[TBK] Tunturikeskuksen Bioenergian Käyttö

Transkriptio

1 [TBK] Tunturikeskuksen Bioenergian Käyttö Yleiset bioenergia CHP voimalaitoskonseptit DI Jenni Kotakorpi, Myynti-insinööri, Hansapower Oy

2 Taustaa Vuonna 1989 perustettu yhtiö Laitetoimittaja öljy-, kaasuja biomassa kattiloille Myös avaimet käteen toimituksia kattilalaitoksille Uniconfort biomassa kattilat: kuumavesi, höyry, kuumaöljy kokoluokka -> 6 MW asti

3 Pienen kokoluokan chp-tuotanto Pienimuotoinen sähkön ja lämmön yhteistuotanto (chp combined heat and power) Pienen kokoluokan sähkön- ja lämmöntuotannolla (Pien-CHP) tarkoitetaan yleensä pienvoimalaa, jonka sähköntuotantoteho on max 2 MW (MWe). Useita erilaisia teknologioita ja polttoaineratkaisuja Pienet prosessit haastavia Tehokkuus -> kannattavuus Sähköntuotannon hyötysuhde 10-30%, kokonaishyötysuhde parempi Suomessa hyvin vähän Pien- chp laitoksia alhaisen sähkönhinnan takia Italiassa sijaitsevan Unconfort Turboden Kuumaöljy- ORC prosessin pienoismalli 4 MWth + 1MWe

4 Pienen kokoluokan chp-laitokset

5 Pienen kokoluokan chp-laitokset - Diesel ja kaasumoottorit Kaasu tai nestemäiset polttoaineet Tehokas sähkön ja lämmön yhteistuotanto Kaasutuslaitokset vielä osittain kehittelyvaiheessa Monimutkainen laitteisto ja korkeat investointikustannukset Mikroturbiinit Kaasuturbiini teholtaan 250kWe asti Yhteistuotanto kaasutus

6 Pienen kokoluokan chp-laitokset

7 Pienen kokoluokan CHP-laitokset Stirling-moottori Lämpöenergia muuntuu sähköksi ja lämmöksi välittäjäaineen avulla CHP-käyttö vielä kehittelyvaiheessa, mutta pidetään hyvin lupaavana ratkaisuna ORC- prosessi Monipuoliset polttoaineet; kiinteä, neste ja kaasu, myös jätelämpö Orgaaninen välitysaine muuntuu nesteolomuodon ja kaasun välillä Sähköä myös kuumasta vedestä Höyrymoottorit ja turbiinit Yleisimmin käytetty chp-ratkaisu Höyrymoottori alle 20 kwe - 1 MWe Sähköteho % Edullinen investointikustannus Yksinkertainen prosessi Höyryturbiini yli 1 Mwe biomassan polttto

8 Tyypilliset tekniset ominaisuudet pienen mittakaavan chp-tuotannolle (lähde Gaia-Group) Diesel/ Kaasumoottori Mikroturbiini Striling-moottori ORC-turbiini Höyrymoottori Kapasitetti (kwe) Sähköteho (%) Lämpöteho (%) Kokonaisteho (%) Lämmöntuotanto C , höyry Elinika (h) yli

9 TBK-hankkeeseen sopivat ratkaisut Höyry-prosessi Hyvät mahdollisuudet sähkön tuotannon suunnitelmallisuuteen Ajoitus Säädettävyys Luotettava tekniikka Perinteinen prosessi Komponeteille nopeat toimitusajat Huomioitava painelaitelain vaatimukset Kaukovalvonta mahdollista, mutta vaatii käytönvalvojan tarkastuskäynnit 84h välein ORC-prosessi Hyvä sähköntuotannon hyötysuhde Sopii monelle eri kattilatyypille, höyry, kuumaöljy, kuumavesi Kompakti yksikkö Vähäiset käyttö ja huoltokustannukset Suhteellisen uutta tekniikkaa Ei käyttökokemuksia pitkältä aikaväliltä Suurten lämpötilavaihtelujen alueilla (kiertoaineiden lämpötilankesto) Prosessilaitteiston tekniikan kesto Pitkät toimitusajat, tilauksesta n. 1,5v

10 2 MW CHP-laitos ehdotus- Höyryprosessin pääkomponentit Kattila Uniconfort G-180 Teho 2,1 MW Paine 20 bar Höyrymäärä 3000 kg/h Höytysuhde 85% Höyrymoottori Spilling sähköteho 220 kwe 400 V / 50 Hz Sisään 19bar, ulos 0,5 bar Lauhdutin, lämmönvaihdin, generaattori, syöttövesisäiliö, pumput Riippuen lämmöntuotannon määrästä, laitoksen yhteistuotannon (sähkö+lämpö) hyötysuhde vaihtelee 60-85% Höyryprosessi

11 Pien-CHP laitoksen kannattavuus Pienet chp-laitokset toimivat kaukolämpölaitoksina tuottaen samalla sähköä yleiseen tai suljettuun sähköverkkoon Oleellista kannattavuudelle on tarpeeksi riittävä ja tasainen lämmöntarve -> sähkön ja lämmön välisen tuotantosuhteen muuttaminen ei ole kannattavaa Kannattavuudeen edellytyksiä pien-höyrylaitokselle: Omaan käyttöön edullista polttoainetta Suhteellisen tasainen lämpökuorma -> pitkä huippukäyttöaika Tuottettu sähkö voidaan kuluttaa tuotantopaikalla -> suljettu verkko -> säästöt sähkönsiirtokustannuksissa

12 Kannavuuslaskelmat 2 MW höyrylaitokselle Höyrylaitoksen investoinnin kustannusrakenne Laskelmissa huomioitu kattilalaitoksen investointikustannukset ilman rakennusta ja sähköverkkoon liittymistä Kattila 25% Polttoainevarasto ja käsittelylaitteisto 25% Savukaasujen puhdistuslaitteisto 20% Höyryturbiini / moottori 15% Rakennus ja laitossuunnittelu 15%

13 Kannattavuuslaskelmien tunnusluvut Tunturikeskuksessa huippukäyttötunnit 4000 h/a Lämmön kysyntä 920 kw vuotuinen kasvu 3 % Kaukolämmön myyntihinta 67 /MWh vuotuinen hinnannousu maltillinen 1% Lämmön hinta voisi olla korkeampi kausiluonteisuuden takia, toisaalta matalampi hinta lisää uudisrakentajien halukkuutta liittyä verkkoon Sähkön myyntihinnaksi arvioitu 70 /MWh 2% vuosittaisella nousulla Nykyiset tuotannon tuet huomioitu Kannattavuus laskettu 20 vuoden ajalle 4 % korolla Kattilalaitoksen investointi 1,5 Milj. (sis. Komponentit ja asennukset, ei rakennusta) Kannattavuuden vertailu eri investointituki asteilla 0 %, 20 %, 40 %

14 Investoinnin kannattavuus - Nettonykyarvo 4000 h/a Lämmön kysyntä investoinnin alussa 920 kw Ilman suuria investointitukia investointi ei ole kannattava % tuki 40 % tuki ei tukea Lämmön kysyntä investoinnin alussa 1200 kw kasvu 1% vuodessa 1400 kw asti Lämmön kysynnän suuruus vaikuttaa merkittävästi kannattavuuteen % tuki 40 % tuki ei tukea Takaisinmaksuaika lynhenee

15 Investoinnin kannattavuus- Johtopäätöset Lämmön kysyntä määrää laitosinvestoinnin kannattavuuden Kysynnän ennustus tärkeää laitoksen kannattavuuden kannalta Tämän hetkisellä kysynnällä investointi ei ole kannattava Käyttöajan rajoittuessa pienelle aikavälille, lämmön kysynnän pitäisi olla laitoksen käynnistyksestä lähtien tarpeeksi suuri. Jos sähköä halutaan tuottaa maksimi määrä laitoksen on käytävä täydellä teholla joka tapauksessa. Uusien bioenergialaitosten investointituki parantaa laitoksen omistajan investoinnin kannattavuutta Tulevat muutokset uusituvan energian tukipaketissa tulevat myös vaikuttamaan investoinnin kannattavuuteen positiivisesti, riippuen syötetäänkö sähköä omaan vai kansalliseen verkkoon Puhdas bioenergia hyvä markkinointivaltti matkailijoille ja alueelle investointia suunnitteleville