Hou Kraftvarmeværk. Designprojekt Aalborg

Transkript

1 Hou Kraftvarmeværk Designprojekt Aalborg Optimering af fremtidig varmeproduktion NORDJYLLAND Jyllandsgade 1 DK 9520 Skørping Tel Fax MIDTJYLLAND Vestergade 48 H, 2. sal DK 8000 Århus C Tel Fax Juli 2011 SJÆLLAND Aggerupvej 1 DK 4330 Hvalsø Tel Fax planenergi@planenergi.dk CVR:

2 Indholdsfortegnelse Indholdsfortegnelse Indledning Resultater og anbefalinger Resultater med udgangspunkt i 3-ledstariffen Resultater med udgangspunkt i spotafregning Anbefalinger Metode Forudsætninger og baggrund Varmebehov og produktion Reference Drift i el-spotmarkedet Solvarme Solvarme plus varmepumpe Solvarme med borehulslager Biogasvarme fra eksisterende anlæg Biogasvarme fra et udvidet biogasanlæg Halmvarme fra Ulsted Halm- og biogas-varme til Hou og Ulsted Varme fra Hals Varme fra Hals med nyt halmvarmeværk a Biogasledning fra eksisterende udvidet anlæg b Ny motor på Hou Kraftvarmeværk Samfundsøkonomi Bilag 1: Varmedata til energypro-beregninger Bilag 2: Forudsætninger Bilag 3: Udskrifter fra energypro Bilag 4: Samfundsøkonomi Bilag 5: Skema med økonomidata for alternativerne Rekvirent Designprojekt Aalborg Ved FORSYNINGS VIRKSOMHEDERNE Aalborg Kommune Kontaktperson Bjarne Holm Afsnitsleder Tlf.: bjhforsyning@aalborg.dk Rapport udarbejdet af PlanEnergi, Nordjylland Jakob Worm Tlf.: Mob.: jw@planenergi.dk Kvalitetssikret af Niels From Tlf.: Mob: nf@planenergi.dk Projekt ref. 601 Side 2 af 83

3 1 Indledning Hou Kraftvarmeværk er et naturgasfyret kraftvarmeværk med en motor, en kedel og et varmelager. Værket er etableret i 1995/96. Værket blev i 2009 lagt ind under Forsyningsvirksomhederne, Aalborg Kommune, Varmeforsyningen. Værket er beliggende på Skippervej 50, 9370 Hals. I 2006 blev gasmotoren udskiftet efter ca timers drift. Gasmotoren har indtil 2006 kunnet levere hele varmebehovet i Hou, men gaskedlen har været i drift, når motoren blev serviceret eller ved driftsstop og det blev i 2010 til 23% af varmeproduktionen. Forsyningsvirksomhederne ønsker at undersøge mulige alternativer til naturgas som energikilde, dels for at reducere varmeprisen, dels for at reducere brugen af fossile brændsler. I nærværende rapport undersøges 2 driftsmæssige forhold samt derudover 10 forskellige løsningsforslag som alternativ eller supplement til den nuværende naturgas kraftvarme. Der i blandt er der set på mulighederne for samarbejde med de to nabobyer Ulsted og Hals ved at lægge fjernvarmetransmissionsledninger til hver af de to byer. Der ud over er der regnet på en løsning, hvor der lægges en gasledning til biogas fra et nærliggende biogasanlæg. Referencen er i første omgang valgt som den optimale drift af Hou Kraftvarmeværk i el-markedet på den oprindelige 3-ledstarif. Drift af værket på den oprindelige 3-ledstarif var den normale for denne type værker, da de blev startet op i 1990-erne. Imidlertid har mange af de tilsvarende værker valgt at skifte til el-spotmarked-afregning. Derfor er dette alternativ regnet igennem som sammenligning. Der er opstillet følgende alternativer hvor de fleste er gennemregnet både for drift på 3-ledstarif og drift på spotmarkedet (a): 0 Referenceberegning: elafregning på 3-ledstarif Der er regnet på den optimale drift af værket med elafregning på 3-ledstarif. De efterfølgende alternativer beregnes både i forhold til denne reference samt den følgende reference 0a. 0a Elafregning på spotmarkedet Der er regnet på den optimale drift af værket med elafregning på spotmarkedet. De efterfølgende alternativer beregnes både i forhold til denne reference samt den egentlige reference 0. 0u Referenceberegning for Ulsted Der er taget udgangspunkt i det projektforslag som Ulsted Varmeværk har fået udarbejdet med henblik på etablering af et nyt halmfyret værk med en kedel på 3,2 MW og en forøget akkumuleringstank. 0h Referenceberegning for Hals Der er taget udgangspunkt i de nuværende anlæg og driftsforhold. 1 Solvarme Der regnes på et supplerende solvarmeanlæg der dækker 12-16% af det årlige varmebehov i Hou. 2 Solvarme plus varmepumpe Sammen med solvarmeanlægget etableres en varmepumpe på grundvand. Side 3 af 83

4 3 Solvarme med borehulslager Sammen med et væsentligt større solvarmeanlæg etableres en varmepumpe og et borehulslager. Det kan give en dækning på 40-50% af varmebehovet i Hou. 4 Biogasvarme fra eksisterende anlæg Der etableres en varmetransmissionsledning fra et eksisterende biogasanlæg til Hou som supplerer det nuværende kraftvarmeværk. Biogasanlægget ligger midt mellem Hou og Ulsted. 5 Biogasvarme fra et udvidet biogasanlæg Der regnes på en eventuel udvidelse af biogasanlægget, så varmen derfra får en større dækning af varmebehovet på Hou Kraftvarmeværk. 6 Halmvarme fra Ulsted Der regnes på at der etableres en varmetransmissionsledning mellem Hou og Ulsted, som leverer varme med ledig kapacitet fra et planlagt halmvarmeværk. 7 Halm- og biogas-varme fra et udvidet biogasanlæg En varmetransmissionsledning mellem Hou og Ulsted, der forsynes både fra et udvidet biogasanlæg samt varmeanlæggene i Ulsted med det nye halmvarmeværk. 8 Varme fra Hals Der regnes på en transmissionsledning fra Hals. Der tilsluttes enkelte forbrugere undervejs. 9 Varme fra Hals med nyt halmvarmeanlæg Der regnes på en transmissionsledning fra Hals med et nyt halmvarmeværk i Hals. 10a Biogasforsyning til Hou og ombygning af motor Der lægges en biogasledning mellem biogasanlægget (Houvej 90) og Hou Kraftvarmeværk. Den nuværende motor ombygges til at kunne køre på både biogas og naturgas (blandgas). 10b Biogasforsyning til Hou og installation af en ny motor Som i 10a lægges en biogasledning og motoren udskiftes til en ny på blandgas med bedre virkningsgrader. Side 4 af 83

5 2 Resultater og anbefalinger 2.0 Resultater med udgangspunkt i 3-ledstariffen Der er i nærværende rapport (foruden referencerne) regnet på 9 situationer / alternativer. Kraftvarme med 3-leds elafregning Forbedring af omkostninger Forbedring pr. solgt MWh Investering Simpel tilbagebetalingstid kr./år kr./mwh kr. år 0 Referenceberegning - - 0a Drift i el-spotmarkedet ,5 1 Solvarme Sol og varmepumpe Sol og borehulslager Biogasvarme Biogasvarme større anl u Reference Ulsted 6 Halmvarme fra Ulsted Halm og biogasvarme h Reference Hals 8 Hals Hals med nyt halmværk Tabel 1: De samlede driftsresultater for beregningerne i de 9 alternativer med kraftvarmedrift i 3- ledsmarkedet. Den vigtigste konklusion er, at det med 2010 tarifferne på el ville have været en fordel, at gå på spotmarkedet. Den eventuelle overgang til spotmarkedet skal også ses i sammenhæng med hvilke alternativer der i øvrigt er interessante. Derudover er det varme fra biogasanlægget der giver bedst resultat. Der er i beregningerne taget udgangspunkt i en pris pr. MWh, hvor Forsyningsvirksomhederne modtager varmen ude ved biogasanlægget. 2.1 Resultater med udgangspunkt i spotafregning For at vurdere en mulig overgang til elafregning i elspotmarkedet er alternativerne gennemregnet ud fra denne præmis. Desuden er her medtaget beregninger på en direkte biogasforsyning til Hou (10a og 10b). Kraftvarme med spotelafregning Forbedring af omkostninger Forbedring pr. solgt MWh Investering Simpel tilbagebetalingstid kr./år kr./mwh kr. år 0a Referenceberegning - - 1a Solvarme a Sol og varmepumpe a Sol og borehulslager a Biogasvarme a Biogasvarme større anl a Halmvarme fra Ulsted a Halm og biogasvarme a Hals a Hals med nyt halmværk a Biogasforsyning til Hou b Ny blandgasmotor Tabel 2: De samlede driftsresultater for beregningerne af 10 situationer med udgangspunkt i at el sælges på spotmarkedet. Side 5 af 83

6 Nu viser de nye alternativer 10a og 10b sig også at være en mulighed på linje med overskudsvarmen fra biogasanlægget (5a). Der er fornuftig økonomi i at udnytte biogassen direkte på Hou Kraftvarmeværk og specielt i en ny motor er det interessant. 2.2 Anbefalinger På grundlag af beregningerne kan det anbefales, at der arbejdes videre med en eller flere forskellige alternative forsyninger, til at supplere den nuværende drift på naturgas. Uanset hvilke af alternativerne man vælger, ser det ud til at være en fordel at skifte til elafregning i elspotmarkedet. Det vil sige, at man i sammenhæng med skift af drift bør konsultere elhandelparteren (NEAS), for at få en aktuel vurdering af, hvordan det kommende brændselsvalg kan fungere økonomisk bedst i elspotmarkedet, samt eventuelt overveje hvilke andre elmarkeder, der kunne være relevante. Ud fra beregningerne med elsalg i spotmarkedet er det relevant, at se nærmere på mulighederne for udnyttelse af biogas eller overskudsvarme fra biogasanlægget på Hovvej 90. Anlægget er ejet af Klitgaard Agro A/S og de har også et biogasanlæg på hovedejendommen på Rørholtvej 76, som de pt. prioriterer højest. Hvis det er muligt at udnytte biogas eller overskudvarmen fra Hovvej 90, er der mulighed for at Klitgaard Agro vil satse på dette anlæg og eventuelt udvide det. I beregningsalternativerne 5 og 7, er det forudsat, at biogasanlæget udvides, dels til at levere en varmeeffekt på kw, svarende til mere end en fordobling af biogasproduktionen, dels at det kan levere 1,7 MW biogas. Man kan således sammenligne økonomierne i alternativerne 5a med 10a og 10b. Et andet forhold, som er afgørende for økonomien i disse biogasløsninger, er den fremtidige støtte til biogasproduktion og elafregningspriserne. Med de politiske meldinger der kommer fra Christiansborg i disse måneder, er der stor velvilje overfor biogas, og ændringer vil givetvis betyde endnu bedre forhold. Om støtten vil falde på gasproduktionen eller elsalget er endnu uvist. De mest afgørende forudsætninger for beregningerne hviler på de aftaler, der kan indgås med ejeren af biogasanlægget; Klitgård Agro. Dels på prisen for levering af varme i alternativ 5a og dels på prisen på levering af biogas i alternativ 10a og 10b. Om det er realistiske priser må drøftes nærmere med Klitgaard Agro. Den afregningspris på varmesalg der er anvendt (119 kr/mwh) er inspireret fra Hals, hvor det er prisen på overskudsvarme fra Hals Jern. I forbindelse med en eventuel udvidelse af biogasanlægget er afregningsprisen muligvis for lav. Den biogaspris der er regnet med i 10a og 10b på 2,50 kr/m 3 er givetvis mere realistisk, ud fra de priser der pt. bliver forhandlet mellem biogasanlæg og fjernvarmeværker andre steder. Derfor kan Klitgaard Agro meget vel være mest interesseret i at sælge biogas frem for varme. Dette peger på alternativ 10a / 10b. Økonomisk set ser alternativ 10b med en ny motor ud til at være den mest oplagte løsning. En forlængelse af transmissionsledningen til Ulsted via biogasanlægget er en mulighed der ikke er så oplagt som solo-løsningerne for Hou. Alternativerne 1, 2 og 3 med solvarme, varmepumpe og borehulslagre er ikke økonomisk attraktive. Det vurderes at Hou er for lille til et projekt med borehulslagre. Alternativerne med en transmissionsledning til Hals udviser en negativ økonomi, men ideen er ikke nødvendigvis dårlig. Den giver mulighed for at koble forbrugere på langs ledningen, og der er i beregningerne forsigtigt skønnet med at svømmehallen og 15 boliger tilsluttes. Der ligger rigtig Side 6 af 83

7 mange ejendomme langs vejen, men langt de fleste er sommerhuse. Hvis der imidlertid stadig er interesse for denne ledning, bør det mulige ekstra varmegrundlag undersøges nærmere. Det skal også bemærkes, at der heller ikke er foretaget en afvejning af muligheden for begge transmissionsledninger og de fordele det eventuelt kunne give. Men set fra Hou er den ene af ledningerne nok til at forbedre økonomien, men som tidligere nævnt, er det gasledningen der er mest interessant, og det gør etablering af varmetransmissionsledninger meget mindre interessante. Side 7 af 83

8 3 Metode De forskellige løsningsforslag beregnes i simuleringsprogrammet energypro, som beregner værkets optimale drift time for time gennem et år. Først opstilles en model af det nuværende værk på baggrund af oplysninger fra værket. Denne model kaldes referencen. Reference-modellen bruges herefter som udgangspunkt for løsningsforslagene. EnergyPRO-modellerne bygger på en række forudsætninger, hvoraf en del er oplistet i bilag 1 og 2. Ved solvarmeløsningerne er beregningerne foretaget i programmet TRNSYS og resultaterne derfra overført til energypro. Hovedresultaterne fra energypro er hhv. den årlige energiomsætning og det årlige driftsresultat. Almindelig administration og drift er ikke medtaget i produktionsomkostningerne ligesom indtægter fra salg af varme er udeladt, bortset fra det ekstra salg, som kommer langs transmissionsledningerne. Ligeledes er den ekstra administrationsudgift ved indmeld i spotmarkedet også medtaget. I bilag 3 findes udskrifter fra energypro fra hhv. referencen og løsningsforslagene. I bilag 4 er vist resultaterne af en samfundsøkonomisk beregning. I bilag 5 er økonomidataene fra tabel 1 og 2 gengivet mere udførligt. Finansieringen er baseret på annuitetslån. Alle beløb er excl. moms. Side 8 af 83

9 Varme ab værk / [MWh/måned] Forudsætninger og baggrund 4.0 Varmebehov og produktion GAF 400 GUF 200 Oplyst 0 Måned i kalenderåret 2010 Figur 1. Det beregnede varmeforbrug ud fra den oplyste varmeproduktion i 2010 ab værk, Hou. Varmeproduktionen for Hou Kraftvarme er for et normalår beregnet til MWh/år ab værk. Det graddøgnafhængige forbrug (GAF) er MWh svarende til 68,3% af den samlede varmeproduktion. Ulsted BVB, 1/7-30/ MWh Ulsted NVB, 1/7-30/ MWh Graddage i perioden Normalår Brugsvand, 17,5% MWh GAF MWh Nettab MWh GUF MWh Korr.BVB MWh GAF % 62,4% Tabel 3. Varmedata for byerne Ulsted og Hals. Hals BVB, 1/6-31/ MWh Hals NVB, 1/6-31/ MWh Graddage i perioden Normalår Brugsvand, 17,5% MWh GAF MWh Nettab MWh GUF MWh Korr.BVB MWh GAF % 60,0% Antal A MWh Storforbr. Varmepris Fast afgift Indtægt Varmesalg Stiktab Alt. 4,5 4 18, ,8 Alt. 6, , Alt. 8, , stk. MWh MWh kr/mwh kr/mwh kr/år MWh/år MWh/år Tabel 4. Vurdering af muligheder for ekstra tilslutning af forbrugere til transmissionsledningerne. Der er en række huse og gårde op ad transmissionsledningerne, som givetvis vil have interesse i tilslutning til fjernvarmen. Takstmæssigt er der taget udgangspunkt i taksterne for Hou. Den faste afgift er beregningsmæssigt sat som en værdi pr. MWh. Anlægsudgifter til stik og installationer er forudsat betalt af forbrugeren. På strækningen mellem Hals og Hou er der blandt andet en svømmehal og en del sommerhuse samt enkelte helårsboliger. Kun en nærmere undersøgelse kan vise det reelle potentiale for tilslutninger på denne strækning. Side 9 af 83

10 4.1 Reference I referencen er der regnet på en optimal drift af værket i 3-ledstarif-elmarkedet, samt ud fra de forudsætninger, der er beskrevet i bilag 2. Tarifferne i 3-leds-elafregningen, er sat som et vægtet gennemsnit af de 4 kvartalspriser i Spidslast; 621 kr./mwh, højlast; 454 kr./mwh og lavlast; 191 kr./mwh. Der anvendes en naturgaspris på 2,50 kr/nm 3. Det vurderes ud fra bl.a. det materiale som Forsyningsvirksomhederne har fået fra DONG, at 2,50 kr/nm 3 er en realistisk pris for den nærmeste fremtid. Udetider er lagt ind for motoren med en dag i hver af månederne februar, juni og oktober. Rådighedsbetaling er sat til 1 kr/mwh som afspejler markedet. 4.2 Drift i el-spotmarkedet I denne rapport er den første reference valgt som den optimale drift af værket i 3-ledselmarkedet. Denne driftsstrategi var den normale for denne type værker da de blev startet op i 1990-erne. Imidlertid har mange af de tilsvarende værker valgt at skifte til el-spotmarkedafregning. Derfor er dette alternativ regnet igennem som sammenligning. Der er i beregningen indlagt omkostninger til omlægning, styreboks, elarbejder, SRO m.m. pris ca kr. Desuden er det vurderet, at den daglige indmelding på el-spotbørsen kan entreres via NEAS og årlig drift af dette er anslået til kr. Alternativt skulle Aalborg Forsyning afsætte egne folk året rundt incl. weekender og helligdage. 2 timer i 365 dage á 450 kr/time i alt kr kr./år. Det forventes at 3-ledstariffen glider ud som en mulighed inden for få år, da elmarkedet i dag og fremover vil efterspørge større fleksibilitet. Der er fremadrettet stor usikkerhed omkring prognoser og muligheder på elmarkederne; spot-, regulerkraft-, frekvens- og spændings-markederne. Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år Ændret SRO 5% I alt Tabel 5: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 0a Solvarme Der er regnet på et supplerende solvarmeanlæg der dækker 14% af det årlige varmebehov. Der er regnet med et anlæg på m 2 som anvender den nuværende akkumuleringstank på 600 m 3. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Solfangerfelt, m2 5% Solfangerfelt, m2 5% Transmissionsledning 5% Transmissionsledning 5% Smede og VVS arbejder 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Smede og VVS arbejder 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 6: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 1 og 1a. Side 10 af 83

11 4.4 2 Solvarme plus varmepumpe Sammen med solvarmeanlægget etableres der en varmepumpe der anvender grundvand som varmekilde. Hvis kraftvarmeværkets motor kombineres med en varmepumpe, forbedres værkets muligheder for at stabilisere el-markedet markant, idet motoren vil producere el når el-priserne er høje og varmepumpen vil bruge el når el-priserne er lave. Dermed vil værkets varmeproduktion bidrage med el-produktion når efterspørgslen på el er høj og med el-forbrug når el-udbuddet er højt, f.eks. når el-produktionen fra vindmøller er høj. En lille varmepumpe vil have relativt mange driftstimer og det gør værkets elreguleringsmuligheder mindre, det betyder, at varmepumpen i betydelig grad kommer til at køre på tidspunkter, hvor der ikke er overskud af vindmøllestrøm derfor er der i det efterfølgende regnet på en større varmepumpe. Løsningsforslaget har en række fordele, hvoraf bl.a. kan nævnes at det fortrænger naturgas som primært brændsel, samt at værkets el-regulerings-potentiale forbedres markant. I dette alternativ bidrager solvarmeanlægget også til den brændselsbesparende effekt. I forlængelse af ovenstående regnes der i dette alternativ med en stor varmepumpe, som vil få færre driftstimer, men større mulighed for at kunne indgå i el-spotmarkedet og regulerkraftmarkedet. Der er tillige regnet med en afgiftsreduktion, således at der betales samme elafgift som for elkedler for de første driftstimer. Det forventes at denne afgiftsændring bliver en del af et kommende energipolitisk forlig. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Solfangerfelt, m2 5% Solfangerfelt, m2 5% Varmepumpe; 2,1 MWvarme, COP=3 5% Varmepumpe; 2,1 MWvarme, COP=3 5% Boring, pumper 5% Boring, pumper 5% El tilslutning 5% El tilslutning 5% Indkobling på værket 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Indkobling på værket 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 7: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 2 og 2a Solvarme med borehulslager Der etableres et større solvarmeanlæg på m 2 og overskudsvarmen gemmes i borehulslagre. Når varmen skal udnyttes igen hæves temperaturerne med en varmepumpe. Et borehulslager fungerer principielt ved at der etableres et antal borehuller, hvor der monteres typisk 2 U-formede slanger i hver boring. Der cirkuleres varmt vand i slangerne gennem sommeren. Varmen oplagres i jordlagene omkring boringerne. Gennem vintersæsonen hentes energien fra borehulslageret v.h.a. en varmepumpe. Ved konstatering af højt grundvandsniveau, d.v.s. f.eks. mindre end 5-10 meter under terræn, vil et borehulslager ikke være umiddelbart relevant med mindre grundvandets strømningshastighed er mindre end ca. 1 m/måned. Der kan være meget store variationer i grundvandets strømningshastighed afhængig af den geologiske struktur og dermed grundvandsmagasinets egenskaber i et højpermeabelt sandlag vil der f.eks. kunne være en hastighed på m pr. år, mens der i et lavpermeabelt kalkmagasin måske kun vil være en strømningshastighed på 5-10 meter pr. år. Varmeledningsevnen vil variere meget afhængig af hvilken type jordlag der er til stede. Generelt er det sådan, at varmeledningsevne og varmekapacitet er bedst i vandmættede jordarter og dårligst i umættede jordlag. Det er dog ikke ensbetydende med at det ikke vil kunne være en god Side 11 af 83

12 løsning at etablere et borehulslager i umættede sandlag. Men det vil være nødvendigt med flere boringer for at opnå den samme kapacitet som f.eks. ved et fugtigt lerlags-lager. Der vil også kunne være store variationer på lagseriers udbredelse både vertikalt og horisontalt, og dermed ikke entydige forhold for hver borings kapacitet. Der vil derfor skulle foretages konkrete jordbundsundersøgelser, før der kan træffes endelig beslutning om valg af sæsonvarmelager løsning. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Solvarme, m2 5% Solvarme, m2 5% Varmepumpe 5% Varmepumpe 5% Borehulslagre, 50 stk. 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Borehulslagre, 50 stk. 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 8: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 3 og 3a Biogasvarme fra eksisterende anlæg På Houvej 90 ligger et biogasanlæg i tilknytning til en svineproduktion. Anlægget er ejet af Klitgaard Agro A/S og de har også et biogasanlæg på hovedejendommen på Rørholtvej 76. Der er regnet på etablering af en varmetransmissionsledning fra biogasanlægget til Hou, som supplement til det nuværende kraftvarmeværk. Der bliver i dag uudnyttet overskudsvarme på biogasanlægget, og de 400 kw dækker fint grundlastbehovet på kraftvarmeværket. Det forudsættes at 4 ejendomme undervejs tilsluttes fjernvarmen. Kort 1: Transmissionsledning fra Hou Kraftvarmeværk til biogasanlæg; 3,75 km. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Transmissionsledning 5% Transmissionsledning 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 9: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 4 og 4a. Side 12 af 83

13 4.7 5 Biogasvarme fra et udvidet biogasanlæg Klitgaard Agro prioriterer pt. deres anlæg på Rønholtvej 76 højest med tildeling af gylle. Hvis der dog viser sig mulighed for at udnytte overskudvarmen fra Hovvej 90 er der mulighed for at Klitgaard Agro vil satse på dette anlæg og eventuelt udvide det. I dette alternativ er der regnet på en udvidelse af anlægget med mere end en fordobling, så der kan leveres MW varme. Det giver dermed en endnu større dækning af varmebehovet på kraftvarmeværket og vil kunne klare hele forsyningen ¾ af året. Det betyder samtidig at der vil være en del varme som ikke kan udnyttes om sommeren. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Transmissionsledning 5% Transmissionsledning 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 10: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 5 og 5a Halmvarme fra Ulsted I dette alternativ er der regnet på at der etableres en varmetransmissionsledning direkte mellem Hou og Ulsted. Ulsted planlægger at etablere et nyt halmfyret varmeværk, og der er regnet på at anlæggene kan levere varme til Hou når der er ledig kapacitet. Kort 2: Transmissionsledning direkte fra Hou Kraftvarmeværk til Ulsted Varmeværk. Distance 8,22 km. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Transmissionsledning 5% Transmissionsledning 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 11: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 6 og 6a. Side 13 af 83

14 4.9 7 Halm- og biogas-varme til Hou og Ulsted I dette alternativ er varmetransmissionsledningen mellem Hou og Ulsted lagt ind omkring biogasanlægget på Houvej 90. Der er regnet på situationen med et udvidet biogasanlæg der kan levere kw varme. Der vil således være muligt at forsyne både Hou og Ulsted fra biogasanlægget. Derudover kan halmvarmeanlægget i Ulsted også forsyne Hou hvis der er ledig kapacitet når biogasanlægget ikke kan dække hele behovet eller biogasmotorerne ikke er i drift. Kort 3: Transmissionsledning fra Hou Kraftvarmeværk til Ulsted Varmeværk via biogasanlægget. Der er 4,55 km fra Ulsted til Biogasanlæg plus 3,75 km, i alt 8,30 km. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Transmissionsledning 5% Transmissionsledning 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 12: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 7 og 7a Varme fra Hals Der er regnet på en varmetransmissionsledning fra Hals til Hou. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Transmissionsledning 5% Transmissionsledning 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 13: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 8 og 8a. Alternativet giver mulighed for at udnytte ledig kapacitet i Hals til at forsyne Hou og de mellemliggende ejendomme, der tilsluttes transmissionsledningen. Der er i beregningerne forsigtigt skønnet med at svømmehallen og 15 boliger tilsluttes. Der ligger rigtig mange ejendomme langs vejen, men langt de fleste er sommerhuse og hvis der skal arbejdes videre med disse ideer er det nødvendig med en nærmere undersøgelse af det mulige varmebehov. Side 14 af 83

15 Kort 4: Transmissionsledning fra Hou Kraftvarmeværk til Hals Varmeværk. Distance 8,94 km Varme fra Hals med nyt halmvarmeværk Der er i dette alternativ regnet på at Hals Fjernvarme udvider deres produktionsanlæg med en ny halmfyret kedel på 8 MW. Der er tale om en skitsemæssig beregning, så der er ikke taget hensyn til hvor det nye værk skal ligge o.l. Formålet er i første omgang at se på hvordan det ville kunne ændre økonomien. Rente Investering Løbetid KO Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år p.a. kr år kr/1.år Transmissionsledning 5% Transmissionsledning 5% Nyt halmværk 5% Nyt halmværk 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Vekslere og VVS-tilslutning 5% Projektering og tilsyn 5% Uforudsete 5% I alt Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 14: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 9 og 9a a Biogasledning fra eksisterende udvidet anlæg På Houvej 90 ligger et biogasanlæg i tilknytning til en svineproduktion. Anlægget er ejet af Klitgaard Agro A/S og de har også et biogasanlæg på hovedejendommen på Rørholtvej 76. Der er i rapporten Hou Kraftvarmeværk, Designprojekt Aalborg, fleksenergi, Optimering af fremtidig varmeproduktion regnet på etablering af en varmetransmissionsledning fra biogasanlægget til Hou, som supplement til det nuværende kraftvarmeværk. Der er i dag uudnyttet overskudsvarme på biogasanlægget, og de nuværende 400 kw varme dækker fint grundlastbehovet i Hou. Klitgaard Agro prioriterer pt. deres anlæg på Rønholtvej 76 højest med tildeling af gylle. Hvis der dog viser sig mulighed for at sælge biogas fra Hovvej 90 er der mulighed for at Klitgaard Agro vil satse på dette anlæg og eventuelt udvide det. I alternativerne i dette notat er der regnet på en udvidelse af anlægget med en fordobling, så der kan leveres 1,7 MW gas. Med en biogasledning kan en stor del af behovet for gas på Hou Kraftvarmeværk dækkes. I alternativ 10a dækker varmen fra biogassen 81% af det årlige varmebehov. Side 15 af 83

16 På biogasanlægget vil man stadig have det nuværende motoranlæg stående til at forbruge den biogas, som Hou ikke aftager, og det vil i sommerperioden betyde en overproduktion af varme som skal afblæses. I dette løsningsforslag ombygges den eksisterende motorer til at kunne køre på biogas. Prisen for dette er sat til 1,3 Mkr. Det er forudsat, at HKV kan købe biogas til 2,50 kr/nm 3. Brændværdien for biogassen er sat til 6,5 kwh/nm 3. Der er regnet med et tillæg til elspotprisen på 42,4 øre/kwh (som bruges ved anlæg der anvender under 94 % biogas). Tillægget gives til den elproduktion, der stammer fra biogas (motor biogas). Hvis man i stedet udelukkende anvender biogas ville man få en fast elpris på 78,1 øre/kwh. Afregning er således enten spotpris + 42,4 øre/kwh eller 78,1 øre/kwh. Hvis biogassen udgør mindst 94 % af brændslet på et anlæg, så gælder de 78,1 øre/kwh. Det forventes dog ikke at man kan få så stor en dækning fra biogasanlægget. I begge de beregnede alternativer er biogasandelen 82%. Da der benyttes en blanding af biogas og naturgas (blandgas) til motoren, vil man have muligheden af at være frit stillet med brændslet, hvis for eksempel biogassen skulle svigte nogle dage. Ombygningen af motoren til blandgas forventes at ville koste det samme som ombygning til biogas. Biogas indeholder svovl. Hvis røggassen køles ned under 160 C, risikerer man derfor at danne svovlsyre i røggaskøleren, hvorved dennes levetid reduceres. Det forventes at røggassystemet skal bygges om således at veksleren enten udskiftes eller den øverste del bypasses. I beregningerne er varmevirkningsgraden således sænket fra de nuværende 58% til 52% og motorens elvirkningsgrad er fastholdt på 37%. Den reducerede varmevirkningsgrad medfører flere driftstimer på motoren. Biogasledningen regnes at løbe i samme trace, som er vist for fjernvarmeledningerne i kort 1. Det er ikke umiddelbart overvejet ejerskab til biogasledningen og særskilt drift af denne. Det er blot forudsat, at det foregår indenfor samme økonomiske rammer. Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år Biogasledning 5% Ombygning af motor 5% Ombygning af røggasveksler mv. 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 15: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 10a b Ny motor på Hou Kraftvarmeværk I stedet for ombygning af den nuværende motor regnes i dette alternativ på udskiftning af motoren og køb af en helt ny JMS 416. Her er virkningsgraderne opgivet fra Jenbacher med den væsentlige forskel at elvirkningsgraden på den nye motor er på 42,1%. Side 16 af 83

17 Rente Investering Løbetid KO p.a. kr år kr/1.år Biogasledning 5% Ny motor, JMS 416 5% Ombygning af røggasveksler mv. 5% Ny transformer og eltavle 5% Inst. Og diverse 5% Salg af nuværende motor 5% Ændre SRO 5% Uforudsete 5% Projektering og tilsyn 5% I alt Tabel 16: Investering og kapitalomkostninger (KO) for alternativ 10b Samfundsøkonomi I bilag 5 ses resultaterne af en samfundsøkonomisk beregning på alternativ 5a med udnyttelse af overskudsvarme fra et udvidet biogasanlægget på Hovvej 90. Den viser et overskud på 18 mio. kr. Forudsætningerne er blandt andet at overskudsvarmen ikke tillægges nogen brændselsøkonomisk værdi og ligeledes er den elproduktion der hidrører fra produktionen af overskudsvarmen heller ikke medtaget. Den positive samfundsøkonomi er en forudsætning for godkendelse af projektforslag i forhold til eventuel kommende sagsbehandling i henhold til varmeforsyningsloven. Biogasprojekter er dog undtaget dette krav om samfundsøkonomi. I forbindelse med et egentligt projektforslag skal der derfor tages stilling til hvordan den samfundsøkonomiske beregning konkret skal udføres. Side 17 af 83

18 Bilag 1: Varmedata til energypro-beregninger Hou, alt. 1,2,3 Varmeproduktion MWh Varmesalg GAF GAF % 68,3% Med transmissionsledning Hou-biogasanlæg, alt. 4,5 Tab, transm.- og stkledninge 18 W/m * m MWh Ekstra varmesalg 72 - Varmesalg i alt Varmeproduktion GAF GAF % 63,0% Med transmissionsledning Hou-Ulsted, alt. 6, 7 Hou Ulsted Samlet Tab, transm.- og stkledninge 18 W/m * m MWh Ekstra varmesalg Varmesalg i alt Varmeproduktion GAF GAF % 60,6% Med transmissionsledning Hou-Hals, alt. 8,9 Hou Hals Samlet Tab, transm.- og stkledninge 18 W/m * m MWh Ekstra varmesalg Varmesalg i alt Varmeproduktion GAF GAF % 59,6% Side 18 af 83

19 Bilag 2: Forudsætninger Parameter Planperiode 1 år Ude temperaturer Dansk normal år (døgnbasis) Driftstrategi Minimér netto varmeproduktionsomkostninger El-markeder Vægtet 3-ledtarif 2010 samt elspotmarked DK-Vest 2010 Afskrivningsperioder Fjernvarmenet, solvarmeanlæg: 20 år Varmeværk, varmepumper, vekslere o.l.: 15 år Øvrigt: 10 år Naturgas Brændværdi (nedre): 11 kwh/nm 3 Biogas Brændværdi (nedre): 6,5 kwh/nm 3 Halm Forudsætninger Hou Varme ab værk ** Brændværdi (nedre): kwh/ton MWh/år, (målt 2010 omregnet til normalår) hvor 68,3% afhænger af udetemperaturen (GAF) Sommer * Fremløbstemperatur: 75 C Returtemperatur: 37 C Vinter * Fremløbstemperatur: 75 C Returtemperatur: 32 C Motor * 1 stk. Jenbacher JMS 320 GS-N.LC. El-effekt: 922 kw (η=37%), Varme-effekt: kw (η=58%). Indfyret effekt: kw Motor, ombygget til biogas/blandgas Varme-effekt: kw (η=52%). Indfyret effekt: kw 1 stk. Jenbacher JMS 320 GS-N.LC. El-effekt: 922 kw (η=37%), Motor, ny til blandgas 1 stk. Jenbacher JMS 416. El-effekt: kw (η=42,1%), Varme-effekt: kw (η=51,4%). Indfyret effekt: kw Varmelager * Volumen: 600 m 3. Kapacitet: 28,5 MWh Kedel, naturgas * Danstoker kedel TVB NR6, 6,5 bar 120 C, kw, Weisshaupt-brænder, type G8/1-D, kw, Der regnes med følgende max.effekter: Indfyret effekt: kw Varme-effekt: kw (η=95%) Økonomi, Hou Grundbeløb ** 3-leds el tarif kr (ved spotmarked) Spidslast; 621 kr./mwh, højlast; 454 kr./mwh og lavlast; 191 kr./mwh (vægtet gennemsnit 2010) 80 kr/mwh (max MWh/år) 1 kr/mwh Refusion af afgifter efter E-formlen med 2,27 kr/nm 3. I energypro: (EP(Motor 1;Alle perioder)/0,67)/heatvalue(naturgas) kr/år 119 kr/mwh El-produktionstilskud Rådighedsbetaling N-gaspris excl. afgifter ** 2,50 kr./nm 3 Biogaspris 2,50 kr/nm 3 Afgiftsrefusion ved kraftvarme CO 2 -kompensation ** Biogasvarme Afgifter, motorer Energi-, CO 2 - og NO X -afgifter: 2,649 kr/nm 3 (2010) Afgiftsrefusion: E-formel (2,27 kr/nm 3 ) Afgifter, kedler Afgiftslempelse: 207,72 kr/mwh (2010) El til varmepumper Drift- og vedligehold.omk. Ved elsalg på 3-ledstarif sættes indkøbsprisen på el til 250 kr/mwh Motorer: 66 Kr/MWh EL (både ved natur- og biogas) Kedel, naturgas: 5 kr/mwh varme Veksler mv. biogasvarme: 1 kr/mwh varme Side 19 af 83

20 Forudsætninger Ulsted Varme ab værk * Varmepumpe: 10 kr/mwh varme *Kilde: Hou Kraftvarmeværk A.m.b.a., Teknisk tilstandsrapport, COWI, Juni 2008 **Kilde: Forsyningsvirksomhederne, Aalborg Kommune MWh/år, (målt 2009/10 omregnet til normalår) hvor 62,4 % afhænger af udetemperaturen (GAF) Sommer * Fremløbstemperatur: 68 C Returtemperatur: 40 C Vinter * Fremløbstemperatur: 75 C Returtemperatur: 35 C Nuværende kedler ** Træpillekedel:, indfyret 2,7 MW, varme; 2,4 MW, (η=88,9%) Oliekedel1: indfyret 2,2 MW, varme: 2,0 MW, (η=90,9%) Oliekedel2: indfyret 1,50 MW, varme: 1,40 MW, (η=93,3%) Varmelager ** Volumen: m 3 forøges til m 3, 86,7 MWh ved 50 o og 80% Solvarme ** m 2 Ny halmkedel ** Indfyret; 3,17 MW, varme: 3,20 MW (η=100,9%) Økonomi, Ulsted Træpiller * 332 kr/mwh Halmpris 500 kr/ton Afgift, træpiller Svovl-afgift: 34,4 kr/ton, NO x -afgift: 6,90 kr/ton Afgifter, halm Svovl-afgift: 34,4 kr/ton (5,88 kr/mwh), NO x -afgift: 6,90 kr/ton (1,64 kr/mwh) Afgift, olie 207,72 kr/mwh (2010) Drift- og vedlighold.omk. Forudsætninger Hals Varme ab værk ** Kedel, træpiller: 30 kr/mwh varme. Kedel, halm: 40 kr/mwh varme *Kilde: Oplysningsskema fra Ulsted Varmeværk ** Kilde: Projektforslag for ny halmkedel, 22.marts MWh/år, (målt MWh; 1/ / omregnet til normalår) hvor 60,0 % afhænger af udetemperaturen (GAF) Sommer * Fremløbstemperatur: 70 C Returtemperatur: 40 C Vinter * Fremløbstemperatur: 75 C Returtemperatur: 33 C Nuværende kedler ** Fliskedel: varme; 6,0 MW, Halmkedel: varme; 2,5 MW Oliekedel 1: varme: 2,9 MW, Oliekedel 2: varme: 3,65 MW Varmelager * Volumen: m 3 effektivt, Kapacitet: MWh ved 95 o C/35 o C Overskudsvarme, Hals Metal * Leveringen afhænger af produktionen på Hals Metal. Typisk leveres 1,3 MW i ca. 46 arbejdsuger/år; søndag aften til fredag aften. Ny halmkedel Indfyret; varme: 8 MW Økonomi, Hals Halm * 117 kr/mwh effektiv Flis * 127 kr/mwh effektiv Overskudsvarme * 119 kr/mwh Afgift, halm Svovl-afgift: 34,4 kr/ton (5,88 kr/mwh), NO x -afgift: 6,90 kr/ton (1,64 kr/mwh) Afgift, flis NO x -afgift: 0,5 kr/gj (1,80 kr/mwh) Afgift, olie 207,72 kr/mwh (2010) Drift- og vedlighold.omk. Kedel, flis: 30 kr/mwh varme, Kedel, halm: 40 kr/mwh varme Kedel, olie: 5 kr/mwh varme *Kilde: Samtale med driftsleder Søren Jacobsen den 29/ **Kilde: Årsrapport Hals Fjernvarme 2009/10 og halsfjernvarme.dk Side 20 af 83

21 Bilag 3: Udskrifter fra energypro Side 21 af 83

22 Side 22 af 83

23 Side 23 af 83

24 Side 24 af 83

25 Side 25 af 83

26 Side 26 af 83

27 Side 27 af 83

28 Side 28 af 83

29 Side 29 af 83

30 Side 30 af 83

31 Side 31 af 83

32 Side 32 af 83

33 Side 33 af 83

34 Side 34 af 83

35 Side 35 af 83

36 Side 36 af 83

37 Side 37 af 83

38 Side 38 af 83

39 Side 39 af 83

40 Side 40 af 83

41 Side 41 af 83

42 Side 42 af 83

43 Side 43 af 83

44 Side 44 af 83

45 Side 45 af 83

46 Side 46 af 83

47 Side 47 af 83

48 Side 48 af 83

49 Side 49 af 83

50 Side 50 af 83

51 Side 51 af 83

52 Side 52 af 83

53 Side 53 af 83

54 Side 54 af 83

55 Side 55 af 83

56 Side 56 af 83

57 Side 57 af 83

58 Side 58 af 83

59 Side 59 af 83

60 Side 60 af 83

61 Side 61 af 83

62 Side 62 af 83

63 Side 63 af 83

64 Side 64 af 83

65 Side 65 af 83

66 Side 66 af 83

67 Side 67 af 83

68 Side 68 af 83

69 Side 69 af 83

70 Side 70 af 83

71 Side 71 af 83

72 Side 72 af 83

73 Side 73 af 83

74 Side 74 af 83

75 Side 75 af 83

76 Side 76 af 83

77 Side 77 af 83

78 Side 78 af 83

79 Side 79 af 83

80 Side 80 af 83

81 Bilag 4: Samfundsøkonomi Forudsætninger for beregning af samfundsøkonomi Udarbejdet af: PlanEnergi, den 10. maj 2011 / Jakob Worm Grundlag: Værk: Projekt: Forudsætninger for samfundsøkonomiske analyser på energiområdet Energistyrelsen, april 2011 Hou Kraftvarmeværk Alt. 5a biogasvarme fra udvidet biogasanlæg Samfundsøkonomisk overskud: søkr Emissioner 'Tabel 8'! A A B C D E F G H Energiomsætning Reference Projekt Brændselstype Brændselspriser 3 Brændsel Anlægstype CO2 CH4 N2O SO2 NOx PM2,5 Varme ab værk MWh/år 'Tabel 6'! Kg/GJ g/gj g/gj g/gj g/gj g/gj Brændsel 1 MWh/år Naturgas J 10 J An værk Naturgas 8 5 Kraftværker og kraftvarmeværker Naturgas Motor Brændsel 2 MWh/år Naturgas J 10 J An værk Naturgas Fjernvarmeværker o.lign.* Naturgas Brændsel 3 MWh/år Halm L 12 J An værk Halm Fjernvarmeværker o.lign.* Halm Brændsel 4 MWh/år Træflis M 13 J An værk Træflis Fjernvarmeværker o.lign.* Træ El-produktion MWh/år El-forbrug MWh/år Prisniveau 2011-kr Intern rente 5,00% Økonomi Reference Projekt Drift og vedligehold 2011-kr/år Afgifter minus tilskud 2011-kr/år Reference Projekt Investering Investering Gennem- År 2011-kr 2011-kr førelsesgrad % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % Side 81 af 83

82 Beregning af samfundsøkonomisk underskud PlanEnergi, den 10. maj 2011 / Jakob Worm Samfundsøkonomiske meromkostninger År Investeringer + D&V Brændsler Faktorpriser El-forbrug minus elproduktion Invest. + D&V + brændsler + el Projekt minus reference Invest. + D&V + brændsler + el Forvridningstab Beregningspriser CO 2 - omkostninger SO 2 -, NO X - og PM 2,5 - omkostninger I alt I alt, nutidsværdi kr 2011-kr 2011-kr 2011-kr 2011-søkr 2011-søkr 2011-søkr 2011-søkr 2011-søkr 2010-søkr Nutidsværdi Side 82 af 83

83 Bilag 5: Skema med økonomidata for alternativerne Kraftvarme med 3-leds elafregning Produktionsomkostninger PO Kapitalomkostninger KO Ekstra varmesalg EV PO + KO - EV Forbedring af omkostninger Bemærk: I dette skema er værdierne ikke afrundede, som i tabel 1 og 2, der viser de samme resultater. Der er således ikke tale om mere præcision i beregningerne, men dette bilag er taget med for at man kan genfinde værdierne fra energypro-beregningerne. Solgt varme Forbedring pr. solgt MWh Investering Simpel tilbagebetalingstid kr./år kr./år kr./år kr./år kr./år MWh kr./mwh kr. år 0 Referenceberegning a Drift i el-spotmarkedet ,5 1 Solvarme Sol og varmepumpe Sol og borehulslager Biogasvarme Biogasvarme større anl u Reference Ulsted Halmvarme fra Ulsted Halm og biogasvarme h Reference Hals Hals Hals med nyt halmværk Produktionsomkostninger PO Kraftvarme med spotelafregning Kapitalomkostninger KO Ekstra varmesalg EV PO + KO - EV Forbedring af omkostninger Solgt varme Forbedring pr. solgt MWh Investering Simpel tilbagebetalingstid kr./år kr./år kr./år kr./år kr./år MWh kr./mwh kr. år 0a Referenceberegning a Solvarme a Sol og varmepumpe a Sol og borehulslager a Biogasvarme a Biogasvarme større anl a Halmvarme fra Ulsted a Halm og biogasvarme a Hals a Hals med nyt halmværk a Biogasforsyning til Hou b Ny blandgasmotor Side 83 af 83