RAPPORT. Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet. Projektrapport September 2009

Transkript

1 Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet Projektrapport September 2009 RAPPORT Dansk Gasteknisk Center a/s Dr. Neergaards Vej 5B 2970 Hørsholm Tlf Fax dgc@dgc.dk

2 Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet Torben K. Jensen Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2009

3 Titel : Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet Rapport kategori : Projektrapport Forfatter : Torben K. Jensen Dato for udgivelse : Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : ; Dokument 3 Sagsnavn : Nedgrading til biogaskvalitet ISBN :

4 DGC-rapport 4/22 I INDLEDNING... 5 BAGGRUND... 5 REGLER OG KRAV... 6 Gasreglementet... 6 Bygningsreglementet... 7 FORBRÆNDINGSFORHOLD... 7 NEDGRADERING I PRAKSIS Bygas2 i København Ålborg Göteborg Revninge biogasnet CASE JEBJERG DISTRIBUTIONSNETTET Netkapacitet Nedgraderingsanlæg Installationer Konsekvens for målerinstallationer Rørinstallationer Konvertering og udskiftning af villakedler REFERENCER Bilag 1: Användning av biogas i Göteborg Bilag 2: Biogas i Jebjerg-nettet. Anlæg for nedgradering af naturgas til biogaskvalitet Bilag 3: Biogas i Jebjerg-nettet. Konsekvens for målerinstallationer Bilag 4: Biogas i Jebjerg-nettet. Konsekvens for rørinstallationer hos forbrugere h:\733\96 nedgradering til biogaskvalitet\rapportering\seneste\00_nedgradering 9.doc

5 DGC-rapport 5/22 Indledning Nærværende undersøgelse: Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet indgår i aktiviteten Øget produktion og anvendelse af biogas i Danmark, som en række interessenter har bidraget til i Kombinationen af biogas og naturgas herunder distribution af biogas i naturgasnettet er et af elementerne i drøftelserne af de tekniske og økonomiske rammebetingelser der er for biogas. Notatet er baggrund for drøftelser om en nærmere undersøgelse af mulighederne for at omlægge og drive hele eller dele af naturgasnettet med udgangspunkt i biogaskvalitet. Notatet er udarbejdet af Naturgas Midt-Nord og DGC. Baggrund Ved afsætning af biogas via naturgasnettet er sammensætningen af gasforbrugende apparater på det pågældende lokale gasnet afgørende for, hvorvidt man skal opgradere, nedgradere eller bare injicere biogassen uden justering af gaskvaliteten. Kapaciteten i de pågældende net skal også vurderes ved nedgradering af gaskvaliteten, da der skal transporteres større mængder gas for at opnå samme energiflow. Opgradering er den teknisk nemme, løsning, som med det samme giver biogas adgang til hele naturgasnettet fordi biogassen bliver til naturgas. Ved opgradering behandler man produktet, og der er ingen eller få komplikationer for gasforbrugeren. Nedgradering er en langsigtet løsning, som i starten kan indføres i afgrænsede net. Ved nedgradering behandler man slutbrugeren, og det er en mere langstrakt proces, da alle kunder/installationer skal besøges eller som minimum individuelt vurderes. Konsekvensen af nedgradering kan være udskiftninger i installationen. Selve gasbehandlingen er af mindre omfang.

6 DGC-rapport 6/22 Regler og krav Gasreglementet Energigasser er delt op i forskellige katagorier, kaldet gasfamilier, på basis af gassernes wobbeindeks 1. Disse er beskrevet det danske Gasreglement afsnit A, Bilag 1A (herefter kaldet Gasreglementet) og den harmoniserede standard DS/EN437. Gasfamilie 1 er bygaskvaliteter med højt brintindhold og erstatningsgasser. Bygas som produceres ved blanding af luft og naturgas skal, ifølge det danske Gasreglement, have et wobbeindeks på 23,6 MJ/m 3 (n). Naturgas er karakteriseret som Gasfamilie 2. I henhold til det danske Gasreglement skal wobbeindeks for naturgas ligge i intervallet 51,9-55,8 MJ/m 3 (n). Dette interval er dog blevet udvidet til 50,8-55,8 MJ/m 3 (n) i en teknisk meddelelse fra Sikkerhedsstyrelsen. Gasfamilie 3 er F-gas, hvilket vil sige propan og butan. Wobbekravet til F- gas er 76,9-92,1 MJ/m 3 (n) i henhold til Gasreglementet. Gasapparater er normalt godkendt til anvendelse af gas tilhørende én bestemt gasfamilie. Det betyder, at der ikke er garanti for, at gasapparatet fungerer tilfredsstillende på gasser, der ikke er inkluderet i pågældende gasfamilie. Der findes også apparater med såkaldte algasbrændere, der fungerer på gas fra alle tre gasfamilier. Mens gastrykket til bygas er maksimalt 8 mbar, så er gastrykket til kedler på naturgas 20 mbar. Wobbeindekset for en biogas bestående af 65 % CH 4 og 35 % CO 2 er 27,4 MJ/m 3 (n). Det betyder, at biogas ikke tilhører nogle af de tre definerede gasfamilier. Det er muligt at nedgradere biogassen, sådan at den får et wob- 1 Wobbeindeks bruges til at sammenligne den energi, der frigives ved forbrænding af forskellige brændsler i f.eks. kedler og komfurer. Hvis to brændsler har samme wobbeindeks vil varmefrigørelsen ved forbrænding være den samme ved sammen tryk og ventilindstilling. Andre forbrændingskarakteristika som f.eks. flammehastighed kan variere ved samme wobbeindeks.

7 DGC-rapport 7/22 betal svarende til bygas. Det er dog ikke nok til at kvalificere den til at tilhøre gasfamilie 1. Det skyldes, at biogassens indhold af CO 2 bevirker, at gassen vil have andre forbrændingskarakteristika, som f.eks. lavere flammehastighed, end bygas. Hvis en eksisterende naturgasfyret kedel skifter drift på naturgas med et wobbeindeks på 55 MJ/m 3 (n) til en kvalitet svarende til bygas vil alene ændring af wobbeindeks reducere brænderydelsen med 57 %. Hvis man i stedet skifter til biogas, vil brænderydelsen reduceres med 50 %. Hvis gastrykket reduceres fra de 20 mbar til 8 mbar, som angivet for bygas i Gasreglementet, vil det betyde en yderlig reduktion af brænderens ydelse på 37 %. Bygningsreglementet I Bygningsreglementet, BR08-2. udgave, stiller der krav til centralvarmekedler. Heraf fremgår det at kedler til fyring med gas skal have en nyttevirkning på mindst 96 % ved fuldlast og 104 % ved 30 % last (baseret på nedre brændværdi). Det kan, pr. definition, kun opnås med kondenserende kedler. Forbrændingsforhold Ved overgang fra drift på naturgas til drift på biogas eller en naturgasluftblanding ændre forbrændingsforholdene sig markant. Der er forskel på, hvor gode brændere er til at køre på forskellige gasser og ved forskellige luftoverskud. På Figur 1 er det illustreret, at der er et stabilitetsområde for brændere, hvor de kører stabilt. Ved ændring af gaskvaliteten fra f.eks. naturgas til biogas på en eksisterende kedel, der skal levere samme varmeydelse vil det betyde, at der skal ca. 70 % mere gas igennem kedlen ved biogasdrift end ved naturgasdrift. Det betyder en højere gashastighed i brænderen. Det medfører en risiko for frablæsning, hvilket vil sige, at flammen blæses væk fra brænderen og flammen går ud. Det skyldes, at gassens flammehastighed bliver for lav i forhold gashastigheden i brænderen. I den modsatte situation, hvor flammehastigheden bliver for høj i forhold gashastigheden, vil flammen stå for tæt på selve brænderen. Det medfører en for høj termisk belastning af selve brænderen.

8 DGC-rapport 8/22 Samme fænomener gør sig gældende, hvis der skiftes mellem to gasser med samme wobbetal men med forskellige flammehastigheder. Figur 1. Stabilitetsområder for en brænder. Fra [1] For at vurdere forskellene i forbrændingsforholdene ved anvendelse af hhv. biogas og en naturgasluftblanding med samme wobbetal, er det antaget, at den indfyrede effekt er den samme i de to tilfælde (jf. definitionen på wobbeindeks), og at mængden af forbrændingsluften er den samme. Hvis det antages, at kedlen er indreguleret sådan, at iltindholdet i tør røggas er på 3,5 % med biogas som brændsel, vil røggassen med en naturgas/luftblanding med samme wobbetal have en iltprocent på 4,8 %. Det svarer til et luftoverskudstal på hhv. 1,19 og 1,29. Tabel 1. Forskellige forbrændingsdata for hhv. biogas og en naturgasluftblanding. Biogas 65% CH 4, 35% CO 2 Naturgas/luft 44 % luft Wobbeindeks MJ/m 3 (n) 27,4 27,4 Nedre brændværdi MJ/m 3 (n) 22,3 23,3 Brændstof m 3 /m 3 biogas 1,00 1,06 Luft m 3 /m 3 biogas 7,48 7,48 O 2 % tør 3,5 4,8 Flammetemperatur K Flammehastighed cm/s 16 ~ 20 Den laminare flammehastighed for forskellige blandinger af CH 4 og CO 2 er angivet i Figur 2 som funktion af luftoverskudstallet. Heraf fremgår det, at

9 DGC-rapport 9/22 flammehastigheden er 16 cm/s for biogas (65 % CH4 og 35 % CO 2 ) ved et luftoverskud på 1,19, og 20 cm/s for metan ved et luftoverskud på 1,29. Flammehastigheden er en anelse højere for naturgas end for metan. λ Figur 2. Den laminare flammehastighed for forskellige CH 4 -O 2 blandinger. Efter [3]. Brænderen på gaskedler indreguleres til en bestemt ilt- eller CO 2 -procent i røggassen. Herved sikres at kedlen har en høj virkningsgrad og lav CO dannelse. Hvis gaskvaliteten efterfølgende ændrer sig, vil iltindholdet i røggassen ændre sig det kan resultere i øgede CO emissioner (illustreret i Figur 3) og potentielt lavere kedelvirkningsgrad. CO ppm Acceptniveau CO Ilt % Figur 3. Eksempel på hvordan CO indholdet i røggassen fra en kedel kan variere ved forskellig iltprocent i røggassen. Svingninger i gaskvalitet vil forekomme, hvis forholdet mellem biogas og naturgasluftblanding varierer. Dette kan kun undgås, hvis både biogas og naturgas nedgraderes til samme kvalitet inden gasblandingen sendes ud i distributionsnettet. Dette vil kræve, at der installeres måler og blande- og reguleringsudstyr for hvert injektionspunkt.

10 DGC-rapport 10/22 Nedgradering i praksis Der findes forskellige steder, hvor man har erfaring med at skifte til en anden gas i et eksisterende naturgasnet, og steder hvor man har tilsat ikke opgraderet biogas til naturgas. Bygas2 i København Københavns Energi (KE) har i 2007 konverteret fra den hidtidige bygas, der var produceret på et spaltgasanlæg, til Bygas2, der er en blanding af luft og naturgas. Blandingsforholdet mellem luft og naturgas er valgt sådan, at man har opnået præcis samme wobbeindeks som i spaltgassen. Produktionen af Bygas2 sker vha. ejektorer, der udnytter den strømmende naturgas til at trække luften ind i naturgassen. Naturgassens tilgangstryk er 15 bar(g) og naturgasluftblandingens afgangstryk er 270 mbar(g). Figur 4. Ejektor til blanding af luft og naturgas. Fra [2]. Bygasværket er forsynet med fire parallelle linjer for at kunne levere varierende gasmængder. Linjerne kan levere hhv. 5300, 2600, 1400 og 700 m 3 (n)/h. Af hensyn til sikkerhed og service består anlægget af to parallelle system. På trods af at de to gasser har samme wobbeindeks, har KE af sikkerhedsmæssige grunde besøgt samtlige kunder og registreret deres gasinstallationer. Dette indebar, at KE har ringet på hos kunder i alt gange, og at man steder måtte låse sig ind med dommerkendelse og låsesmed. I alt er apparater blevet udskiftet. Kunder, der har måttet skifte gasinstallationer har fået en kompensation. Denne var pr. kom-

11 DGC-rapport 11/22 fur og op til kr. pr. gaskedel. En lignende kompensationsordning må påregnes ved nedgradering af naturgas. Ved nedgradering af naturgas til biogaskvalitet vil samtlige berørte gasforbrugere forventes helt eller delvist at skulle udskifte deres eksisterende gasforbrugende apparater. Omlægningen til Bygas2 har i omkostninger til alt andet end støtte til apparatudskiftet være på omkring 500 kr. pr. gaskunde. Det beløb vil naturligvis være betydelig større, hvis der kun er tale om et mindre delnet, der omlægges. Det skyldes dels, at omkostninger til luftnaturgasblandeanlæg og logistikken omkring kundebesøg og kontrol er relativt større, når det drejer sig om færre kunder. Ålborg Ålborg forsyning producerer og leverer bygas bestående af en luftnaturgasblanding til deres kunder. Gasluftblandingen sker, ligesom i København vha. ejektorer. Den nedgraderede gas består af ca. 50 % luft og ca. 50 % naturgas. I 2006 produceredes 2,4 millioner m 3 bygas i Ålborg. Produktionsomkostningerne inklusive afskrivninger var 0,24 kr./m 3 bygas. Afskrivning af produktionsanlæg udgjorde 0,10 kr./m 3. En omkostning på 0,24 kr./m 3 bygas svarer til 0,013 kr./mj. Til sammenligning svarer en opgraderingspris på 1,0 kr./m 3 metan til 0,029 kr/mj. Göteborg I Göteborg har man distribueret biogas via bygasnettet i perioden 1999 til Biogassen blev distribueret sammen med naturgasblandingen, med maksimalt 30 % biogas i den distribuerede gas. Grunden til at der var en øvre grænse på de 30 % biogas, var der pga. biogassens indhold af CO 2 forventes, at kunne medføre ustabil forbrænding i for af flammeløft [5]. I slutningen af 1990 erne leveredes bygas til omkring komfurer, 300 restauranter og ca. 50 mindre virksomheder. Det samlede årlige bygasforbrug var ca. 100 GWh. Dette er nu faldet til ca. 50 GWh.

12 DGC-rapport 12/22 I 2005 blev det besluttet at nedlægge bygasproduktionen, og den sidste bygas bliver leveret ultimo Da beslutningen blev taget, var der godt kunder i et net, der oprindelig var dimensioneret til forbrugere. Når bygasleverancen stoppes, vil 6000 kunder blive tilbudt naturgas. Biogassen opgraderes i stedet og anvendes til transportformål. For yderlig information henvises til Bilag 1. Revninge biogasnet Fra 1992 til 2005 var et gasnet til distribution af renset, ikke opgraderet biogas i Revninge på Fyn. Anlægget distribuerede gas til 64 ejendomme. Biogassen blev produceret på kvæggården Pilegaarden. Biomassen var kvæggylle og organisk affald fra Rynkeby. Til anlægget var knyttet 6 Totem-motorer til produktion af kraftvarme. Varmen blev anvendt på gården, der var godkendt som gasleverandør efter C10 i Gasreglementet. Biogassen blev komprimeret op til 2,5 bar på biogasanlægget. Heraf blev gassen - via en 55 m 3 lagertank - ført i et PE-rør til Revninge by. Som backup var der ved byen installeret et luftnaturgasblandeanlæg, der kunne levere den del af gasforbruget, der ikke kunne dækkes af biogassen. Systemet var bygget op sådan, at hvis trykket i biogassen faldt til under to bar, ville en regulator åbne for tilførsel af naturgasluftblandingen. Kvaliteten af biogassen blev ikke justeret, inden den blev sendt ud i nettet. Dvs. biogaskvaliteten svingede med driften af biogasanlægget. Gaskvaliteten blev målt ved periodiske stikprøver. Der var ikke gaskomfurer på Revninge-nettet, da det ikke var muligt at finde komfurer på markedet, der var i stand til at køre på ren biogas. Der var 2 installationer med atmosfæriske kedler 1 Junkers ZWR 24 og 1 Tasso 3U, som var nye og kørte på F-gas, da der var udsigt til biogas. Resten var gasblæsebrændere hovedsagelig Weishaupt WGg1 og enkelte andre fabrikater, da de fleste kedler blev konverteret fra oliefyr. Det var ikke muligt at finde effektive kondenserende kedler, der kunne fungere på biogas.

13 DGC-rapport 13/22 Kilder: [7] og [8]. Fælles for bygasnettene er, at der er tale om lavtryksnet. Hvis et distributionsnet skal omlægges fra naturgas til biogas vil det ikke være muligt at reducere trykket i nettet betragteligt og samtidig forsyne nettet. Det betyder, at man vil være nødt til at komprimere biogassen til omkring 4 bar inden biogassen ledes ind på naturgasnettet. Effektmæssigt vil det koste omkring 0,1 kwh/m 3. Det svarer til godt 40 % af effektforbruget til opgradering ved anvendelse af PSA- eller vandskrubberanlæg [9]. Case Jebjerg distributionsnettet Naturgas Midt-Nord har i 2009 fået udarbejdet en rapport over sammenhængen mellem biogasproduktion og varmegrundlaget i Salling. Af rapporten fremgår det bl.a. at kun ca. 50 % af biogaspotentialet kan afsættes til kraftvarmeproduktion [4]. Den anden halvdel kan afsættes via naturgasnettet. I det følgende tages der udgangspunkt i dette område i forbindelse med vurdering af muligheden for nedgradering af et distributionsnet fra naturgaskvalitet til en gaskvalitet svarende til biogas eller bygas. Netkapacitet Dansk naturgas har en nedre brændværdi på omkring 39,5 MJ/m 3 (n), mens biogas til sammenligning har en brændværdi på 23,4 MJ/m 3 (n). Det betyder, at der skal distribueres 70 % (vol.) mere gas for at dække det samme energibehov, som hvis der anvendes en gas biogaskvalitet frem for naturgas. Det kan betyde, at der opstår problemer med at levere den ønskede energimængde, hvis gaskvaliteten nedgraderes. Derfor har Naturgas Midt-Nord udført netberegninger for at undersøge, hvorvidt nedgradering af gaskvaliteten vil medføre kapacitetsproblemer i det distributionsnet, der i dag forsynes med naturgas fra MR-stationen i Jebjerg. Se Figur 5. Beregningerne viser, at det ikke umiddelbart er muligt at opretholde trykket hos alle forbrugere, hvis gaskvaliteten reduceres til biogaskvalitet. Bereg-

14 DGC-rapport 14/22 ningerne er udført under forudsætning af, at biogassen har samme strømningsegenskaber (kinematisk viskositet og densitet) som naturgas, da det er grundlaget i Naturgas Midt-Nords netberegningsprogram (WinFlow). Densiteten for biogas er godt 40 % højere for biogas end for naturgas. Det skyldes det høje indhold af CO 2 i biogas. Dermed vil trykfaldet blive større end beregnet med det nuværende WinFlow, da tryktabet ved friktion er direkte proportional med ændringer i densiteten. Figur 5. Distributionsnettet forsynet fra MR-stationen i Jebjerg. Energiforsyningen kan kun opretholdes med biogas som brændsel hvis enten 1. afgangstrykket fra M/R-stationen hæves med mindst 1,5 bar til 5,3 bar(g), hvilket er mere end nettets designtryk (4 bar). Det er dermed ikke en reel mulighed. 2. den krævede effekt hos enkelte store forbrugere reduceres. F.eks. kan trykket opretholdes hos øvrige forbrugere, hvis Ramsing-Lem- Lihme Kraftvarmeværk afbrydes. Det vil kræve, at der aftales en kompensationsordning i forhold til kraftvarmeværket. 3. der installeres to kompressoranlæg i distributionsnettet, der skal kompenserer for det øgede tryktab, som opstår som følge af, at det er en større gasmængder, der skal distribueres.

15 DGC-rapport 15/22 På baggrund af bl.a. indhentet tilbud har Naturgas Midt-Nord vurderet, at kompressoranlæggene kan installeres for 3.5 mio. kr. Det skal bemærkes, at der ikke er tale om redundante anlæg. Det betyder, at hvis en kompressor havarerer, er der ikke installeret backup kapacitet. Det er som tidligere nævnt, teknisk muligt, at oprethold den ønskede forsyning, hvis kraftvarmeværker i tilfælde af havari producerer den nødvendige varme på kedler i stedet for på gasmotorer. Driftsomkostningerne er ikke prissat, idet de vurderes at være beskedne pga. et begrænset antal driftstimer. Nedgraderingsanlæg Naturgas Midt-Nord har vurderet, hvordan nedgraderingen kan ske i praksis og omkostninger til etablering af blandesystem til komprimering. Der skal være en forsyningssikkerhed fra nedgraderingsanlægget, som svarer til den høje forsyningssikkerhed, der i dag er på M/R-stationerne og af sikkerhedsmæssige årsager må stop i nedgraderingsanlægget ikke medføre, at der lukkes naturgas med højt wobbeindex ind på distributionsnettet. Ved dimensionering af nedgraderingsanlægget er den maksimale timeværdi afgørende. M/R-station Jebjerg har en designkapacitet på Nm³/h, men har i nyere tid ikke været over ca Nm³/h. I en ekstrem kold situation vil de nuværende forbrugere kræve ca Nm³/h. I det efterfølgende tages udgangspunkt i dette tal. Naturgasluftblandingen produceres enten ved hjælp af kompressorer eller ved hjælp af ejektorer, hvis naturgastrykket er tilstrækkeligt højt. Ejektorteknologien har en række fordele frem for et kompressoranlæg. F.eks. er drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne lave og forsyningssikkerheden høj.

16 DGC-rapport 16/22 Figur 6. Opbygning af ejektor anlæg, der kan anvendes til produktion af nedgraderet naturgas. Prisen for nedgraderingsanlægget er usikker, men Naturgas Midt-Nord vurderer omkring 4 mio. kr. For yderlig information henvises til Bilag 2. Installationer I forbindelse med distributionsnettet, der forsynes fra MR-station Jebjerg er der i alt registreret 4295 installationer. Af disse er omkring 1945 trykregulatorer. Der er registreret 2279 gasforbrugende apparater med en samlet installeret effekt på 163 MW. Antal og installeret effekt af gasforbrugende apparater, der forsynes via MR-stationen i Jebjerg fremgår af Tabel 2. Det fremgår at den antalsmæssigt dominerende type af gasforbrugende apparater er gaskedler, typisk villakedler. De 2056 enheder udgør 27 % af den samlede installerede effekt. De 11 gasmotorer udgør 42 % af den samlede installerede effekt.

17 DGC-rapport 17/22 Tabel 2. Registreret antal og installeret effekt af forskellige typer af gasforbrugende apparater, der forsynes via MR-stationen i Jebjerg. Installeret Antal effekt - kw Diverse håndværktøj og svejseudstyr Komfurer, husholdning Komfurer, storkøkken Kedler Gasblæsebrændere Tørretumblere 5 17 Kaloriferer eller strålepaneler Gasmotorer Konsekvens for målerinstallationer For almindelige villakunder vil regulator og måler kunne klare denne forøgelse af mængden uden problemer. Det skyldes, at den mindste måler og regulator, der anvendes, har en kapacitet på 5 Nm³/h, og almindelige gaskedler har typisk et forbrug på max 2 Nm³/h. For øvrige kunder dimensioneres måler og regulatorsystemerne individuelt. Det vil derfor, under normale forhold, altid blive nødvendigt at udskifte hele målersystemet. Som eksempler har Naturgas Midt-Nord tilfældigt valgt at se mere detaljeret på tre konkrete kunder på Jebjerg-nettet med hver flere installationer: Gartner Laust Eriksen har tre gasinstallationer med separate målerstrenge. For den ene installation er der en leveringsaftale, der svarer til halvdelen af fuld last. Så længe man holder sig indenfor rammerne af denne leveringsaftale, er måler og regulatorer tilstrækkelige til at kunne håndtere biogas. Det er ikke tilfældet ved fuldlast. I de to øvrige tilfælde er det nødvendigt at udskifte måler og regulator ved konvertering til biogas. På Ramsing-Lem-Lihme kraftvarmeværk er der to installationer med hver sin måler- og regulaterstreng. I begge tilfældet skal måler og regulatorer udskiftes ved konvertering af gaskvalitet.

18 DGC-rapport 18/22 Hos Skamol i Spøtrup er der ligeledes to installationer med hver sin målerog regulaterstreng. I begge tilfældet skal måler og regulatorer udskiftes ved konvertering af gaskvalitet. Naturgas Midt-Nord forventer at udskiftning af de seks installationer beløber sig til omkring kr. For yderlig information henvises til Bilag 3. Rørinstallationer For at gasinstallationerne skal fungere tilfredsstillende og uden støjgener er der i Gasreglementet defineret maksimalt tilladte strømningshastigheder og trykfald i gasrørene. For at vurdere hvorvidt disse kan forventes overholdt ved overgang fra naturgas til biogaskvalitet har Naturgas Midt-Nord vurderet forholdene hos fire forskellige typer kunder. Villakunder, trykniveau 20 mbar: Der anvendes normalt så store rørdiminsioner hos villakunder, at det forventes, at hverken strømningshastigheden eller trykfaldet i rør vil overstige det tilladte. Hvis det skulle være tilfældet i enkelte tilfælde, kan udskiftningen ske for kr. pr. villaforbruger. Forbruger med kedel i fyrrum, trykniveau 100 mbar: Gasskabet forventes placeret udenfor fyrrummet, og der skønnes at være 10 meter rør og en effekt på 1000 kw. I dette tilfældet der muligt at konvertere til biogas uden at overskride kravene til trykfald eller strømningshastighed. Hvis der havde været 8 meter rør i stedet for 10, ville en rørdimension mindre have været tilstrækkeligt for en naturgasinstallation, og så var tryktabet blevet for stort ved biogas. En udskiftning ville have beløbet sig til ca. 500 kr. pr. m. I dette eksempel vil udgiften blive ca kr. Varmluftsovne/strålevarmepaneler, trykniveau 100 mbar: Der vil i dette tilfælde være tale om mange meter rør. I dette eksempel anvendes et tal på 100 meter. Der vil være tale om flere rørdimensioner, som

19 DGC-rapport 19/22 alle er dimensioneret til grænsen, som er max. 5 mbar fra gasskab til fjerneste apparat. Alle rør vil uden tvivl skulle skiftes, og i dette eksempel vil omkostningerne beløbe sig til kr. Forbrugere med gasmotor eller proces, trykniveau 4 bar: Gashastigheden vil oftest være dimensionsgivende, og der vil som regel være valgt en max. gashastighed på 15 m/s. Hvis vi fastlægger rørlængden til 20 meter, effekten til kw, indgangstryk til 2 bar(g) og rørdimensionen til DN tryktabet er der ikke noget problem, men gashastigheden ved biogas overstiger de anbefalede 15 m/s. Den aktuelle placering må derfor afgøre, om støjgenerne kan accepteres, men i de fleste tilfælde vil det være uacceptabelt. I dette eksempel vil en udskiftning beløbe sig til kr. For yderlig information henvises til Bilag x. Konvertering og udskiftning af villakedler De seks største kedelbrænderleverandører i området er forespurgt om deres vurdering af mulighederne for at deres anlæg kan tilpasses naturgas nedgraderet til bygaskvalitet mht. wobbetal. I forhold til bygaskvaliteter, der jo omfatter gasser med højt brintindhold eller naturgas/luftblanding med tilsvarende forbrændingsegenskaber, indeholder biogassen et højt indhold af CO 2, der af DGC vurderes, at kunne påvirke forbrændingsegenskaberne i betydelig grad. Tilpasningen tænkes at ske ved justering eller ombygning. De forespurgte leverandører er Gastech v. Mikael Westergaard. Forhandler Bentone og Geminox Bosch v. Erik Clement. Forhandler Bosch og Junckers Milton v. Dennis Mangaard. Forhandler Nefit og Riello. Vaillant. Martin Pedersen. Forhandler Vaillant. Weishaupt v. Carsten Cederquist. Forhandler Weishaupt kedler og brændere Viesmann v. Carl-Henning Simonsen. Forhandler Viesmann. Indledningsvis skal nævnes, at ingen kedler er godkendt til biogas, da den falder udenfor de tre gasfamilier (EN437 og Gasreglementet). Det betyder

20 DGC-rapport 20/22 også at man ikke kan købe nye kedler, der er godkendt hertil. Det vurderes, at kedelleverandørerne ved vurderingen af mulighederne for drift på biogassen alene har vurderet ud fra at wobbetallet svarer til bygas. Leverandørerne har ikke taget hensyn til konsekvenserne af et CO 2 indhold. At man regner gassen som bygas bestyrkes af, at flere leverandører nævner at visse (typisk atmosfæriske) kedler, der er godkendt til gassen. Gastech Mikael Westergaard svarer, at fem ud af ni typer af Bentone kan bruges. Det svarer til 15 ud af 25 installationer. Kræver en indregulering til ca dkr. For Geminox svares, at to typer måske kan bruges, - afhængig af brænderen. Det svarer til 6 ud af 191 installationer i området. Bosch Erik Clement svarer indledende, at ændring af gaskvaliteten vil medføre store driftsproblemer. Mere konkret anføres, at ingen kondenserende kedler vil kunne omstilles. Øvrige kedler med atmosfærisk brænder vil i de fleste tilfælde kunne omstilles hertil og er i de fleste tilfælde godkendt til formålet (DGC: læs bygas), Men tilføjer, at da disse typer er på vej til at blive udfaset, er det svært at se ideen. Milton Dennis Mangaard svarer, at ingen af kedlerne og de fleste af brænderne ikke er godkendt til bygas. De fleste kan heller ikke konverteres til bygas. Vaillant Martin Petersen har viderebragt forespørgslen til moderselskabet i Tyskland. Pga. ferie er der endnu ikke modtaget svar. Det antages dog, at mulighederne nogenlunde svarer til hvad fx gælder Bosch/Junckers, dvs. at kondenserende kedler ikke kan omstilles. Weishaupt Carsten Cederquist meddeler, at tilgangstryk under 10 mbar er problematisk. Man foretrækker 20 mbar. En ud af tre typer af kondenserende kedler kan, såfremt trykket er over 10 mbar, formentlig fungere efter ombygning for ca dkr. Gamle typer af gasblæseluftbrændere WG 1-3 skal udskiftes. Ny-

21 DGC-rapport 21/22 ere typer WG kan måske ombygges, men maksimumydelsen vil falde. Viessmann Carl-Henning Simonsen meddeler, at kun en af deres installationer, en ældre Paromat-Dublex brænder kan anvendes. Forudsat returtemperaturen er mindst 65 grader C. Sammenfatning af svarene fra kedelleverandører: Størstedelen af installationerne vurderes ud fra en ren teknisk betragtning at være uegnet til anvendelse med biogas. Ingen af installationerne er godkendt til biogassen, da den pga. CO 2 indholdet forbrændingsmæssigt ikke svarer til bygasfamilien (gruppe 1). Endvidere vil det ikke være muligt at udskifte gamle kedler med nye. Bygningsreglementet kræves ved nyinstallation kondenserende kedler, som ikke findes på markedet til biogas. Konvertering af gasmotorer Som tidligere nævnt, er der på nettet installeret 11 naturgasfyrede motorer til kraftvarmeproduktion, og disse udgør 42 % af den installerede effekt. For at disse kan bringes til at kunne køre på en gaskvalitet svarende til biogas skal der foretages vurderinger og ombygninger. Der må forventes, at hele gasrampen inkl. Måler, regulatorer og ventiler skal ombygges. Især mange af de større motorer stiller høje krav til gastrykket. Det skal vurderes for hver enkel motor hvorvidt det kan opnås, eller om der skal installeres kompressoranlæg. Der kan også være tale om turboladerne skal modificeres. Hvilke modificeringen der er påkrævet på de enkelte motorer er ikke afklaret, og derfor er omkostninger til konvertering af gasmotorerne heller ikke vurderet.

22 DGC-rapport 22/22 Referencer [1] Barnard &Bradley, Flame and Combustion [2] Bygas2. v/ Gert Hebeltoft, Københavns Energi. Præsentation fra november 2007, Byggecentrum Kursuscenter [3] [4] Optimal udnyttelse af biogasressourcen ved hjælp af opgradering til naturgaskvalitet AE1B8BC0E.ashx [5] Telefoninterview af Ulf Petersson, Göborg Energi. [6] Stadsgas upphör, 1 / Informationsblad fra Göteborg Energi. [7] Interview af Kent Eriksen, Sikkerhedsstyrelsen. [8] Mailkorrespondance med Niels K. Mortensen, Naturgas Fyn. [9] Biogas til nettet.