Feasibility check Limfjordens Bioenergi Aps

Transkript

1 Effektiv udnyttelse af varme fra biogasanlæg (Development of sustainable heat markets for biogas plants in Europe) Project No: IEE/11/025 Limfjordens Bioenergi Aps 2013

2 Udarbejdet af: Jørgen Hinge Teknologisk Institut Kontakt: Kongsvang Alle 27, 8000 Århus C Tlf: [email protected] Hjemmeside: Projektets hjemmeside: The BiogasHeat project (Development of sustainable heat markets for biogas plants in Europe) is supported by the European Commission in the Intelligent Energy for Europe Programme. The sole responsibility for the content of this publication lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EACI nor the European Commission is responsible for any use that may be made of the information contained therein. The BiogasHeat project duration is from April 2012 to April 2014 (Contract Number: IEE/11/025). November e7

3 Indholdsfortegnelse 1 Indledning 4 2 Anlægsbeskrivelse 4 3 Varmeanvendelse fra den producerede biogas. 5 4 Forslag til forbedret varmeudnyttelse 5 5 Analyse af projektet - økonomi 6 6 Sammenfatning 9 7 English summary 10

4 1 Indledning Projektet BiogasHeat omhandler en mere effektiv anvendelse af varme fra eksisterende og fremtidige biogasanlæg ved: Introduktion af anvendelse af biogasvarmepolitikker i nationalt og EU-regi Indsamling og demonstration af gode praktiske eksempler inden for anvendelsen af biogasvarme Implementering af gennemførlige studier og feltundersøgelser Støtte til projektimplementering Denne rapport omhandler et feasibility check, som er gennemført med henblik på at undersøge mulighederne for at optimere varmeudnyttelsen i biogasprojekter. 2 Anlægsbeskrivelse Biogasanlægget på Mors blev etableret i Oprindeligt var anlægget landmandsejet under navnet Morsø Bioenergi, men i 2013 har anlægget skiftet ejer og hedder nu Limfjordens Bioenergi Aps. Anlægget behandler husdyrgødning svarende til tons gylle samt lidt organisk affald. En del af gyllen separeres på gårdene og den tykke fraktion herfra transporteres derefter til anlægget. Den aktuelt behandlede mængde biomasse er således tons årligt. Der produceres årligt 4,3 mio m 3 biogas, svarende til ca 3 mio m 3 naturgas. Biogassen anvendes i et motorgeneratoranlæg (Jenbacher 430) på 1,4MW e og 1,67MW v. Salgsprisen for den producerede el er pt 79 øre/kwh det forventes, at denne skal stige til 1,15 kr/kwh. November e7

5 3 Varmeanvendelse fra den producerede biogas. Varmen anvendes i dag til procesopvarmning på biogasanlægget samt til opvarmning via Sdr. Herreds kraftvarmeværker og fjernvarmenet. Endvidere er der en gas/olie kedel til at sikre opvarmning af biogasanlægget (procesvarme). Fra Sdr. Herreds Kraftvarmeværker leveres i alt ca MWh årligt til fjernvarmenettet. Varmeleverancen fra biogasanlægget udgør kun en del heraf. I sommermånederne kan varmen fra biogasanlægget kun delvist udnyttes i fjernvarmenettet, mens forbruget i vintermånederne er højere end biogasanlægget kan levere. Biogasanlægget er kontraktligt forpligtet til at kunne levere 1,45 MW. 4 Forslag til forbedret varmeudnyttelse Opgradering af biogassen til naturgasnettet og etablering af alternativ opvarmningskilde til procesvarme og varme til Sdr Herreds Kraftvarmeværk. Der opstilles og beskrives scenarie for opgradering af biogassen til naturgaskvalitet, således at den kan injiceres på naturgasnettet. Endvidere omfatter scenariet etablering af en alternativ varmeforsyning til procesopvarmning på biogasanlægget. Rationalet ift. forbedret varmeudnyttelse er, at ved opgradering og injektion på naturgasnettet forbedres udnyttelsespotentialet. Anvendelsen af gassen i kraftvarmeværker kan tilpasses varmebehovet, således at der ikke i sommerperioden er et varmeoverskud, der skal bortkøles. Som alternativ opvarmningskilde etableres en fliskedel, der kan levere de kontraktligt fastsatte 1,45 MW til kraftvarmeværker plus procesvarme til biogasanlægget. Til opgradering af biogassen forudsættes etableret et Ammongas opgraderingsanlæg. Driftsomkostninger til installationer på biogasanlægget og rørledning samt opgraderingsanlæg forudsættes afholdt af projektet. November e7

6 5 Analyse af projektet - økonomi I tabel 1 anvendes en række forudsætninger til at beregne til omkostningerne tilopgradering af gassen, idet der medregnes prisen for varme fra fliskedelen leveret ind på det eksisterende fjernvarmenet. Tabel 1. Grovanalyse af projektets økonomi Opgradering af biogas og alternativ opvarmning Capital costs k 4065 Specific cost of gas piping installed 1) /m 100 route Route length km 1,8 Piping costs k 180 Additional fees (institutional, ownership k 18 rights etc.) 2) Additional technical equipment (blowers, k 1200 gas cooling and upgrading plant) 3) Additional installation costs for alternative heating plant 4) k 2667 Nominal technical parameters Nominal piping diameter (DN) mm 100 Nominal gas velocity m/s 7,0 Nominal gas flow m3/h 198 Nominal heating capacity of transported kwt gas Nominal power for blower and cooling kwe 4,00 Annual energy volumes Volume of biogas sold 5) m3/a GJ/a Operation hours h/a Electricity consumption (blowers, gas cooling) MWh/a 45 Operation costs k /a 1.343,14 Fixed costs k /a 642,54 Annuity of capital costs 6) k /a 418,54 Maintenance&repair 7) k /a 194,00 Staff 8) k /a 20,00 Variable costs 710,60 Electricity price (for selfconsumption) /MWh 80 November e7

7 Electricity costs k /a 3,60 Alternative fuel - wood chips 9) k /a 440 Operation costs upgrading plant k /a 267 Specific costs per m3 upgraded /m3 0,48 biomethane sold 10) Fixed portion 0,23 Variable portion 0,25 Price of natural gas /m3 0,99 Present value of biogas (as /m3 0,45 biomethane) 11) Forudsætninger: 1) Pris gasrør nedlagt: 750 kr/m 2) Adm. udgifter ifm. rørlægning: kr (ansl) 3) Pumper, gasblæsere, opgraderingsanlæg: kr 4) Flisanlæg til alternativ opvarmning kr 5) Biogasproduktionen forudsættes uændret til 4,3 mio m 3 årligt 6) Rente 6%; 15år 7) Rep og vedligehold: 5% af kr 8) Arbejdsindsats, drift: 500 timer/år á 300kr 9) MWh á 200kr/MWh 10) Ekstra omkostninger til opgradering og alternativ opvarmning 11) Den aktuelle værdi af biogassen brugt til kraftvarmeproduktion dvs. i forrm af elektricitets- og varmesalg (værdien er omregnet til 100% metan) Med de anvendte forudsætninger kan biogassen leveres an naturgasnet til 0,93 Euro/m 3 opgraderet biometan, idet den aktuelle værdi af biogassen (0,45 Euro/m 3 biogas regnet som 100% metan) lægges sammen med omkostningerne til opgradering og alternativ opvarmning (0,48 Euro/m 3 ) Dette skal holdes op mod en naturgaspris på ca 0,99 Euro/m 3 Der forventes ikke at være problemer i forhold til tilladelser eller naboer ved etablering af nye tekniske anlæg, gasledninger mv. Det forudsættes, at der ansættes deltids (500 timer/år) driftspersonale til opgraderingsanlægget. Der skal i givet fald indgås kontrakt om levering af opgraderet biogas til naturgasnettet. November e7

8 Miljø-effekter. Det forudsættes, at det nuværende varmebehov (procesvarme samt varmen afsat til fjernvarmenettet) ved projektets gennemførelse vil blive produceret på grundlag af træflis dvs ligeledes miljøneutralt. Derfor vil den varme, der efterfølgende produceres i kraftvarmeanlæg ved afbrænding af den producerede biometan gå ind og erstatte varmeproduceret fra naturgas-kraftvarme. Herved vil projektet resultere i reduktion af emissioner som følger: CO2-emission: 198kg/MWh x MWh = kg Kvælsofoxider: 2,9kg/MWh x MWh = kg November e7

9 6 Sammenfatning Der er gennemført en grovanalyse af mulighederne for ændring af biogasanvendelsen fra LimfjordensBioenergi. Der tænes etableret et flisfyringsanlæg til dækningaf den varme, der i dagproduceres på grundlag af biogassen. Biogassen skal i stedet opgraderes og injiceres på naturgasnettet, hvorved der principielt vil kunne opnås en forbedret varmeudnyttelse, idet gassen kan anvendes til kraftvarmeproduktion præcist når der er brug for varmen i et givent fjernvarmenet.. Projektet vil indebære etablering og drift af et gasopgraderingsanlæg og en 1,8 km gastransmissionsledning fra biogasanlægget til naturgasnettet samt et flisfyret anlæg til dækningafdet nuværende varmeaftag fra biogasanlægget. Med de anvendte forudsætninger kan biogassen leveres an naturgasnet til 0,93 Euro/m3 opgraderet biometan, idet den aktuelle værdi af biogassen (0,45 Euro/m3 biogas regnet som 100% metan) lægges sammen med omkostningerne til opgradering og alternativ opvarmning (0,48 Euro/m3). Dette skal holdes op mod en naturgaspris på ca 0,99 Euro/m 3. Projektet vil resultere i reduktion af emissioner som følger: CO2-emission: 198kg/MWh x MWh = kg Kvælsofoxider: 2,9kg/MWh x MWh = kg Såfremt projektet skal bringes frem til et egentligt beslutningsgrundlag anbefales følgende: - Der skal tages kontakt til naturgasselskabet samt Sdr. Herreds Kraftvarmeværker for afklaring af deres interesse i projektet - Der skal indhentes tilbud på alle hardware leverancer til projektet - Data for opgradering af biogassen til biometan skal verificeres November e7

10 7 English summary This feasibility study concers improved utilization of the heat production from Limfjordens Bioenergi biogasplant. The plant is a centralized biogas plant which was established in 2009 at he island of Mors. Today, the biogas is used in a cogeneration unit with an capacity of 1,4 MW e and 1,65 MW v. The total electricity production is sold directly to the public grid. The heat production from the cogeneration is used for process heating and for district heating through Sdr. Herreds CHP plant, where also natural gas is used. The project will involve the construction and operation of a biogas upgrading plant and a 1.8 km gas pipeline from the plant to the natural gas grid as well as a wood -fired plant to cover the current amount of heat produced from the biogas plant. With the applied assumptions, upgraded biogas (biomethane) could be delivered to natural gas grid at 0.93 Euro/m3 upgraded biomethane, as the current value of the biogas (0.45 Euro/m3 biogas - calculated as 100% methane) are added together with the cost of upgrading and alternative heating ( 0.48 Euro/m3 ). This is balanced against a natural gas price of approximately 0.99 Euro/m 3. The project will result in the reduction of emissions as follows: CO2 emissions : 198kg/MWh x MWh = kg Nitrogen oxides : 2.9 kg / MWh x 12,500 MWh = kg November e7