Biomasse kraftvarmeanlæg status for Energistyrelsens opfølgningsprogram for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

Transkript

1 Biomasse kraftvarmeanlæg status for 05 Energistyrelsens opfølgningsprogram for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

2 Indhold Indhold Opfølgningsprogrammet 3 Værkernes drift i 05 4 Assens Kraftvarmeværk 5 Avedøre Kraftvarmeværk 5 Enstedværket 6 Grenå Kraftvarmeværk 6 Castoranlægget i Græsted 7 Harboøre Kraftvarmeværk 7 Haslev Kraftvarmeværk 8 Herningværket 8 Hjordkær Kraftvarmeværk 9 Køge Kraftvarmeværk 9 Masnedø Kraftvarmeværk Måbjergværket Rudkøbing Kraftvarmeværk 11 Sakskøbing Kraftvarmeværk 11 Slagelse Kraftvarmeværk 12 Studstrupværket 12 Analyse af produktion og drift i Driftstimer 13 Dimensionering 14 Virkningsgrader og kapacitetsudnyttelse 15 Forbrug af el 17 Avedøreværket var et af de nye anlæg, der kom med i statistikken i 05. Biomasse kraftvarmeanlæg - status for 05 Udgivet af: Energistyrelsen Amaliegade København K Tlf Fax e-post:ens@ens.dk WWWISBN: Redaktion: Henrik Flyver Christiansen og Torben Skøtt. Afsluttet:. maj 07 Tekst: Henrik Flyver Christiansen Publikationen, der kun forefindes i en elektronisk udgave, kan citeres med tydelig kildeangivelse. Foto: Forside: Side 8 øverst: Øvrige foto: Herning Kraftvarmeværk Torben Skøtt/BioPress Mogens Carrebye Torben Skøtt/BioPress 2 Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

3 Opfølgningsprogrammet Opfølgningsprogrammet Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler blev oprettet i 1994 af Energistyrelsen, der har stået for koordineringen gennem alle årene. En del af det faglige arbejde har været uddelegeret til teknologiske serviceinstitutter, universiteter og forskere, ligesom en del af formidlingsopgaven er blevet varetaget af eksterne konsulenter. Opfølgningsprogrammet har til formål at løse grundlæggende problemstillinger inden for området og evaluere de forskellige typer anlæg, der er blevet testet. Aktiviteterne er løbende tilpasset de aktuelle behov for på denne måde at fremme udviklingen og implementeringen af de mest lovende teknologier. Opfølgningsprogrammets aktiviteter er hovedsagelig finansieret af Udviklingsprogrammet for Vedvarende Energi, men derudover har elsektoren og industrien støttet initiativer inden for dampanlæg, forgasningsanlæg og stirlingmotorer. Teknologier Hovedparten af de anlæg, der har deltaget i programmet, er dampanlæg hvor en biomassefyret kedel leverer damp til et turbineanlæg. Det er på mange måder kendt teknologi, men håndtering og afbrænding af biobrændslerne har krævet, og vil fortsat kræve, en del udviklingsarbejde. Til de mindre anlæg er dampturbiner ikke specielt velegnede. Anlægsomkostningerne per installeret MW er generelt for høje, og elvirkningsgraden er typisk for lav til at økonomien kan hænge sammen. En mere oplagt teknologi til den type anlæg er forgassere og stirlingmotorer, hvor elvirkningsgraden ikke er så afhængig af anlægsstørrelsen. Opfølgningsprogrammet har vist, at der er et stort potentiale for at forbedre de teknologier, som stadig er på udviklings- og demonstrationsstadiet. I mange tilfælde vil effektiviteten kunne forbedres væsentligt, ligesom emissionerne vil kunne reduceres markant. Danmark i front Danmark er fortsat blandt de førende lande i verden, når det drejer sig om biomassebaserede kraftvarmeanlæg. Det drejer sig især om anlæg, der udnytter halm som brændsel, men også inden for områder som forgasningsanlæg og stirlingmotorer er vi langt fremme. Forgasningsanlæg vil være oplagt som afløser for de mange naturgasfyrede kraftvarmeanlæg, men derudover kan teknologien få afgørende indflydelse på udviklingen af fremtidens biobrændstoffer. Med forgasningsanlæg kan biomasse nemlig omdannes til brændbar gas, der efterfølgende vil kunne konverteres til flydende brændsler som erstatning for benzin og diesel. Ingen andre lande har endnu foretaget en så systematisk analyse og sammenligning af biomassebaserede kraftvarmeteknologier som Danmark. Internationalt set har det givet os en helt unik position, som der er alt mulig grund til at fastholde og udbygge i de kommende år. Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler 3

4 Værkernes drift Værkernes drift i 05 I 05 er der kommet to nye anlæg med i statistikken. Det drejer sig om den multifyrede kraftværksblok Avedøre 2 i København og Castoranlægget, der er et mindre forgasningsanlæg ved Græsted Fjernvarmeværk i Nordsjælland. Avedøreanlægget er det næststørste kraftværk i Danmark og består af to blokke: Blok 1 som er kulfyret og blok 2, der kan benytte forskellige brændsler som naturgas, træ og halm. To anlæg, som tidligere har været med i statistikken, var ikke i drift i 05. Stirlingmotoranlægget i Oberlich i Østrig var lukket ned, da leverandøren havde valgt at koncentrere kræfterne om at få udviklet et nyt system til rensning af kedlen. I Ansager i Sydjylland var det kombinerede forgasnings- og stirlingmotoranlæg heller ikke i drift på grund af en række tekniske, økonomiske og organisatoriske problemer. Sidst på året fik folkene bag anlæggene dog udarbejdet en redningsplan for, hvordan man får løst problemerne og får genetableret driften. Erfaringer fra 05 Foråret 05 var forholdsvist mildt, og det betød, at energiproduktion fra anlæggene allerede var faldet med cirka en tredjedel i marts måned i forhold til produktionen i vintermånederne. Fra maj til august var anlæggene i kortere eller længere perioder ude af drift på grund af planlagte eftersyn. I september og starten af oktober var hovedparten af anlæggene atter i stabil drift, men driften var fortsat præget af det forholdsvis milde vejr. I slutningen af oktober steg varmebehovet markant og i december satte anlægget i Assens ny rekord i effektiv brændselsudnyttelse. Anlæg Biomasse Anden energi I status 05 er der ikke gennemført dybdegående analyser af driften for det enkelte værk, men fokuseret på en samlet afrapportering for året. Der henvises til hovedrapporten fra års drift, som forventes at foreligge i 08. Én enkelt pointe skal dog fremhæves: stort set alle anlæg har anvendt en driftsstrategi, hvor produktionen er tilpasset efterspørgslen af el og varme. Derfor er flere at anlæggene blevet stoppet dagligt typisk om natten og i weekenden. På den måde har anlæggene tilpasset deres produktion efter primært varmebehovet og sekundært efter elproduktionen. De mange start og stop medfører imidlertid en øget belastning af anlæggene, og dermed et større behov for service og vedligeholdelse. Det gælder især for dampturbineanlæggene, der har bedst af at køre nonstop. Driftstimer Elforbrug Varmeforbrug Vandforbrug Elproduktioproduktiograd Varme- Virknings- el Virkningsgrad total GWh GWh timer MWh MWh m 3 GWh GWh procent procent Ansager Assens ,7 88,4 Avedøre ,0 79,6 Ensted ,2 Grenå ,9 91,3 Græsted 126 Harboøre ,1 89,8 Haslev ,1 88,9 Herning ,0 89,0 Hjordkær ,1 89,5 Køge ,1 Køge ,0 Masnedø ,3 87,5 Måbjerg ,1 86,0 Oberlich Rudkøbing ,8 85,8 Sakskøbing ,6 88,8 Slagelse ,1 96,0 Studstrup ,5 68,9 I alt Tabel 1. Data for de biomassefyrede kraftvarmeanlæg i Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

5 Værkernes drift Assens Kraftvarmeværk Elproduktionen fra anlægget bliver ikke længere afregnet efter den såkaldte treleds-tarif, men efter en enhedstarif hvilket forventes at give en mere kontinuerlig elproduktion. I sommermånederne, hvor varmebehovet er lavt, bliver anlægget typisk lukket ned om natten og i weekenden. I de perioder bliver fjernvarmebehovet dækket med varme fra to akkumuleringstanke. og start/stop 0 Både i januar og februar var det nødvendigt at genstarte anlægget op til seks gange om måneden på grund af netudfald. I marts og april var anlægget i stabil drift på nær et enkelt turbinestop og lidt vanskeligheder med slaggedannelse i kedlen. Produktionen fortsatte frem til den. juni, hvor det første større eftersyn blev påbegyndt efter fem års drift. Eftersynet og forskellige modifikationer blev som planlagt tilendebragt i uge 29, men indkøringen af et nyt styresystem gav lidt flere vanskeligheder end beregnet. Efter at styringen var bragt i orden, var anlægget i stabil drift resten af året på nær et par enkelte udfald. I december satte anlægget ny rekord i effektiv udnyttelse af brændslet. Det skyldes ikke mindst, at røggaskondensatoren kørte på fuld last i 63 procent af tiden. El-forbrug i procent af elproduktion Antal start/stop Figur 1. Data for Assens Kraftvarmeværk i 05. Avedøre Kraftvarmeværk Som figuren viser, har driften af forskellige årsager svinget lidt hen over året. Den gennemsnitlige elproduktion har været på små 0 MW med en last på halmkedlen på 1 MW og en last på hovedkedlen på 665 MW. I enkelte sommermåneder var det kun -15 procent af varmeproduktionen, der blev afsat i fjernvarmenettet resten blev kølet bort i Køge Bugt. 0 Avedøre 2 betegnes som et af verdens mest effektive kraftvarmeværker, der kan udnytte op til 94 procent af energien i brændslet. Anlægget er designet til en el-effekt på 570 MW, forventes at bruge tons træpiller og tons halm om året. Derudover anvendes naturgas og olie. Alle data for anlægget er nettoværdier. Driften var stabil i året første måneder, men i marts måtte der en ekstraordinær rensning af den biomassefyrede kedel til. Igen var driften stabil frem til juni, hvor anlægget blev taget ud af drift for et planlagt eftersyn, der blev afsluttet medio juli. Hen over efteråret blev driften stabiliseret, i takt med at varmeafsætningen steg. I december var anlægget kun i drift i cirka halvdelen af måneden på grund af et mindre turbinehavari. Fossilt brændsel i procent af det totale brændselsforbrug Figur 2. Data for Avedøre Kraftvarmeværk i 05. Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler 5

6 Værkernes drift Enstedværket Både i januar og februar blev der udelukkende produceret varme på basis af biomasse. Halmkedlen med den flisfyrede overheder var ude af drift i perioden fra den 1. april til den 21. april på grund af et planlagt eftersyn. Herefter var driften stabil frem til november, hvor der blev foretaget endnu et eftersyn. I december blev kedlen udelukkende brugt til produktion af fjernvarme, da turbinen var ude af drift. I samme periode blev olielanserne ombygget til rapsolie. Der er ikke udarbejdet en figur med driftsdata, da biomassekedlen leverer damp til et turbineanlæg, som også modtager damp fra en kulfyret kraftværksblok. Halmkedlen var i drift i 7.5 timer, mens flisoverhederen havde driftstimer i 05. Det svarer til et forbrug på tons halm og tons flis. Grenå Kraftvarmeværk 0 Elforbrug i procent af elproduktion Fossilt brændsel i procent af det totale brændselsforbrug Figur 3. Data for Grenå Kraftvarmeværk i 05. I marts, april, august og december har anlægget delvist været ude af drift på grund af en række planlagte eftersyn. Turbinen blev taget ud af drift til et større eftersyn sidst i juli, og flere komponenter måtte en tur til Holland for at bliver renoveret. Først i september kom turbinen atter i drift. 6 Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

7 Værkernes drift Græsted (Castoranlægget) Castoranlægget er et demonstrationsanlæg til forgasning af skovflis, hvor gassen efterfølgende udnyttes i et motorgeneratoranlæg med en eleffekt på 75 kw. Anlægget, der er leveret af BioSynergi, er opført i tilknytning til Græsted Fjernvarmeværk, som aftager varmen fra anlægget. I starten af året var anlægget under indkøring efter en brandskade. Igen i marts blev det taget ud af drift frem til medio april på grund af en frostsprængt pumpe. Hele året var anlægget under indkøring, så der stoppes og startes hver dag. Der er ikke udarbejdet en figur med driftsdata, da der usikkerhed om de indberettede tal. I maj måned blev forgasseren stoppet på grund af et planlagt eftersyn efter 0 driftstimer. Murværket var generelt i en god stand, men det viste sig, at en slipstrøm af forgasningsluft kunne passere ned til trækulszonen og give anledning til for høje gastemperaturer. Derfor blev anlægget modificeret i løbet af efteråret, og kom først i drift igen i december måned. Harboøre Kraftvarmeværk Problemet skyldes formentlig slidt murværk, delvist bortbrændte ristesektioner og tilstoppede luftdyser. I 05 var forgasseren i drift i cirka 8.0 timer. Den gennemsnitlige eleffekt blev på 676 KW med en indfyret effekt på 2,72 MJ/sekund. Samtidig med el- og varmeproduktionen blev der produceret 3 tons trætjære, som blandt andet benyttes til spids og reservelast i oliekedlen og systemet til rensning af tjærevand. Som det fremgår af figuren har produktion året igennem været meget stabil. Virkningsgraderne er beregnet for det samlede anlæg. Derfor er elvirkningsgraden noget lavere i starten og slutningen af året, hvor oliekedlen hjælper til med at dække varmebehovet. Kurven for start/ stop gælder for motor nummer 1. I januar var der en række driftsstop på grund af netudfald, og i februar var det nødvendig at stoppe forgasseren, da risten var tilstoppet formentlig fordi der var fyret med løvtræsflis fra Baltikum. Samtidig blev elektrofilteret renset, og der blev monteret nye isolatorer. I marts og april var det igen nødvendig at genstarte forgasseren, da risten endnu engang var stoppet til med slagger. Det sker typisk, når der anvendes fint hugget flis, flis med højt vandindhold eller højt indhold af løvtræ. I maj var motorerne ude af drift i tre uger og ved den lejlighed valgte man at gennemføre en del af det årlige eftersyn. Den resterende del af eftersynet blev gennemført i august. Her blev sneglene til fremføring af flis renoveret, der blev monteret nye optændingsstudse, og diverse vekslere blev renset. Sidst i november blev forgasseren lukket ned, da ophobet aske og slagge havde brændt sig fast i murværket. og start/stop El-forbrug i procent af elproduktion Antal start/stop Produceret mængde trætjære i forhold til den indfyrede mængde energi Figur 4. Data for Harboøre Kraftvarmeværk i Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler 7

8 Værkernes drift Haslev Kraftvarmeværk og start/stop 0 El-forbrug i procent af elproduktion Antal start/stop Figur 5. Data for Haslev Kraftvarmeværk i 05. Anlægget kører stabilt og har kun været ude af drift på grund af et planlagt eftersyn i september. Som det fremgår af figuren, tilpasses driften til efterspørgslen på fjernvarme, hvilket medfører forholdsvis få driftstimer i sommerperioden. I gennemsnit er der blevet indfyret 17,1 MJ brændsel i sekundet, og elproduktionen har i snit ligget på omkring 4,0 MW. Herning Kraftvarmeværk 0 Fossilt brændsel i procent af det totale brændselsforbrug Anlægget har igennem hele året været i stabil drift og har kun været lukket ned på grund af et planlagt eftersyn i sommerperioden. Som det fremgår af figuren, bliver driften tilpasset efterspørgslen på fjernvarme, hvilket giver forholdsvis få driftstimer i sommerperioden. Årets gennemsnitlige indfyrede brændselsmængde blev på cirka 165 MJ/sekund med en gennemsnitlig elproduktion på omkring 55 MW. Figur 6. Data for Herning Kraftvarmeværk i Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

9 Værkernes drift Hjordkær Kraftvarmeværk nye turbine har medført en stigning i elproduktionen på - procent i forhold til samme periode i 04. Røggaskondensatoren leverer løbende små 15 procent af varmeproduktionen. Årets gennemsnit for indfyret brændsel blev på 4,9 MJ/sekund og elproduktionen blev på cirka 3 kw stigende til omkring 0 kw med den nye turbine. 0 Anlægget overgik fra årsskiftet fra treleds-tarif til en fast el-afregningspris på øre/kwh. Driften har været stabilt året igennem med mange driftstimer, da varmen kan afsættes både i Hjordkær og i Rødekro efter de to byer blev koblet sammen med en fjernvarmeledning. I sommerperioden dækkede anlægget i Hjordkær således 75 procent af fjernvarmeforbruget i Rødekro. Anlægget blev taget ud af drift sidst i august for at få installeret en ny turbine og var atter i drift i slutningen af september. Den El-forbrug i procent af elproduktion Varme fra røggaskondensering i procent af total varmeproduktion Figur 7. Data for Hjordkær Kraftvarmeværk i 05. Køge Kraftvarmeværk Årets gennemsnit for indfyret brændsel blev på 28,0 og 49,4 MJ/sekund for henholdsvis blok 7 og 8. Den gennemsnitlige elproduktion fra de to kraftværksblokke blev på henholdsvis 4,0 og 12,4 MW. 0 Begge kraftværksblokkene var ude af drift i en del af juli måned på grund af et planlagt eftersyn. Dampen til Junckers Industrier og Køge Biopillefabrik bliver primært produceret på Blok 7, mens blok 8 som er yngre producerer strøm. Afsætningen af varme fra anlægget er minimalt. (7) (8) El-forbrug i procent af elproduktion (7) El-forbrug i procent af elproduktion (8) (7) (8) Figur 8. Data for Køge Kraftvarmeværk. Tallene i parentes angiver hvilken blok der henvises til. Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler 9

10 Værkernes drift Masnedø Kraftvarmeværk grund af en fejl i styresystemet, som blev rettet ved det planlagte eftersyn i juni. Anlægget blev først startet op i juli efter endt eftersyn, hvor der blandt andet blev monteret posefiltre til rensning af røggassen. Virkningsgraderne for oktober er behæftet med fejl. Årets gennemsnit for indfyret brændsel blev på 29,7 MJ/sekund, og den gennemsnitlige elproduktion blev på omkring 7,8 MW. og start/stop 0 I januar blev forbruget af flis skønnet, da der var fejl ved brovægten. Fra april til oktober måned var fjernvarmeforbruget så lavt, at anlægget blev startet og stoppet hver dag. Der blev ikke opsamlet data efter den 11. maj på El-forbrug i procent af elproduktion Antal start/stop Figur 9. Data for Masnedø Kraftvarmeværk i 05. Måbjerg Kraftvarmeværk måned på grund af et planlagt eftersyn. I august blev kedlen atter startet op, og samtidig blev affaldskedel 1 taget ud af drift. Da den atter var klar, kom turen til affaldskedel 2. Turbinen mangler kun 66 driftstimer i at have kørt alle årets timer. Årets gennemsnit for indfyret brændsel blev på cirka 86,0 MJ/sekund og elproduktionen blev på omkring 19,1 MW. 0 Som figuren viser, har anlægget været i stabil drift hele året. Varmeproduktion bliver løbende tilpasset det aktuelle fjernvarmeforbrug ved at tage en eller to af de tre kedler ud af drift. I løbet af året har der været kortere udfald på dele af anlægget, typisk på grund af netudfald, slaggedannelse, samt mindre lækager på damp-, brændsels- og røggassystemerne. Biokedlen blev taget ud af drift i maj El-forbrug i procent af elproduktion Figur. Data for Måbjerg Kraftvarmeværk i 05. Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

11 Værkernes drift Rudkøbing Kraftvarmeværk periode har anlægget været lukket ned. Årets gennemsnit for indfyret brændsel blev på,4 MJ/sekund, og elproduktionen blev i gennemsnit på 2,11 MW. og start/stop 0 El-forbrug i procent af elproduktion Antal start/stop Anlæggetharværetistabildriftigennemheleåretpånær det planlagte eftersyn i sommermånederne. Som figuren viser, har der været mere end start/stop om måneden i sommerhalvåret, typisk med opstart om morgenen og nedlukning sidst på dagen. I de fleste weekender i denne Figur 11. Data for Rudkøbing Kraftvarmeværk i 05. Sakskøbing Kraftvarmeværk og start/stop 0 El-forbrug i procent af elproduktion Antal start/stop Anlægget var igennem hele året i stabil drift på nær tre uger i august/september, hvor det var lukket ned på grund af et planlagt eftersyn. I den periode blev fjernvarmeforbruget dækket ved hjælp af den træpillefyrede varmecentral i Maribo. Anlægget har et meget lavt forbrug af el. Årets gennemsnit for indfyret brændsel blev på 35,1 MJ/sekund, og den gennemsnitlige elproduktion blev på 9,3 MW. Figur 12. Data for Sakskøbing Kraftvarmeværk i 05. Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler 11

12 Værkernes drift Slagelse Kraftvarmeværk nen blev taget ud af drift på grund af eftersyn. Affaldskedlen dækker således hele fjernvarmeforbruget i sommermånederne, hvor turbinen kører på cirka halv last, hvilket tydeligt fremgår af kurven for elvirkningsgrad. Årets gennemsnit for indfyret brændsel blev på 25,9 MJ/sekund, og den gennemsnitlige elproduktion blev på 6,5 MW. 0 Fra maj til oktober måned blev der næsten ikke fyret i halmkedlen på nær i august, hvor affaldskedlen og turbi- El-forbrug i procent af elproduktion Figur 13. Data for Slagelse Kraftvarmeværk i 05. Studstrup Kraftvarmeværk af året er for blok 4. Som figuren viser, har turbinen været ude af drift i en periode i april måned. Fra april til september er en del af varmeproduktionen kølet bort i Århus Bugt. Året igennem er der indfyret små 700 MW, heraf cirka procent halm og 90 procent kul. 0 Fossilt brændsel i procent af det totale brændselsforbrug Der er ikke rapporteret driftstimer for januar og februar, men produktionen har været på et normalt niveau. Data fra april til september måned er for blok 3, mens resten Figur 14. Data for Studstrup Kraftvarmeværk i Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

13 Analyse Analyse af produktion og drift i 05 Idefølgendeerderforetagetenanalyse og sammenligning af de forskellige anlægs drift i 05. I figurerne er rækkefølgen af anlæggene prioriteret ud fra: 1. Den anvendte teknologi, hvor der først er vist data for de dampbaserede anlæg og herefter for forgasningsanlæggene. 2. De forskellige kategorier af anlæg med affaldsanlæggene først, efterfulgt af industrianlæg, centrale anlæg og decentrale anlæg. 3. Anlæg med flest driftstimer først, når der er tale om flere anlæg inden for samme teknologi eller kategori. Alle anlæg har været i stabil drift gennem 05 på nær anlægget i Græsted. Her er der tale om et mindre pilotanlæg, der bliver brugt til udvikling af forgasningsteknologien, og i en stor del af året har anlægget været under ombygning eller indkøring. Driftstimer Variationerne i antallet af driftstimer (figur 15) skyldes forskellige forhold for de enkelte anlægskategorier. Affaldsanlæggene og industrianlæggenes primære opgave er henholdsvis bortskaffelse af affald og levering af procesdamp til de nærliggende industrier. Det giver et højt driftstimetal, da det er opgaver, som skal løses hele året. Måbjerg har to kedler til affald og en kedel til biomasse. De har således mulighed for løbende at tilpasse produktionen til varmebehovet og tage dele af anlægget ud til eftersyn. I Slagelse leverer en separat affaldskedel damp til halmværket, der i sommermånederne dækker fjernvarmebehovet. Når varmebehov så stiger, produceres der også på halmkedlen. I Grenå leverer en separat affaldskedel forvarmet fødevand til kraftvarmeværket, og derudover har anlægget hidtil afsat procesdamp til byens industri. I Køge blev anlæggene oprindeligt dimensioneret til at aftage restprodukterne fra Jun- Driftstimer Måbjerg Slagelse Affaldanlæg Industrianlæg Grenå Junckers 8 Junckers 7 Avedøre Ensted Studstrup Centrale anlæg Decentrale anlæg Herning Hjordkær Rudkøbing Assens Sakskøbing Haslev Forgasningsanlæg Masnedø Harboøre Græsted Figur 15. Antal driftstimer for anlæggene i 05. Pilotanlægget i Græsted var under indkøring en stor del af året Måbjerg Slagelse Avedøre Studstrup Herning Affaldsanlæg og centrale anlæg Hjordkær Rudkøbing Assens Sakskøbing Haslev Decentrale anlæg Masnedø Harboøre Figur 16. Varmekapacitet i forhold til fjernvarmenettets spidslastbehov. Forbruget i det enkelte fjernvarmenet er fra Energiproduktionstællingen 05, mens behovet for spidslast er et overslag baseret på data fra Forsyningskataloget og et gennemsnitligt varmetab i fjernvarmenettet på procent. Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler 13

14 Analyse ckers Industrier, levere damp til fabrikken og optimere elproduktionen, da overskudsvarmen køles bort i Køge Bugt. De centrale anlæg har hidtil primært haft til formål at sikre en stabil elforsyning og kvalitet i de overordnede forsyningsnet, men med el-liberaliseringen har de fået nye økonomiske muligheder, da de kan bortkøle varmen til havet. Herning er dog en undtagelse, da det ikke har denne mulighed. De decentrale anlæg tilrettelægger deres produktion ud fra fjernvarmebehovet. I sommermånederne bliver mange af anlæggene derfor lukket ned dagligt, ligesom flere anlæg helt stoppes i weekenderne. I de perioder bliver fjernvarmebehovet dækket med varme fra akkumuleringstanke, og det giver generelt et forholdsvist lavt driftstimetal. Undtagelser er anlægget i Hjordkær, som har mulighed for at levere overskydende varme til nabobyen Rødekro, og anlægget i Harboøre der har mulighed for at stoppe den ene af de to motorer, når varmebehovet er lavt. Sakskøbing og Assens er nogle af de senest etablerede decentrale anlæg, og som det fremgår af deres drift i 05, bliver de ofte lukket ned for at kunne tilpasse produktionen til fjernvarmeforbruget. Dimensionering For en nærmere vurdering af de forskellige anlægs driftstimer er der i figur 16 vist anlæggenes varmekapacitet i forhold til fjernvarmenettets spidslastbehov. Sammenholdes driftstimerne og varmekapaciteten fremgår det blandt andet, at de to anlæg, som har det laveste antal driftstimer (Haslev og Masnedø), samtidig er de to decentrale anlæg, der har en stor kapacitet i forhold til fjernvarmebehovet. Det samme forhold gør sig gældende for det centrale anlæg i Herning, der ikke har mulighed for bortkøling. Omvendt har et anlæg som Rudkøbing, der kun kan dække halvdelen af varmeforbruget ved spidslast, haft over årlige driftstimer. Affaldsanlæg, som her i Måbjerg, tilrettelægger primært driften ud fra varmebehovet og hvor meget affald der er til rådighed Affaldsanlæg, industrianlæg og centrale anlæg Figur 17. Den gennemsnitlige totale virkningsgrad for anlæggene i 05. Måbjerg Slagelse Grenå Avedøre Studstrup Herning Hjordkær Rudkøbing Assens Sakskøbing Haslev Masnedø Harboøre Decentrale anlæg Ved dimensionering af et nyt kraftvarmeanlæg er der en del forhold at tage hensyn til. Det drejer sig blandt andet om den anvendte teknologi, lovgivningsmæssige reguleringer, løsning af samfundsmæssige opgaver, indpasning i elsystemet, økonomisk driftsoptimering og ikke 14 Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

15 Analyse Figur 18. Den totale virkningsgrad for anlæggene hen over året. For Masnedø er kurven udeladt for maj, juni og oktober, da anlægget har været ude af drift Måbjerg Slagelse Assens Avedøre Grenå Affaldanlæg Industrianlæg Harboøre Haslev Herning Grenå Junckers 8 Junckers 7 Avedøre Ensted Studstrup mindst forventninger til fremtiden da anlæggene typisk har en levetid på - år. Centrale anlæg Decentrale anlæg Herning Hjordkær Rudkøbing Assens Sakskøbing Forgasningsanlæg Figur 19. Gennemsnitlig udnyttelse af den installerede eleffekt i 05. Hjortkær Måbjerg Rudkøbing Sakskøbing Studstrup Masnedø Haslev Masnedø Harboøre Græsted Hvis anlægget og fjernvarmenettet etableres samtidigt, beregnes varmeforbruget normalt ud fra standarddata for forsyningsområdets ejendomme og en forventet tilslutningsgrad. I Varmeforsyningsloven fra 1990 blev der stillet krav om en start tilslutning af minimum procent af forsyningsområdets ejendomme og dækning af procent af forbruget ved spidslast for hele forsyningsområdet, svarende til 90 procent dækning af det årlige forbrug. Det er krav som alle de decentrale anlæg er dimensioneret efter og tydeligt ses for Assens, Sakskøbing og Haslev (se figur 16). For mange anlæg opnår de ikke den forventede tilslutning nogle lavere andre større og derfor nogle ændret varme behov. I enkelte tilfælde har det imidlertid vist sig, at det kan være problematisk at beregne varmebehovet udelukkende ud fra standardtal. I Harboøre kunne man således konstatere, at det reelle varmetab blev væsentligt større end forventet, fordi man ikke havde taget højde for, at grundvandet i området ligger betydeligt højere end landsgennemsnittet. For de dampbaserede anlæg kan det endvidere være vanskeligt at tilpasse anlæggene til det aktuelle behov, da udvalget af turbiner er begrænset. Anlæggene vil derfor ofte være overdimensionerede i forhold til motoranlæggene, hvor udvalget er større, og hvor det ikke er væsentligt dyrere at vælge flere motorer frem for én. Virkningsgrader og kapacitetsudnyttelse Figur 17 viser den totale virkningsgrad for anlæggene i 05 og figur 18 forløbet hen over året. På nær Avedøre og Studstrup, der har bortkølet en væsentlig del af varmen i sommerhalvåret, har alle anlæg opnået en høj udnyttelsesgrad på små 90 procent. Virkningsgraden er ikke beregnet for anlæggene i Køge, Ensted og Græsted på grund af de særlige forhold, der gælder her. Anlæggenes evne til at udnytte den installerede el-effekt er illustreret i figur 19, hvor årets gennemsnit- Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler 15

16 Analyse lige effekt er normeret med den installeret effekt. Heraf fremgår det, at de decentrale anlæg er i stand til at udnytte en væsentlig del af den installerede effekt, mens det kniber mere for affalds- og de centrale anlæg. En undtagelse er Studstrupværket, der i gennemsnit udnyttede procent af den installerede effekt, men det resulterer i en lav total virkningsgrad, da meget varme bortkøles svarende til 44 GWh (3,8 PJ), hvis anlægget havde opnået en virkningsgrad på 88 procent som for de decentrale anlæg. For Avedøre er de tilsvarende tal det halve eller 465 GWh (1,7 PJ). Affaldsanlæggene ligger også under niveauet for de decentrale anlæg da de har meget dellast drift. Junckers blok 7 er helt i bund, da de primært leverer damp til fabrikken. Den lave udnyttelse i Hjordkær skyldes primært udskiftningen af dampturbine medio 05. Figuren viser den opnåedeog nominelle elvirkningsgrad og installerede effekt, mens figur 21 viser, hvordan elvirkningsgraden varierer hen over året. Med hensyn til installeret effekt (indsat under anlægssøjlerne) er de en kombination af anlægsoplysninger og erfaringstal, da nogle anlæg har mulighed for at køre op til 115 procent af den dimensionerede last. Data for anlægget i Harboøre svarer til maksimal last på forgasseren, da denne ikke kan levere tilstrækkeligt med gas til samtidig fuldlast på begge motorer. For Ensted gælder tallene alene for biomassekedlen og anlægget har i længere perioder kun produceret varme. For flere af anlæggene varierer elvirkningsgraden en del hen over året Generelt opnås højere effektivitet jo større anlægget er. Avedøre er således absolut topscorer med en elvirkningsgrad på procent i 05. Ud over anlægsstørrelsen er anlæggene også blevet mere effektive med tiden. Anlægget i Sakskøbing har således næsten den samme elvirkningsgrad som anlægget i Herning, der er ni gange større men væsentlig ældre ,6 2, ,4 0,9 MW Måbjerg Slagelse Registreret elvirkningsgrad i 05 Assens Avedøre Ensted Grenå Grenå Junckers 8 Junckers 7 Avedøre Ensted Studstrup Herning Hjordkær Rudkøbing Assens Figur. Installeret effekt samt nominel og registreret elvirkningsgrad i 05. Harboøre Haslev Herning Hjordkær Junckers 7 Junckers 8 Masnedø Måbjerg Sakskøbing Haslev Masnedø Harboøre Nominel elvirkningsgrad Rudkøbing Sakskøbing Slagelse Studstrup Figur 21. Elvirkningsgrad for anlæggene hen over året. For Ensted er kurven udeladt i de måneder, hvor værket kun har produceret varme. Teknologien har også en stor indflydelse, hvilket blandt andet fremgår af tallene for Hjordkær og Harboøre, der begge er anlæg med en installeret effekt på under 1 MW. Sidstnævnte er et forgasningsanlæg med tilhørende motoranlæg, og derved har det været muligt mere end 16 Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler

17 Analyse Måbjerg Slagelse Elforbrug/brændselsforbrug Grenå Junckers 8 Junckers 7 Avedøre Ensted Studstrup Herning Hjordkær Rudkøbing Assens Sakskøbing Haslev Masnedø Harboøre Elforbrug/elproduktion Figur 22. Anlæggenes forbrug af el i forhold til henholdsvis brændselsforbrug og elproduktion. at fordoble elvirkningsgraden i forhold til Hjordkær, der er et traditionelt dampturbineanlæg. Derudover bliver 12 procent af brændslet i Harboøre omsat til trætjære, som erstatter store dele af den fyringsolie, der normalt vil blive brugt til spidslast i kedelanlægget. Harboøre opnår således en el-effektivitet svarende til dampanlæg der er 5-6 gange større. Driftsmæssigt blev 05 det første år hvor forgasningsteknologien i Harboøre slog igennem både med hensyn til effektivitet og stabilitet efter -12 års teknologi udvikling. Forgasningsteknologiens perspektiver ud fra erfaringerne i Harboøre er således en energi effektivitet på 90 procent, heraf 21 procent til el, 57 procent til varme og 12 procent til flydende brændselsproduktion (anvendes til varme i Harboøre). Forbrug af el Figuren 22 viser anlæggenes forbrug af el i forhold til henholdsvis brændselsforbrug og elproduktion. Det høje forbrug i forhold til elproduktionen for Junckers 7 skyldes, at anlægget primært leverer procesdamp, mens det i Hjordkær skyldes den lave elvirkningsgrad. Sammenholdes forbruget af el med anlæggenes alder, viser det sig, at jo yngre anlægget er, jo mindre er forbruget af el uafhængigt af anlægskategorien. I dag er forbruget af el således blevet halveret i forhold til de ældre anlæg. Sammenlignes for eksempel Avedøre med Sakskøbing, som er to af de nyeste anlæg, viser det sig, at anlægsstørrelsen ikke har nogen nævneværdig indflydelse på forbruget af el. Forgasningsanlæg, som det i Harboøre, forventes fremover at få et lavere elforbrug, når teknologien bliver optimeret i en kommende generation af teknologien. Opfølgningsprogrammet for decentral kraftvarme på faste biobrændsler 17

18 Harboøre Måbjerg Herning Studstrup Grenaa Castor Ansager Avedøre Assens Slagelse Køge Haslev Hjordkær Ensted Masnedø Rudkøbing Sakskøbing Dampturbine Forgasningsanlæg Forgasningsanlæg og stirlingmotor