Energioptimering af trykluftsanlæg på Christiansfeld Mejericenter Bachelorprojekt 07/12/2018 Eric Elkjær Jørgensen G20142018 Fredericia Maskinmesterskole
Titelblad Emne: Forfatter: Institution: Projekttype: Energioptimering af trykluftsanlæg på Christiansfeld Mejericenter Eric Jørgensen G20142018 Fredericia Maskinmesterskole Bachelorprojekt Dato for aflevering: 07/12/2018 Antal tegn: 51.043 Normal sider: 21,3 Vejleder: Problemformulering: FMS lektor Claus Pedersen cp@fms.dk Kan den overskydende varmeenergi fra trykluftsanlæggets kompressorer genanvendes vha. en genvindingsløsning, så virksomhedens energiomkostninger reduceres, og er det muligt at opnå en tilbagebetalingstid på denne genvindingsløsning på 2 år? 2
Abstract This project takes it starting point on an Arla Foods company, Christiansfeld Dairy Center where large amounts of heat energy, in the form of hot air, are discharged and thus are not recycled from the company's pneumatic air compressors. This report examines whether it is profitable to invest in a heat recovery solution that implies water cooling of the compressor units. This solution will recovery the waste heat from the compressor units and thereby reduce the energy costs for Christiansfeld Dairy center at such a level that the investment will be repaid in less than 2 years. To confirm this hypothesis an energy mapping has been performed, to determine the potential for dissipation of the surplus energy. Hereby it can be deduced how much gas that s displaced in order to produce the consumed energy. By analyzing the results of this project, it is possible to conclude that by implementing a specific heat recovery solution, Christiansfeld Dairy center can reduce their energy consumption by 484.601 kwh, which equals to 45.246 Nm 3 gas, on a yearly basis. Thereby the total annual savings will be 161.677 kr. However, the investment appears to be unprofitable since the repayment period exceeds the two years. 3
Indholdsfortegnelse Titelblad... 2 Abstract... 3 Indledning... 6 Metode... 8 Faglige metoder og teori... 10 Skruekompressorer... 10 Kilder... 12 Christiansfeld Mejericenter... 14 Anlægsbeskrivelse... 14 Procesvandsanlæg CIP 30000... 14 Centralvarmeanlæg - Anlæg 6... 16 Energiforbrug til opvarmning... 17 Energiforbrug Centralvarme til terminal Anlæg 6... 17 Energiforbrug Procesvandsanlæg CIP 30000... 19 Samlet energiforbrug til opvarmning... 21 Genanvendelse af varmeenergi fra trykluftsanlæg... 22 Ny varmegenvindingsløsning... 22 Energiproduktion fra trykluftkompressorer... 25 Reduktion af omkostninger til naturgas... 29 Beregning af TØMA gaskedlens virkningsgrad... 29 Reduktion af CMC s naturgasforbrug... 31 Afgiftsregler for naturgas... 31 Omkostninger ved brug af overskudsvarme... 33 Afgiftsregler for overskudsvarme... 33 Samlede afgiftsomkostninger ved brug af overskudsvarme... 34 Økonomisk analyse... 35 Overslag over anlægsomkostninger... 35 Energitilskud... 37 Rentabilitet... 37 Tilbagebetalingsmetoden... 37 Kapitalværdimetoden... 38 4
Metodekritik... 39 Kildekritik... 40 Diskussion... 41 Konklusion... 42 Tak til... 43 Kildeliste... 44 Figurliste... 47 5
Indledning Mejerikoncernen Arla Foods strækker sig over flere lande i Europa og råder i dag over adskillige mejerier og mejericentre i Danmark. Dette projekt tager udgangspunkt i mejericentret ved navn Christiansfeld Mejericenter 1. Idéen til dette projekt opstod i forbindelse med et 10 ugers praktikophold hos CMC, hvor det bl.a. kom til udtryk, at der er interesse for energioptimering og at de konstant er opmærksomme på dette område. På CMC anvendes gas som energikilde. Gassen udnyttes i en af to dampkedler, der forsyner hele virksomheden med damp til alle opvarmningsformål. Et af Arlas mål for deres globale miljøstrategi 2020 er at reducere forbruget af fossile brændstoffer. 2 Lige nu bliver store mængder overskudsvarme, i form af varm luft, udledt til atmosfæren fra trykluftsanlægget på CMC og derved er der overskudsenergi, der ikke bliver genanvendt. Denne problemstilling har ført til udarbejdelsen af rapportens problemformulering om, hvorvidt den overskydende varmeenergi fra trykluftsanlæggets kompressorer kan genanvendes vha. en genvindingsløsning, så virksomhedens energiomkostninger reduceres, og om det er muligt at opnå en tilbagebetalingstid på 2 år med denne genvindingsløsning. For at besvare denne problemformulering er følgende hypotese opstillet: Ved at investere i en genvindingsløsning der genanvender varmeenergien fra trykluftsanlæggets kompressorer til opvarmningsformål, kan mejericenterets energiforbrug reduceres og en tilbagebetalingstid på maksimalt 2 år vil være mulig. Ved at nyttiggøre overskudsenergien til opvarmningsformål, kan det fossile brændstofforbrug nedsættes og CMC vil derved bidrage til at opfylde Arlas mål for deres globale miljøstrategi 2020. Derfor er der valgt at fokusere på genanvendelse af overskudsvarme fra trykluftsanlægget. Arlas politik omkring investeringer er, at den maksimale tilladelige tilbagebetalingstid til anlægsinvesteringer ikke må overstige 2 år. Der er dog undtagelser for denne regel, hvor tilbagebetalingstiden har været længere. Projektet fokuserer dog på at kunne overholde en 1 Omtales herefter som CMC 2 Kilde 28 6
tilbagebetalingstid på 2 år, da investeringer med kort tilbagebetalingstid ses som værende mest attraktive. Tryktab i det pneumatiske system er ikke blevet undersøgt og kortlagt, der tages derfor ikke højde for tryktab i projektet. Rapporten vil udelukkende fokusere på at kunne afsætte varmeenergi fra kompressorerne med en temperatur på maks. 70 C. Denne grænse på 70 C er valgt af hensyn til rentabiliteten i projektet. Priser på anlægsdele og komponenter såsom akkumuleringstank, rørtræk, ventiler, regulerings- og styringssystemer, varmevekslere osv. vil udelukkende blive fastsat som overslagspriser. I løbet af praktikperioden er der blevet foretaget en logning af trykluftsanlæggets kompressorer over en periode på 7 dage, fra d. 17/09/18 til d. 25/09/18. Logningen er udført af virksomheden Kaeser Kompressorer A/S 3, som efterfølgende har udfærdiget en logningsrapport og har fremlagt denne på CMC. Kaeser har, ud fra logningen af kompressorerne, fremlagt alternative løsninger til nyt trykluftsanlæg. Af hensyn til rentabiliteten afgrænser projektet sig til ikke at fokusere på disse alternative løsninger. Igennem dette projekt er der brugt krydshenvisninger mht. figurer og afsnit. Der trykkes derfor Ctrl+venstreklik på figurnumre og afsnitstitler for at blive henvist til den ønskede figur eller det ønskede afsnit. Desuden er der henvisninger i form af fodnoter. I indledningen gives en generel introduktion til det kommende projekts agenda. For at gøre projektet reproducerbart, beskrives den anvendte fremgangsmåde i metodeafsnittet. Herefter specificeres brugen af de anvendte kilder. Implementering af en mulig varmegenvindingsløsning analyseres og kobles sammen med, hvad denne vil have af konsekvenser for CMC, hvorefter det vil være muligt at verificere eller falsificere den opstillede hypotese. Den anvendte metode og de anvendte kilder vil blive vurderet og diskuteret fra et kritisk perspektiv i forhold til besvarelsen af problemformuleringen, hvorefter konklusionen kommer til at runde projektet endeligt af. 3 Omtales herefter som Kaeser 7
Metode Dette afsnit vil beskrive den anvendte metode, som er blevet brugt til at undersøge, om den overskydende varmeenergi fra trykluftsanlæggets kompressorer kan genanvendes vha. en genvindingsløsning, så virksomhedens energiomkostninger reduceres. Metoden til at undersøge hvorvidt en 2-årig tilbagebetalingstid på nyt anlæg er muligt, vil også blive beskrevet. For at kunne kortlægge energiforbruget til rumvarme og opvarmning af varmt brugsvand til terminalen er der indsamlet data fra CMC s vedligeholdsafdeling. Der benyttes data i form af ugentlige vand- og energiregistreringer til at aflæse energiforbruget for Anlæg 6. Forbrugsmålingerne for Anlæg 6 bliver dernæst behandlet i regneprogrammet Excel, hvor det gennemsnitlige årlige forbrug over 2 år beregnes. 4 Ved kortlægning af energiforbruget til opvarmning af CIP-væske indsamles doseringsdata over ludog syredoseringer fra Arlas XMI-program. Disse data bliver dernæst analyseret og behandlet i Excel, hvor en gennemsnitlig dosering af lud og syre bliver beregnet. Ud fra disse data beregnes en vandmængde der skal varmes op og dernæst findes den tilsvarende energimængde. Energiforbruget for begge anlæg sammenlignes herefter, for at klarlægge det samlede årlige energiforbrug for de to energiforbrugere og fordelingen af dette energiforbrug. For at kunne klarlægge hvor meget overskudsenergi trykluftsanlægget producerer er der, som nævnt i afsnittet Indledning, blevet foretaget en logning af trykluftsanlæggets kompressorer og efterfølgende udfærdiget en logningsrapport af Kaeser. Logningsrapporten viser bl.a. trykluftsanlæggets beregnede årlige energiforbrug. Ud fra dette årlige energiforbrug beregnes den estimerede genanvendelige overskudsenergi vha. en varmebalance/sankey-diagram fra Kaeser. For at validere varmebalancens oplysninger og oprigtighed, er der taget kontakt til virksomheden Atlas Copco. Atlas Copco nævner, at der ved deres produkter er samme potentiale for genvinding af overskudsenergi som ved Kaesers produkter, og nævner derved samme procentsats for varmeydelse der kan genvindes gennem køling af væsken. 5 Kaeser har udleveret en kopi af belastningsdata fra logningsrapporten i form af en Excel-fil, og vha. 4 Bilag 3 5 Kilde 25 8
disse data kan mængden af varmeenergi, der kan genanvendes for de relevante kompressorer beregnes. Ved beregning af de reducerede omkostninger til indkøb af naturgas, tages der højde for gaskedlens virkningsgrad. Ved beregning af TØMA 6 kedlens virkningsgrad bliver der taget forbehold for at der er eftermonteret en economiser på kedlen. Derfor tages der ved beregningerne udgangspunkt i en aktuel driftssituation, for at få et så validt resultat som muligt. Grundet afgiftsregler indenfor gasområdet tages der ved beregningerne af den samlede årlige besparelse højde for afgiftsreglerne på gas, når det bruges til opvarmning af hhv. procesformål og komfortvarme. Den reducerede mængde af gas opdeles i to anvendelsesområder og de reducerede omkostninger til indkøb af gas beregnes herefter for disse to anvendelsesområder. Dernæst beregnes en samlet besparelse. Ligeledes tages der hensyn til afgiftsreglerne ved beregning af omkostningerne ved anvendelse af overskudsvarme. Elafgifter deles ligeledes op i to anvendelsesområder, hvorefter en samlet omkostning beregnes. Den samlede årlige besparelse bliver derfor et resultat af de reducerede omkostninger til indkøb af naturgas og omkostninger ved anvendelse af overskudsvarme. Genvindingsløsningens anlægsomkostninger fastsættes ved hjælp af overslagspriser indhentet fra to forskellige leverandører, hhv. Aquatic Food Factory og Kaeser Kompressorer A/S. Det samlede investeringsbeløb findes ud fra anlægsomkostningerne og et evt. energitilskud. For at fastlægge investeringens fordelagtighed og rentabilitet gøres der brug af to kalkulationsmetoder, tilbagebetalingsmetoden og kapitalværdimetoden. Udover at fastlægge tilbagebetalingstiden vil der ved de økonomiske beregninger, blive taget højde for virksomhedens kalkulationsrente. 6 Kedlens fabrikat 9
Faglige metoder og teori Dette afsnit vil beskrive nogle af de faglige teorier og metoder som benyttes til at kortlægge det eksisterende energiforbrug og teorier som benyttes i analysens øvrige afsnit. Afsnittet sigter også efter kort at forklare fagligt omkring bl.a. skruekompressorer med det formål, at give læseren en bedre forståelse af emnet og selve projektet. En stor del af dette projekt omhandler energi og en teori der ofte vil blive anvendt i dette projekt, er teorien om varmeenergi. Den følgende formel er et udtryk for energi. Q = m c t [kj] 7 Q = Energimængde [kj] m = Stoffets masse [kg] c = Stoffets specifikke varmekapacitet [kj/kg K] t = Stoffets temperaturændring [K] Denne formel er en vigtig del af dette projekt da den økonomiske analyses resultater og derved investeringens rentabilitet afhænger af, hvor stor en energimængde der kan afsættes. Skruekompressorer Skruekompressorer går ind under kategorien roterende fortrængningskompressorer. Denne type kompressor består af to rotorer med forskellige profiler, der roterer med modsatte omdrejningsretninger i kompressorhuset. Den indsugede luft komprimeres i kamre dannet af rotorerne og kompressorhuset. Disse kamre formindskes konstant på grund af rotorernes udformning og omdrejninger, hvilket betyder at volumenet igennem kompressoren reduceres, grundet rotorernes udformning og omdrejninger, hvilket fører til et stigende tryk. 8 Figur 1 illustrerer de to rotorer omkranset af kompressorhuset. Visse skruekompressorer er oliesmurte, hvilket også gælder for skruekompressorerne på CMC. Olien i oliesmurte skruekompressorer bliver indsprøjtet direkte på Figur 1 - Illustreret skruekompressor (kilde 26) 7 Kilde 27 s. 25 8 Kilde 26 10
rotorerne. Olieindsprøjtningen har flere funktioner. Oliens primære formål er at skabe tæthed mellem rotorerne under kompressionen og smøre roterende dele såsom lejer. Derudover har olien også en kølende funktion på kompressoren og trykluften. Der tilføres varme til olien fra både friktion mellem kompressorens bevægelige dele og fra trykgassen, som i dette tilfælde er luft, i forbindelse med kompressionen. Derfor er det også nødvendigt at nedkøle olien igen og dette kan gøres vha. f.eks. luftkøling og vandkøling. Ved luftkøling bliver olien nedkølet i en væskenedkøler med tilhørende ventilator, hvorimod olien bliver nedkølet i en varmeveksler ved vandkøling. 11
Kilder Dette afsnit har til formål at beskrive projektets anvendte kilder og formålet med inddragelsen af disse. Vidensdeling mm. fra kilder af personmæssig støbning er indsamlet via personlige og telefoniske interviews, samt mailkorrespondancer. Energiforbrugsmålinger 9 over Anlæg 6 er indsamlet igennem en medarbejder fra vedligeholdsafdelingen på CMC. Anden relevant indsamlet data til beregning af energiforbrug til opvarmning er indhentet via Arlas XMI-program 10. 11 Til at forklare og opnå vished omkring CIP-anlæg og procedurer, er der gjort brug af undervisningsmateriale fra Mejeri - og jordbrugets Efteruddannelsesudvalg. 12 Desuden er der også gjort brug af fagpersoner fra Arla Foods, Christiansfeld Mejericenter til dette formål. Der er valgt at inddrage forskellige fagpersoner fra Arla Foods, Christiansfeld Mejericenter som kilder. Disse fagpersoner er inddraget grundet deres erfaring og viden omkring økonomiske faktorer, afgiftssatser og eksisterende anlæg mm. Disse har bidraget med information omkring de netop nævnte emner i form af personlige møder. Flere fagpersoner fra Kaeser Kompressorer A/S er inddraget. Fagpersonerne er anvendt som kilder med henblik på at supplere projektet med viden omkring trykluftsanlæg, varmegenvinding og indhentning af overslagspriser på varmegenvindingsløsningen. 13 Supplering af viden til projektet er sket vha. telefoniske og personlige møder. Derudover er Kaesers logningsrapport 14 også en vigtig kilde med stor betydning for projektet. Fagbogen Dampkedler 15 er anvendt for at kunne beregne gaskedlens virkningsgrad, samt for at supplere med viden omkring dampkedler og varmebalancer. 9 Bilag 2 10 Måledataprogram der gemmer målinger fra procesanlæg 11 Bilag 8 og bilag 9 12 Kilde 2 13 Bilag 12 14 Bilag 14 15 Kilde 9 12
Til at muliggøre en rentabilitetsanalyse med inddragelse af kapitalværdimetoden, er der gjort brug af fagbogen Erhvervsøkonomi til akademiuddannelserne. 16 Lærebøger som Den lille grønne om trykluft 17 og Formelsamling for maskinmesteruddannelsen 18 anvendes til at beskrive teorier og faglige metoder i projektet. Indsamling af informationer omkring regler indenfor afgiftssatser, godtgørelsessatser og lovgivning er indhentet via hjemmesider fra SKAT, Skatteministeriet og Bekendtgørelser fra Retsinformation. Disse kilder er inddraget med den begrundelse, at det er den seneste lovgivning på området. Maskinmester Hans Rasmussen 19 fra Aquatic Food Factory A/S inddrages som kilde grundet hans viden, erfaring og arbejde med CIP-anlæg og projektering af nye anlæg, samt prissætning af disse. 16 Kilde 22 17 Kilde 26 18 Kilde 27 19 Kilde 8 13
Christiansfeld Mejericenter Arla Foods, Christiansfeld også betegnet som Christiansfeld Mejericenter blev stiftet i 1887 under navnet Tyrstrup Andelsmejeri. Siden da er mejeriet blevet udvidet markant. Mejericenteret er opdelt i flere forskellige afdelinger, herunder mejeri, terminal, returemballage og vedligeholdsafdeling som hovedafdelinger. CMC producerer og distribuerer en bred skare af produkter til mange forskellige supermarkedskæder og andre kunder, såsom det amerikanske militær. Her kan der nævnes eksempler som syrnede produkter og mælk, som bliver behandlet og tappet på mejeriet. Herefter bliver produkterne transporteret til terminalen, hvor produkterne pakkes i bure og læsset i lastbiler. Når chaufførerne kommer tilbage med burene, indeholdende de tomme mælkekasser, stilles disse i returemballagen, hvor kasserne sættes på et bånd for efterfølgende at blive vasket i en kassevasker. Langt størstedelen af mejeriets ventiler er elektropneumatisk styrede og det samme gør sig gældende for mejeriets tappemaskiner, der også er afhængige af komprimeret luft. De pneumatiske systemer på mejericenteret kører med et tryk på 6 baro og dette lufttryk sørger trykluftsanlægget for bliver leveret. Anlægsbeskrivelse Trykluftsanlægget består af fire forskellige skruekompressorer fra Kaeser. Kompressorerne er alle fra samme producent og er af modellerne SK 26, BS 61, CS 91 og DSD 141. Disse kompressorer har til opgave at levere lufttrykket på 6 baro til de pneumatiske systemer på mejericenteret, såsom tappemaskiner, ventiler og trykluftsslanger. Placeringen af anlæggene der beskrives i dette projekt, er illustreret på bilag 4. Procesvandsanlæg CIP 30000 Når der skiftes fra et produkt til et andet, skal tankene og anlæggene i tankrum vest renses i mellemtiden. Til at rensning og rengøring af tanke, anlæg og tilhørende rørstrenge gør CMC brug af CIP-vand. 14
CIP er en forkortelse af Cleaning in Place og defineres som Rengøring af komplette anlæg eller rørstrenge uden at afmontere eller åbne udstyret og med kun minimal eller slet ingen manuel betjening fra operatørens side. 20 Figur 2 - Procesvandsanlæg CIP 30000, CMC En CIP-procedure består af et forskyl med brøndvand for at få det før siddende produkt vasket væk, dernæst en vask/rensning med enten en syre- eller lud blanding. Syren fjerner kalkaflejringer og er med til, at opretholde metallets oprindelige struktur i tanken 21 og luden opløser fedtaflejringer. Til sidst desinficeres procesudstyret med en oxonia blanding, for at undgå bakteriedannelse. 22 CIP 30000 anlægget består ligeledes af tre tanke som indeholder en lud-, syre- og oxoniablanding. 23 Disse CIP-væsker opererer ved forskellige temperaturer for at de hver især har den ønskede effekt. CIP-væskerne bliver opvarmet til den rette temperatur vha. rørvekslere, med damp som opvarmningskilde, se Figur 2. 20 Kilde 2 21 Kilde 5 22 Kilde 11 23 Bilag 6 15
Centralvarmeanlæg - Anlæg 6 Anlæg 6, som ses på Figur 3, leverer centralvarmevand til administrations- og kantinebygningen, samt den ikke nedkølede del af terminalen. Varmekilden til anlægget er damp. Vandet i anlægget bliver varmet op vha. en dampvarmveksler integreret i anlægget. Varmefordelingen sker vha. radiatorer og kaloriferer. Fremløbstemperaturen på vandet fra anlægget er ca. 65-68 C 24 og er derfor under den fastsatte grænse på 70 C. Derved opfylder anlægget betingelserne, for at være en mulig aftager af varmeenergien fra trykluftsanlæggets kompressorer. Figur 3 - Centralvarme til terminal Anlæg 6, CMC På anlægget sidder en effektmåler, som måler effektforbruget i MWh. Denne måler bliver aflæst og noteret én gang om ugen. Aflæsningen bliver registreret af en medarbejder fra vedligeholdsafdelingen. 24 Kilde 1 16
Energiforbrug til opvarmning Dette afsnit har til formål at kortlægge hvor meget overskudsenergi der potentielt kan afsættes til opvarmning for hhv. Anlæg 6 - centralvarme til terminal og procesvandsanlæg - CIP 30000. Grundet forskellige afgiftsregler for rumopvarmning og procesrelateret opvarmning vil energiforbruget til Anlæg 6 og CIP 30000 anlægget være opdelt. Der vil, som tidligere nævnt i afsnittet Indledning, kun blive fokuseret på, at kunne afsætte overskudsenergi op til 70 C. Fastsættelsen af denne grænse er begrundet med, at højere temperaturer vil øge den opbyggede temperatur i kabinettet samt omgivelser, dermed større kølingskrav til kompressor og rum. En højere temperatur vil gøre olien tyndere og derfor ikke smøre ligeså godt. Dette kan medføre mere restolie i trykluften. Der vil derudover også være højere krav til bygning af kompressorens komponenter grundet temperaturen. 25 Energiforbrug Centralvarme til terminal Anlæg 6 For at få et mere retvisende billede af hvor stort energiforbruget er for anlægget, ses der på energiforbruget over 2 år. 26 På Figur 4 ses det samlede gennemsnitlige energiforbrug i MWh for Anlæg 6. Figur 4 - Samlet gennemsnitlige energiforbrug til Anlæg 6 [MWh] 25 Kilde 6, Bilag 12 26 Bilag 3 17
MWh Energiforbruget til Anlæg 6 er et graddagsafhængigt forbrug. Det vil sige at kulde- og varmepåvirkninger udefra har indflydelse på hvor stort energiforbruget er. 27 Figur 5 viser hvordan klimaet påvirker energiforbruget hen over året på Anlæg 6. Figuren viser det gennemsnitlige energiforbrug pr. uge for hver måned i perioden 2016-2017. 35 Gennemsnitligt ugentligt energiforbrug pr. måned, Anlæg 6 30 25 20 15 10 5 0 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Måned Figur 5 Gennemsnitligt ugentligt energiforbrug for hver måned, anlæg 6 [MWh] Det ses på Figur 5, at energiforbruget varierer hen over året. Den opvarmede del af terminalen ligger i direkte forbindelse med den nedkølede del af terminalen. Dette betyder, at der ved åbning af døre og porte vil opstå et varmetab, som Anlæg 6 skal kompensere for med yderligere varme. Derudover opstår der også varmetab ved terminalens lastsluser, når lastbilerne af- og på læsses. Enkelte steder hvor porte eller skydedøre er åbne i lange perioder, adskilles den kolde og varme luft med lufttæpper. 28 27 Kilde 7 28 Kilde 1 18
Energiforbrug Procesvandsanlæg CIP 30000 CIP-væskerne i procesvandsanlægget opererer som nævnt i afsnittet Procesvandsanlæg CIP 30000 ved forskellige temperaturer. Temperaturerne på de forskellige medier er her listet: 29 Brøndvand: 8 C Syre blanding: 55 C Lud Blanding: 80 C Oxonia Blanding: ca. 25 C Den brugte CIP-væske bliver efter rensningen af procesudstyret filtreret hvor affaldsprodukterne, som i dette tilfælde er mælk, bliver ledt i kloakken. Den rene filtrerede CIP-væske bliver dernæst genbrugt i anlægget. Den udledte mængde af CIP-væske skal dog erstattes og dette gøres ved, at spæde op med brøndvand. Der tilsættes derefter automatisk kemikalier såsom syre, lud og oxonia til væsken indtil det har den rette koncentration. Oxonia blandingen er dog ikke egnet til opvarmning. Det er tidligere prøvet med opvarmning af oxonia blandingen. Dette medførte at oxonia blandingen blev aggressiv og det førte til tæring af sprøjtedysernes materiale i de førnævnte tanke. 30 Dette er grunden til, at der ikke vil blive fokuseret på opvarmning af dette medie. Der er, i samarbejde med Produktionschef Martin Skødt hentet, data over doseringer af syre og lud til anlæg CIP 30000 fra Arlas XMI-program. Programmet gemmer målerdata fra de automatiserede anlæg på Mejericenteret. Disse data er behandlet i regneprogrammet Excel, hvor en gennemsnitlig dosering af lud og syre er beregnet pr. dag. Den gennemsnitlige dosering af lud i perioden 02/03/2018 02/09/2018 er således på 70,3 Liter/dag. For at finde mængden af brøndvand, som ludtanken bliver spædet op med, er det nødvendigt at kende koncentrationen af lud i lud-vand blandingen. Koncentrationen af lud ligger på ca. 1,5% 31. Nu kan mængden af brøndvand inklusiv lud beregnes: m vand_inkl_lud = m lud_pr._dag luddosering = 70.3 0,015 =4686,7[kg] 29 Kilde 11 30 Kilde 5 31 Kilde 8, Bilag 7 19
Mængden af brøndvand pr. dag beregnes: m vand_lud =m vand_inkl_lud 0,985=4616,4 [kg] Mængden af brøndvand pr. år beregnes: m vand_lud_år =m vand_lud 7 52=1680357,6 [kg] Energimængden der kræves for at opvarme vandmængden, kan nu beregnes: Q CIP_lud_år = Årligt energiforbrug [kwh] m vand_lud_år = Årligt vandforbrug [kg] t CIP_lud = Temperaturforskel [K] Q CIP_lud_år = m vand_lud_år t CIP_lud c vand_lud 3600 c vand_lud = Specifik varmekapacitet for ludblandingen [kj/kg K] =[kwh] Den specifikke varmekapacitet er sat til at være 4,18[kJ/kg K] i beregningerne. 32 Q CIP_lud_år = 1705947 (65-8) 4,18 =111212 [kwh] 3600 Det ses ved beregningerne, at der forbruges 111.212 kwh til opvarmning af brøndvandet til ludtanken fra 8 C til 65 C. Der er gjort brug af samme fremgangsmåde ved beregning af energimængden der kræves for at opvarme vandmængden til syretanken. Beregningerne kan ses på bilag 5. Figur 6 - Samlet energiforbrug til opvarmning af brøndvand CIP 30000 32 Kilde 8, Bilag 7 20
Det ses på Figur 6, at det samlede energiforbrug til opvarmning af brøndvandet er på 130.878 kwh om året. Det skal nævnes at der ved brug af den valgte metode, kan være visse usikkerhedsmomenter, idet doseringsdataene ikke dækker et helt år. Ligeledes kan der være visse sæsonrelaterede variationer i mængden af mælk der bliver produceret, som kan påvirke anlæggets aktive timer og derved energiforbruget hertil. Samlet energiforbrug til opvarmning Analysen af energiforbrug til opvarmning viser, at der tilsammen potentielt kan afsættes i alt 1.096.573 kwh til de to udvalgte energiforbrugere, se Figur 7. Anlæg 6 står for langt størstedelen af energiforbruget på 965.695 kwh, mens der forbruges 130.878 kwh til opvarmning af procesvand i CIP 30000 anlægget. Figur 7 - Oversigt over samlet energiforbrug til opvarmning Det fremgår af Figur 7 at energiforbruget til varmt brugsvand og rumopvarmning Anlæg 6, udgør 88% af det samlede energiforbrug, mens opvarmning af procesvand CIP 30000 udgør 12%. 21
Genanvendelse af varmeenergi fra trykluftsanlæg Dette afsnit har til formål at beskrive og illustrere, hvordan en mulig varmegenvindingsløsning vil kunne udforme sig. Ny varmegenvindingsløsning Som nævnt i afsnittet Indledning er der i projektet taget udgangspunkt i en varmegenvindingsløsning fra Kaeser. Denne varmegenvindingsløsning udnytter varmen fra olien i kompressoren vha. en varmeveksler. Derved nedkøles olien i kompressorerne vha. vand. Varmegenvindingsløsningen er illustreret på Figur 8. Figur 8 - Varmegenvindingsløsning Når kompressoren kører, komprimeres luften i kompressorblokken og sendes derefter hen i væskeseparatortanken, hvor olien bliver filtreret fra luften. Herfra sendes trykluften ud i trykluftefterkøleren, hvor trykluften køles. Dette forårsager kondensation. Olien løber vha. en termostatisk styret ventil tilbage til kompressorblokken, hvor den bl.a. smører og fjerner varme. Hvis der er behov for varmt vand når kompressoren når sin driftstemperatur, flyder olien til vandolie varmeveksleren, hvor den overfører varme til vandet. Hvis der ikke er behov for varmt vand, 22
flyder den varme olie fra varmeveksleren tilbage til den termostatisk styrede ventil, og nedkøles i stedet af omgivelsesluften i væskekøleren. Det nye anlæg ses illustreret på Figur 9. Forstørret billede ses på bilag 16. Figur 9 - Anlægstegning energivandssystem Det nye anlæg indeholder overordnet set en akkumuleringstank og to vekslere. Kompressorerne leverer varmt vand til akkumuleringstanken som derved lades op med energi. Det varme vand fra kompressorernes varmevekslere føres nøjsomt ind i toppen af tanken ved et lille flow og tryk, hvilket skaber en lagdeling i tanken. Det varme vand fra akkumuleringstanken ledes derfra ud til de to forbrugere. System 1 forestiller CIP 30000 anlægget og System 2 forestiller Anlæg 6. 23
Ved implementering af den nye varmegenvindingsløsning vil det være nødvendigt med ændringer i måden hvorpå procesvandsanlæg CIP 30000 er bygget. Anlægsændringerne ses illustreret på Figur 10. Akkumuleringstanken leverer varmt vand til varmeveksleren og varmt vand ledes ud til både syre og ludtanken. Figur 10 Principskitse over CIP 30000 anlægsændring 24
Energiproduktion fra trykluftkompressorer Formålet med dette afsnit er, at kortlægge hvor meget overskudsenergi trykluftsanlægget producerer og derved hvor meget varmeenergi, der kan overføres til forbrugerne i forbindelse med en varmegenvindingsløsning. Som nævnt i afsnittet Metode danner logningsrapporten af kompressorerne baggrund for beregningerne i dette afsnit. Logningen af kompressorerne viser driftsdata for hver enkelt kompressor opsat i diagrammer i dagsprofiler. Hver farve symboliserer en kompressor. Logningen viser bl.a. belastning på kompressorer, luftforbrug og effektforbrug. Udsnit af logningen er illustreret på Figur 11 og Figur 12. Figur 11 - Logningsdata for lufttryksanlæggets fire kompressorer, luftforbrug Figur 11 illustrerer kompressorernes individuelle leverede luftmængde som en funktion af luftforbruget i m 3 /min. Det samlede leverede lufttryk ses øverst i figuren. Det ses på figuren at produktionen primært foregår om natten. Uddrag af logningsrapporten fremgår af bilag 14. 25
Figur 12 - Logningsdata over trykluftsanlæggets fire kompressorer, effektforbrug Figur 12 illustrerer kompressorernes samlede effektforbrug. Den røde kurve illustrerer effektforbruget for det eksisterende trykluftsanlæg. De andre kurver viser effektforbruget for alternative trykluftsanlægsløsninger fremsat af Kaeser. Ud fra logningen af kompressorerne har Kaeser beregnet det årlige energiforbrug for trykluftsanlægget. Det fremgår af logningsrapporten at det estimerede årlige energiforbrug for trykluftsanlæggets fire kompressorer er på 661.270,55 kwh. 33 33 Bilag 13 26
Ifølge Kaeser kan ca. 76% af den samlede elektriske indgangseffekt genvindes gennem køling af olien på kompressorerne. Dette ses på Figur 13. 34 Figur 13 Sankey-diagram for skruekompressorer Ud fra denne information kan varmeydelsen der kan genvindes fra trykluftsanlægget findes således: Q varme_4_kompr = Q komp 76 = 100 661270,6 76 =502565,6 [kwh] 100 Beregningerne viser at mængden af varmeenergi der kan genanvendes fra trykluftsanlæggets fire kompressorer, er 502.566 kwh. I genvindingsløsningen fra Kaeser indgår kun tre ud af de fire kompressorer. Dette er grundet at kompressor SK26 ikke er kompatibel med varmegenvinding, grundet dens alder og størrelse. 35 34 Kilde 12 35 Kilde 6, Bilag 12 27
Dette bevirker at mængden af varmeenergi der kan genanvendes falder. For at finde mængden af varmeenergi der kan genanvendes fra de tre øvrige kompressorer, bruges data fra logningsrapporten. Som nævnt i afsnittet Metode er belastningsdata fra logningsrapporten kopieret ind i regneprogrammet Excel. Lasttallene i Excel data filen er bearbejdet af et regneprogram hos Kaeser og derefter kopieret ind i Excel. Lasttallene er derfor udelukkende et udtryk for lastfordelingen af kompressorerne og har derfor ingen enhed. 36 Ud fra disse belastningsdata 37 er lastfordelingen af de fire kompressorer fundet vha. Excel, og kan ses i Figur 14. På Figur 14 ses det, at kompressor SK 26 s procentiske andel af lasten er på 3,6%. Derfor skal der trækkes 3,6% varmeenergi fra den oprindelige genanvendelige varmeenergi, for at finde den endelige mængde af varmeenergi. Den genanvendelige varmeenergi for de tre kompressorer bliver derved: Q varme =Q varme_4_kompr - ( Q varme_4_kompr SK26 bel_procent 100 ) =502566 - ( 502566 3,6 ) =484600,6[kWh] 100 Det ses ved beregningen, at den samlede genanvendelige varmeenergi for kompressor BS61, CS91 og DSD141 er 484.601 kwh. Figur 14 - Lastfordeling af skruekompressorer Den nye fordeling af energimængden til de to forbrugere CIP 30000 og Anlæg 6 ses i Figur 15. Figur 15 - Samlet overskudsenergimængde fra trykluftsanlæg 36 Kilde 6 37 Bilag 10 28
Reduktion af omkostninger til naturgas I dette afsnit vil der først blive beregnet, hvor stor en mængde af naturgas der fortrænges i gaskedlen i forbindelse med at producere overskudsenergien fra kompressorerne. Dernæst vil prisen på naturgassen blive beregnet, hvorefter det vil blive beregnet hvor stor en besparelse, denne naturgasmængde kan føre til. For at gøre beregningerne af det reducerede gasforbrug så valide som muligt, tages der heri hensyn til kedlens virkningsgrad. Beregning af TØMA gaskedlens virkningsgrad Som nævnt i afsnittet Metode tager beregningerne udgangspunkt i en aktuel driftssituation. På den pågældende kedel er der eftermonteret en economiser, der leverer varme til en centralvarmekreds og til kedlens fødevand. Først beregnes massen af røggas der opvarmer economiseren, dette gøres ved at lave en varmebalance over economiseren. Economiseren afgiver en varmeeffekt på 21,9 kw til centralvarmevandet 38, og sammen med temperaturen før og efter economiseren kan der opstilles følgende varmebalance: Q CV =m røggas c røggas t røggas Q CV 21,9 m Røggas = = c røggas t røggas 1,05 (106-51) =0,38[kg/s] Q CV = Afgivet effekt til centralvarmevand [kw] m Røggas = Massestrøm af røggas [kg/s] c Røggas = Specifik varmekapacitet for røggas [kj/kg K] t Røggas = Temperaturdifferens over røggasveksler [K] Nu kan røggastabet beregnes: Q r =m røggas c røggas ( t røggas -t Luft )=0,38 1,05 (55-25)=11,95[kW] 39 38 Kilde 1, Bilag 11 39 Kilde 9 side 57 29
Q r = Røggastab [kw] m Røggas = Massestrøm af røggas [kg/s] c Røggas = Specifik varmekapacitet for røggas [kj/kg K] t Røggas = Røggastemperaturen efter economiseren [ C] t Luft = Forbrændingsluftens temperatur [ C] 40 Herefter kan kedlens tilførte effekt beregnes i den aktuelle driftssituation. Gasforbruget i den aktuelle driftssituation er aflæst på brænderen til at være 40,73 [m 3 /h]. 41 Q b =m b h i =40,73 11=448,4[kW] 42 Q b = Tilført effekt [kw] m b = Indfyrede brændselsmængde [m 3 /h] h i = Nedre brændværdi for naturgas [kwh/m 3 ] 43 Ud fra kedlens varmebalance kan man kedlens virkningsgrad beregnes: Varmebalancen er illustreret på Figur 16. Figur 16 - Illustreret varmebalance over kedlen Der tages ved beregningen af kedlens virkningsgrad ikke højde for de resterende tab i kedlen. Kedlens virkningsgrad defineres derfor som 100% - røggastabet i % og beregnes således: η Kedel =100% - ( Q r 100 ) = 11,95 100 =97,34[%] Q b 448,4 44 40 Kilde 1 41 Bilag 11 42 Kilde 9 side 55 43 Kilde 10 44 Kilde 9 side 59 30
Reduktion af CMC s naturgasforbrug Reduktionen af Christiansfeld Mejericenters samlede naturgasforbrug ses således beregnet: V gas = Samlet reduktion af gasforbrug [Nm 3 ] V gas = Q varme = 484600,6 η kedel h i ( 97,34 =45246,14[Nm 3 ] 100 ) 11 Q varme = Samlet genanvendelig energimængde fra kompressorer [kwh] η kedel = Kedlens virkningsgrad [%] h i = Nedre brændværdi for naturgas [kwh/nm 3 ] Beregningen viser, at CMC årligt kan reducere naturgasforbruget med 45.246 [Nm 3 ], ved at anvende den analyserede varmegenvindingsløsning. Afgiftsregler for naturgas Af hensyn til Arlas fortrolighedspolitik skal det nævnes, at gas- og elpriserne i afsnittene Afgiftsregler for naturgas og Afgiftsregler for overskudsvarme er skønsbaserede og ikke nødvendigvis den egentlige indkøbspris. Af selv samme grund er det ikke alle afgifter CMC betaler, der er inddraget i de følgende beregninger. Da reglerne for afgifter på gas er forskellige, opdeles gasforbruget i to separate forbrug. Gasforbrug til komfortvarme Gasforbrug til procesformål Ifølge afsnittet Samlet energiforbrug til opvarmning, benyttes 88% af energiforbruget til komfortvarme. De resterende 12% anvendes til opvarmning af procesvand. Ud fra denne procentiske fordeling af gasforbruget, kan mængden af gas til hvert formål findes: V gas_komfort = V gas 88 88 =484600,6 100 100 =39816,6 [Nm3 ] V gas_proces = V gas 12 12 =484600,6 100 100 =5429,54 [Nm3 ] 31
Ved en eventuel implementering af varmegenvindingsløsningen, skal denne fordeling dog måles nøje med måleinstrumentering, da SKAT ikke anerkender skønsmæssige fordelinger. 45 Det er oplyst, at CMC betaler en gennemsnitlig grundpris på ca. 234 øre/nm 3 på naturgas 46. Denne pris varierer dog. Hertil kommer en energiafgift, der på 2019-niveau ligger på 222,5 øre/nm 3. 47 Jf. Bekendtgørelse af lov om afgift af natur- og bygas kan der godtgøres for denne afgift, når gassen anvendes til opvarmning af varmt vand til rengøring eller sterilisering af tanke og lukkede produktionsanlæg, hvor rengøringsvæskerne cirkuleres med pumper med en kapacitet på mindst 1 kw. 48 Jf. SKAT s egen hjemmeside kan 91,9% af denne energiafgift godtgøres, hvis gassen anvendes til fradragsberettigede formål, herunder procesformål. 49 Der kan dog ikke godtgøres for afgiften på naturgas der anvendes til rumvarme og opvarmning af brugsvand. 50 Når en virksomhed køber og bruger brændsler såsom naturgas, skal der betales CO2-afgift. Denne CO2-afgift ligger på 39,6 øre/nm 3. 51 Inddrages disse afgifter i gasprisen, fås en samlet gaspris for hver af de 2 anvendelsesområder: Gaspris komfort = 213+222,5+39,6=496,1 [øre/nm 3 ] Gaspris proces = 213- (222,5 91,9 100 ) +213+39,6=282,1 [øre/nm3 ] Ud fra disse gaspriser og mængden af det reducerede gasforbrug kan den årlige prisbesparelse beregnes: Årlig besparelse komfort = Gaspris komfort V gas_komfort 100 Årlig besparelse proces = Gaspris proces V gas_komfort 100 Derved fås en samlet årlig besparelse på: = 496,1 39816,6 =197530,15 [kr.] 100 = 282,1 5429,54 =15317,94 [kr.] 100 45 Kilde 16 46 Kilde 3 og Kilde 4 47 Kilde 13 48 Kilde 15 LBK nr. 312 10 stk. 5 pkt. stk. 3 49 Kilde 14 50 Kilde 15 LBK nr. 312 10 51 Kilde 3 32
Besparelse=Årlig besparelse komfort +Årlig besparelse proces =189168,66+14177,74=212848,1 [kr.] Beregningerne viser, at der kan spares 212.848 kr. årligt på indkøb af naturgas, ved at anvende projektets omtalte varmegenvindingsløsning. Omkostninger ved brug af overskudsvarme Afgiftsregler for overskudsvarme SKAT oplyser, at der skal betales afgift ved brug af overskudsvarme til rumvarme og opvarmning af varmt brugsvand, samt opvarmning af vand til procesformål. Der skal derfor betales afgift af trykluftsanlæggets optagne el-effekt til produktion af overskudsvarmen. På elektricitet skal der tillægges en energi-/elafgift på 92,4 øre/kwh, jf. 2019-niveau. Når der tales indvinding af overskudsvarme, kan al elafgift til procesformål godtgøres på nær 2,8 øre/kwh, 2015-niveau. 52 Den samlede elafgift til procesformål kommer derfor til at se således ud: Afgift proces = 92,4-(92,4-2,8) = 2,8 [øre/kwh] Ud fra denne afgiftspris, kan afgifts-omkostningerne beregnes for elektriciteten anvendt til procesformål. Jf. Figur 15 kan der årligt afsættes en energimængde på 58.152 kwh til opvarmning af procesvand. Dette medfører en afgifts-omkostning på: Afgift proces Q CIP_30000 Elafgifts-omkostning proces = = 100 2,8 58152 = 1628,3 [kr./år] 100 Afgiftssatsen på overskudsvarme til rumvarme og varmt brugsvand er på 51,6 kr./gj-varme, 2019- niveau. 53 Dette gælder dog kun for halvdelen af året og ikke i perioden 1. april 30. september. 54 Derfor findes den afgiftspligtige energimængde for perioden 30. september 1. april ud fra Figur 4 i afsnittet Energiforbrug Centralvarme til terminal Anlæg 6. Energimængden er følgende: Q 30._sep-1. _apr =Q Jan +Q Feb +Q Mar +Q Okt +Q Nov +Q Dec =117,64+112,325+111,56+62,225+88,785+111,39 =603992 [kwh] 52 Kilde 20 53 Kilde 19 LBK nr. 308 11 stk. 9 54 Kilde 17 33
For at finde den reelle mængde af overskudsenergi til rumvarme og varmt brugsvand, skal der tages højde for mængden af overskudsenergi trykluftanlægget kan levere til anlæg 6. Denne mængde ses opgivet til 426.448 kwh jf. Figur 15 i afsnit Energiproduktion fra trykluftkompressorer. Den procentiske andel af komfortenergi fra 30. september 1. april findes nu: Procentisk energimængde 30._sep-1. _apr = Q 30._sep-1. _apr = 603992 100=62,54 [%] Q total_anlæg_6 965695 Nu kan den afgiftspligtige energimængde findes: Q afgift_anlæg_6 = Procentisk energimængde 30._sep-1. _apr 100 Q anlæg_6 = 62,54 426448,53=266700,91 [kwh] 100 Q anlæg_6 =Leveret mængde af overskudsenergi fra trykluftsanlæg til Anlæg 6 De samlede afgiftsomkostning til rumvarme og opvarmning af brugsvand bliver således: Elafgifts-omkostning komfort = Q afgift_anlæg_6 3,6 1000 afgiftssats komfort = 266700,9 3,6 51,6 = 49542,36 [kr./år] 1000 Samlede afgiftsomkostninger ved brug af overskudsvarme De samlede omkostninger til elektricitet bliver således: Elafgifts-omkostning=Elafgifts-omkostning proces +Elafgifts-omkostning komfort =1628,3+49542,36 =51170,62 [kr./år] Beregningerne viser at, der årligt vil være en afgiftsomkostning på 51.171 kr. ved anvendelse af overskudsvarme fra trykluftsanlægget. Kaeser oplyser, at der normalt ikke er kortere vedligeholdsintervaller på trykluftsanlæg med varmegenvindingsløsningen integreret. Derved vil der ikke være yderligere omkostninger forbundet med vedligeholdelse af trykluftsanlægget. 34
Økonomisk analyse Dette afsnit har til formål at belyse de økonomiske konsekvenser ved en investering i genvindingsløsningen. Den økonomiske analyse tager udgangspunkt i en investeringskalkule, hvor tilbagebetalingsmetoden og kapitalværdimetoden bliver anvendt. Ved brug af denne metode, vil det blive klarlagt hvorvidt en investering er rentabel eller ej, og derved kan projektets hypotese verificeres eller falsificeres. Først vil investeringens anlægsomkostninger blive oplyst. Herefter vil investeringsbeløbet blive fundet ud fra de samlede anlægsomkostninger, og et muligt energitilskud. Investeringens fordelagtighed vil blive belyst vha. tilbagebetalingsmetoden og dernæst kapitalværdimetoden. Overslag over anlægsomkostninger Som nævnt i afsnittet Metode er der ved prissætning af anlægsdele samt anlæggets udførelse, indhentet overslagspriser fra Aquatic Food Factory A/S og Kaeser Kompressorer A/S. Leveringens samlede omfang strækker sig over følgende områder: 55 Udstyr Mekanisk montage El montage Automation Projektledelse Idriftsættelse Dokumentation Oplæring og uddannelse Implementering af varmegenvinding på kompressorer Overslagspriserne er fastsat i samarbejde med Maskinmester Hans Rasmussen 56 og Maskinmester Arnel Eulin Jensen 57. Disse vurderes i kraft af deres daglige arbejde at have erfaring med dimensionering og prissætning af anlægsudstyr fra tidligere projekter. 55 Bilag 15 56 Kilde 8 57 Kilde 6 35
Akkumuleringstankens størrelse er fastsat efter den varmeydelse der er tilgængelig fra kompressorernes genvindingsløsning. En estimeret størrelse af tanken anslås til at være 150 m 3. Med denne størrelse tages der desuden højde for efterfølgende anlægsudvidelser med indkobling af flere forbrugere af det varme vand. Under området mekanisk montage vurderes der at der skal trækkes 40 meter rør til CIP 30000 anlægget og 95 meter til Anlæg 6, altså i alt 135 meter med tilhørende ca. 20 rørbøjninger. Opmålingen er foretaget med målehjul udleveret af Arla. Den samlede pris på anlæggets udførelse eksklusiv implementering af varmegenvinding på eksisterende kompressorer beløber sig til 1.750.000 kr. 58 Anlægget ses illustreret på bilag 16. Implementering af varmegenvinding på eksisterende anlæg er fastsat af Kaeser til en samlet pris på 195.000 kr. 59 hvilket er listepriser, se Figur 17. Figur 17 - Overslagspris, implementering af varmegenvinding på eksisterende anlæg For at undgå prissætningen bliver sat for lavt er der afsat et bufferbeløb for at forhindre prissætningen i at blive for optimistisk. Dette er også gjort for at imødekomme eventuelle uforudsete udgifter. Med de beskrevne prissætninger fremgår de samlede anlægsomkostninger af Figur 18. Figur 18 - Samlede anlægsomkostninger På Figur 18 ses det at de samlede anlægsomkostninger beløber sig til i alt 2.045.000 kr. 58 Bilag 15 59 Bilag 12 36
Energitilskud I forbindelse med implementering af varmegenvindingsløsningen, kan der søges om tilskud med henblik på at realisere investeringen. Dette er muligt grundet en aftale der er indgået mellem energi-, forsynings- og klimaministeren og net- og distributionsselskaberne inden for el, naturgas, fjernvarme og olie, navngivet Energiselskabernes Energispareindsats. Denne aftale har til formål at danne bedre forudsætninger, for at kunne realisere investeringer der udmønter sig i energibesparelser hos slutforbrugeren. Tilskuddet opnås ved, at der indgås en aftale med et net- eller distributionsselskab, hvorved man får et skattefrit tilskudsbeløb. Tilskudsbeløbet afhænger af aftalen med net- eller distributionsselskabet. CMC har en aftale med deres forsyningsselskab, hvori prisen på energitilskud ligger på 35 øre/kwh. 60 Realiseres dette energitilskud, kan en samlet besparelse på investeringssummen beregnes: Energitilskud = Q varme 0,35 = 484600,6 0,35 = 169610,21 [kr.] Rentabilitet Det samlede investeringsbeløb bliver med energitilskuddet taget i betragtning: Investeringsbeløb=Anlægsomkostninger-Energitilskud=2045000-169610,21=1875389,79 [kr.] Tilbagebetalingsmetoden Ved brug af tilbagebetalingsmetoden bliver tilbagebetalingstiden følgende: Payback tid = Investeringsbeløb = 1875389,79 =11,6 [år] Årlig besparelse 161677,5 Årlig besparelse = besparelse- Elafgiftsomkostning=Samlet årlig besparelse Det ses ved beregningerne med payback-metoden, at tilbagebetalingstiden på anlægget vil blive 11,6 år, altså over 2 år som projektets hypotese har som mål at holde sig inden for. Investeringen ses derfor ikke som fordelagtig. 60 Kilde 4 37
Kapitalværdimetoden Kapitalværdimetoden tages også i brug da denne kalkulationsmetode tager højde for eventuelle låne- eller markedsrenter. Denne metode tager derfor højde for virksomhedens minimumskrav til investeringens forrentning. Arla s kalkulationsrente er forskellig fra hver investering da der er flere faktorer der spiller ind, men der kan dog her regnes med en rente på 6%. 61 Da betalingsrækken i dette tilfælde er en annuitet, kommer regnestykket til at se således ud: K 2 =-A+ Årlig besparelse (1+i) -1 + Årlig besparelse (1+i) -2 = -1875389,79+161677,47 (1+0,06) -1 +161677,47 (1+0,06) -2 =-1578971,5 [kr.] K 2 = Kapitalværdi om 2 år [kr.] A = Investeringsbeløb [kr.] Årlig besparelse = Nettoindbetaling [kr.] (1+i) -1 = Diskonteringsfaktor i = Kalkulationsrenten [%] Det ses ved beregningen at kapitalværdien er negativ, hvilket betyder at investeringen ikke er fordelagtig hvis man tager højde for virksomhedens kalkulationsrente på 6%. 62 61 Kilde 23 62 Kilde 22 s. 304 38
Metodekritik Følgende afsnit vil forholde sig fra et kritisk perspektiv til projektets anvendte metode i forhold til projektets resultater og med henblik på, at være i stand til at verificere eller falsificere projektets hypotese. Kortlægningen af energiforbruget til opvarmning af CIP-væske, afhænger af validiteten af doseringsdataene indhentet i Arla XMI-program. Ud fra disse doseringsdata beregnes en vandmængde, der kan dog være udsving i blandingsforholdet i CIP-tankene. Der er altså store usikkerheder ved brugen af den anvendte metode. Set i bakspejlet ville en energimåling på selve anlægget være et bedre metodisk valg. Logningen af kompressorerne på CMC er foretaget uden for højsæsoner, såsom jul og påske. Derfor vurderes det, at det ugentlige effektforbrug er et retvisende og gennemsnitligt billede af hele året, hvilket også danner grundlag for logningsrapportens estimerede årlige effektforbrug. Det skal dog nævnes, at man med høj sandsynlighed ville få et mere retvisende resultat, hvis logningen var foretaget over et helt år. Energiproduktionen fra trykluftsanlægget er beregnet ud fra en teoretisk opstillet varmebalance i form af et Sankey-diagram. Ved beregning af den mulige genanvendelige overskudsenergi fra trykluftsanlægget, tages der udgangspunkt i denne varmebalance. Mængden af genanvendelig overskudsenergi og validiteten af beregningerne af denne, afhænger derved af, at varmebalancens oplysninger er korrekte. De teoretiske tal der fremgår af varmebalancen, er af gennemsnitlig størrelse, men Kaeser nævner, at det pågældende trykluftsanlæg på CMC kan sammenlignes med de teoretiske tal i Sankey-diagrammet. 63 Det ville dog klart have været en fordel at have konkrete målinger over hvor meget overskudsenergi, der kunne genanvendes fra trykluftsanlægget. Rentabilitetsanalysens resultater er stærkt afhængige af anlægsomkostningernes størrelse og validitet. Der er en vis usikkerhed om, hvorvidt prissætningen af investeringen er realistisk, da der er tale om estimerede priser i form af overslagspriser. Dette påvirker rentabilitetsanalysens validitet. 63 Kilde 24 39
Kildekritik Forbrugsdataene for Anlæg 6 er som tidligere nævnt i afsnittet Centralvarmeanlæg - Anlæg 6 noteret af en medarbejder fra vedligeholdsafdelingen, og er altså håndskrevne målinger. Dette gør vand- og energiregistreringerne til en andenhånds kilde, nedskrevet på læselige ark. 64 Det har dog til tider været nødvendigt at skulle forholde sig til, hvad der reelt stod på papiret, hvilket kan have resulteret i en fejlkilde. Det skal også nævnes, at der under noteringen af målingerne kan have sket en fejlnotering, som også kan have resulteret i en fejlkilde. De anvendte data fra vand- og energiregistreringerne i projektet fremstår som tredjehånds data, da der er aflæst nedskrevne øjebliksværdier, som er noteret i tabeller, hvilket kan resultere i fejlaflæsninger. Indflydelsen af denne fejlmargin ses dog som værende meget lille, projektets resultater taget i betragtning. Det samme gør sig gældende for de øvrige anvendte andenhånds data benyttet i projektet. Fagpersonerne fra Kaeser Kompressorer A/S arbejder til daglig med projektets emne og anses derfor, for at have en stor viden inden for faget. Dog kan det diskuteres, om disse kilder er objektive eller ej, da de selvfølgelig har en interesse i at eksponere deres firma, som kan føre til salg af deres produkter. De har derfor en interesse i, at få varmegenvindingsløsningen til at fremstå så god som mulig. Dette kan ubetvivleligt have påvirket projektets resultater, og validitet. Anvendelse af personlige kilder skal helst foregå som supplement til andre kilder, da der bl.a. kan være risiko for fejltolkning af de fremkomne svar, samt at den udspurgte informant selv kan være fejlinformeret omkring emnet. I kraft af Hans Rasmussens uddannelse anses han dog som en valid og ikke mindst objektiv kilde, da han ikke har nogen anliggender i projektet. Dette gælder desuden for flere af projektets personlige kilder. Til trods for enkelte virksomheders økonomiske interesse i forbindelse med udlevering af data, findes samtlige af projektets kilder som troværdige og pålidelige. 64 Bilag 2 40