Notatet omfatter sammenligning af 3 typer anlæg for forskellige biobrændsler.

Transkript

1 Tillægsnotat Vaarst-Fjellerad Kraftvarmeværk a.m.b.a. Vedr.: Beregning på 1 MW Biomassekedler Dato: 20. januar Indledning Forligskredsen bag energiaftalen 2012 har besluttet, at de 50 dyreste kraftvarmeværker i Danmark kan foretage frit brændselsvalg, således at de uden krav om positiv samfundsøkonomi kan installere et biomassefyret anlæg på op til 1 MW. Vaarst-Fjellerad Kraftvarmeværk er således et af disse værker. På baggrund af dette har Vaarst-Fjellerad Kraftvarmeværk bedt PlanEnergi om at belyse økonomien ved etablering af en 1 MW biomassekedel. På baggrund af beregningerne i dette notat anbefales det Vaarst-Fjellerad Kraftvarmeværk, at igangsætte etableringen af en 1 MW biomassekedel. Udarbejdet af: Tobias Kristensen Nordjylland Tlf Mobil thk@planenergi.dk Kvalitetssikret af: Jens Birch Jensen Nordjylland Tel Mobil jbj@planenergi.dk Kontaktperson: Vårst-Fjellerad K/V-værk amba Vårst Enegvej Gistrup Flemming Mandrup Hansen Tlf: info@vfkv.dk Notatet omfatter sammenligning af 3 typer anlæg for forskellige biobrændsler. Der er forudsat anlæg med en indfyret effekt på under 1 MW, idet der for anlæg over 1 MW indfyret skal etableres posefilter ligesom der også skal betales NOx-afgift. 2 Sammenfatning Af de selskabsøkonomiske beregninger i dette notat fremgår det, at etableringen af en 1 MW biomassekedel er rentabel, med en simpel tilbagebetalingstid på under 5 år. De selskabsøkonomiske beregninger i afsnit 6 kombineret med afsnit 3 Valg af brændsel gør, at der er flere faktorer, som bør tages op til efterretning før den endelige beslutning om valg af brændsel og anlægstype træffes. Fliskedlen er den mest rentable investering, når der medregnes omkostninger til drift og vedligeholdelse grundet de lave varmeproduktionsomkostninger og dens høje virkningsgrad. Resultatet for halmkedlen ligger meget tæt på fliskedelløsningen, dog er denne løsning selskabsøkonomisk lidt dyrere, bl.a. på grund af større omkostninger til håndtering af brændslet. Etableringen samt den daglige drift forbundet med træpillekedlen er betydeligt mindre omfangsrig end den er for fliskedlen og halmkedlen, men på grund af det dyrere brændsel kan denne løsning ikke økonomisk konkurrere med halm eller flis. Overvejelser vedr. driften af anlægget, arealbehov, personaleforhold etc. kan dog understøtte et valg af en træpilleløsning. NORDJYLLAND Jyllandsgade 1 DK 9520 Skørping Tel Fax MIDTJYLLAND Vestergade 48 H, 2. sal DK 8000 Aarhus C Tel Fax SJÆLLAND Postadresse: A.C. Meyers Vænge København SV Besøgsadresse: Frederikskaj 10 A 1. sal 2450 København SV Tel.: planenergi@planenergi.dk CVR: Sag: 897 \\SBS2008\Data\Projekter Nordjylland\800\897 Vaarst-Fjellerad - Biomassekedel\1 Slutrapport\ Notat VFKV, 1 MW biomassekedel.docx Side 1 af 25

2 3 Valg af brændsel Ved valg af brændsel er der nogle overvejelser, man bør gøre sig inden beslutning tages, da dette har stor indflydelse på både anlægsudformning, investeringens størrelse og den daglige drift af anlægget. På Bilag 1 ses tegninger over det bygningsmæssige omfang ved etablering af projekterne samt oplæg vedrørende placering af anlæg. Ved sammenligning af de forskellige løsninger er der indregnet forskelle i udgifter til driften i beregningerne. 3.1 Træpiller Fyres der med træpiller kræves ikke den store investering i bygninger, da anlægsomfanget er mere beskedent, i forhold til et anlæg der fyrer med halm eller flis. Dog er det nødvendigt med en lagersilo, hvori træpillerne kan opbevares, det mest brugte er en silo på typisk omkring meter i højde og 3-4 meter i diameter, hvor pillerne blæses ind. Da siloen typisk placeres udendørs risikeres, at de mest nærliggende naboer får gener i form af støj, når træpillerne bliver blæst ind i siloen. Den daglige drift bliver ikke påvirket betydeligt, da anlægget er automatiseret. Prisen på træpiller vil variere efter markedet, det er dog ofte muligt at lave en fastpris aftale for et år ad gangen med en leverandør. Brændværdien og vægten af træpiller er høj hvilket betyder at behovet for lager er mindre. Askeindholdet er også meget lavt 0,3-0,5 %, og omkostninger til håndtering af asken er mindst med dette brændsel. 3.2 Halm Fyres der i stedet med halm, er investeringen højere, da der blandt andet skal etableres en lagerhal på omkring m 2, hvor halmen kan opbevares. Med hensyn til den daglige drift kræves der en del flere mandetimer, da der skal afsættes tid til at fylde halm på transportbåndet som forsyner halmkedlen, hertil anvendes ofte en gaffeltruck. Ligeledes kræver det mandetimer at læsse halmen af de lastbiler, som leverer denne. Når der fyres med halm, er der en del aske (4-5 % af halmmængden) fra forbrændingen, denne aske bliver transporteret ind i et askerum via transportbånd, askerummet skal efterfølgende tømmes manuelt. Asken kan genanvendes som gødning ved udkørsel på markerne i gødningsperioden. 3.3 Flis Ved etablering af en flisfyret kedel kræves en stor investering i et lager med kran eller hydraulisk udmader. Flis har en lav brændværdi, derfor er et relativt stort lagervolumen nødvendigt. På grund af det store fugtindhold i skovflis kan meget af varmen kun udnyttes hvis der installeres en røggaskondensator. Denne røggaskondensator indebærer en stor investering i forhold til anlæggets størrelse og større driftsudgifter til rensning og neutralisering af kondensat mv. Prisen (kr/mwh brændsel) for skovflis ligger lidt over prisen for halm. Side 2 af 25

3 4 Forløb ved etablering af biomasseanlæg Herunder er det videre forløb for etablering af et af projekterne kort opridset. 1. Gennemgang af dette tillægsnotat og efterfølgende beslutning i bestyrelsen omhandlende igangsætning af projektet. 2. Valg af anlægstype (brændsel og principopbygning) samt kontakt til brændselsleverandører. 3. Udarbejdelse af projektforslag iht. Varmeforsyningsloven som skal behandles af kommunen og i offentlig høring. Når Vaarst-Fjellerad Kraftvarmeværk er omfattet af bekendtgørelsen vedr. særbehandling omkring skift af brændsel vil dette være en formsag. 4. Der kan sideløbende hjemtages tilbud fra eksempelvis Kommunekredit på finansieringen. 5. Der skal udarbejdes ny OML-beregning (beregning på skorsten i forhold til røggas og højde) og som minimum et tillæg til Miljøgodkendelsen. Da den eksisterende miljøgodkendelse formodentlig er næsten 20 år gammel, vil Kommunen måske kræve en revurdering og udarbejdelse af en ny samlet miljøgodkendelse. 6. Sideløbende med behandling af projektforslag skal udformning og placering af anlægget afklares, og hvorvidt der evt. skal tilkøbes jord. Der kan sideløbende med myndighedsbehandlingen udarbejdes udbud på anlægget. 7. Når projektforslaget jf. Varmeforsyningsloven og miljøansøgningen er godkendt, og placeringen er afklaret, kan der udarbejdes entreprisekontrakt med kedelleverandør og evt. en bygningsentreprenør. Alternativt kan anlægget udbydes som totalentreprise. 8. Etablering af kedelanlæg med tilhørende bygning, indskæring på nuværende kraftvarmeværk, implementering af styring i nuværende SRO m.v. samt indkøring og aflevering. Side 3 af 25

4 5 Beskrivelse Der er foretaget beregninger for det nuværende kraftvarmeværk med N-gas som eneste brændsel (reference), og hvor værket er suppleret med en biomassekedel. I beregningerne er gældende afgifter for år 2015 anvendt. Der regnes med en naturgaspris på 2,50 kr./nm 3 inklusiv omkostninger til lager, distribution og transmission. Der betales ikke afgifter i forbindelse med træpille-, halmog fliskedlerne, da den indfyrede effekt ikke er over 1 MW. Der er regnet på en træpillekedel, hvor følgende forudsætninger er anvendt: Pris, træpiller 1.400,00 kr./ton Brændværdi, træpiller 17,5 GJ/ton Varmeeffekt 920 kw Virkningsgrad 92 % Drift og vedligehold 10 kr./mwh varme kr./år Samlet investering (budget) 3,225 mio. kr. Yderligere er regnet på en halmkedel hvor følgende forudsætninger er anvendt: Pris, halm 625,00 kr./ton, Brændværdi, halm 14,4 GJ/ton Varmeeffekt 880 kw Virkningsgrad 88 % Drift og vedligehold 15 kr./mwh varme kr./år Samlet investering (budget) 6,276 mio. kr. For Fliskedlen er følgende forudsætninger anvendt: Pris, Flis 540,00 kr./ton Brændværdi, flis 10,0 GJ/ton Varmeeffekt 1070 kw Virkningsgrad 107 % Drift og vedligehold 15 kr./mwh varme kr./år Samlet investering (budget) 8,675 mio. kr. Varmeproduktionsomkostningerne for følgende produktionsenheder er med ovenstående forudsætninger beregnet til: Nuværende gaskedel 474 kr./mwh Træpillekedel 323 kr./mwh Halmkedel 192 kr./mwh Fliskedel 196 kr./mwh Side 4 af 25

5 Varmeproduktionsomkostningerne for gasmotoren vil variere med elpriserne. Som det fremgår af ovenstående diagram, vil biomassekedlen, som i dette tilfælde er træpillekedlen, være den billigste varmeproduktionsenhed, og vil derfor altid køre som grundlast. Biomassekedlen (træpillekedlen), vil som det fremgår af ovenstående varighedskurve, få over fuldlasttimer pr. år. Side 5 af 25

6 6 Selskabsøkonomi Af nedenstående tabel fremgår varmeproduktionsfordelingen for det nuværende kraftvarmeanlæg, sammenlignet med biomassekedlen der anvender henholdsvis træpiller, halm og flis. 0 Reference 1 Træpiller 2 Halm 3 Flis Naturgasforbrug (11,0 kwh/nm 3 ) Nm 3 /år Forbrug Træpiller (17,5 GJ/ton) Ton/år Forbrug Halm (14,4 GJ/ton) Ton/år Forbrug Flis (10 GJ/ton) Ton/år Varmeproduktion, Motor Naturgas MWh/år Varmeproduktion, Kedel Naturgas MWh/år Varmeproduktion, Kedel Træpiller MWh/år Varmeproduktion, Kedel Halm MWh/år Varmeproduktion, Kedel Flis MWh/år Varmeproduktion, total MWh/år El produktion, naturgasmotorer MWh/år Det fremgår af ovenstående tabel at biomassekedlerne vil kunne dække omkring % af den årlige varmeproduktion. Nedenstående diagram er en grafisk illustration af ovenstående tabel. Af ovenstående diagram fremgår varmeproduktionsfordelingen samt naturgasforbruget for de forskellige scenarier. Af diagrammet fremgår, at træpille-, halmog fliskedlerne vil fortrænge en stor del af det nuværende naturgasforbrug. Side 6 af 25

7 Af nedenstående tabel fremgår de estimerede investeringsstørrelser i forbindelse med projekterne. 0 Reference 1 Træpiller 2 Halm 3 Flis Estimeret investering Træpillekedel 1 Komplet træpillekedel inkl. silo kr Economiser på træpillekedel kr. inkl. Installationer, rørarbejder mv. kr. inkl. Integration med SRO kr Ny tilbygning til træpillekedel 30m 2 kr Estimeret investering Halmkedel 1 Halmlade og fyrrum kr Halmkedelanlæg kr Rørarbejde ved indskæring på eksisterende anlæg kr Jordkøb kr Jordarbejde kr Gaffeltruck kr Estimeret investering Fliskedel 1 Fliskedelanlæg kr Economiser samt røggasfilter på fliskedel kr Installationer, rørarbejder mv. kr. inkl. Integration med SRO kr Ny tilbygning til fliskedel inkl. silo kr Projektering og tilsyn kr Uforudsete udgifter kr I alt kr ) Estimeret investering af PlanEnergi fra tilsvarende projekter Den samlede investering i træpillekedlen er estimeret til 3,2 mio. kr., i denne investering er afsat kr. til etablering af en ny tilbygning, hvori træpillekedlen skal stå. Det er dog muligt at reducere denne investering, og i stedet for opstille en container, hvori træpillekedlen kan etableres. Investeringen i halmkedlen er estimeret til 6,3 mio. kr. Halmkedlen kan konstrueres således, at den udover at kunne fyre med halm, også er i stand til at fyre med træpiller, en sådan tilbygning vil koste i omegnen af kr. I investeringsbudgettet er ligeledes afsat kr. til køb af jord og jordarbejder, da en halmkedel vil kræve et stort lager, hvor halmen kan opbevares. Investeringen i fliskedlen er estimeret til 8,7 mio. kr. I investeringsbudgettet er der afsat 1,3 mio. kr. til montering af en economiser på fliskedlen, hvilket øger fliskedlens virkningsgrad med ca. 20 % ved fyring med våd skovflis. Fliskedlen kræver ligesom halmkedlen en relativ stor investering i bygninger. Pillekedel- og fliskedelanlægget kan etableres på værkets nuværende matrikel, mens det ved etablering af en halmkedel vil være hensigtsmæssigt at tilkøbe et areal. Side 7 af 25

8 Af nedenstående tabel fremgår de selskabsøkonomiske beregninger. Grundberegning (Naturgas 2,50 kr./nm 3 ) Reference Træpiller Halm Flis Spot år Investering, Kedel Træpiller kr Investering, Kedel Halm kr Investering, Kedel Flis kr Driftsomkostninger* kr./år Driftsbesparelse kr./år Simpel tilbagebetalingstid år - 3,6 4,3 4,8 Kapitalomkostninger, Kedel Træpiller** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Halm** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Flis** kr./år Nettobesparelse kr./år Varmeproduktionspris kr./mwh Varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostning kr./mwh Besparelse, varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostninger kr./mwh *) Driftsomkostningerne er beregnet i energypro. **) Kapitalomkostningerne er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3,0 % p.a. For det nuværende kraftvarmeværk suppleret med en træpillekedel er de årlige driftsomkostninger beregnet til ca. 1.9 mio. kr. pr. år, hvilket giver en årlig driftsbesparelse på ca. 0,9 mio. kr., i forhold til referencen. De samlede årlige kapitalomkostninger, der er relateret til investeringen i træpillekedlen, er beregnet til 0,27 mio. kr., og er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3 % p.a. Den samlede årlige nettobesparelse inkl. kapitalomkostninger er således på 0,62 mio. kr. Den simple tilbagebetalingstid er på 3,6 år. Som det fremgår af ovenstående tabel kan varmeproduktionsprisen inkl. kapitalomkostninger reduceres fra ca. 346 kr./mwh til 268 kr./mwh. For det nuværende kraftvarmeværk suppleret med en halmkedel er de årlige samlede driftsomkostninger, beregnet til ca. 1,3 mio. kr., hvilket giver en årlig driftsbesparelse på ca. 1,5 mio. kr. i forhold til referencen. De samlede årlige kapitalomkostninger, der er relateret til investeringen i halmkedlen, er beregnet til 0,53 mio. kr., og er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3 % p.a. Den samlede årlige nettobesparelse inkl. kapitalomkostninger er således på 0,95 mio. kr. Den simple tilbagebetalingstid er på 4,3 år. Som det fremgår af ovenstående tabel kan varmeproduktionsprisen inkl. kapitalomkostninger reduceres fra ca. 346 kr./mwh til 228 kr./mwh. For det nuværende kraftvarmeværk suppleret med en fliskedel er de årlige samlede driftsomkostninger, beregnet til ca. 0,96 mio. kr., hvilket giver en årlig driftsbesparelse på 1,8 mio. kr. i forhold til referencen. De samlede årlige kapitalomkostninger, der er relateret til investeringen i fliskedlen, er beregnet til 0,73 mio. kr., og er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3 % p.a. Den samlede årlige nettobesparelse inkl. kapitalomkostninger er således på 1,1 mio. kr. Den simple tilbagebetalingstid er på 4,8 år. Som det fremgår af ovenstående tabel kan varmeproduktionsprisen inkl. kapitalomkostninger reduceres fra ca. 346 kr./mwh til 210 kr./mwh. Side 8 af 25

9 7 Følsomhedsberegninger Af nedenstående tabel fremgår følsomhedsberegninger ved variation af relevante parametre. Således er følsomheden for projekterne beregnet, ved variation af naturgasprisen med -10 % og -20 % (henholdsvis 2,25 og 2,00 kr./nm 3 inkl. omkostninger), ved variation i pris for biomassen med +10 % og +20 %. Det fremgår således af tabellen, at investeringerne i træpille-, halmog fliskedlerne stadig er rentable ved disse variationer. Ud fra de selskabsøkonomiske beregninger, samt følsomhedsberegningerne, som er uddybet i bilag 2, fremgår det således, at økonomien ved etablering af en biomassekedel på 1 MW er rentabel. På bilag 3 kan de energitekniske beregninger fra EnergyPRO aflæses. Side 9 af 25

10 Bilag 1- Tegninger af lignende anlæg Bemærk at disse anlægsudformninger kun er eksempler. Anlægget speciel brændselslageret kan opbygges på mange forskellige måder afhængig af de aktuelle plads og tilkørselsforhold, ønsker til arkitektur og kvalitet etc. 1 MW Træpillekedel fra Weiss 1 MW pillekedel med silo (containerløsning), foto: Nordheat ApS. Side 10 af 25

11 1 MW halmkedel 650 m 2 fra Lin-KA. Side 11 af 25

12 Side 12 af 25

13 1 MW Fliskedel fra Weiss, (røggaskondensering ikke vist) Side 13 af 25

14 Anden lagerløsning med kranbane til flis Side 14 af 25

15 Bilag 2- Følsomhedsberegninger Følsomhedsberegning, Biomasse +10 % 0 Reference 1 Træpiller 2 Halm 3 Flis Variant Træpiller kr./ton Halm 690 kr./ton Flis 594 kr./ton Investering, Kedel Træpiller kr Investering, Kedel Halm kr Investering, Kedel Flis kr Driftsomkostninger* kr./år Driftsbesparelse kr./år Simpel tilbagebetalingstid år 4,3 4,4 5,0 Kapitalomkostninger, Kedel Træpiller** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Halm** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Flis** kr./år Nettobesparelse kr./år Varmeproduktionspris kr./mwh Varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostning kr./mwh Besparelse, varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostninger kr./mwh *) Driftsomkostningerne er beregnet i energypro. **) Kapitalomkostningerne er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3,0 % p.a. Følsomhedsberegning, Biomasse +20 % Reference Træpiller Halm Flis Variant Træpiller kr./ton Halm 750 kr./ton Flis 648 kr./ton Investering, Kedel Træpiller kr Investering, Kedel Halm kr Investering, Kedel Flis kr Driftsomkostninger* kr./år Driftsbesparelse kr./år Simpel tilbagebetalingstid år 6,0 4,8 5,4 Kapitalomkostninger, Kedel Træpiller** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Halm** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Flis** kr./år Nettobesparelse kr./år Varmeproduktionspris kr./mwh Varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostning kr./mwh Besparelse, varmeproduktionspris inkl. kr./mwh *) Driftsomkostningerne er beregnet i energypro. **) Kapitalomkostningerne er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3,0 % p.a. Side 15 af 25

16 Følsomhedsberegning, Naturgaspris -10 % Variant 0 Reference Naturgas 2,25 kr./nm3 1 Træpiller Naturgas 2,25 kr./nm3 2 Halm Naturgas 2,25 kr./nm3 3 Flis Naturgas 2,25 kr./nm3 Investering, Kedel Træpiller kr Investering, Kedel Halm kr Investering, Kedel Flis kr Driftsomkostninger* kr./år Driftsbesparelse kr./år Simpel tilbagebetalingstid år 4,1 4,6 5,1 Kapitalomkostninger, Kedel Træpiller** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Halm** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Flis** kr./år Nettobesparelse kr./år Varmeproduktionspris kr./mwh Varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostning kr./mwh Besparelse, varmeproduktionspris inkl. kr./mwh *) Driftsomkostningerne er beregnet i energypro. **) Kapitalomkostningerne er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3,0% p.a. Følsomhedsberegning, Naturgaspris -20% 0 Reference 1 Træpiller 2 Halm 3 Flis Variant Naturgas 2,00 kr./nm3 Naturgas 2,00 kr./nm3 Naturgas 2,00 kr./nm3 Naturgas 2,00 kr./nm3 Investering, Kedel Træpiller kr Investering, Kedel Halm kr Investering, Kedel Flis kr Driftsomkostninger* kr./år Driftsbesparelse kr./år Simpel tilbagebetalingstid år 5,3 5,4 5,7 Kapitalomkostninger, Kedel Træpiller** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Halm** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Flis** kr./år Nettobesparelse kr./år Varmeproduktionspris kr./mwh Varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostning kr./mwh Besparelse, varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostninger kr./mwh *) Driftsomkostningerne er beregnet i energypro. **) Kapitalomkostningerne er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3,0 % p.a. Side 16 af 25

17 Følsomhedsberegning, Spotmarkedsbetaling Reference Træpiller Halm Flis Spot år Investering, Kedel Træpiller kr Investering, Kedel Halm kr Investering, Kedel Flis kr Driftsomkostninger* kr./år Driftsbesparelse kr./år Simpel tilbagebetalingstid år 3,5 4,2 4,7 Kapitalomkostninger, Kedel Træpiller** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Halm** kr./år Kapitalomkostninger, Kedel Flis** kr./år Nettobesparelse kr./år Varmeproduktionspris kr./mwh Varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostning kr./mwh Besparelse, varmeproduktionspris inkl. kapitalomkostninger kr./mwh *) Driftsomkostningerne er beregnet i energypro. **) Kapitalomkostningerne er beregnet som et 15-årigt annuitetslån med en realrente på 3,0% p.a. Side 17 af 25

18 Bilag 3 EnergyPro Side 18 af 25

19 Side 19 af 25

20 Side 20 af 25

21 Side 21 af 25

22 Side 22 af 25

23 Side 23 af 25

24 Side 24 af 25

25 Side 25 af 25