AffaldVarme Aarhus Projektforslag for elkedel til spids- og reservelast på Studstrupværket Juni 2013
Indholdsfortegnelse 1. Projektansvarlige 2 2. Baggrund og forholdet til varmeplanlægning 2 3. Lovgrundlag 4 3.1 Kommunale planer 5 3.2 Godkendelser 5 3.3 VVM 5 4. Projektet 5 4.1 Forsyningsområder 5 4.2 Varmekilder 5 4.3 Kapacitet 6 4.4 Drift 7 4.5 Investeringer 8 4.6 Forsyningssikkerhed 8 5. Tidsplan og etablering 8 6. Arealafståelse, servitutpålæg og aftaler med grundejere 8 7. Berørte parter 9 8. Selskabs- og forbrugerøkonomi 10 9. Projektets konsekvenser 11 9.1 Miljø- og energimæssig vurdering 11 9.2 Samfundsøkonomi 12 10. Følsomhedsanalyser 13 Bilag, regneark: Alternativet KVP_RAM VPÅ v15(bkvv alt 0 med Naboer), 11-06-2013 Elkedel KVP_RAM VPÅ v15(bkvv alt 0 med Naboer), 11-06-2013 AVA, VT den 12. juni 2013 Udarbejdet: GRFH Kontrolleret: ALPL
Sammenfatning Projektforslag er udarbejdet i henhold til bestemmelserne i lovbekendtgørelse nr. 1184 af 14/12 2011 om varmeforsyning (Varmeforsyningsloven) samt bekendtgørelse nr. 374 af 15. april 2013 om godkendelse af projekter for kollektive varmeforsyningsanlæg (Projektbekendtgørelsen). De senest udmeldte forudsætninger for samfundsøkonomiske analyser fra maj 2011, med opdaterede tabeller fra september 2012 er anvendt. Projektforslaget handler om etablering af en elkedel til spids- og reservelast placeret på DONG Energys grund med Studstrupværket, Ny Studstrupvej 14, 8541 Skødstrup, Matrikelnr. 11, Studstrup by, Skødstrup. Elkedlen vil bidrage med 80 MW ekstra i reservelastdækning. I projektforslaget er der beregnet: Investeringer Produktionsomkostninger De samfundsmæssige konsekvenser På baggrund af beregningerne indstiller AffaldVarme Aarhus til Aarhus Kommune, at der gennemføres en myndighedsbehandling af projektforslaget efter Varmeforsyningsloven med henblik på at godkende projektforslaget for etablering af en elkedel til spids- og reservelast. 1
1. Projektansvarlige Den ansvarlige for projektforslaget er: Teknik og Miljø AffaldVarme Aarhus VarmeTransmission Bautavej 1 8210 Aarhus V Ved afdelingschef, VarmeTransmission, Rasmus Victor Fauerholdt Tlf.: 89 40 17 30 Mob: 41 85 58 55 2. Baggrund og forholdet til varmeplanlægning Opførelsen af en elkedel til spids- og reservelast har baggrund i DONG Energys beslutning om at lægge blok 4 på Studstrupværket i mølpose, det vil sige den tages ud af elmarkedet, hvorfor den således heller ikke er til rådighed for varmeproduktion. Til kompensation for dette planlægger AffaldVarme Aarhus (AVA) dels et biomassefyret kraftvarmeværk, som prioriteres før Studstrupværket og vil skulle producere grundlast, og dels en elkedel, som prioriteres efter Studstrupværket og vil skulle producere spids- og reservelast. Dette projektforslag vedrører elkedelen. For så vidt angår reservelast, dvs. ved havari af blok 3 på Studstrupværket, viser figuren nedenfor baggrunden. 2
% Dækningsgrad ved udfald af største enhed (Trans.) 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 Ny 80 MW elkedel VT kedler Studstrupværket Bio kraftvarme Reno Syd ACA Overskudsvarme 0,0 I dag 2015 2016 og frem Figur 1: Oversigt over reservelastsituationen i Aarhus kommune efter at blok 4 på Studstrupværket ikke vil være til rådighed for varmeforsyningen efter 2015. De enkelte forsyningsområder får reservelast enten fra egne oliefyrede kedler i forsyningsområdet eller fra transmissionsanlægget. Det er typisk forbrugerejede forsyningsområder, som har egne oliefyrede kedler, men også enkelte kommunale forsyningsområder har det. De øvrige, primært kommunale forsyningsområder, får reservelast fra transmissionsanlægget, og det er dem der er vist i figur 1. Frem til udgangen af april 2015 ( I dag i figuren) hvor den gældende kontrakt mellem Aarhus kommune og DONG Energy udløber er dækningsgraden over 100 % af spidslast. Dette skyldes, at der er to ens blokke på Studstrupværket, og at der kun regnes med havari på den ene blok af gangen. Første maj 2015 lukker DONG Energy blok 4. Herved fremkommer det såkaldte effekthul, hvor dækningsgraden eksklusiv elkedlen ved reservelast er nede på godt 60 % af spidslast i 2015 samt halvdelen af 2016 ( 2015 i figuren). En normal vinter har belastninger omkring 80 % af spidslast, derfor vil der kunne forekomme situationer ved havari af blok 3 på Studstrupværket, hvor forsyningen ikke er tilstrækkelig. AffaldVarme Aarhus ønsker ikke, at en sådan situation skal være mulig, og har derfor besluttet, at etablere en elkedel på Studstrupværket. Fra efteråret 2016 ( 2016 og frem i figuren) hvor det biomassefyrede kraftvarmeværk er sat i drift, er dækningsgraden inklusiv elkedlen godt 90 % af spidslast. Alternativet til at etablere en elkedel vil være at etablere en oliefyret kedel. En oliefyret kedel placeret på Århusværket har været planlagt. Det vil være teknisk muligt at placere den her, ligesom den teknisk set kan placeres på Studstrupværket. 3
Ud over reservelastforholdene bidrager elkedelen til integrationen af el- og varmeproduktion, hvilket er i tråd med intentionerne i Klimavarmeplan 2010, der er godkendt af Aarhus Byråd marts 2011. Endelig er elkedlen økonomisk fordelagtig i forhold til oliefyring, og vil derfor også blive anvendt til spidslast. 3. Lovgrundlag Lovgrundlaget for varmeplanlægning: Bekendtgørelse af lov om lov om varmeforsyning LBK nr. 1184 af 14/12/2011 Bekendtgørelse om godkendelse af projekter for kollektive varmeforsyningsanlæg BEK nr. 374 af 15/04/2013 Vejledning i samfundsøkonomiske analyser på energiområdet Energistyrelsen april 2005 Tillægsblad til vejledning vedr. kalkulationsrenten Energistyrelsen april 2011. Forudsætninger for samfundsøkonomiske analyser på energiområdet - Maj 2011 Energistyrelsen Forudsætninger for samfundsøkonomiske analyser på energiområdet - Tabeller - September 2012 Energistyrelsen 4
3.1 Kommunale planer Elkedelen kan opføres inden for de eksisterende rammer i Kommuneplan 2009 og lokalplan 119 / 518 område til brug for kraftvarmeværk og virksomhed i tilknytning dertil. 3.2 Godkendelser Projektet opføres på Studstrupværkes grund og forventes at kunne rummes under rammerne i den nuværende miljøgodkendelse for Studstrupværket. Det er endnu ikke afklaret om det er nødvendigt med et tillæg til miljøgodkendelsen. 3.3 VVM Projektet skal VVM-screnes, men forventes ikke at være VVM-pligtigt. 4. Projektet 4.1 Forsyningsområder Projektet indebærer ikke ændringer i forsyningsområder. 4.2 Varmekilder Byrådet har i 2011 vedtaget Klimavarmeplan 2010, som indeholder et plangrundlag for hvorledes fjernvarmen omstilles til grøn varmeproduktion. I nærværende projekt er der regnet med, at varmeproduktionen omstilles til grøn varmeproduktion, som beskrevet i plangrundlaget. Projektet handler om etablering af en elkedel til spids- og reservelast på 80 MW placeret på DONG Energys grund med Studstrupværket. Projektet sammenholdes med et alternativ. Projektet: Der etableres en elkedel på 80 MW. En del af den oliebaserede spids- og reservelastproduktion erstattes af spids- og reservelast produceret på elkedlen. Alternativet: Der etableres en oliefyret kedel på 80 MW. Spids- og reservelastproduktionen vil ske med oliefyrede kedler. Projektforslaget vedrører alene spids- og reservelast. De økonomiske beregninger i projektforslaget vedrører derfor alene spids- og reservelastproduktionen i Varmeplan Aarhus. Spids- og reservelastproduktionen foregår i dag på én træpillefyret kedel i Skanderborg og en række oliefyrede kedler. I projektet vil disse blive suppleret med en elkedel, som delvist vil erstatte de oliefyrede spids- og reservelastkedler. Figur 2 viser spids- og reservelastproduktionen fra 2015-2034 i projektet. 5
TJ 300 Projektet: Spids- og reservelastproduktion 250 200 150 100 Oliefyrede kedler Elkedel Træpiller 50 0 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 Figur 2: Oversigt spids- og reservelastproduktionen i projektet. Reservelastbehovet er markant større i 2015 end i resten af perioden. Det skyldes, at i 2016 idriftsættes det biomassefyrede kraftvarmeværk, som vil reducere spidslastproduktionen fra spids- og reservelastanlæggene markant jf afsnit 2. I alternativet er der regnet med, at der etableres en oliefyret kedel, og at spids- og reservelastproduktion vil ske på de oliefyrede spids- og reservelastkedler samt den træpillefyrede kedel. Spids- og reservelastproduktionen i alternativet kan ses i figur 3. TJ Alternativet: Spids- og reservalastproduktion 300 250 200 150 Oliefyrede kedler Træpiller 100 50 0 Figur 3: Oversigt over spids- og reservelastproduktionen i alternativet. 4.3 Kapacitet Elkedlen etableres med en kapacitet på 80 MW. Det er AffaldVarme Aarhus, som finansierer og ejer elkedlen. Den etableres på Studstrupværkes grund, Ny Studstrupvej 14, 8541 Skødstrup, Matrikkelnr. 11, Studstrup by, Skødstrup. Dette er det 6
eneste sted i Aarhus-området, hvor der er tilstrækkelig el-infrastruktur til rådighed. Der skal således ikke investeres i ny el-infrastruktur i forbindelse med projektet. Elkedelen tilsluttes akkumulatortanken på Studstrupværket, som er forbundet til transmissionsanlægget, og der skal derfor ikke investeres i en ny transmissionsledning. 4.4 Drift Der er lavet en aftale med DONG Energy, hvor AffaldVarme Aarhus ejer kedlen og har første dispositionsret til elkedlen. AffaldVarme Aarhus vil bruge denne ret i forbindelse med spids- og reservelast, og hvis det i øvrigt er økonomisk fordelagtigt. I de situationer, hvor AffaldVarme Aarhus ikke vil disponere over elkedlen, kan DONG energy disponere den i forhold til deres interne optimering og i forhold til deres systemydelser til elnettet. For eksempel vil AffaldVarme Aarhus i forbindelse med meget lave elpriser, hvor AffaldVarme Aarhus i henhold til aftalen med DONG Energy om træpillevarme fra Studstrupværket skal betale tvangskørselsomkostninger, kunne producere varmen billigere ved at starte elkedlen. Tvangskørselsomkostninger opstår når varmebehovet tvinger DONG Energy til at producere el på Studstrupværket, selv om elsalget ikke kan dække produktionsomkostnignerne. DONG Energy agerer i elmarkedet, hvor AffaldVarme Aarhus agerer i det lokale varmemarked. DONG energy kan således stå i en situation, hvor varmebehovene i for eksempel Aarhus og Esbjerg gør, at de producerer 100 MW ind på elnettet, mens der reelt set kun er behov for 50 MW. DONG Energy vil i den situation kunne starte elkedlen i Aarhus, og dermed reducere elproduktionen i Aarhus, samtidig med at elforbruget øges, derved bliver der plads til kraftvarmeproduktionen i Esbjerg. Disse fordele er omfattet af aftalen, således at AffaldVarme Aarhus får rabat på varmeprisen i de situationer. Tabellen herunder viser driftsomkostningerne i projektet og alternativet. Der er regnet med, en fast vedligeholdelsesomkostning på 6.000 kr./mw installeret oliefyret kedel. I dag er der 334 MW oliefyret kedelkapacitet på transmissionsnettet, mens der i alternativet vil blive 414 MW. Dertil kommer en række oliefyrede spids- og reservelastkedler på distributionsnettet. Disse er ens i projektet og alternativet, hvorfor de faste vedligeholdelsesomkostninger ikke er medtaget. Driftsomkostninger Projektet Alternativet Elkedlen Faste 625.000 kr. - Oliekedler faste 2.004.000 kr. 2.484.000 kr. Oliekedler variable 3 kr./gj 3 kr./gj Træpillekedel variable 5 kr./gj 5 kr./gj Tabel 1: Oversigt over driftsomkostningerne. 7
I tabellen herunder ses de anvendte virkningsgrader. Virkningsgrader % Træpillekedel 90 Oliekedler 94 Elkedel 98 Tabel 2: Oversigt over virkningsgrader. 4.5 Investeringer I nedenstående tabel er angivet investeringerne i forbindelse med projektet og alternativet. Elkedelen koster 72 mio. kr. inklusiv tilslutning til elnet og akkumulatortank og projektomkostninger. Der er tidligere udarbejdet skitseprojekt for etablering af en tredje kedel i tilknytning til de to eksisterende kedler på Århusværket. Kalkulationen af anlægsomkostningen er 80 mio. kr. Det vurderes, at anlægsøkonomien er den samme uanset om oliekedlen placeres på Århusværket eller på Studstrupværket. Investeringer i mio. kr. Projektet Alternativet Elkedel 72,0 Oliekedler 80,0 I alt 72,0 80,0 Tabel 3. Investeringerne i projektet og alternativet. Elkedlen såvel som den oliefyrede kedel har en levetid på 30 år. 4.6 Forsyningssikkerhed I klimavarmeplan 2010 er et af målene flerstrengethed i varmeproduktionen, således at der sikres en øget økonomisk robusthed ved hjælp af flere produktionsanlæg, flere leverandører og flere brændsler. Elkedlen er et element i at opnå den ønskede robusthed. 5. Tidsplan og etablering Elkedlen ønskes klar til drift hurtigst muligt og senest 1. maj 2015, hvor Studstrupværket udfaser den ene blok. Projekteringen og udbudsprocessen påbegyndes straks efter de nødvendige tilladelser er givet. Etableringen tager ca. 20 måneder. 6. Arealafståelse, servitutpålæg og aftaler med grundejere Elkedlen opføres i samarbejde med DONG Energy på deres grund med Studstrupværket. Der er indgået en aftale om etablering og drift med DONG Energy, hvor grundejerspørgsmålet er håndteret. 8
Al aktivitet foregår på DONG Energys grund med Studstrupværket. Placeringen af elkedlen kan ses på kortet herunder. Figur 4: Placering af Elkedlen (den røde firkant) på Studstrupværket. Den røde linje er et 150 KV-kabel. Akkumulatortanker er vist med blå. 7. Berørte parter DONG Energy bliver berørt af projektet, der er et samarbejde medlem AffaldVarme Aarhus og DONG Energy. DONG har i henhold til det aftalte mulighed for at benytte 9
elkedlen i forhold til deres interne optimering og i forhold til deres systemydelser til elnettet. Energinet.dk, der administrerer elnettet i Danmark, er underrettet om projektet, og ser positivt på den integration af el- og varmeproduktion som elkedlen giver mulighed for. 8. Selskabs- og forbrugerøkonomi Konsekvenserne for selskabs- og forbrugerøkonomi vises ved at sammenholde produktionsomkostningerne i 2016 for elkedlen, og for hvad det vil kostet at lave varme på oliekedler i stedet for. 2016 er repræsentativ for perioden. Der er regnet med en produktion på 35.000 GJ (9.722 MWh), jf. figur 2. Der er anvendt en afskrivningsperiode på 30 år med en rente på 3,5 %. Drift- og vedligeholdelsesomkostningerne for oliekedlerne fremkommer ved, at der er 80 MW ekstra oliekedelkapacitet, der skal være til rådighed á 6.000 kr./mw. Dertil skal lægges de variable omkostninger på 3 kr./gj. Det giver 80MW*6000kr./MW + 35.000 GJ* 3kr./GJ = 585.000 kr. Ved drift med oliekedlerne skal der indkøbes CO 2 -kvoter. Der er regnet med en kvotepris på 100 kr./kvote. Omkostningerne til CO 2 -kvoter er ikke medtaget i samfundsøkonomien, da det ikke er en omkostning samfundet spare. De CO 2 -kvoter Affaldvarme Aarhus ikke køber, vil blive købt af nogle andre, samfundet har således ikke sparet nogle penge, som kunne være investeret i noget andet. Med en virkningsgrad på 98 % har elkedlen et elforbrug på 9.921 MWh el. Der er regnet med en elpris på 270 kr./mwh svarende til middelprisen på Nordpool spotmarked i 2012. Dertil kommer system- og nettariffer på 69 kr./mwh og afgifter på 259 kr./mwh. Oliekedlerne er regnet med en virkningsgrad på 94 % og en brændværdi på 36 GJ/m 3. Det giver et brændselsforbrug på 1.034 m 3 olie. Der er regnet med en oliepris på 9.200 kr/m 3 inkl. afgifter og rabat, der er den pris som Affald- Varme Aarhus har købt olie til i april 2013. Elkedel Oliekedel Forrentning og afskrivning, kr./år 3.900.000 4.300.000 D &V kr./år (faste og variable) 625.000 585.000 CO2-kvoter 0 256.000 Brændselsomkostninger kr. år 5.930.000 9.530.000 I alt kr./år 10.455.000 14.671.000 Tabel 4: Oversigt over produktionsomkostninger for elkedlen og for drift på oliekedler. Som det fremgår af tabellen har projektet en lavere årlig omkostning på ca. 4,2 mio. kr. end alternativet, hvilket er en besparelse på 29 % i forhold til oliefyring. Projek- 10
tet vil således bidrage til at AffaldVarme Aarhus kan reducere varmesalgsprisen til fjernvarmeværkerne, som kan videreføre reduktionen til taksterne for fjernvarme. 9. Projektets konsekvenser I dette afsnit belyses de samfundsøkonomiske og miljømæssige konsekvenser ved etablering af en elkedel til spids- og reservelast. Spids- og reservelastbehovet i beregningsperioden er vist herunder. Enhed TJ 2015 2016 2017 2020 2025 2030 2034 Spids- og reservelastbehov 248 147 143 131 124 118 117 Heraf elbaseret 105 35 35 35 35 35 35 Tabel 5: Spids- og reservelastbehovet målt i TJ. I projektet er der, som vist i tabellen ovenover, regnet med en varmeproduktion på elkedlen på 105 TJ i 2015 og derefter 35 TJ per år. I alternativet dækkes dette behov på oliekedlerne. Produktionen på den træpillefyrede kedel er i ens i projektet og alternativet. 9.1 Miljø- og energimæssig vurdering For oliekedlerne og træpillekedlen er Energistyrelses emissionsfaktorer anvendt, dog med den undtagelse, at SO 2 -emssionene fra oliekedlerne er sat til nul, da der anvendes svovlfri olie. For elkedlen er Energistyrelsens fremskrevne emissionsfaktorer for el anvendt. Disse baserer sig på den gennemsnitlige danske elproduktion. Da elkedlens driftstid er meget begrænset, vil der være en stor usikkerhed på dens aktuelle emissioner. Det er udfald eller mangel på varme, der er bestemmende for driftstidspunkterne, men også elprisen har betydning. De miljømæssige forhold ved projektet og alternativet er vist herunder. Samlet udledning Projektforslag Alternativ Projektfordel CO 2 -ækvivalenter (ton) 173.709 191.509. 17.800 SO 2 (ton) 36 259.964 7-29 NO X (ton) 191 157-34 PM 2,5 (ton) 11 15 4 Tabel 6: Den samlede udledning af emissioner fra spids- og reservelastproduktionen. Det ses af ovenstående tabel, at der er en reduktion af PM 2,5 (partikelemission), mens emissionen af SO 2 og NO x stiger. At udledningen af SO 2 stiger skyldes, at der anvendes svovlfri olie, mens elproduktionen udleder SO 2. Det skal dog bemærkes, at der er en stor usikkerhed på elkedlens emissioner, da de vil være afhængige af elsammensætningen på driftstidspunktet. Da elkedlen prioriteres ved lave elpriser, hvor andelen af vedvarende energi er høj, vil den aktuelle emission sandsynligvis 11
være lavere end vist i tabellen ovenover. CO 2 -udledning falder, da elproduktionen forventes mere og mere omlagt til grøn produktion. 9.2 Samfundsøkonomi De anvendte brændselspriser følger de nyeste samfundsøkonomiske forudsætninger fra Energistyrelsen, der er fra september 2012. Figuren herunder viser de anvendte brændsels- og elpriser. Kr/GJ 140 Brændselspriser Energistyrelsen september 2012, prisniveau 2011 120 100 80 60 40 20 0 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 Træpiller Gasolie El (Norpool uvægtet) Figur 5: Oversigt over de anvendte brændsels- og elpriser. Tallene i tabellen herefter kan ikke direkte sammenlignes med forudsætningerne beskrevet i de tidligere afsnit, da tabellen angiver nuværdierne og nettoafgiftsfaktoren er indregnet. 12
Projektet Nutidsværdi Træpillekedel Elkedel Oliekedler I alt Brændselsomkostninger Mio. kr. 16 62 161 239 Drift og vedligehold Mio. kr. 1 8 32 41 Kapitalomkostninger Mio. kr. 0 67 0 67 Miljøomkostninger Mio. kr. 1 4 3 9 CO2ækv-omkostninger Mio. kr. 0 5 16 21 Afgiftforvridningseffekt Mio. kr. -1-9 -17-27 I alt Mio. kr. 18 137 195 350 Alternativet Nutidsværdi Træpillekedel Elkedel Oliekedler I alt Brændselsomkostninger Mio. kr. 16 0 237 254 Drift og vedligehold Mio. kr. 1 0 41 42 Kapitalomkostninger Mio. kr. 0 0 74 74 Miljøomkostninger Mio. kr. 1 0 5 6 CO2ækv-omkostninger Mio. kr. 0 0 23 23 Afgiftforvridningseffekt Mio. kr. -1 0-25 -26 I alt Mio. kr. 18 0 355 374 Tabel 7: Det samlede samfundsøkonomiske resultat, målt i 2011-prisniveau. Som det fremgår af ovenstående tabel, er der en samfundsøkonomisk fordel på 24 mio. kr. målt i nutidsværdi ved projektet. Det svare til en besparelse på 6,4 %. Det skal dog bemærkes, at der i de samfundsøkonomiske beregninger ikke er indregnet den samfundsøkonomiske gevinst der er i, at DONG Energy kan disponere elkedelen i forhold til deres interne optimering og i forhold til deres systemydelser til elnettet. Indregnes disse vil den samfundsøkonomiske fordel af projektet øges. 10. Følsomhedsanalyser Der er lavet følsomhedsanalyser på, hvad det betyder hvis henholdsvis elprisen eller brændselspriserne stiger eller falder med 25 %. Derudover er der lavet en følsomhedsanalyse med en kalkulationsrente på 4 %, da det netop er meldt ud fra regeringen at kalkulationsrenten ændres til 4 %. Energistyrelsen har dog endnu ikke opdateret sin anbefaling. Nuværdi i Grund- Brændselspris Elpris Kalkulations- mio. kr. beregning rente Ændring +25 % -25% +25 % -25% 4 % Projektet 350 394 306 366 335 373 Alternativet 374 437 310 374 374 398 Projektfordel 24 43 4 8 39 25 Tabel 8: Resultater af følsomhedsanalyser 13
En stigning i elprisen vil forringe projektets økonomi i forhold til alternativet, mens et fald vil forbedre økonomien. Hvis brændselsprisen stiger, vil det være omvendt. Der vil dog ofte være en sammenhæng således, at hvis brændselsprisen stiger, så stiger elprisen også. En sænkning af kalkulationsrenten vil være en fordel for projektet, da de lavere driftsomkostninger vægtes højere, når kalkulationsrenten bliver lavere, hvorved investeringen betyder mindre. 14