Energiafgift opgjort efter røggasmetoden

FORCE Technology Brøndby d. 15/11-2011 LKG/LPJ 111-23664/111-31534 Energiafgift opgjort efter røggasmetoden 1. Indhold 1. Indhold... 1 2. Indledning... 1 3. Målere... 2 4. Kvalitetskrav... 3 5. Gennemgang af enkeltmålere og forslag til kvalitetskrav... 5 5.1. Flowmåler... 5 5.2. Densitet (røggassammensætning, temperatur og tryk)... 5 5.3. Temperaturmåler... 5 5.4. Trykmåler... 5 5.5. Vandmåler... 6 5.6. Iltmåler... 6 6. Usikkerhedsbudgetter... Fejl! Bogmærke er ikke defineret. 7. Forslag til formulering af kvalitetskrav i bekendtgørelsen... 6 8. Udetid Hvordan håndteres perioder uden måleresultater?... 7 9. Hvad kan værkerne gøre for at sikre pålidelige målinger... 8 10. Bilagsoversigt... 8 2. Indledning I Lov om ændring af lov om afgift af elektricitet og forskellige andre love (Lov nr. 625 af 14/6 2011), lægges der op til at røggasmetoden bliver et valgfrit alternativ til den allerede eksisterende beregningsform, som baseres på energimålere som beregningsgrundlag for afgiftsbetaling. Røggasmetoden tager udelukkende udgangspunkt i en måling af røggasmængden i m³(n,t)/h ved en reference iltkoncentration. 111-23664 1

Figur 1 Klip fra lov nr. 625 af 14/6/2011 5a: I loven er der ikke taget stilling til hvordan og ved hvilken kvalitet målingerne skal foregå. Dette notat diskuterer de muligheder der foreligger og stiller forslag til bekendtgørelsestekst vedr. målinger og kvalitetskontrol af målere. Energi-, tillægs- og CO 2 afgifterne er af en sådan størrelse, at det er entydigt, at det er vigtigt at måle meget præcist, således at der hverken afregnes for meget eller for lidt. Loven stiller ikke minimumskrav til kvaliteten af de målere, der indgår i røggasmetoden, men giver mulighed for at uddybe dette i tilhørende regler (stk 4). I dette notat redegøres der for de muligheder der foreligger og stiller forslag til bekendtgørelsestekst vedr. målinger, og kvalitetskontrol af målere. Notatet tager også stilling til, hvordan man kan opnå større præcision og sikkerhed for altid at have et tilfredsstillende måleresultat. Notatet diskuterer også hvordan afgiften kan afregnes ved udetid på målere. 3. Målere Til røggasmetoden indgår følgende målere, som placeres i skorstenen eller efter sidste enhed (rensning, kondensering etc.): Flowmåler o Måler flowet i m³/h Densitet (røggassammensætning, temperatur og tryk) o For visse typer flowmålere skal også røggassens densitet kendes Temperaturmåler o Benyttes til at korrigere flowet til normal tilstand (0 C) Trykmåler (statisk tryk) o Benyttes til at korrigere flowet til normal tilstand (101,3 kpa) Vandmåler o Benyttes til at korrigere flowet til tør tilstand Iltmåler o Benyttes til at korrigere flowet til støkiometrisk forbrænding (0 vol % O 2 eller lambda 1) Den ønskede kvalitet kan opnås, selvom der anvendes erstatningsværdier for visse af disse målere. 111-23664 2

4. Kvalitetskrav I forbrændingsbekendtgørelsen stilles der krav om AMS (Automatisk Målende Systemer) for en række parametre på affaldsforbrændingsanlæg, og der er fastsat en række kvalitetskrav for de primære AMS, der benyttes til miljørapportering, NO X afgiftsberegning og grønne regnskaber. AMS kvalitetssikres efter DS/EN 14181. Der er imidlertid ikke krav om AMS flowmålere, og der er ikke fastsat kvalitetskrav til de perifere AMS (tryk, temperatur, ilt mv.). Kvalitetssystemet beskrevet i DS/EN 14181 er velkendt for alle danske forbrændingsanlæg, men beskrives alligevel kort i det følgende: QAL 1 (kvalitetsniveau 1) o Udføres én gang ved installation af måler. Omfatter bla en beregning af om måleren i den pågældende installation (udtagssonde, placering etc) kan leve op til kvalitetskravene i affaldsforbrændingsbekendtgørelsen. QAL 2 (kvalitetsniveau 2) o Udføres hvert 3 år. o Er kalibreringen af måleren ved 15 parallel målinger over 3 dage, som udføres med de såkaldte SRM-metoder (Standard Reference Metoder) af et externt og akkrediteret målefirma. o Omfatter også en funktionstest, der bla. sikrer, at måleren er i orden inden kalibreringen. QAL 3 (kvalitetsniveau 3) o Udføres normalt ca. hver 2-4 uge. o Er anlæggets egenkontrol af måleren og består af en løbende kontrol af måleren vha. kalibreringsgasser eller lign. kombineret med kontrolkort. AST (Årlig kontrol) o Udføres én gang om året i de år, hvor der ikke udføres en QAL2 o Består af 5 parallelmålinger med SRM over en dag. Det kontrolleres om måleren fungerer og om kalibreringsfunktionen fra QAL 2 stadig er gyldig. o Omfatter også en funktionstest, der bla. sikrer, at måleren er i orden inden kontrollen. Figur 2 I NO X afgiftsbekendtgørelsen er der stillet kvalitetskrav til flowmålere og NO X -målere: Formuleringerne i NO X -afgiftsbekendtgørelsen bærer bla. præg af, at der pt. ikke foreligger en EN standard til kalibrering af flowmålere. Denne standard er imidlertid på vej og forventes at være klar i 2013. Viden om indholdet af denne nye standard er benyttet i det efterfølgende. Når standarden udkommer, vil det være relevant at tilpasse bekendtgørelsen til den nye standard. I affaldsforbrændingsbekendtgørelsen defineres kvalitetskravene til målerne som en procent af emissionsgrænseværdien, der også defineres i bekendtgørelsen. For ikke at forvirre begreberne benyttes der i det følgende den samme definition af kvalitetskravene, men da der ikke er nogen emissionsgrænseværdier 111-23664 3

for de aktuelle parametre, anvendes enten en procent af måleområde eller en absolut værdi til erstatning for kvalitetskravet. Ved anvendelse af kvalitetssystemet beskrevet i DS/EN 14181 kan de foreslåede kvalitetskrav anvendes direkte, således at det er helt entydigt for brugerne, at det er den samme definition af kvalitetskrav, som brugerne er vant til at anvende i forbindelse med kvalitetssikring af AMS på affaldsforbrændingsanlæg. 111-23664 4

5. Gennemgang af enkeltmålere og forslag til kvalitetskrav En typisk flowmåling korrigeret til normaltilstand, tør gas ved 0% ilt beregnes på følgende måde: I ovenstående formel er flowet antaget målt i m³/h, selvom der som oftest måles m/s, som korrigeres for kanaldimensionerne til m³/h ved aktuel tryk og temperatur. Visse flowmålere skal bruge røggassens densitet for at beregne hastigheden. 5.1. Flowmåler Flowmåleren er den primære måler i denne sammenhæng, og en fejlmåling vil have en direkte indflydelse på det korrigerede resultat. Det er derfor også den måler, hvor det er væsentligst at stille et skrapt kvalitetskrav. Der foreslås et kvalitetskrav på 2 % af den højeste målte værdi (målt med referencemålemetoden ved QAL2). Referencemetoden der benyttes til at fastlægge kalibreringsfunktionen for AMS, skal som minimum kunne opfylde det samme kvalitetskrav. Ved den nyligt afholdte ringtest for flowmålere, både Referencemetode og AMS, var det kun sporgasmålingen, isotopmetoden, der med 1-2% usikkerhed (95 % konfidensinterval), som kunne opfylde dette kvalitetskrav. 5.2. Densitet (røggassammensætning, temperatur og tryk) De typer flowmålere (baseret på pitotrør eller anubar), hvor densiteten indgår, kan formodentlig ikke leve op til et kvalitetskrav på 2 %, hvorfor et kvalitetskrav til densitets densitetsmålingen ikke er relevant. Densiteten beregnes ud fra måling eller beregning af røggassens hovedkomponenter (O 2, CO 2, H 2 O og N 2 ) samt gassens aktuelle tryk og temperatur. Alle disse oplysninger er normalt til rådighed på et affaldsforbrændingsanlæg. 5.3. Temperaturmåler Temperaturmålingen har en betydende effekt på det korrigerede resultat og anses for at være en måler, der bør QAL2 kalibreres med et passende kvalitetskrav. Der foreslås et kvalitetskrav på 2 C absolut og en QAL2 kalibrering. Temperaturen måles med et termoelement f.eks. type K eller en PT100 føler. Disse kan enten kalibreres insitu ved parallelmåling eller med en transportabel temperaturkalibrator. Hvis der benyttes ultralydsmåling som AMS, kan denne også måle temperaturen med tilstrækkelig god nøjagtighed, og denne metode behøver ikke at blive kalibreret. Temperaturmåleren bør kalibreres ved en QAL2. En ultralydsmåler behøver ikke at QAL2 kalibreres for temperatur. 5.4. Trykmåler Trykmålingen har så stor effekt på det korrigerede resultat, at der ikke kan anvendes en fast værdi. Trykket i kanalen vil på de fleste anlæg være nogenlunde konstant, men barometerstanden varierer fra dag til dag. Det samlede tryk vil dermed variere svarende til variationen i barometerstanden, som er op til ± 50 mbar 1. 1 Hvis barometerstanden er normalfordelt omkring 1013 mbar og der anvendes en fast værdi for trykket vil afgiftsbetalingen set over året blive den samme som hvis trykket måles. 111-23664 5

Det anbefales, at der stilles krav om, at der anvendes en absolut trykmåler i kanalen. Det samlede tryk skal kunne leveres med en usikkerhed på ± 5 mbar (95 % konfidens interval). Det anbefales, at der ikke stilles krav om metode til trykmåling eller kvalitetssikring af trykmåleren, men det anbefales, at trykmålere kontrolleres og serviceres jævnligt. 5.5. Vandmåler Vandmålingen har en betydende indflydelse på det korrigerede resultat. Der foreslås et kvalitetskrav på 0,5 vol % absolut og en QAL2 kalibrering. Referencemetoden til kalibrering af vandmåleren er den gravimetriske metode, hvor vand udkondenseres og vejes. Det er vigtigt at opsamle en tilpas stor mængde vand for at få lav usikkerhed. Samtidig opnås en stor gennemsuget gasmængde, således at der også opnås lav usikkerhed på denne måling. Det er ligeledes vigtigt at sikre lav temperatur for udkondenseringen, så dugpunktet på den gennemsugede gas bliver så lavt som muligt. Der findes flere typer AMS der også måler vand med god nøjagtighed, bl. a. FTIR, gasfilterkorrolation og dugpunktsmåling med kølet spejl. 5.6. Iltmåler Iltmålingen har en væsentlig indflydelse på det korrigerede resultat. Der skal korrigeres fra 7-12 vol % til 0 vol %, hvilket stiller store krav til kvaliteten af iltmåleren. Der foreslås et kvalitetskrav på 0,2 vol % absolut og en QAL2 kalibrering. Det anbefales, at man ikke anvender kalibreringsfunktionen fra QAL2, men sikrer sig, at måleren viser korrekt ved justering og QAL3. Kvalitetskravet bør kunne opfyldes af gode målere baseret på paramagnetiske- eller ZrO 2 -målere. Bør indgå i den normale QAL3 rutine, men skal justeres hvis værdien ligger udenfor ±0,2% absolut. 6. Forslag til formulering af kvalitetskrav i bekendtgørelsen Med udgangspunkt i ovenstående betragtninger foreslås her et forslag til bekendtgørelses tekst vedr. kvalitetssikring af målere der indgår i røggasmetoden til bestemmelse af affaldsvarmeafgiften. 111-23664 6

Tabel 1 Stk. 1. Stk. 2. Stk. 3. Stk. 4. Stk. 5. Stk. 6. Stk. 7. Forslag til bekendtgørelsestekst Kvalitetskrav til AMS. AMS målere med samlet usikkerhed beregnet efter DS/EN ISO 14956 eller DS/EN 15267, der er mindre end de nedenstående kvalitetskrav, kan anvendes. Nødvendige AMS. Der skal installeres AMS for flow, ilt, vand, tryk og temperatur. Trykmåleren skal kunne levere en trykværdi med en usikkerhed på maksimalt ± 5 mbar (95 % konfidens interval). Trykmåleren skal kontrolleres og serviceres jævnligt. AMS for ilt og vand. Virksomheden skal kvalitetssikre og kalibrere AMS for ilt og vand efter DS/EN 14181 med følgende kvalitetskrav: 1) Ilt: 0,2 vol % absolut 2) Vand: 0,5 vol % absolut Det anbefales at justere ilt og vandmålere frem for at anvende kalibreringsfunktionen. AMS for flow. Virksomheden skal kvalitetssikre og kalibrere AMS for flow efter principperne i DS/EN 14181: 1) QAL2 består af mindst 15 målinger fordelt over mindst en dag og mindst 2 lastområder. Såfremt der ikke kan opnås to lastområder kan det accepteres at QAL 2 består af 9 målinger fordelt over mindst en dag og et lastområde. 2) AST består af mindst 5 målinger. 3) Kvalitetskravet for flow er 2 % af højeste flowværdi under QAL2. 4) QAL3 skal ikke udføres for flow målere AMS for temperatur. Virksomheden skal kvalitetssikre og kalibrere AMS for temperatur efter principperne i DS/EN 14181: 1) Der skal udføres en homogenitetstest for temperatur. Hvis temperaturen er inhomogen skal der udføres traversering under QAL2 og AST. 2) QAL2 består af mindst 15 målinger fordelt over mindst en dag og mindst 2 lastområder. Såfremt der ikke kan opnås to lastområder, kan det accepteres, at QAL 2 består af 9 målinger fordelt over mindst en dag og et lastområde. 3) AST består af mindst 5 målinger. 4) For ultralydsmålere skal ikke udføres QAL2 og AST for temperatur. 5) Kvalitetskravet for temperatur er 2 C absolut. Referencemetoder (SRM). Som referencemetode ved kalibrering og kontrol benyttes DS/EN metoder eller alternative metoder med en usikkerhed (95 % konfidens interval), der som minimum er bedre end kvalitetskravet. Test af installation og målested. Ved nyinstallation af AMS testes installation og målested i henhold til DS/EN 15259. 7. Udetid Hvordan håndteres perioder uden måleresultater? Figur 3 I NO X afgiftsbekendgørelsen er benyttet følgende formulering: Ved eventuel udetid for måleudstyr, der anvendes til energibalancemetoden, anvendes som hovedregel timemiddelmålingen før og efter udetiden som værende gældende under udetiden. Det anbefales, at betingelserne for udetid skrives ind i bekendtgørelsen, således at det er ens for alle og uden tvivl, hvordan man gør, og hvor længe udetider kan accepteres uden aftale. 111-23664 7

En anden mulighed kunne være at benytte energibalancemetoden ved udetid på målere der vedr. røggasmetoden. Forslag til udetidsregler for de enkelte målere, som bør fremgå af bekendtgørelsen. Flowmåler o Den maksimale tilladte udetid for flowmåleren er 1 uge. o Som erstatningsværdi i udetidsperioden anvendes den højeste målte timeværdi for flow, der er registreret i den seneste uge, hvor der er foretaget måling under normalt forekommende maksimal last. o Når den tiladte udetid er gået skal energiballance metoden tages i anvendelse. o Alternativt kan SKAT beslutte at flowmåleren altid skal virke, og at overgangen til energiballancemetoden skal ske efter én dag med udetid (der skal lige være mulighed for service etc.) (da dette er den primære måler er det måske meget rimeligt). Iltmåler og vandmåler o Den maksimale tilladte udetid for måleren er 2 uger. o Som erstatningsværdi i udetidsperioden anvendes den sidste valide timeværdi, der er registreret i den seneste uge, hvor der er foretaget måling under normalt forekommende maksimal last. o Når den tilladte udetid er gået skal energiballance metoden tages i anvendelse. Temperaturmåler og trykmåler o Den maksimale tilladte udetid for måleren er 1 måned. o Som erstatningsværdi i udetidsperioden anvendes den sidste valide timeværdi, der er registreret i den seneste uge, hvor der er foretaget måling under normalt forekommende maksimal last. o Når den tilladte udetid er gået skal energiballance metoden tages i anvendelse. 8. Hvad kan værkerne gøre for at sikre pålidelige målinger Ud over de foreslåede bekendtgørelseskrav er der en række ting, som de enkelte anlæg kan gøre for at sikre de mest præcise og pålidelige resultater til afregning af energiafgiften: Indarbejde de omtalte målere i QAL 3-systemet, så der sikres faste kalibreringsintervaller. Anvende SRM metoder med mindste usikkerhed. Opsætte redundante målere, som dels er kontrol over for hinanden, dels minimerer udetiden. Målestedets placering og indretning bør opfylde kravene i DS/EN 15259 både med hensyn til gridmålinger og homogenitet. Der kan anvendes skrappere krav til eksempelvis gridmålinger (flowmålingen), da standardens krav er relativt lempelige. 9. Bilagsoversigt Bilag 1 Notat om flowmålere 111-23664 8

Bilag 1 Notat om flowmålere Flowmetoder På baggrund af resultaterne fra ringtest udført for validering af den kommende CEN-standard, del 1, for SRM til hastigheds- og flowmålinger, er det besluttet, at der kan benyttes flere forskellige metoder til bestemmelse af hastighed og flow i standarden. Metoder der indgik i valideringen, er pitotrør, vingehjulsanemometer samt sporgasmåling. Pitotrør og vingehjul er punktmålinger af hastighed, som traverseres over kanaltværsnittet, hvorefter flowet beregnes. Disse metoder bestemmer altså både hastighed og flow. Pitotrør skal endvidere bruge røggassens densitet.. Sporgasmålingerne derimod bestemmer det totale flow enten ved en tid/vejlængdemåling (time of flight), eller ved en måling af fortyndingen af en kendt mængde sporgas. Ved optimale forhold er usikkerheden for pitotrør og vingehjul 2,5-3 % (sporgas fortynding 4 % U s i usikkerhedsbudget fra test) og for sporgasmålingen, isotopmetoden 1-2 % (begge som 95 % konfidensinterval). Del 2 CEN- standarden omhandler AMS-målere, og ved ringtesten indgik et større antal målere: et- og flerpunkts dynamisk trykmålere (pitotrørsprincip), ultralyd som cross stack og indstiksprobe (punktmåling), termisk dispertion, vingehjul, vortex Der kunne drages to klare konklusioner: 1) Alle målere kunne kalibreres 2) Alle skal kalibreres, dvs. ingen af dem er en absolut måler der kan installeres uden kalibrering Da alle AMS skal kalibreres, er det vigtigt at vælge den mest nøjagtige metode til at bestemme kalibreringsfunktionen. Ved testen var isotopmetoden den bedste. Fortyndingsmetoden lå overraskende med en usikkerhed svarende til pitotrør og vingehjul. Kalibrering Kan der kun måles ved én last, (cluster: spredningen på måleresultaterne er så lille, at linjens ligning ikke kan bestemmes med tilstrækkelig høj R 2 ), skal der udføres mindst 9 enkeltmålinger, på mindst én dag. Det bør tilstræbes, at måle ved mindst 2 forskellige belastninger, og i givet fald skal der udføres mindst 15 enkeltmålinger på mindst 1 dag. 111-23664 9