Home About Browse Search
Svenska


Lönsamhet för småskalig biobränslebaserad kraftvärme

förutsättningar och framtidsutsikter

Sundberg, Cecilia and Svensson, Ruben and Johansson, Maria (2011). Lönsamhet för småskalig biobränslebaserad kraftvärme. Uppsala: (NL, NJ) > Dept. of Energy and Technology, Sveriges lantbruksuniversitet. Rapport / Institutionen för energi och teknik, SLU ; 033
[Report]

[img]
Preview
PDF
715kB

Abstract

Utökad användning av biobränslebaserad kraftvärme är ett sätt att nå de nationella målen om minskade växthusgasutsläpp och ökad andel förnybar energi. Samtidig produktion av el och värme är ett effektivt sätt att utnyttja energin i biobränslen. Projektets syfte har varit att undersöka möjligheterna att med gott ekonomiskt resultat installera kraftvärmeteknik vid nystart och uppgradering av farmarenergianläggningar. Arbetet har genomförts i form av tre fallstudier med olika kombinationer av bränsle och teknik. Fallstudierna omfattar en fliseldad närvärmeanläggning, en halmeldad gårdsanläggning och en planerad torrötningsanläggning för biogas.

Ångturbiner som används för kraftvärmeproduktion inom fjärrvärmesektorn är av tekniska skäl inte lönsamma i mindre skala, men annan teknik finns. Exempel på sådan teknik är förbränningsmotorer, stirlingmotorer, ORC (som liknar traditionell ångteknik men använder medium med lägre kokpunkt), bränsleceller, flashboxteknik (där hett vatten förångas genom tryckreducering) samt gasdrivna mikroturbiner. Beroende på skala, tillgängligt bränsle och andra faktorer kan olika tekniska lösningar vara aktuella i olika tillämpningar. Exempel på möjliga biobränslen är flis, halm, spannmål, biogas och vegetabiliska oljor.

För varje fallstudie gjordes en analys av vilka kraftvärmetekniker som skulle vara tekniskt möjliga att tillämpa. En dimensionering gjordes baserad på effekt- och värmebehov. Därefter beräknades bränslebehov och elproduktion i en simuleringsmodell utifrån värmebehov och verkningsgrader. Den tekniska simuleringen gjordes per timme, och summerades sedan till årsvärden. Resultaten användes sedan i en ekonomisk kalkyl för varje år, där lönsamheten beräknades utifrån intäkter och kostnader.

En kraftvärmeanläggnings ekonomi påverkas av flera faktorer. De fasta kostnaderna är investeringskostnad, ränta, nätavgift och elcertifikathantering. Bränsleinköp, anläggnings-underhåll och eventuell kylning hör till de rörliga kostnaderna. Inkomster inbringas vid försäljning av värme, el och elcertifikat. Dessutom erhålls ofta nätnytta och effektersättning från nätägaren.

Det rådande elpriset gör det svårt att uppnå lönsamhet för småskalig kraftvärme av de typer som studerats. I fallstudierna var ingen anläggning lönsam med dagens mest sannolika kostnader och intäkter. Känslighetsanalysen visade dock att med något optimistiska värden på investeringskostnad, livslängd och bränslepris skulle dagens elpris ge lönsamhet i två fall. Investeringskostnaden har större betydelse än bränslepriset, så om teknikutveckling ger sänkta investeringskostnader kan lönsamheten komma att förbättras trots stigande bränslepris.

Förutsättningen för lönsamhet är bättre med en inkomstbringande värmeavsättning under hela året. Ytterligare värmeavsättning under perioder med låg last bör också utredas för att maximera elproduktionen. Dellastegenskaperna är en mycket viktig parameter vid val av kraftvärmeteknik. Det pågår en ständig utveckling av teknik för småskalig kraftvärme och det är därför troligt att investeringskostnaderna kommer att minska. Det finns därför all anledning för lantbruksnäringen att följa utvecklingen i Norden och övriga Europa, så att kunskap om det aktuella teknikläget finns tillgänglig.

Authors/Creators:Sundberg, Cecilia and Svensson, Ruben and Johansson, Maria
Title:Lönsamhet för småskalig biobränslebaserad kraftvärme
Subtitle:förutsättningar och framtidsutsikter
Alternative abstract:
LanguageAbstract
English

Combined heat and power (CHP) using biofuels is one possible means to reduce emissions of greenhouse gases and increase the use of renewable energy. Cogeneration is also an efficient way to utilize the energy in biofuels. The aim of the project has been to determine if there are economically viable cogeneration technologies for small-scale use. Three case studies were performed, examining facilities using different technologies and fuels. The studied facilities included one small-scale district heating plant using wood chips, one plant producing heat for farm purposes using straw, and one planned biogas facility with dry fermentation.

Steam turbines for cogeneration in larger district heating plants are not economically viable for small-scale use for technological reasons, but there are other possible solutions. Such solutions include combustion engines, stirling engines, ORC technology (similar to steam technologies but using mediums with lower evaporation temperatures), flashbox technology (producing steam through pressure reduction), fuel cells and gas fueled microturbines. Depending on scale, fuel availability and other factors, different technological solutions may be best suited for different applications. Possible biofuels are wood chips, straw, grains, biogas and vegetable oils.

The feasibilities of different cogeneration technologies were assessed in each case study, and the examined plants were designed to meet the needs of power and heat. Power production and fuel requirements were calculated through simulations using heat demands and efficiency factors. By summing up results of hour-based simulations, annual values were obtained. The results were then used in financial calculations, where profitability was estimated from revenues and costs.

The profitability of cogeneration depends on several factors, which include fixed costs for investments, interests, grid connection fees and green certificate management. Fuel purchases, maintenance and potential cooling are examples of variable costs. Revenues are earned from sales of heat, electricity and green certificates. Furthermore, payment is received from the electricity grid owner as compensation for stabilizing the grid and increasing available power.

With the current electricity price it is difficult to achieve profitability for the kinds of small-scale cogeneration that were examined. At the most probable current costs and revenues, there was no profitability in any of the case studies. However, with slightly more optimistic values for service life, investment cost and fuel prices, simulations with current electricity prices achieved profitability in two of the cases. The investment cost was found to be more significant than fuel prices, and if technological development lowers the investment cost, profitability may increase, also if fuel prices rise.

Conditions for cogeneration are more favorable if revenues from heat production are obtained all year round. Additional uses for heat during periods of low load should be investigated, to maximize power production. System properties when operating at partial load are very important when determining appropriate cogeneration technology. A constant development of technologies for small-scale cogeneration makes decreased investment costs probable. Thus, there is every reason for the Swedish agricultural industry to monitor future advances in other Nordic countries and in Europe, to acquire up to date knowledge on the state of technological development in this field.

Series/Journal:Rapport / Institutionen för energi och teknik, SLU (1654-9406)
Year of publishing :November 2011
Number:033
Number of Pages:40
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Institutionen för energi och teknik, Sveriges lantbruksuniversitet
ISSN:1654-9406
Language:Swedish
Publication Type:Report
Article category:Other scientific
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:P Natural resources > P05 Energy resources management
P Natural resources > P06 Renewable energy resources
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 2 Engineering and Technology > 207 Environmental Engineering > Energy Systems
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Renewable Bioenergy Research
Keywords:Småskalig kraftvärme, Gårdsenergi, Närvärme, Halm, Biogas
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-300
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-300
ID Code:8479
Faculty:NL - Faculty of Natural Resources and Agricultural Sciences (until 2013)
Department:(NL, NJ) > Dept. of Energy and Technology
External funders:Stiftelsen Lantbruksforskning
Deposited By: Christian Schweitz
Deposited On:20 Dec 2011 14:31
Metadata Last Modified:08 Sep 2017 10:49

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits