller påverkat ozonskiktet i stratosfären. Jämfört med de gamla kylmedierna, ammoniak, svaveldioxid, dimetyleter, koldioxid och olika hydrokarboner, verkade CFC, klorfluorkarboner, vara harmlösa tills att det 1974 visades att CFC påverkar ozonskiktet (Lundqvist och Johansson, 2003). Ersättare till CFC är i många fall HCFC. HCFC har fått en extra väteatom vilket minskar sannolikheten för att ämnet skall hinna nå stratosfären innan det bryts ned (Warfvinge, 1997). Även om HCFC inte är skadliga för ozonskiktet tillhör dom de klimatpåverkande gaserna. I stora kylanläggningar används numera R134a med kemiska formeln CH 2 FCF 3. 6.3.2 Kylmaskinen i Sundsvall I Sundsvall har en 900 kw kylmaskin installerats som reserv till snökylanläggningen. Kylmaskinen väger cirka 13 ton och består av till största delen av stål, se bilaga 1. I kylmaskinen finns 200 kg av kylmediet R134a. Sidan 36 av 54
7 Metod För att kunna göra en bedömning av snökylanläggningens respektive kylmaskinens påverkan på miljön har utsläppen från de två alternativen jämförts. Två jämförelser har gjorts. I den första jämförelsen har det antagits att hela kylbehovet tillgodoses av antingen snökylanläggningen eller en kylmaskin, det vill säga nollalternativet. För den träflis som används i snökylanläggningen har transporten satts till dubbla sträckan från sågverket. Detta därför att år 2002 brändes inte flisen i kraftvärmeverket utan lades ut i ett skidspår. I den andra jämförelsen har anläggningarnas miljöprestanda optimerats. Kylbehovet tillgodoses av antingen snökylanläggningen eller en kylmaskin. För denna jämförelse har ett par antaganden gjorts: Den träflis som används till snökylanläggningen kan skickas till förbränning i kraftvärmeverket som ligger i närheten och därför har transportsträckan satts till 0 km.. All elektricitet som används är producerad med vattenkraft. Diesel har ersatts av ett kretsloppsanpassat bränsle. Snölagret kan byggas utan asfalt och isolerande plast. 7.1 Relevanta parametrar Utsläpp under livscykeln till följd av resursanvändningen från en snökylanläggning och en kylmaskin bidrar till påverkan i miljöpåverkanskategorierna klimatpåverkan, försurning, övergödning och marknära ozon. För beräkningarna har schablonvärden använts som ej tar hänsyn till årstider. Bildandet av marknära ozon är temperaturberoende, se kapitel 4.5. Det är till dessa fyra miljöpåverkanskategorier som utsläppen från olika bränslen kommer att räknas. Land- och vattenanvändning kommenteras i text. 7.2 Beräkningsmetod För bedömningen av miljöpåverkan från snökylanläggning och kylmaskin har ett livscykelperspektiv använts. Anläggningarnas påverkan på miljön undersöks från det att råmaterial utvinns till uppbyggnad av anläggningarna tills det att materialen inte längre brukas i anläggningarna. Under den tid som anläggningarna brukas kommer den energi och de resurser som används i anläggningarna att ge upphov till miljöpåverkan. Sidan 37 av 54
Underlaget till denna rapport bygger på en litteraturstudie och beräkningar. Rapporten gör varken anspråk på att vara en komplett LCA eller en komplett MKB. Att rubriker som kan kopplas till MKB metodiken finns med ska underlätta för den som önskar använda resultatet till att göra en bedömning av möjligheten till en snökylanläggning på annan ort. De delar i arbetet som kommer från LCA -metodiken kan användas för optimering av anläggningarnas miljöprestanda. Beräkningarna har delats upp i tid och i påverkanskategorier. Tiden är uppdelad i tidsfaser eftersom aktiviteterna i dessa faser av anläggningens livscykel är väsentligt olika. Tidsfaserna är: Byggnation Drift Avveckling Vid byggnation tillförs anläggningarna material. Under driften tillförs mindre material men anläggningarna använder energi för att alstra kyla. För de kvantitativa beräkningarna har miljöpåverkan delats upp i miljöpåverkanskategorierna; klimatpåverkande utsläpp försurande utsläpp övergödande utsläpp utsläpp som bildar marknära ozon. Det är i dessa kategorier som material- och energianvändningens påverkan kan beräknas, se kapitel 4.1. Genom att vikta utsläpp efter deras potentiella påverkan i miljöpåverkanskategorierna har utsläpp av olika bränslen jämförts. Snökylanläggningen antas ha en livslängd på 40 år och kylmaskinen antas ha en livslängd på 20 år. Det innebär ett antagande om att kylmaskinen kommer att bytas ut en gång under snökylanläggningens livslängd och att kylmaskiner om 20 år kommer att ha liknande prestanda som dagens kylmaskiner. Läckaget av köldmedium från kylmaskinen är uppskattat till 2 procent per år, Tabell 2. Sidan 38 av 54
Tabell 2 Acceptabla årliga läckage per aggregat enligt SWEDAC, källa: Samon AB. Fyllning kg Läckage % Läckage kg 50 3,0 1,5 100 2,5 2,5 >200 2,0 4,0 och uppåt 7.3 Uppbyggnad av dataprogram för numerisk analys Beräkningarna är utförda i kalkyldatorprogram och är uppställda så att de ska vara möjliga att anpassa till andra kylanläggningar av annan storlek och med andra material. Tack vare att invärden såsom mängd material, energianvändning och transporter i stor utsträckning är länkade till beräkningarna går det att justera mängderna eller att byta ut de olika materialen mot helt andra material. Konsekvenser av förändringar i materialval kan således enkelt analyseras. För de i anläggningarna ingående råmaterialen har utsläppen som uppkommer per framställt kilogram av dessa ställts upp i en tabell kallad KARAKTÄRISERING. Angivna mängder av olika material multipliceras med framtagna utsläppsdata för just det materialet. Resultatet blir att utsläppsmängderna från produktionen av materialen till de olika anläggningarna kan beräknas. För energiproduktion har liknande tabell gjorts där utsläpp per energienhet ställts upp. Resultatet av beräkningarna pressenteras i diagram så att det ska gå att se vilka delar det är i de olika alternativen som utgör de största miljöbelastningarna. Utsläppen från ämnen och material som ingår i det naturliga kretsloppet har i beräkningarna satts till noll. Det innebär att mängden bränsle måste anges som 0 i programmet annars inkluderas de utsläpp som biobränslena ger upphov till. Möjlighet att inkludera utsläpp från kretsloppsanpassade bränslen finns genom att ange förbrukad mängd om det är önskvärt vid något tillfälle. Som förslag på miljömässiga förbättringar av jämförda anläggningar har stegvisa förändringar gjorts och analyserats med hjälp av dataprogrammet. Genom att välja mindre miljöfarliga byggmaterial och drivmedel optimeras anläggningarna med avseende på miljöprestanda. Sidan 39 av 54
7.4 Inventering och datainsamling Data om mängd och vikt på material som ingår i de båda jämförda alternativen är till stor del hämtade ur Hagerman, 2000. De data som bedömts vara avgörande för resultatet av beräkningarna har kontrollerats mot fler källor. Tre plastsorter är ej kontrollerade, de motsvarar tillsammans mindre än 6 viktprocent av totala plastinnehållet i snökylanläggningen. Driften av snökylanläggningen övervakas kontinuerligt, data från övervakningen år 2002 har använts för beräkningarna. Avdelningen för Förnyelsebar energi vid Luleå tekniska universitet är ansvariga för den vetenskapliga utvärderingen av insamlade data. Data för utsläpp från användandet av olika bränslen är hämtat från Uppenberg, m. fl. 1999. Metoder för viktning av miljöpåverkan som använts här finns beskrivna i Rydh, m. fl. 2002 och i, Erlandsson, 2000. 7.5 Beräkningsgången För varje tidsfas i beräkningarna specifiseras de ingående materialen var för sig. Se Tabell 3 från byggnation av snökylanläggning. Tabell 3. Exempel från byggnation av snökylanläggning. Mängden material anges i de vita cellerna, värdena i kolumnerna El, Kol, Olja och diesel beräknas av kalkylprogrammet. Energi och ursprung (MJ) Material Mängd (kg) El Kol Olja Diesel Stål 3 739 6,24E+03 7,35E+04 0,00E+00 0,00E+00 Aluminium 12 1,12E+01 0,00E+00 6,46E+01 0,00E+00 Asfalt 1 711 890 V 6,16E+04 0,00E+00 4,90E+05 0,00E+00 Bärlager 1 323 200 3,18E+03 0,00E+00 0,00E+00 2,25E+04 Stenkross 5 127 400 1,09E+05 0,00E+00 0,00E+00 8,71E+04 Polystyrenplast 26 000 1,34E+05 0,00E+00 2,10E+06 0,00E+00 Polyetenplast 5 031 2,16E+05 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 PVC 6 1,76E+02 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 Polypropylenplast 230 9,87E+03 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 Polyesterplast 655 1,46E+04 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 Summa 8 198 163 5,55E+05 7,35E+04 2,59E+06 1,10E+05 Transporter i samband med byggnation Lastbilstransporter Tonkilometer 57 189 Övriga tillsatsenergier Enhet MJ KWh Typ av el Elektricitet 680 0 A Kol 0 kg Olja liter Diesel 2 000 1 500 liter Bensin liter Biogas Etanol liter Summa 2 680 0 1 500 Sidan 40 av 54
När materialmängder och energianvändningen anges i dataprogrammet för tidsfaserna kommer programmet att hämta data för mängden energi och det bränsle som använts vid framställningen av materialen. Data om de olika materialen och bränslena finns i tabell på kalkylbladet KARAKTÄRISERING. Mängderna av kol, olja, diesel och elektricitet används sedan för att beräkna mängderna av utsläppen i Tabell 4. Tabell 4 För beräkningar av bränslenas potentiella miljöpåverkan har utsläpp av följande ämnen beaktats. Nox SOx CO NMVOC CO2 N2O CH4 Partiklar NH3 HFC134a SO2 Utsläpp av ämnen i Tabell 4 bidrar till en eller flera miljöpåverkanskategorier. För att kunna göra en jämförelse mellan olika ämnen viktas de efter sin potentiella förmåga att påverka miljön inom varje miljöpåverkanskategori. Summan av den potentiella miljöpåverkan inom varje miljöpåverkanskategori presenteras på kalkylbladet BERÄKNINGAR och i tabellform på kalkylbladet RESULTAT. På kalkylbladet KARAKTÄRISERING kan återvinningsgraden justeras mellan 0 och 100 procent varvid bränsledata för materialet beräknas om. På kalkylbladen för de olika tidsfaserna kan data för olika länders elproduktion användas. Vid beräkning av energiåtgång för asfaltproduktion finns två typer av asfalt, varmblandad eller kallblandad att välja mellan. Nedan visas tabell 5 med materialdata från kalkylbladet KARAKTÄRISERING. Sidan 41 av 54
Tabell 5. Energiåtgång för materialframställning per kilo färdigt material. Energi för materialframställning Energi (MJ/kg) Energikälla MJ/kg Material Jungfru Återvunnet medel Återvinningsgrad el kol olja Diesel Stål 21,33 6,1367 21,33 0,0% 1,67 19,66 Aluminium 58,06 6,473 32,2665 50,0% 54,6 3,46 Asfalt, varmblandad 0,322 0 0,322 0,036 0 0,286 0 V Bärlager 0,01939 0 0,01939 0,0024 0,01699 Stenkross 0,03818 0 0,03818 0,02119 0,01699 Polystyrenplast 85,84 0 85,84 5,15 80,69 Polyetenplast 83 3 43 50,0% 43 PVC 56,5 2 29,25 50,0% 29,25 Polypropylenplast 82,3 3,5 42,9 50,0% 42,9 Polyesterplast 22,3 22,3 0,0% 22,3 Asfalt, kallblandad 0,02818 0,02818 0,00127 0 0,00581 0,0211 K Källa: Hagerman, 2000; Krogh, 2001; Rydh m. fl. 2002; Stripple, 2001; JAKON produktinformation, 2000 Energi och bränsle som använts till annat än materialframställning redovisas som mängd av elektricitet, kol, olja, diesel, bensin, biogas och etanol i enheterna MJ, kwh och/eller liter. Lastbilstransporter anges i tonkilometer. Värden som används vid beräkningarna av lastbilstransporternas utsläpp avser lastbil med trailer fylld till 70 procent. COP, coefficient of performance, kvot mellan använd energi och bortförd kyla beräknas utifrån de värden som anges på kalkylbladet DRIFT. I COP ingår inte data från BYGGNATION eller AVVECKLING. 7.5.1 Pumphuset Pumphuset är byggt av betong. Inga exakta data för byggnadens mått och materialmängd har hittats. En uppskattning av byggnadens storlek och av energin som används vid betongframställning har gjorts. Pumphuset är cirka 10 x 4 m i kvadrat och 5 m högt. Om väggarna antas vara 0,2 m tjocka kommer byggnaden att innehålla cirka 44 m 3 betong. För produktion av en m 3 betong används cirka 50 MJ diesel och 17 MJ elektricitet (Stripple, 2001). Genom att lägga in (40 x 50) 2000 MJ under diesel och (40 x 17) 680 MJ under el på kalkylbladet BYGGNATION har en uppskattning av pumphusets miljöpåverkan inkluderats i beräkningarna. Armeringsjärn uppskattas till att utgöra 2 viktprocent av byggnaden (Finja betong, 2002), (SCF betongelement AB, 1999). Betong väger 2400 kg/m 3 (Bodelind m. fl. 1989) => 2400*40*0,02 = 2 ton armering läggs till mängden stål i beräkningarna. Pumphusets dörrar, takbeläggning med mera utesluts på grund av förhållandevis små materialmängder som inte påverkar slutresultatet. Sidan 42 av 54
8 Resultat och diskussion Här nedan presenteras två jämförelser enligt de förutsättningar som redovisas i kapitel 7. Alla siffror som använts vid beräkningarna finns i bilaga 1 och 2. 8.1 Jämförelse mellan snökylanläggningen och nollalternativet Jämförelse där antingen snökylanläggningen eller kylmaskiner svarar för hela sjukhusets kylbehov. Vid jämförelsen mellan snökylanläggningen och kylmaskinerna visar det sig att snökylanläggningen är det bästa alternativet med avseende på klimatpåverkan, försurning och övergödning. I miljöpåverkanskategorin marknära ozon ligger snökylanläggningen något högre, diagram 1, se även bilaga 1. 250 200 150 100 50 0 Ton CO2 ekv.per år kg SO2 ekv. per år kg NO3 ekv. per år kg O3 ekv. per år Klimatpåverkan Försurning Övergödning Marknära ozon snökyla 3,48E+01 1,21E+02 1,83E+02 6,41E+01 kylmaskin 1,26E+02 1,96E+02 2,36E+02 5,46E+01 Diagram 1 Utsläppsekvivalenter utslaget per driftår för respektive anläggnings hela livscykel. Observera enheterna! I Diagram 2 syns det att den största miljöpåverkan för snökylanläggningen uppkommer i driftfasen. En mindre del uppkommer i byggnationsfasen. Miljöpåverkan från avvecklingen är för liten för att synas i diagrammet. Största bidraget till marknära ozon från snökylanläggningen kommer från driften, diagram 2, där diesel används till hjullastare och pistmaskin. Dessa maskiner körs mest på vintern då temperaturen är låg och bildandet av marknära ozon är litet, se kapitel 4.5. Sidan 43 av 54