21 - Forslag til klimavarmeplan 3. Plangrundlag for fjernvarmeproduktion i Varmeplan Århus AffaldVarme Århus Teknik og Miljø Århus Kommune 1
Medlemmer af Driftsrådet for Varmeplan Århus Formand: Laura Hay Rådmand, Teknik og Miljø, Århus Kommune Næstformand: Roberto Vejrup Formand, Hornslet Fjernvarmeselskab A.m.b.a., repræsenterer Syddjurs Kommune Sekretær: Jan B. Willumsen Afdelingschef for Varmeplan Århus, Affaldvarme Århus, Teknik og Miljø, Århus Kommune Jette Jensen Formand for Teknisk Udvalg, Århus Kommune Carl Nielsen Direktør for Teknik og Miljø, Århus Kommune Bjarne Munk Jensen AffaldVarmechef, AffaldVarme Århus, Teknik og Miljø, Århus Kommune Aksel Plambøck Larsen Formand, Lystrup Fjernvarme A.m.b.a., Århus Kommune Lars Sort Formand, Rundhøj Fjernvarme A.m.b.a., Århus Kommune Uffe Vithen Formand, Malling Varmeværk A.m.b.a., Århus Kommune Bendt Nielsen Formand, Andelsselskabet Vejlby Fjernvarmecentral A.m.b.a., Århus Kommune Freddy Poulsen Formand, Holme-Lundshøj Fjernvarme A.m.b.a., Århus Kommune Leif Svenningsen Formand, Løgten-Skødstrup Fjernvarmeværk A.m.b.a., Århus Kommune John Haugaard Formand, Hørning Fjernvarme A.m.b.a., Skanderborg Kommune Ejnar Grøn Formand, Skanderborg Fjernvarme A.m.b.a., Skanderborg Kommune Hans Carstensen Formand, Odder varmeværk A.m.b.a., Odder Kommune VPÅ-gruppen Driftsrådet for Varmeplan Århus har nedsat en arbejdsgruppe, VPÅ-gruppen, til at gennemføre arbejdet med oplæg til klimavarmeplan. Medlemmerne er: Jan B. Willumsen, afdelingschef, (Formand) for Århus Kommune Bjarne Munk Jensen, AffaldVarmechef, for Århus Kommune Allan Peter Lundfald, AffaldVarme Århus, for Århus Kommune Aksel Plambøck Larsen, Lystrup Fjernvarme A.m.b.a., for varmeværkerne Bjarne Brogaard, Tranbjerg Varmeværk A.m.b.a., for varmeværkerne Hans Carstensen, Odder Varmeværk A.m.b.a., for Odder Kommune Torkild Kjærsgaard, Skanderborg Fjernvarme A.m.b.a., for Skanderborg Kommune Roberto Vejrup, Hornslet Fjernvarmeselskab A.m.b.a., for Syddjurs Kommune Bjarne Brogaard Formand, Tranbjerg Varmeværk A.m.b.a., Århus Kommune Baggrundsrapporter 3.1 Vurdering af grundlastteknologier 3.2 Energi- og miljødokumentation af plangrundlag 3.3 Beregning af fjernvarmepriser 3.4 Undersøgelse af biomassemarkedet Ea Energianalyse AffaldVarme Århus -VPÅ RAMBØLL Ea Energianalyse April 21 April 21 Juli 21 April 21 Kontakt os hvis du er interesseret i baggrundsrapporterne eller har brug for andre oplysninger om plangrundlaget. 2
Indholdsfortegnelse: Valg af scenarie... 4-6 Lovregulering af varmeplanlægning... 8 Plangrundlag for fjernvarmeproduktion i Varmeplan Århus... 9 Fælles varmegrundlag og -produktion... 1 Fjernvarmeprognose... 11 Varmeproduktion på kort sigt...12-13 Fjernvarmeprisen... 14 CO2-udledning og effektivitet på kort sigt... 15 Varmeproduktion på langt sigt...16-17 CO2-udledning og effektivitet på langt sigt... 18 Bæredygtighed, fremtidssikring... 19 3
Valg af scenarie Indledning I 29 blev Oplæg til klimavarmeplan vedtaget i Århus Byråd. Oplægget er baseret på Århus Kommunes målsætning om, at Århus som bysamfund skal være CO 2 -neutral i 23. Oplægget beskriver tre scenarier for varmeforsyning og til dels elforsyning, som opfylder målsætningen. Scenarierne beskriver dels fjernvarmeforsyningen i Varmeplan Århus, dvs. inkl. nabobyerne Hornslet, Odder, Hørning og Skanderborg og dels den geografiske Århus Kommune. Dette oplæg vedrører fjernvarmeforsyningen i Varmeplan Århus. Der blev identificeret tre bærende projekter som grundlag for de tre scenarier. Vindvarmeprojekt, træpillefyring på Studstrupværket og halmfyret kraftvarmeværk. Ved at kombinere de bærende projekter formuleredes scenarierne: A. Vind og træpiller B. Træpiller og halm-flis C. Halm-flis og vind I scenarierne indgik derudover overskuds- og affaldsvarme samt vedvarende energi og energibesparelser. Evaluering af scenarier Som basis for valg af scenarie og udarbejdelse af plangrundlag for fjernvarmeforsyning i Varmeplan Århus er der foretaget en evaluering af de bærende projekter. Følgende parametre er lagt til grund: 1. Gennemførlighed 2. Økonomi 3. CO 2 udledning 4. Forsyningssikkerhed 5. Fremtidssikring Gennemførlighed Vind = Vindvarmeprojekt Ideen i vindvarmeprojektet er at anvende elproduktionen fra nogle vindmøller til at drive nogle store varmepumper til fjernvarmeproduktion. Varmepumperne skal anvende lavtemperaturvarme fra renseanlæg og Århusbugten. Ideen er undersøgt bl.a. i samarbejde med Energinet.dk. Konklusionen er, at teknologien, som et bærende projekt, ikke er tilgængelig i nær fremtid. I Danmark er teknologien kun sporadisk afprøvet i mindre skala. Herudover vurderes placeringen af det nødvendige antal vindmøller i Århusområdet at byde på vanskeligheder. Som bærende projekt vurderes vindvarme derfor ikke at være egnet på kort sigt. Undersøgelserne peger på, at der kan være mulighed for et mindre anlæg i tilknytning til Marselisborg renseanlæg evt. i forbindelse med Den Brækkede arm. Det anbefales at arbejde videre med dette. Træpiller = Træpillefyring på Studstrupværket Ideen er at bygge blok 3 om til træpillefyring i stedet for kulfyring. Teknologien er kendt, og projektet er gennemførligt. DONG Energy arbejder fortsat med projektet, herunder kalkulationen af omkostningerne til ombygningen. DONG Energy har igangsat myndighedsbehandlingen. Det er afklaret, at der ikke skal gennemføres VVM-redegørelse, og Århus Kommune har givet tilladelse til projektet. AffaldVarme Århus forhandler med DONG Energy om varmeprisen ved træpillefyring. Projektet giver ikke 1 % sikkerhed for træpillefyring, idet DONG Energy forbe holder sig ret til at anvende kul i perioder, hvor dette er økonomisk fordelagtigt for elproduktionen. 4
Halm-flis = Halmfyret kraftvarmeværk Ideen var at bygge et halm- og flisfyret kraftvarmeanlæg i forbindelse med Den Brækkede arm. Teknologien er kendt og gennemførlig. Med placering i forbindelse med Den Brækkede arm var der flere fordele nærhed til verdensmarkedet for biobrændsler, evt. mulighed for at lave fjernkøling til områder i Århus midtby og mulighed for fremtidssikring i forhold til elmarkedet ved at udnytte lavtemperaturvarme. Sonderinger viser imidlertid, at denne placering ikke er muligt. Der er gennemført teknisk/økonomiske undersøgelser for fjernvarmesystemet af alternative placeringer, hvor de nævnte fordele ikke tages i betragtning. Undersøgelserne peger på en placering ved forbrændingsanlægget i Lisbjerg, som er valgt som grundalternativ. Endvidere er der foretaget undersøgelser af biobrændselsressourcerne i den midt-/ østjyske region. Undersøgelserne viser, at der er tilstrækkelige ressourcer af halm. I den forbindelse skal nævnes, at træpillefyring på Studstrupværket betyder, at der ikke længere skal anvendes halm på Studstrupværket. Herved frigives 1. ton halm pr. år på markedet. Økonomi Der er foretaget en analyse af den økonomiske værdi ved at indføre de tre bærende projekter i el- og varmesystemet. Analyserne er lavet i en model af det nordeuropæiske el- og varmesystem, og de er lavet med grundlag i Energistyrelsens brændselspriser fra maj 29. Resultaterne er vist i tabellen nedenfor. CO2-udledning Modelberegningerne omfatter reduktionen i CO 2 -udledning fra de tre bærende projekter. Resultaterne er vist i skemaet nedenfor. Reduktion af CO2-udledning i de tre bærende projekter (EA energianalyse primo 21) CO 2-reduktion fjernvarme CO 2-reduktion i alt 1 ton/år 1 ton/år Træpiller på blok 3 332 1542 Halmf. kraftvarmeværk 123 216 Vindvarme 75 34 Vindvarme giver ikke så stor reduktion af CO 2 -udledningen, hvilket skyldes modellens forudsigelser om følgerne af, at vindvarmeanlægget reducerer fjernvarmeproduktionen på Studstrupværket. Reduktion af fjernvarmeproduktionen vil betyde, at også elproduktionen på Studstrupværket reduceres. Den reducerede elproduktion skal produceres et andet sted, og modellens forudsigelse er at det vil ske på kulfyrede elværker andre steder i elsystemet. Økonomisk værdi af de tre bærende projekter (EA energianalyse primo 21) Samlet nettofordel Faste omkostninger Samlet bruttofordel Mio. kr./år Mio. kr. Mio. kr./år Træpiller på blok 3 33 5 269 Halmf. kraftvarmeværk 27 1 85 Vindvarme 116 15 34 Alle tre projekter giver en nettofordel (dvs. fordel uden investeringer og faste drifts- og vedligeholdelsesomkosterninger). Forholdet mellem nettofordel og investering er derimod meget forskellig, og særlig vindvarmeprojektet har en lille bruttofordel. 5
Forsyningssikkerhed Projekternes betydning for forsyningssikkerheden er vurderet ud fra kapacitetsmæssige forhold og antallet af aktører (varmeproducenter). Træpillefyringen på Studstrupværket vil ikke ændre på kapaciteten i Varmeplan Århus og den vil ikke tilføre nye aktører. Det halmfyrede kraftvarmeanlæg vil tilføre Varmeplan Århus en ny kapacitet på ¼ af kapaciteten på blok 4 på Studstrupværket, som blev lukket 1/4-21, og det vil introducere en ny aktør. Vindvarmeanlægget vil tilføre Varmeplan Århus en ny kapacitet af samme størrelse som det halmfyrede kraftvarmeanlæg, men da det er baseret på vind, kan det ikke tillægges samme værdi som kapaciteten fra det halmfyrede kraftvarmeanlæg. Vindvarmeanlægget vil introducere en ny aktør i varmeproduktionen. Fremtidssikring Klima- og Energiministeriet skriver i rapporten Energiforsyningssikkerhed fra februar 21 i bilag 7: Med en tredobling af VE-andelen i EU til 2 %. frem til 22 kan det forudses, at efterspørgslen efter træ til energiformål øges ganske betragteligt ikke kun i EU, men også på verdensplan og i rapporten: Men i takt med en forventet stigende international efterspørgsel efter CO 2 -neutrale brændsler kan forventes øget efterspørgsel efter biobrændsler og dermed knaphed og stigende priser på disse energikilder. AffaldVarme Århus har deltaget i et projekt sammen med fjernvarmeselskaberne i bl.a. København og Odense vedrørende priser og mængder af træpiller på det internationale marked. Der er ikke nogen entydig konklusion på undersøgelserne, men der er heller ikke identificeret problemer, som tilsiger ikke at anvende træpiller på kort sigt. Ovenstående betragtninger bekræfter, at den CO 2 -neutrale fjernvarmeproduktion skal være flerstrenget, så afhængigheden af enkelte brændsler eller aktører minimeres. Dette kan naturligvis ikke opfyldes i de enkelte projekter, hvilket er grundlaget for, at scenarierne grundlæggende er formuleret ved kombinationer af to bærende projekter. Derudover leder betragtningerne til, at fjernvarmeproduktionen bør fremtidssikres ved at være mindre afhængig af biobrændsler. Det tilgodeses ved at fastholde kraftvarmeprincippet, hvor udnyttelsen af spildvarme (kølevand) fra elproduktion giver brændselsbesparelser. Både træpillefyringen på Studstrupværket og det halmfyrede kraftvarmeanlæg er med til at fastholde kraftvarmeprincippet. Det tilgodeses dog især med vindvarmeanlægget, som ikke bruger brændsel og vurderes derfor at have en bedre fremtidssikring. Valg af scenarie Parameteranalysen er sammenfattet i skemaet nedenfor. Sammenfattende peger parameteranalysen på, at fjernvarmeproduktionen kan baseres på de to projekter, træpillefyring på Studstrupværket og halmfyret kraftvarmeværk. Derfor anbefales det at basere plangrundlaget for fjernvarmeproduktion på scenarie B fra Oplæg til klimavarmeplan, hvor de to projekter er bærende. Der er trods parameteranalysen usikkerhed om, hvorvidt det er økonomisk bæredygtigt på langt sigt at basere en CO 2 -neutral fjernvarmeforsyning alene på biobrændsler. Derfor suppleres de to projekter i plangrundlaget med en målsætning om på længere sigt at indfase vedvarende energi som sol, vind og biogas mv. Tilsvarende usikkerhed kan også udtrykkes vedrørende den miljømæssige bæredygtighed ved at basere en CO 2 -neutral fjernvarmeforsyning alene på biobrændsler. Økonomi og miljø supplerer således hinanden. Sammenfatning af analyserne Gennemførlighed Økonomi CO 2 -udledning Forsyningssikkerhed Fremtidssikring Træpiller på blok 3 + + + - - Halmf. kraftvarmeværk + + + + - Vindvarme - - (-) (+) + + = projektet opfylder parametre tilstrækkeligt - = projektet opfylder ikke parametre tilstrækkeligt 6
7
Lovregulering af varmeplanlægning Det sammenhængende østjyske kraftvarmesystem i Århus Kommune, Skanderborg Kommune, Odder Kommune og Syddjurs Kommune er etableret på grundlag af varmeplanlægningen i begyndelsen af 198 erne. Systemet betegnes Varmeplan Århus. Systemet, som det ser ud i år 21, er på side 1 vist sammen med de halm- og biogasbaserede forsyningsområder i udkanten af Århus Kommune referencesituationen. I begyndelsen af 198 erne var energikriserne i 197 erne i frisk erindring, hvilket gav et klart incitament til forandringer af energisystemet. Varmeforsyningsloven med dens plansystem gav grundlaget for varmeplanerne. Plansystemet foreskrev at kommunerne og de daværende amter skulle udarbejde varmeplaner. Formålet med den daværende varmeplanlægning var at spare brændsel og substituere olie. I kraftvarmesystemet blev brændselsbesparelserne opnået ved at samproducere el og varme på de nyetablerede blokke 3 og 4 på Studstrupværket. Substitution af olie blev opnået ved at kulfyre de to blokke. Derudover blev der substitueret olie ved at etablere halm- og biogasbaserede fjernvarmesystemer. Som konsekvens af at Danmark efterhånden blev varmeplanlagt, ændredes varmeforsyningsloven. Kommunernes og amternes forpligtigelse til at udarbejde varmeplaner blev sløjfet, og i stedet blev der etableret et projektsystem. Den gældende varmeforsyningslov foreskriver således, at kommunerne skal holde et plangrundlag ajourført. Plangrundlaget skal ligge til grund for myndighedsbehandling af projektforslag til udvidelse eller ændring af kollektive varmeforsyningsanlæg. Aftalemæssigt grundlag Varmeplan Århus er organiseret under AffaldVarme Århus. Systemet er nu 25 år gammelt. Det aftalemæssige grundlag for systemet består i hovedtræk af en aftale mellem Århus Kommune og Studstrupværket samt på en række aftaler mellem Århus Kommune og forbrugerejede fjernvarmeværker i Århus Kommune og nabokommunerne. DONG Energy har opsagt aftalen vedrørende Studstrupværket til udløb i 214. Derudover skal aftalerne mellem Århus Kommune og fjernvarmeværkerne fornyes. Det samlede aftalemæssige grundlag for Varmeplan Århus skal altså fornys. Når der hertil lægges, at Århus Kommune har vedtaget en målsætning om, at Århus som bysamfund skal være CO 2- neutral i 23, er det nødvendigt at forny planlægningen af fjernvarmeproduktionen. Ny planlægning af fjernvarmeproduktion En fornyet planlægning af fjernvarmeproduktion må nødvendigvis tilrettelægges efter den gældende varmeforsyningslov. Den skal derfor gennemføres ved projektforslag. Til sikring af at projektforslagene samlet set opfylder den politiske målsætning om CO 2 -neutralitet i 23 og samtidig sikrer økonomien for fjernvarmekunderne på såvel kort som langt sigt er en koordinering nødvendig. Baseret på scenarie B fra oplæg til klimavarmeplan, jf. side 4 og 5, er der udarbejdet et plangrundlag til sikring af denne koordinering. Plangrundlaget er præsenteret på side 9. På side 1 19 er en række forudsætninger og konsekvenser nærmere beskrevet. 8
Plangrundlag for fjernvarmeproduktion i Varmeplan Århus Plangrundlaget beskriver de projekter, der skal gennemføres frem til 23. Disse er vist herunder. AffaldVarme Århus og fjernvarmeværkerne tilknyttet Varmeplan Århus skal indgå en aftale, alternativt stifte et selskab til sikring af forsyningsområder og fælles varmegrundlag og varmeproduktion. AffaldVarme Århus skal indgå ny aftale med DONG Energy om varmelevering baseret på træpillefyring til Varmeplan Århus fra Studstrupværkets blok 3. Varmekapaciteten er 455 MW. AffaldVarme Århus/Varmeplan Århus skal etablere et halmfyret kraftvarmeværk med en varmekapacitet på ca. 85 MW til idriftsættelse i 215. AffaldVarme Århus skal etablere ovnlinje 5 på forbrændingsanlægget i Lisbjerg til varmelevering til Varmeplan Århus til idriftsættelse i 215. Varmekapaciteten er 68 MW. AffaldVarme Århus/Varmeplan Århus skal igangsætte en udvikling af varmeproduktion fra sol, vind og biogas mv. således, at der i 22 er 25 MW og i 23 er 5MW. AffaldVarme Århus/Varmeplan Århus skal igangsætte udnyttelse af overskudsvarme således, at der i 22 er 2 MW og i 23 er 3 MW. Diagrammet herunder viser, hvornår de forskellige projekter skal gennemføres. Tidsplan for etablering af plangrundlagets projekter Side Kort sigt Langt sigt 6 8 8 Fælles varmegrundlag Træpiller, Studstrupværkets blok 3 Halmkraftvarmeværk 8 12 12 Affald, ovnline 5 Sol, vind og biogas m.v. Overskudsvarme (MW) 2 25 5 (MW) 1 2 3 21 215 22 225 23 9
Fælles varmegrundlag og -produktion Fælles varmegrundlag og- produktion betyder, at alle fjernvarmeforsyningsområder i Århus Kommune samt de kraftvarmeforsynede fjernvarmeområder i Syddjurs, Odder og Skanderborg kommuner indgår i en økonomisk optimering af varmeproduktionen. De nævnte forsyningsområder er alle omfattet af fjernvarmeværkerne, der er oplistet på side 2. Samfundsmæssige opgaver for fjernvarmeforsyningen er traditionelt nyttiggørelse af overskudsvarme og varme fra affaldsforbrænding. Med dette plangrundlag henregnes også varmeproduktion fra sol og vind mv. til de samfundsmæssige opgaver. Økonomisk set er dette naturligt, fordi de er karakteriseret ved lave marginale produktionsomkostninger de kan være dyre at etablere, men er billige i drift, da de typisk ikke bruger brændsel. Prioriteret varmeproduktion De samfundsmæssige opgaver prioriteres forud for de øvrige varmeproduktionsanlæg, som indbyrdes prioriteres efter deres marginale produktionsomkostninger. Dette vil samlet set give de laveste omkostninger og den bedste ressourceudnyttelse dvs. højeste effektivitet. Fælles varmeproduktion er mulig, fordi over 9 % af fjernvarmeforsyningsområderne er bundet sammen af transmissionsanlægget. For de fjernvarmeforsyningsområder, som p.t. ikke er tilsluttet transmissionsanlægget, skal det løbende vurderes, om det er økonomisk fordelagtigt at tilslutte dem til transmissionsanlægget. Det fælles varmegrundlag for plangrundlaget er skitseret på kortet nedenfor. Forslag til Klimavarmeplan Reference Hornslet Mejlby Spørring KV, biogas Løgten Hammel Hinnerup Søften Trige KV, affald Lystrup Skødstrup Studstrup KV, kul,halm Skæring Sabro V, halm) Tilst Vejlby Risskov Hasle Galten Brabrand Åbyhøj V, halm Åby Overskudsvarme Stjær Harlev Ormslev Stavtrup Viby Holme Hasselager Højbjerg Skåde Skanderborg V, flis KV, affald Stilling Hørning V, halm Solbjerg Tranbjerg Mårslet Beder Malling Signaturforklaring V KV Eks. ledning Ny ledning Ekst. anlæg Nyt anlæg Varme Kraftvarme Odder 2.5 km 5. km De eksisterende varmeproduktionsanlæg og transmissionsanlægget, som forbinder disse med fjernvarmeværkernes forsyningsområder. C Magistratsafdelingen for Teknik og Miljø Informatikområdet April 21 1
Fjernvarmeprognose Prognosen for fjernvarmeproduktionen inden for det fælles varmegrundlags forsyningsområde fastlægger, hvor meget fjernvarme der skal produceres. Inden for Århus Kommune er prognosen baseret på kommuneplanens vision om 5. nye boliger og 5. nye arbejdspladser inden 23. I nabobyerne Hornslet, Odder, Hørning og Skanderborg er der samlet set forudsat en forholdsmæssig udbygning som i Århus og fordelt med en større del i Hørning og Skanderborg og en mindre del i Hornslet og Odder. Energibesparelser I de senere år er der truffet nogle landspolitiske beslutninger, som har indflydelse på fjernvarmeprognosen. En væsentlig politisk beslutning er energispareforligene på Christiansborg. Disse er bl.a. udmøntet i revisionen af bygningsreglementet, og fjernvarmeprognosen tager derfor højde for faldende varmebehov i nye bygninger. Derudover er energispareforligene bl.a. udmøntet i energispareaftaler med forsyningsvirksomhederne. For fjernvarmeværkerne i Varmeplan Århus er det samlede energisparekrav 534. MWh frem til 22. Fjernvarmeprognosen forudsætter, at størstedelen skal realiseres i fjernvarmeforbruget. Baseret på de hidtidige erfaringer er energisparekravene fordelt på 37. MWh konverteringer, dvs. skift fra oliefyring og elvarme til fjernvarme på 324. MWh energibesparelser, dvs. forbedring af varmeisolering mv. og på 173. MWh besparelser i driftsoptimering af fjernvarmesystemet, dvs. reduktion af varmetabet fra fjernvarmerørene. Lavenergiklasse 1 i Århus Kommune En anden væsentlig politisk beslutning er Århus Byråds beslutning om at fremskynde lavenergiklasse 1 til at gælde for alle nye lokalplaner. Sammenholdt med Bygningsreglement 28 vil det betyde, at det for parcelhuse kan være fordelagtigt at vælge private jordvarmeanlæg. Derimod vil der med Bygningsreglement 21 stort set være balance mellem fjernvarme og private jordvarmeanlæg. Figuren nedenfor viser, hvordan fjernvarmebehovets udvikling afhænger af bygningsreglementet. GWh 4. Fjernvarmebehov 3. Bygningsreg. 8 Bygningsreg. 1 2. 1. 29 211 213 215 217 219 221 223 225 227 229 231 Prognose for fjernvarmebehovet i de fjernvarmeområder, der er med i det fælles varmegrundlag. Årsvariationen Årets varmebehov er meget ujævnt fordelt over året. F.eks. er der et meget lille varmebehov om sommeren og op til fire/fem gange større varmebehov i vintermånederne. Dette stiller krav til indretningen af fjernvarmeproduktionen, som det er beskrevet på de følgende sider. GWh 5 4 3 2 1 Jan. Årsvariationen Feb. Mar. Apr. Maj Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Dec. 11
Kort sigt Varmeproduktion på kort sigt Foreløbig skitse af halmfyret kraftvarmeanlæg. Halm og flis Halmfyret kraftvarmeværk I 21 er der halmfyrede varmeværker i Solbjerg, Harlev og Sabro, og der er idriftsat et nyt flisfyret varmeværk i Skanderborg. Plangrundlaget for fjernvarmeproduktion forudsætter derudover, at der etableres et halmfyret kraftvarmeanlæg med en varme-/elkapacitet på 85/2-35 MW til idriftsættelse år 215. Idriftsættelsen kan betyde, at et eller flere af halmvarmeværkerne får en mindre eller større reduktion af driftstiden, hvis de evt. kobles på transmissionsanlægget. Dette skal afgøres konkret i forbindelse med fastlæggelse af kraftvarmeanlæggets placering og udbygning af transmissionsanlægget. Placeringen af kraftvarmeanlægget skal afklares i et forprojekt med myndighedsbehandling, herunder VVM-redegørelse. Forprojektet skal også sikre de fornødne biomasseressourcer, og det skal forberede den lovpligtige selskabsdannelse af kraftvarmeanlæg. Forprojektet skal endvidere afdække nogle tekniske forhold omkring fleksibilitet over for varierende elpriser og omkring sæsonforskydning af varmeproduktionen. Mulighederne for udnyttelse af halm og flis undersøges løbende. Supplerende til udarbejdelsen af dette plangrundlag vurderer Odder Varmeværk og Hornslet Fjernvarmeselskab, om de har mulighed for halm- eller flisbaseret varmeproduktion, som skal med i den fælles varmeproduktion. Træpiller Studstrupværkets blok 3 På Studstrupværket er der to kulfyrede kraftvarmeblokke, hver med en fjernvarmeeffekt på 455 MW. Blokkene er indrettet sådan, at 5 1 % af den indfyrede brændselsmængde kan være halm. Plangrundlaget for fjernvarmeproduktionen forudsætter, at DONG Energy ombygger Studstrupværkets blok 3 til træpillefyring. I forbindelse med ombygningen foretages en levetidsforlængelse af blokken, så den kan driftføres i ca. 15 år med træpillefyringen. DONG Energy forventer, at ombygningen kan være tilendebragt i 212. Driftsperioden bliver altså ca. 213 227. I løbet af denne periode skal det afklares, hvorledes Studstrupværket efter ca. 228 kan fortsætte med at levere CO 2 -neutral varme og el. I foråret 21 tog DONG Energy Studstrupværkets blok 4 ud af produktion. Den vil herefter evt. kun blive startet, såfremt der er behov i forbindelse med revision af blok 3. Plangrundlaget for fjernvarmeproduktion betyder, at blok 4 ikke indgår i fjernvarmeproduktionen. Såfremt DONG Energy sætter blok 4 i drift igen, bliver det altså som en rent elproducerende blok baseret på kulfyring. Affald Forbrændningsanlæggene i Lisbjerg og Skanderborg I 21 er Reno Syds forbrændingsanlæg i Skanderborg koblet på transmissionsanlægget. Herved kan varmeproduktionen bedre udnyttes, og spild i form af køling undgås. Plangrundlaget for fjernvarmeproduktionen forudsætter derudover, at det planlagte samarbejde mellem Århus Kommune, Reno Djurs og Randers Kommune gennemføres, og at ovnlinje 5 på forbrændingsanlægget i Lisbjerg etableres til idriftsættelse i 215. Afhængig af hvorledes affaldsmængderne udvikler sig, kan sæsonlagringen, som er beskrevet under lagring af energi fra sol og vind på side 16, kræve en fremtidig kapacitetsforøgelse på affaldsovnene. 12
Kort sigt Diagrammerne herunder viser med hvilke brændsler fjernvarmen bliver produceret måned for måned i de år, hvor der jf. plangrundlaget idriftsættes nye anlæg. GWh Varmeproduktion 21 5 4 3 2 Spidslast Studstrupværket, kul Halm og flis Affald Sol, vind og biogas m.v. Overskudvarme 1 Jan. Feb. Mar. Apr. Maj Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Dec. GWh Varmeproduktion 213 5 4 3 2 Spidslast Studstrupværket, træpiller Halm og flis Affald Sol, vind og biogas m.v. Overskudvarme 1 Jan. Feb. Mar. Apr. Maj Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Dec. GWh Varmeproduktion 215 5 4 3 2 Spidslast Studstrupværket, træpiller Halm og flis Affald Sol, vind og biogas m.v. Overskudvarme 1 Jan. Feb. Mar. Apr. Maj Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Dec. 13
Kort sigt Fjernvarmeprisen Konsekvenserne for salgsprisen til fjernvarmeværkerne ved gennemførelsen af plangrundlaget er under beregning. Flere af projekterne er ikke klar til endelig kalkulation af varmeproduktionspris. Nedenfor gennemgås kort stadiet for de kortsigtede projekter, og den foreløbige konsekvensberegning for salgsprisen til fjernvarmeværkerne præsenteres. For at vise usikkerheden er konsekvensberegningen lavet med Energistyrelsens brændselsprisprognoser fra maj 29 og april 21. Varmekøb fra træpillefyring på blok 3 Varmeplan Århus købspris for varme fra træpillefyringen på Studstrupværket forhandles med DONG Energy. Det er kompliceret af, at træpiller er væsentligt dyrere end kul, som til gengæld er belastet med store energiog CO 2 -afgifter. Forbrændingsanlæg Lisbjerg I det igangværende forprojekt for ovnlinje 5 er der foretaget beregninger af varmeprisen fra forbrændingsanlæg i Lisbjerg. (kr./mwh) 3 25 2 15 1 5 Varmepris fra Lisbjerg (kr./kwh) Varmepris fra Studstrup 215 217 219 221 223 225 227 229 231 4 Energistyrelsen april 21 Energistyrelsen maj 29 3 2 1 215 217 219 221 223 225 227 229 Energistyrelsen april 21 Energistyrelsen maj 29 231 Halmfyret kraftvarmeværk Forudsat Århus Byråds godkendelse af forprojektbevilling til det halmfyrede kraftvarmeanlæg, vil dette bl.a. resultere i kalkulation af varmeproduktionsprisen. I de sonderinger, som ligger til grund for handlingsplanen, er der anvendt en investering på 1 mia. kr. og årlige driftsudgifter på 3 mio. kr. Figuren viser den foreløbige beregning af varmeproduktionsprisen. Salgspris til fjernvarmeværkerne Idet produktionsprisen fra de øvrige anlæg er forudsat at holde dagens niveau, er salgsprisen til fjernvarmeværkerne beregnet som vist i figuren. Til sammenligning er den tilsvarende salgspris i 21 budgetteret til 312 kr./mwh. Som det ses, vil der være tendens til lidt højere salgspris. Derudover ses, at salgspriserne er afhængige af, hvilken af energistyrelsens prisprognoser der anvendes. Det er særlig prognosernes elmarkedspris, der slår igennem. I maj 29 er elmarkedsprisen optimistisk, mens den i april 21 er pessimistisk. Salgsprisen til fjernvarmeværkerne vil derfor også variere med elmarkedsprisen. Kr./MWh 4 3 Salgspris til fjernvarmeværkerne Kr./MWh 3 25 Varmepris fra halmfyret kraftvarmeværk 2 1 2 15 1 5 215 217 219 221 223 225 227 229 231 Energistyrelsen april 21 Energistyrelsen maj 29 215 217 219 221 223 225 227 229 231 Energistyrelsen april 21 Energistyrelsen maj 29 14
Kort sigt CO 2 -udledning og effektivitet på kort sigt CO2-udledning Plangrundlaget betyder, at fjernvarmeproduktionens årlige CO2- udledning reduceres med ca. 3. tons. CO 2 -udledningen i 213 og 215 stammer fra affaldsforbrændingsanlæggene og oliefyrede spidslastkedler. Århus Kommune har valgt at bibeholde affaldsforbrændingsanlægget i kommunen, da affaldet på den måde nyttiggøres, og man ellers havde eksporteret problemet. De oliefyrede kedler fungerer som spids- og reservelast og har dermed en meget begrænset driftstid, men er nødvendige af hensyn til forsyningssikkerheden. Fuldstændig CO 2 -neutral fjernvarme i år 23 kræver enten, at Århus Kommune kompencerer for den affaldsbaserede CO 2 -udledning, eller at Århus Kommune iværksætter en udfasning/genanvendelse af den fossile del af affaldet. Derudover kræver det en ombygning af spidslastkedlerne til f.eks. bio-oliefyring. Plangrundlaget betyder også, at den årlige CO 2 -udledning fra elproduktionen reduceres med ca. 1.. tons. Reduktionen fra elproduktion vil blive indregnet i det vestdanske elforsyningsområde, og vil som sådan komme hele området til gode. I figuren er den grønne elproduktion sammenholdt med elforbruget i Århus Kommune. Den grønne elproduktion falder naturligt efter 213. Dette skyldes dels energibesparelser og dels det halmfyrede kraftvarmeværk. Begge dele betyder, at den varmebundne og grønne elproduktion falder. Da det halmfyrede kraftvarmeværk er karakteriseret ved større totalvirkningsgrad end Studstrupværket, og af en lavere elvirkningsgrad, vil det samlede resultatet blive en mindre brændselsbesparelse og en mindre reduktion af elproduktionen. Ton CO 2-udledning fra fjernvarme-produktion 5. 4. 3. 2. 1. GWh Grøn elproduktion i Århus Kommune 1.7 Elforbruget i 1.6 Århus Kommune 27 1.5 1.4 1.2 1. 8 21 213 215 6 4 2 g/kwh 14 CO 2- udledning pr. kwh varme 21 213 215 12 1 Brændselsenheder pr. varmeenhed 8 6 4 2 1,,9,8,7,6 21 213 215,5,4 CO 2 -emission CO 2 -emissionen pr. produceret kwh varme falder markant allerede i 213, når Studstrupværket er ombygget til træpiller.,3,2,1, 21 213 215 Effektivitet Forbruget af brændselsenheder pr. produceret varmeenhed er faldende. Dette svarer til, at effektiviteten er stigende. 15
LANGT SIGT Varmeproduktion på langt sigt Lagring af energi fra sol og vind Karakteristisk for energikilder baseret på sol og vind er, at deres ydelse er varierende, f.eks. afhængig af vejrforhold. Udnyttelsen af disse kilder kræver derfor, at varmen kan lagres. Langtidslagring fra sommer- til vintersæson anvendes i mindre fjernvarmesystemer, hvor der f.eks. er megen solvarme. Der anvendes typisk varmeisolerede vandbassiner. Igangværende demonstrationsanlæg arbejder med varmelagring direkte i jorden via jordslanger. Det er vurderet, at der ikke er nogen af disse teknikker, som med en rimelig økonomi kan anvendes i den størrelsesorden, som kræves ved indpasning af betydende mængder sol og vind i Varmeplan Århus. Biomasse som halm, træflis og træpiller er derimod velegnet til sæsonlagring. F.eks. er lagring af halm over vinteren i staklader gammel praksis. Der er også nogle fraktioner af affaldet, som med passende foranstaltninger kan sæsonlagres. Dagrenovation skal dog altid brændes straks. Denne form for energilagring har en størrelsesorden, som kræves ved indpasning af betydende mængder sol og vind i Varmeplan Århus. Det bliver hermed minimum affaldsmængden, der skal forbrændes om sommeren, som sætter grænsen for indpasning af solvarme, vindvarme og overskudsvarme. Omkostningen ved denne lagringsform vil komme til udtryk i størrelsen af de halm-, flis- og affaldsfyrede produktionsanlæg. De skal være lidt større, fordi driftstiden bliver kortere. Når de ikke kan driftføres om sommeren eller kun delvis driftføres om sommeren, skal de have lidt større kapacitet for at forbrænde den samme årlige mængde. Korttidslagring af hensyn til udjævning eller tilpasning af varmeproduktionen over nogle dage skal foretages ved hjælp af en akkumulatortank. Overskudsvarme Det er karakteristisk, at der inden for Varmeplan Århus forsyningsområde ikke er meget af den tunge industri, som typisk har overskudsvarme. Derfor er der planlagt forholdsvis beskedne mængder overskudsvarme. I 21 vil der være to virksomheder på Århus havn, som leverer overskudsvarme. Undersøgelser har vist, at der herudover er nogle upåagtede overskudsvarmekilder. Disse er imidlertid karakteriseret ved forholdsvis lav temperatur, f.eks. fra frysehuse eller fra kølevand på virksomheder. Disse skal derfor løbende søges udnyttet ved hjælp af varmepumper, så temperaturen kan hæves til fjernvarmeniveau. Sol, vind og biogas mv. Foruden sol- og vindvarme er der også muligheder for varme fra biogasanlæg, geotermiske anlæg og evt. uudviklede anlæg, som ikke er baseret på halm- og træprodukter. Mængden af sol, vind mv. er planlagt efter den begrænsning, som minimumskapaciteten på affaldsforbrændingsanlæggene sætter om sommeren jf. under lagring af energi fra sol og vind. Projekterne i denne kategori skal udvikles. I Århus er et udredningsprojekt vedrørende vindvarme afsluttet. Udredningen viser, at der ikke er grundlag for store vindvarmeanlæg i Århus på kort sigt, men at der kan være det for mindre anlæg f.eks. i tilknytning til den planlagte flytning af Marselisborg renseanlæg og udvidelse af Østhavnen. I Hornslet og Odder kommuner er der forarbejder i gang til etablering af biogasanlæg. Spidslast Spids- og reservelast produceres på eksisterende oliefyrede kedler. Det overvejes, om kedlerne kan ombygges til f.eks. bio-oliefyring. Spidslast forekommer på kolde vinterdage, hvor produktionskapaciteten ikke er tilstrækkelig. I sådanne situationer startes de oliefyrede kedler i nogle timer eller evt. i nogle dage. I 21 215 er der et forholdsvis stort behov for at producere spidslast, fordi DONG Energy har besluttet at lukke blok 4 på Studstrupværket. I 215-23 vil behovet for at producere spidslast være minimeret, dels fordi fjernvarmebehovet falder og dels, fordi det halmfyrede kraftvarmeanlæg etableres. Reservelast forekommer, når et eller flere produktionsanlæg havarerer dvs. må stoppe produktionen pga. fejl. Antallet af havarier kan ikke forudsiges. Med den nuværende fjernvarmeproduktion er der typisk 1 2 dage om året med havari. Det skønnes, at dette vil stige til 2 4 dage om året, fordi der vil være nye teknologier i fjernvarmeproduktionen. Der er ikke medtaget olieforbrug til reservelast i figurer og tabeller. Biomasse, som halm samt til dels affald, er planlagt anvendt til sæsonlagring af sol og vind mv. 16
LANG SIGT Kapacitet 21 (MW) 22 (MW) 23 (MW) Bemærkninger Overskudsvarme 6,5 2, 3, Middeleffekt over året Sol, vind og biogas mv. 2, 25, 5, Middeleffekt over året I alt 8,5 45, 8, Middeleffekt over året Varmeproduktion 21 (GWh) 22 (GWh) 23 (GWh) Overskudsvarme 57 175 263 Sol, vind og biogas mv. 18 219 438 I alt 75 394 71 Det øverste skema viser plangrundlagets målsætninger for kapacitet af overskudsvarme samt sol, vind og biogas mv. Det nederste skema viser, hvilken årlig fjernvarmeproduktion det vil resultere i. GWh 5 4 3 2 Varmeproduktion 22 Diagrammerne herunder viser,med hvilke brændsler fjernvarmen bliver produceret måned for måned i de år, hvor der jf. plangrundlaget idriftsættes nye anlæg. Spidslast Studstrupværket, træpiller Halm og flis Affald Sol, vind og biogas m.v. Overskudsvarme 1 Jan. Feb. Mar. Apr. Maj Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Dec. GWh Varmeproduktion 23 5 4 3 2 Spidslast Studstrupværket, træpiller Halm og flis Affald Sol, vind og biogas m.v. Overskudsvarme 1 Jan. Feb. Mar. Apr. Maj Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Dec. 17
LANG SIGT CO2-udledning og effektivitet på langt sigt CO2-udledning CO2-udledningen vil på lang sigt kun skyldes udledningen på affaldsforbrændingsanlæggene. Da affaldsmængden forventes at stige, vil det resultere i en svagt stigende CO 2 -udledning. Den samlede CO2-udledning vil dog stadig være langt mindre end det nuværende niveau. Den grønne elproduktion falder, fordi den varmebundne elproduktion falder, hvilket skyldes faldende fjernvarmebehov og den begyndende indfasning af varme fra vind og sol mv. Dette skal ses i sammenhæng med, at der i fremtiden forventes besparelser i elforbruget og markant udbygning af vindkraftkapaciteten. Ton CO2-udledning fra fjernvarmeproduktion 4. 3. 2. 1. GWh 1.5 1.4 1.2 1. 8 Grøn elproduktion i Århus Kommune 1.7 Elforbruget i Århus Kommune 1.6 27 215 22 23 6 4 g/kwh 14 CO2-udledning pr. kwh varme 2 215 22 23 12 1 8 6 4 2 215 22 23 CO 2 -emission CO 2 -emissionen pr. produceret kwh varme er svagt stigende i perioden, hvilket skyldes, at affaldsmængden stiger, og at varmebehovet falder. 1,,9,8,7,6,5,4,3,2,1, Brændselsenheder pr. varmeenhed 215 22 23 Effektivitet Forbruget af brændselsenheder pr. produceret varmeenhed er faldende. Dette svarer til, at effektiviteten er stigende. 18
LANG SIGT Bæredygtighed, fremtidssikring Samfundsøkonomi Der er endnu ikke udarbejdet en samfundsøkonomisk beregning. Denne vil blive foretaget i den samlede klimavarmeplan for Århus Kommune ultimo 21. Det ligger dog klart, at en ren økonomisk beregning baseret på Energistyrelsens brændselspriser vil vise en samfundsøkonomisk udgift. Dette skyldes væsentligst Energistyrelsens lave samfundsøkonomiske kulpriser og den forholdsvis lave CO 2 -kvotepris. AffaldVarme Århus imødeser derfor udfordringen at afklare samfundsøkonomien ved reduktion af CO 2 -udledning med Energistyrelsen. Bæredygtighed Der er en række spørgsmål til reduktion af CO2-emission ved hjælp af biobrændsler. Dette gælder træpiller, hvor driftsformen i de skovarealer, der skal levere træpillerne, har betydning for den reelle reduktion af CO 2 -udledning og for bæredygtigheden. At produktion af træpiller kræver energiforbrugende bearbejdning og transport, herunder at træressourcen kunne være brugt i lokalområdet f.eks. Baltikum eller Polen har også betydning. For halm, som er lokalt baseret, er spørgsmålene færre. Men forhold som den blivende frugtbarhed af dyrkningsjorden, udtrykt ved kulstofindholdet i jorden, bør indgå i evalueringen. Forventningerne har været, at EU ville lave nogle kriterier for bæredygtigheden af faste biobrændsler, ligesom EU har lavet for flydende biobrændsler. EU har imidlertid valgt at afvente udviklingen for bedre at kunne fastlægge behovet. Der er derfor ikke lavet en bæredygtighedsberegning af plangrundlaget. Det vurderes dog, at en sådan ville udvise stigende bæredygtighed, først og fremmest fordi fossile brændsler udfases, og dernæst fordi der anvendes lokale brændsler, og fordi effektiviteten er stigende. Forsyningssikkerhed Den tekniske sikkerhed for varmeleveringen opretholdes med oliefyrede kedler. Derudover etableres det halmfyrede kraftvarmeværk, som delvis vil kompensere for lukningen af blok 4 på Studstrupværket. Dækningsgraden ved reservelast er dog ikke den samme som før lukningen af blok 4. Der vil derfor blive foretaget vurderinger af kapaciteten på de oliefyrede kedler. Den økonomiske sikkerhed, det vil sige for udviklingen i varmeprisen, skal opretholdes ved den flerstrengede fjernvarmeproduktion, det vil sige forskellige leverandører og brændsler, som er en af de bærende ideer for plangrundlaget. Fremtidssikring og robusthed Fleksibilitet over for udviklingen i elsystemet og nye teknologier samt robusthed over for brændselspriserne er væsentlig for fremtidssikring af handlingsplanen. I forhold til elsystemet og nye teknologier er det på kort sigt særlig udformningen af det halmfyrede kraftvarmeanlæg, der er vigtig. Det skal kunne skifte fra kraftvarmeproduktion ved høje elpriser til varmeproduktion med høj virkningsgrad ved lave elpriser. Dette skal sikres i projektudarbejdelsen. På længere sigt er det indfasning af nye teknologier omkring sol og vind og biogas mv., som skal give fleksibilitet over for elsystemet. I forhold til robusthed over for brændselspriserne er det på kort sigt den reducerede afhængighed af træpiller ved etablering af det halmfyrede kraftvarmeanlæg, der giver fremtidssikring. På længere sigt er det indførelsen af vedvarende energikilder, som ikke bruger brændsler, der skal fremtidssikre i forhold til brændselspriser. 19
18611 AffaldVarme Århus Bautavej 1 821 Århus V Telefon 89 4 15 affaldvarme@aarhus.dk www.affaldvarme.dk 2