1 Afrapportering August 2013 Projekt 7534.2012: Brug af brændselscelleteknologi på renseanlæg. Hovedansøger: EnviDan A/S Ansvarlig: Tove Beyer Udarbejdet af: Mads Møller Melchiors (Dantherm Power A/S) og Tove Beyer (EnviDan A/S) med bidrag fra Aarhus Vand. Bilag: Oprindelig ansøgning, Referenceliste Indholdsfortegnelse 1 Perspektivering... 1 2 Evaluering... 2 3 Teknisk notat... 4 4 Revisionserklæring... 17 Benyttede forkortelser: Forkortelse µchp BC GM LT-PEM SOFC PWW MCFC VPSA Nm 3 RA Beskrivelse Mikrokraftvarme Brændselscelle Gasmotor Lav temperatur polymer membran brændselscelle Faststof oxid brændselscelle Trykvandsvask Støbt carbonat brændselscelle Vakuum tryksvingningsabsorption Normal kubikmeter volumen ved 0 o C 1bar(a) Renseanlæg 1 Perspektivering 1.1 Forretningsplan og exit-strategi. Ved at sammenligne Dantherm Power s LT-PEM brændselsceller med en moderne gasmotor er konklusionen på forstudiet, er at det på nuværende tidspunkt ikke er rentabelt at benytte dansk
2 producerede brændselsceller som alternativ til gasmotorer. De typer celler, som er så langt i udvikling, at der kunne laves et demonstrationsprojekt kan ikke konkurrere med el-virkningsgraden på en moderne gasmotor. Der er BC med en højere el-virkningsgrad, som på sigt vil kunne benyttes til biogas, men de er ikke færdigudviklet, og derfor er der ikke på nuværende tidspunkt et potentiale for en forretningsplan. 1.2 Forretningsmuligheder:. Artiklen på Ing.dk har været med til at skabe offentlig fokus på problemstillingen og interesse fra forskermiljøet. Der er på sigt forretningsmuligheder og et marked, men det kræver, at de danske celleproducenter får færdigudviklet et brændselscelleprodukt, der kan benyttes til biogas og til en konkurrencedygtig pris. 1.3 Formidling: Der er udgivet en artikel om projektets konklusioner på Ing.dk, og der vil ligeledes blive skrevet en artikel til Spildevandsteknisk Tidskrift, når afrapporteringen er afsluttet. Der er holdt et oplæg om projektet på VTU-fondens Tema Dag d. 12. juni 2013. Artiklen på Ing.dk gav den effekt, at der i efterfølgende artikler/interview med ledende BC-producent (Haldor Topsøe Fuel Cells) blev henvist til vor viden om fungerende anlæg i USA. Desuden har der været interesse fra DTU Management Engineering institut, som gerne vil se den afsluttende rapport. 2 Evaluering 2.1 Redegør kort for projektets mål. Det er projektets mål at undersøge om brændselscelleanlæg kan være et renere og mere effektivt alternativ til gasmotoren under danske forhold og med den brændselscelleteknologi, som er til rådighed i Danmark. 2.2 Er projektet i mål set i forhold til udgangspunkt og eventuelle ændringer Vi har været tro mod det oprindelige oplæg og mål (Se ansøgning). Ved vores undersøgelser er der taget udgangspunkt i gasproduktionen på Viby Renseanlæg, der samtidig har fået installeret en helt ny gasmotor, som vi kunne sammenligne virkningsgrader og anlægsinvesteringer med. Udgangspunktet var Dantherm Powers LT-PEM celler, som udviklingsmæssigt er længst fremme, og som kunne benyttes til et demonstrationsanlæg efterfølgende. Projektet har sat fokus på, hvilket udviklingsniveau den danske brændselscelleteknologi er på, og om der vil være en fremtid for brændselsceller i vandbranchen i Danmark. Det ser umiddelbart ikke ud til, at brændselscellerne vil kunne konkurrere med gasmotorerne i nærmeste fremtid. Det er muligt, at anskaffe et brændselscellessystem (BC), der kan udnytte biogassen. Udviklingsmæssigt er der kommercielle systemer på markedet, men de er amerikanske. Der er adskillige anlæg i Californien, hvor BC-anlæg er attraktive, fordi der er store støttemuligheder til anlægsinvesteringer og besparelser på emissionsafgifter.
3 Et kommercielt anlæg kan på nuværende tidspunkt på ingen måde konkurrere direkte med en gasmotor trods lidt højere virkningsgrader. Et 250 kw BC-anlæg fra Fuel Cell Energy, der vil passe til Viby RA koster ca. 13 millioner Dkr. i anlægsinvesteringer inkl. gasrensning, hvorimod et gasmotoranlæg inkl. siloxaanlæg koster ca. 4 milllioner Dkr. altså under 1/3 af et BC-anlæg. Desuden er der forbundet væsentlig større udgifter til vedligehold med BC-anlægget, herunder den mere krævende gasoprensning, som samlet udgør ca. 0,13 kr/m³ biogas. Undervejs viste det sig, at den moderne gasmotor, som installeres på Viby RA har en el-virkningsgrad på 38 % og en total virkningsgrad på 91 %. Det valgte LT-PEM celleanlæg har en el-virkningsgrad på 33 % og en total virkningsgrad på 96 %. Det viser at effektmæssigt er der ikke nogen gevinst ved LT-PEM anlægget, og virkningsgradmæssigt er det ikke attraktivt, at benytte LT-PEM celle anlæg i stedet for gasmotoren. Anlægget fra Fuel Cell Energy har en el-virkningsgrad på 47 % og en total virkningsrad på 90 % og kan derfor konkurrere med gasmotorerne. Grunden til at BC-anlæggene er attraktive i Californien, er som tidligere nævnt, at der kan opnås tilskud på ca. 80 % af anlægsinvesteringerne, og samtidig er der afgifter på emissioner i Californien. Det betyder at, EPA kræver, at der indkøbes tilladelse til den forventede mængde emissioner fra det pågældende anlæg. Da der ikke er disse krav i Danmark og heller ikke de samme tilskud til anlægsinvesteringerne, er det ikke favorabelt at bruge BC i Danmark og dermed fremme udvikling/salg og få reduceret prisen på anlæggene. Et 250 kw GM anlæg skønnes at koste ca. 4 mio. kr. med årlige udgifter til vedligehold på ca. 200.000 kr. Dette giver med det estimerede el-salg en tilbagebetaling af anlægget på knapt 3 år. Et BC-anlæg i samme størrelse skønnes at koste ca. 13 mio. kr. og med årlige udgifter til vedligehold på ca. 500.000 kr. vil tilbagebetalingstiden for dette anlæg være knapt 10 år. De højere udgifter til vedligehold af BC-anlægget udligner, med de nuværende afregningspriser for el, det højere potentiale for el-salg ved bedre virkningsgrad end GM-anlægget. Derfor skal et BC-anlæg på nuværende tidspunkt ned i samme pris som et GM- anlæg, altså ca. 4 mio. kr. for at have den samme tilbagebetalingstid. Alternativt skal den årlige udgift til vedligehold reduceres til ca. 200.000 som GManlægget, da vil en pris på ca. 5,5 mio. kr. for BC-anlægget give den samme tilbagebetalingstid på ca. 3 år. Hvis gældende regler i Danmark for afgifter på emissioner af metan og NOx på strøm- og varmeproducerende anlæg større end 1 MW kom til at gælde for alle størrelser anlæg, vil et 250 kw GM-anlæg på Viby RA, skulle betale ca. 40.000 kr. i metan og NOx afgifter årligt (med 2013 afgiftssatser) Dette meget begrænsede beløb, vil ikke gøre BC-anlægget mere økonomisk attraktivt. Så det er en politisk beslutning, om BC i nærmeste fremtid skal være et attraktivt alternativ til gasmotoren/kedelanlæg på danske renseanlæg og udnyttelse af produceret biogas. 2.3 Bilag: Milepælsskemaer N/A
4 3 Teknisk notat 3.1 Forsøgsbeskrivelse: Beskriv projektets forsøg. Dette projekt er et feasibilitystudie/forstudie, og der er derfor ikke tilknyttet et fysisk forsøg, men det er en skrivebordsundersøgelse af eksisterende data på brændselscelleområdet. Der er udarbejdet et teoretisk case study på Viby Renseanlæg, som er et renseanlæg under Aarhus Vand. Projektet har undersøgt følgende områder: A) Udfordringer ved brug af brændselsceller (oprensning etc.) B) Udviklingsniveau i Danmark (typer af celler til rådighed i Danmark) C) Virkningsgrader (gasmotorer, LT-PEM, SOFC) D) Emissioner (gasmotorer/bc) E) Muligt salg af varme/el (Udgangspunkt er Viby RA med de afregningspriser, som Aarhus Vand får) F) Anlægsinvesteringer/driftsomkostninger (Ad anlæg i USA) A: Evaluering af omfang og type af nødvendig gasrensning på biogas produceret på spildevandsslam Følgende afsnit beskriver udfordringerne brug af brændselscelle på biogas, udfordringerne drejers sig hovedsageligt om nødvendig gasrensning. Gennem projektet er følgende emner undersøgt 1. Hvordan ser den typiske gaskomposition på biogassen ud? 2. Hvordan passer biogassens komposition med systemernes nuværende specifikation? 3. Hvilke muligheder er der for oprensning af biogassen? Analyser fra Aarhus Vand blev evalueret på andet statusmøde med driftslederne. Her blev repræsentative data på gaskompositionen identificeret. De relevante data er opsummeret i Tabel 1. I kolonnen længst til højre er systemets nuværende specifikation på nødvendig gaskvalitet listet. Det er tydligt, at gasrensning på flere parametre er nødvendig, før de nuværende systemer kan drives på biogas. Med udgangspunkt i EnviDans undersøgelser om teknologiens brug i USA gennemførtes en litteratursøgning på videnskabelige artikler om disse systemer. (Trendewicz, 2013) og (Dionissios, et al., 2012) lister oprensning til større brændselscellebaserede kraftvarmesystemer. Hovedkomponenter fra (Dionissios, et al., 2012) er listet i Tabel 2, værdierne for andre type systemer ligger i samme størrelsesorden som for Dantherm Powers specifikation.
5 Marselisborg RA 16/11-09 Marselisborg RA 25/2-2011 Viby renseanlæg 1/5-12 Siloxaner[mg/m3] 17 24 Silicium[mg/m3] 1,9 6,6 9,1 H2S[ppm] 510 441 O2[%] 0 0,18 0,29 0,35 CO2[%] 37,7 40 N2[%] 0,2 0,86 CH4[%] 62,1 59 Waterdewpoint [C] Tabel 1, Analyseresultater af biogas på Marselisborg og Viby RA, og krav til gas til FC. Viby renseanlæg 24/5-12 kl11:05 Røggas, bedste gæt driftsledere Krav FC baseret µcph 0 0 <5 <0,5 <5 <0,6 >95 Ca 40 <-10
6 Tabel 2: Tolerancer for forurening i BC. Den nødvendige gasrensning minder meget om opgradering af biogas til naturgaskvalitet. Der findes i verden en række opgraderingsanlæg, hvoraf fordelingen på verdensplan hentet fra Status for opgraderingsteknologier, 2013 kan ses på. Det kan ses at hoveddelen af erfaringer med opgradering af biogas ligger i Tyskland og Sverige. Det er derfor nærliggende at undersøge producenter af opgraderingsteknologi, der leverer til disse lande.
7 Figur 1: Antal af opgraderingsanlæg på verdensplan. Gennem en informationssøgning blev identificeret og rangordnet efter antal en række producenter af løsninger til gasoprensning. Producenter med højest rangering er listet i Tabel 3 De listede producenter blev kontaktet for verifikation af data. Ifølge Thomas Persson fra Svensk gasteknisk center benyttes en række forskellige opgraderingsteknikker på rensningsanlæg i Sverige. Der er således ikke nogen foretrukken teknologi mht. sporstoffer i biogassen. Teknologien vælges ud fra generelle økonomiske betragtninger. Firmanavn Opgraderingsteknologi Hjemmeside Cirmac Membrane/VPSA/Chemisorbtion http://www.cirmac.com/ Eisenmann Membrane www.eisenmann.com Envitech Membrane http://www.envitecbiogas.com/ Malmberg PWW www.malmberg.se Bioerdgastech GmbH ÖKOBIT GmbH Membrane/PWW/Chemisorbtion/organicsorbtion http://www.oekobitbiogas.com/en Tabel 3: Leverandører af gasrensningsanlæg. Aktiviteter i Danmark De tre naturgas distributionsselskaber i Danmark er med den seneste energiaftale forpligtet til, at understøtter henvendelser fra biogasproducenter, der forespørger på pris for opgradering og
8 injicering af opgraderet biogas på naturgasnettet. HMN Gassalg forventer ifølge (Biogassens vej ind i naturgasnettet, 2013),at der inden 2020 injiceres 200 mio. Nm 3 årligt. Der vil derfor sandsynligvis opbygges kompetencer i Danmark frem mod 2020 indenfor biogas opgradering. Dette sikrer, at vedligehold og reparationer på opgraderingsanlæg kan ske kosteffektivt. Der kunne med fordel tilsigtes en koordinering i biogasbranchen på indkøb af opgraderingsanlæg. Et par eksempler på indkøbspriser på opgraderingsanlæg er givet i (Biogassens vej ind i naturgasnettet, 2013) og er gengivet på Figur 2 og Figur 3. Figur 2: Eksempler på gasopgraderingsanlæg fra Malmberg. Figur 3: Eksempler på gasopgraderingsanlæg fra Ammongas A/S.
9 Konklusion på evaluering af gasrensning Det vil være nødvendigt at integrere gasrensning af biogassen inden den kan bruges i et brændselscellebaseret mikrokraftvarmesystem. Oprensningen skal opfatte CO 2, H 2 S, vand, siloxaner og silicium. Nødvendig oprensning ligger tæt op af krav til opgradering af biogas til bio-naturgas (min. 97 % metanindhold), og leverandører fra denne branche, der leverer til Tyskland eller Sverige vil være relevante at inddrage. Opgraderingen er investeringstung og der på løber også betydelige driftsomkostninger.opgraderings teknologien kan vælges ud fra økonomiske betragtninger, men der er ikke nogen foretrukken teknologi til biogas fra spildevandsslam. Der kan med fordel følges tendenser fra naturgasbranchen, specielt naturgas distributionsselskaber vil frem mod 2020 have en del interaktion med ejere af opgraderingsanlæg til bio-naturgas. B: Udviklingsniveau af brændselscellesystemer i Danmark Følgende afsnit opsummerer vigtige aktører i brændselscellebranchen i Danmark og produkters udviklingsniveau. En oversigt over aktører i brændselscellebranchen kan ses på Figur 4Fejl! Henvisningskilde ikke fundet., figuren er klippet til så kun systemproducenter fremtræder. De mest interessante produkter i sammenhæng med brug på rensningsanlæg er de stationære anlæg til kontinuert drift med varmegenvinding. Disse er markeret med grøn firkant på Figur 4. I alt er der fire aktører listet under dette segment. Disse er: Dantherm Power, IRD, Topsøe Fuel Cell og TREFOR. TREFOR s aktiviteter er koncentreret igennem ejerskab i IRD. IRD koncentrerer sig om systemer, der benytter ren brint som brændsel, og er således ikke interessant i forbindelse med biogas som brændsel. Topsøe Fuel Cell koncentrerer sig om reformerings- og brændselscelle-kernen som de leverer til systemintegratorer som Dantherm Power. Topsøe Fuel Cell har tidligere haft et svensk samarbejde omkring større systemer 50 kw, men ifølge vore informationer er der for nuværende ikke systemer tilgængelige. Brændselscellebaseret µchp er i Danmark koncentreret om systemer med effekter på 1-3kW el tilsigtet er levering af el og varme i et parcelhus. Eksempler på de produkter producenterne leverer, kan ses på Figur 5. Figuren viser µchp systemer markeret med grøn firkant. Wärtsilä systemet, er ikke pt. tilgængeligt, er markeret med lilla. Udviklingsniveauet er vist på den horisontale akse. Det ses at µchp systemerne er markeret som R&D, med en fod i demonstration. Den nuværende generation af LT-PEM µchp har kørt en tidsbegrænset demonstration af 20 systemer i fyringssæsonen 2012/2013. Samlet set har de 20 systemer kørt over 128.000 timer produceret over 100.000 kwh el og 200.000 kwh varme til de 20 husstande, hvor de er installeret. Systemet har de nødvendige godkendelser til at blive installeret med gaskvalitet som beskrevet i Tabel 1. Systemernes lille effektklasse gør, at det nuværende system ikke umiddelbart kan benyttes ved løsninger op til 250 kw. Der skal designes et dedikeret system baseret på teknologien. De nuværende systemer ville dog kunne bruges til at demonstrere teknologiens modenhed i applikationen, hvis økonomisk analyse konkluderer, at der er et potentiale.
Figur 4: Danske aktører i brændselscellebranchen. 10
11 Figur 5: Eksempler på danske brændselscelleprodukter, 2013. C: Evaluering af driftsparametre på brændselscellebaseret mikrokraftvarme sammenlignet med nuværende løsning gasmotorer Omkostning ved gasoprensning Priserne for gasoprensningen benyttet på spildevandsanlæg i USA og gasrensningsanlæg i Europa(opgraderings til bio-naturgas) ligger i samme størrelsesorden, omkring 8-15 øre/kwh gas (køb, installation og drift af anlægget) for små anlæg ~2 stk. 250 kw motorer. En oversigt over anlægsstørrelser er gengivet fra (Chen, et al., 2010) i Tabel 4, desuden er tilføjet gasforbruget for en gasmotor, der bruges som standard størrelse af Aarhus Vand. Omkostning til gasrensning udgør 28-52 % af markedsprisen på naturgas eller 7-14 % af afregningsprisen på 107 øre/kwh el (gennemsnit af energistyrelsens forventede afregningspriser for 2013-2016) som den producerede el afsættes til. Der er altså tale om en betydelig merudgift til gasrensning.
12 Anlægsstørrelse Biogas input[nm3/d] Opgraderingspris[øre/kWh gas] 1 stk. 250 kw 2.400 - motor lille <4.600 13 mellem 4.600-46.000 7 stor >46.000 0,1 Tabel 4: Pris på oprensning af gas for forskellig størrelse anlæg. El-virkningsgrad Virkningsgraderne for el og varme, der nævnes i denne rapport, er bestemt på baggrund af biogassens nedre brændværdi (LHV) Data fra Aarhus Vand og litteraturen viser en el-virkningsgrad af gasmotorerne på ca. 40-42 %. Varmevirkningsgraden er i høj grad bestemt af installationens returtemperatur, som vil være ens for de to teknologier. Benchmarking af teknologierne laves således bedst ved at sammenholde el virkningsgraden. Dantherm Power arbejder primært med (LT-PEM-FC) og solid oxide fuel cell (SOFC) teknologierne. Indledende diskussion i projektet drejede sig om at benytte LT-PEM-FC teknologien, da det er den teknologi som Dantherm Power har i demonstration ifm. bla. projektet Dansk mikrokraftvarme. Teknologien er på nuværende tidspunkt integreret i små systemer og den producerede effekt er 1 kw el el-virkningsgraden er 33 %, hvilket er væsentligt lavere end den 250 kw gasmotor der benchmarkes imod. Gasmotores el-virkningsgrad stiger med størrelsen af motoren. Dette er illustreret på Figur 6, det ses at op til ca. 20 kw anses 33 % for en høj el-virkningsgrad. Blandt brændselscelleteknologier har SOFC teknologien potentiale for den højeste el-virkningsgrad (Trendewicz, 2013) rapporterer om 51,6 % el-virkningsgrad på et 300 kw system på biogas produceret på spildevandsslam. Dantherm Power har i 2012 gennemført forsøg i laboratoriemiljø med lignende el-virkningsgrader på et SOFC system i 1 kw el-klassen på naturgas.
13 Gas engine efficiency on natural gas Electrical efficiency[%lhv] 45% 43% 41% 39% 37% 35% 33% 31% 29% 27% 25% 0 50 100 150 200 250 Engine power[kw] Gas engine efficiency on natural gas Figur 6: Sammenhæng mellem motorstørrelse og el-virkningsgrad. Konklusion på evaluering af driftsparametre Det system, som Dantherm Power har mulighed for at demonstrere på nuværende tidspunkt, har meget lav effekt og lavere el-virkningsgrad sammenlignet med den nuværende løsning med gasmotorer. Der er ingen værdi i at sigte mod at bruge LT-PEM teknologien på renseanlæg. På sigt vil SOFC teknologien kunne bidrage med en effektivitetsstigning på ca.10 %. D: Emissioner Følgende afsnit indeholder en gennemgang af potentialet for emissionsreduktion ved brændselscelleteknologien. Beregningerne er lavet på begrænset datagrundlag og er at betegne som indikative. Den nuværende løsning med gasmotorer udleder en række emissioner CO 2 fra forbrænding CH 4 slip fra forbrænding NOx fra forbrændingen SOx fra forbrænding, svovlet er oprindeligt indhold i biogassen Der er ikke forskel i emission af CO 2 for de to teknologier. Det har ikke været muligt at komme i besiddelse af egentlige emissionsmålinger fra motorer på biogas, derfor benyttes data for motorer på naturgas, som sammenholdes med grænseværdier for biogas-motorer oplyst af producenten MAN.
14 Gasmotorer udleder ca. 465 g metan og 135 g NOx pr. GJ indfyret effekt på naturgas. Det svarer til 8,7 ton metan og 2,5 ton NOx årligt pr 250 kw el motor, ved 100 % last. Emissioner af metan måles normalt med instrumenter, der måler volumenandel i røggassen. Ovenstående tal svarer til at, røggassen indeholder 0,23 vol. % metan. Dette svarer til at 97,6 % af den indfyrede effekt udnyttes. Indikationer fra producentens grænseværdier på biogas er, at emissionerne ligger i samme område. Hvis et brændselscellebaseret µchp med gasrensning skal opnå lavere emissioner pr. Nm 3 biogas, skal den samlede udledning fra gasrensningen og brændselscelleanlægget være lavere end ovenstående. På Figur 7 er vist et overordnet layout på hhv. en gasmotor og et brændselscellesystem med tilhørende gasrensning. Det ses, at for at opnå samme metanudledning for de to layouts skal metanindholdet i den afkastede CO 2 fra gasrensningen være på 3,5 % vol., hvor den reelt ligger på 0,1 % vol. på aminvask gasrensning. Dette svarer til, at der ved et BC-anlæg udledes 14 g metan/gj, som stammer fra oprensningen, som er betydelig mindre end 465 g metan/gj, som udledes fra gasmotoren. Figur 7: Skematisk fremstilling af metanemissioner fra hhv. gasmotor og BC-anlæg. En oversigt over metanemission fra opgraderingsanlæg er hentet fra (Status for opgraderingsteknologier, 2013) er gengivet i Tabel 5. Producenter af gasrensningsudstyr, der besvarede forespørgsel fra Dantherm Power, lister mellem 0,05 og 0,5 % metanemission i den afblæste CO 2. Ved den høje metanemission anbefales kobling med en katalysator på afgangsgassen, hvilket fjerner metanen ved afbrænding. I Tyskland er der lovkrav om et metanindhold i den afblæste CO 2 på max. 0,2 %, i Sverige er samme lovkrav 1 %,
15 Teknologi Metantab [%] Trykvandsvask 1 Genosorbvask 1,5 Aminvask 0,1 Membran 0,5-2 Tryksvingningsabsorption 1,5-2 Tabel 5: Metanemission ved forskellige gasopgraderingsteknologier Svovlemissionen fra opgraderingsteknologien kan sænkes ved absorption af svovlen, dog udleder flere af opgraderingsteknologierne svovlen som H 2 S sammen med CO 2 en. Der er således ikke større potentiale for begrænsning af svovludledning end ved at rense biogassen for svovl inden den forbruges i en gasmotor Konklusion på emissioner Der er et potentiale for at opnå en emissionsbesparelse primært på metan og NOx, når der benchmarkes mod, at udnytte biogassen i en gasmotor. Alle opgraderingsteknologier giver en emissionsbesparelse, hvor besparelsen er størst ved aminvask. Potentiel emissionsreduktion af metan ved implementering af aminvask og et brændselscellebaseret system er 97 % af den nuværende udledte mængde metan (8,7 ton/år) svarende til 8,4 ton/år. Potentiel emissionsreduktion af NOx ved implementering af aminvask og et brændselscellebaseret system er 100 % af den nuværende udledte mængde NOx (2,5 ton/år) svarende til 2,5 ton/år. Implementering af aminvask og et brændselscellebaseret system vil ikke bidrage til reduktion af CO 2 eller svovl. E: Muligt salg af varme og El fra Viby RA Følgende afsnit indeholder et estimat af potentialet for salg af varme og el produceret ved udnyttelse af den producerede biogas på Viby RA. Beregningerne er lavet på begrænset datagrundlag og er at betegne som indikativ. Ud fra tilgængelige driftsdata for Viby RA og erfaringstal fra branchen, er der udarbejdet et estimat over den forventede varme og el-produktion ved henholdsvis et 250 kw MCFC-anlæg fra Fuel Cell Energy og en 250 kw MAN gasmotor, som nyligt er installeret på Viby Renseanlæg. I tabellen herunder er der til sammenligning oplistet nøgletal for de to typer anlæg. Der forudsættes en daglig biogasproduktion på 1680 Nm 3 med 65 % methanindhold, et gennemsnitligt varmebehov på 3.600 kwh/d, der afregnes 1,07 kr./kwh el, der afsættes til nettet og 0,15 kr./kwh varme (oplyst af Aarhus Vand), der afsættes til fjernvarmenettet:
16 El-virningsgrad (%) Potentielt salg af el (kr/år) Varmevirkningsgrad (%) Potentielt salg af varme (kr/år) Gasmotor 38 Ca. 1,6 mio. 53 Ca. 116.000 BC LT-PEM* 33 N/A 63 N/A MC 47 Ca. 2,0 mio. 43 Ca. 60.000 Tabel 6: Sammenligning af GM og BC anlæg * LT-PEM cellen er taget med til sammenligning af virkningsgraderne. Det ses af ovenstående tabel, at der er mulighed for en pæn indtægt fra salg af el for begge løsninger, og pga. den højere el-virkningsgrad for BC-systemet ses der en potentiel større indtægt på 20 % ved et BC system end ved gasmotoren. Derimod ser det potentielle salg af varme ikke ud til at være en større gevinst, specielt ikke for BC-systemet, og derfor vil det formentlig ikke være besværet værd at få en afsætningsaftale med fjernvarmenetværket i stand. F: Anlægsinvesteringer/driftsomkostninger. Følgende afsnit indeholder et overslag på anlægsinvesteringer på hhv. en 250 kw MAN gasmotor og et 250 kw BC-anlæg fra Fuel Cell Energy og årlige udgifter til vedligehold og en estimeret tilbagebetalingstid baseret på det mulige salg af el og varme fra Viby RA. Der ses af ovenstående afsnit, at der er en god udnyttelse af den producerede biogas ved drift af et MC- BC-anlæg fra Fuel Cell Energy. I det ovenstående afsnit, er der ikke taget hensyn til økonomien for anlæg og drift af de to typer anlæg. For at kunne lave en endelig vurdering af, hvorvidt BC-anlæg vil være et interessant alternativ til gasmotoren, er der udarbejdet et estimat på anlægsinvesteringer, årlige udgifter til vedligehold og en afskrivningsperiode på baggrund de potentielle salg af el og varme. Der er benyttet priser og erfaringstal fra brancherne til udarbejdelse af nøgletallene i nedenstående tabel. Vedligehold for gasmotoranlæg forudsættes i branchen at ligge på ca. 0,30 kr./nm 3, der forbrændes i motoren, og at forsyningerne kan optage lån til anlægsinvesteringerne med en årlig rente på 3 %. Indtægter for salg af el og varme (kr/år) Anlægsinvesteringer, 250 kw anlæg (kr/kw) Udgifter vedligehold (kr/år) Tilbagebetaling Gasmotor Ca. 1,7 mio Ca. 4 mio Ca. 185.000 Ca. 3 BC MC Ca. 2,0 mio Ca. 13 mio Ca. 490.000 Ca. 10 Tabel 7: Nøgletal for anlæg og drift af GM og BC-anlæg (år)
17 Af ovenstående nøgletal, ses det, at gasmotoren vil være den mest økonomisk favorable løsning, da anlægsudgifterne, og det årlige vedligehold er langt mindre end BC-anlægget. Tilbagebetalingstiden for BC-anlægget er næsten 4 gange så lang som for gasmotoren, og der er endnu ikke mange erfaringer med levetiden på BC-anlæggene, da det er relativt ny teknologi i vandbranchen. I Californien bliver BC-anlæggene økonomisk fordelagtige, da den Californiske stat yder et tilskud på ca. 80 % af anlægsinvesteringerne. Der skal ligeledes betales emissionsafgifter for gasmotoranlæg, hvorimod BC-anlæg er afgiftsfrie. Ved disse ordninger bliver BC-anlæggene mere økonomisk fordelagtige. 4 Revisionserklæring 4.1 Vedlæg revideret og påtegnet projektregnskab, revisionsberetning og evt. meddelelser samt bemærkninger jf. VTU-Fondens revisionsinstrukser: Revisionsinstruks for tilskud ydet af Vandsektorens Teknologiudviklingsfond. For revision af regnskaber for projekttilskud på 250.000 kr. og derover. Nærværende instruks trådte i kraft den 31. januar 2012. Fremsendes senere.