IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys 11.6.2012 / 16ENN0231.10-E0001 Jouni Laukkanen, Tero Korhonen
TAUSTAA Kuivaniemellä tarvitaan kaukolämpöön uutta tuotantokapasiteettia, koska nykyinen palaturvelaitos on käyttöikänsä päässä Uusi lämmöntuotanto perustuisi kiinteisiin polttoaineisiin (erityisesti puuhake) Tarkasteltavana mahdollisuutena on, että uudesta lämmöntuotantolaitoksesta saataisiin tuloja lämmön lisäksi sähköstä ja/tai kuivatetun polttoaineen myynnistä Kuivaa ja hyvin tasalaatuista ja pienpalakokoista haketta voitaisiin myydä kiinteistökattiloihin sekä korvaamaan pellettejä pellettikattiloissa. Täten kuivan hakkeen tulisi olla ainakin pellettejä edullisempaa Hakkeen kuivureista on menossa samanaikaisesti tämän työn kanssa kuivuriselvityksiä, joten tässä työssä ei hakkeen kuivureihin kiinnitetä huomiota Kuivaniemellä yleisenä tavoitteena on öljyvapaa kaukolämmön tuotanto Pöyry on toteuttanut selvityksen Iin Micropolis Oy:n toimeksiannosta
NYKYTILAN KUVAUS Lämmön tarve Lämmön vuotuinen tuotanto on noin 5200 MWh/a Lämmöntuotannon huipputeho on noin 2 MW Lämmöntuotantokapasiteetti tällä hetkellä Pellettilämpökeskus, teho 500 kw Lämpö ostetaan Vapolta Käytöstä tullaan luopumaan, mikäli edullisempi vaihtoehto löytyy Palaturvelämpökeskus, teho 800 kw Käyttöiän ja huonon kunnon takia tullaan poistamaan käytöstä Raskasöljylämpökeskus (POR), teho 800 kw Lisäksi huonokuntoinen ja vanha kevytöljykattila (POK) Pumppausongelmien takia pellettilämpökeskus on ollut ajojärjestyksessä ennen edullisemman polttoaineen palaturvelämpökeskusta Uudella pumpulla pellettilaitokselle ajojärjestys olisi muutettavissa
KUIVANIEMEN TUOTANTOLAITOSTEN SIJAINNIT JA KAUKOLÄMPÖVERKKO Karttaan on merkitty Nykyiset lämmöntuotantolaitokset POR+POK+palaturvelaitos Pellettilaitos Uusi tuotantolaitos (selvityksessä) Kuivaniemen kaukolämpöjärjestelmän nykyiset kaukolämpöputket Uusi runkojohto selvitettävälle uudelle tuotantolaitokselle Uusi tuotantolaitos sijaitsisi etelässä jätevedenpuhdistamon viereisellä tontilla Uudelta tuotantolaitokselta vedetään uusi kaukolämpöjohto pellettilaitoksen viereiseen DN 80 runkoputkeen Uuden putken putkikoko on DN 100 Uuden putken pituus on noin 800 m Selvityksessä käytettävät lyhenteet: POR = Raskas polttoöljy POK = Kevyt polttoöljy KPA = Kiinteä polttoaine CHP = Yhdistetty lämmön ja sähkön tuotanto
IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys TOTEUTUSVAIHTOEHDOT
TARKASTELUVAIHTOEHDOT Tarkasteluvaihtoehdot VE 0 Nykyinen tilanne pienimmällä investoinnilla, kun palaturvelaitosta ei enää voida käyttää (kevytöljy) VE 1 - Hankitaan hakelämpökeskuskapasiteettia siten, että kaikki lämpö saadaan tuotettua hakkeella VE 2 Hakkeella toimiva CHP-laitos sekä hakelämpökeskus 2a) CHP-laitos tuottaa pohjakuorman (syöttötariffi) 2b) Hakelämpökeskus tuottaa pohjakuorman (syöttötariffi) 2c) CHP-laitos tuottaa pohjakuorman (investointituki) VE 3 Hankitaan yksi hakelämpökeskus, jolla saadaan tuotettua noin 90 % lämmöstä (tyypillinen optimimitoitus) LÄMMÖNTUOTANTOKAPASITEETTI TARKASTELUVAIHTOEHDOISSA Nykyiset lämpökeskukset VE 0 VE 1 VE 2a-c VE 3 Pelletti kw 500 - - - Raskasöljy (POR) kw 800 800 800 800 Uudet lämmöntuotantoyksiköt VE 0 VE 1 VE 2a-c VE 3 Hakelämpökeskus 1 kw - 1300 1000 1000 Hakelämpökeskus 2 kw - 700 - - Pien-CHP kw - - 1000 - Kevytöljy (POK) kw 1500 500 200 1200 YHTEENSÄ (Normaali käyttötilanne) kw 2800 3300 3000 3000 YHTEENSÄ (suurimman kattilan vikatilanne) kw 2000 2000 2000 2000 Kevytöljykapasiteetin mitoitus Tarkasteluvaihtoehtojen kevytöljykapasiteetit ovat mitoitettuna siten, että verkossa on riittävästi (100 %) tuotantokapasiteettia myös suurimman tuotantoyksikön vikatilanteessa Tällä hetkellä verkossa ei ole riittävästi tuotantokapasiteettia vikatilanteessa, joten kovilla pakkasilla vikatilanteessa tarvittavaa lämpömäärää ei saataisi tuotettua Uusi kevytöljykapasiteetti jaettaisiin useammalle pienemmälle kattilalle
LÄMMÖN TUOTANTO ERI TARKASTELUVAIHTOEHDOISSA Kaikilla tarkasteluvaihtoehdoilla määritetään eri polttoaineilla ja tuotantolaitoksilla tuotettavat lämpömäärät Lämmöntuotantomäärien määritys Lämmöntuotannon tuntivaihteluna vuoden sisällä käytetään tyypillisen kaukolämpöjärjestelmän tuntivaihtelua siten, että maksimiteho ja vuotuinen lämpömäärä vastaa Kuivaniemen kaukolämpöjärjestelmää Tuntivaihtelu on esitetty seuraavilla kalvoilla tuotannon pysyvyys- sekä tuntivaihtelukäyrällä Pysyvyyskäyrässä vuoden tunnit ovat jaoteltuna tuotantotehon mukaisesti suuruusjärjestykseen, jolloin pysyvyyskäyrästä voidaan lukea kuinka monta tuntia vuodessa teho on ollut tietyn arvon yläpuolella Tuntivaihtelukäyrässä tunnit ovat vuosikalenterin mukaisesti oikeassa järjestyksessä Molemmissa käyrissä kullakin tuotantolaitoksella tuotettu lämpömäärä saadaan määritettyä käyrän alle jäävästä värjätystä pinta-alasta Kiinteän polttoaineen lämpökeskuksen minimiteho on tyypillisesti luokkaa 15-20 %. Kesäaikana lämmön tarve on minimitehoa pienempi, jolloin lämpö joudutaan tuottamaan toisella laitoksella Tarkasteluvaihtoehdoille määritellyissä lämpömäärissä ei ole otettu huomioon laitosten säätönopeutta ja minimitehoa kahden kattilan yhteiskäytössä. Tämän takia todellisuudessa peruskuormalaitoksella tuotettu lämpömäärä olisi hieman esitettyä alhaisempi, mutta vaikutus tarkasteluun on hyvin pieni
LÄMMÖN TUOTANTO VAIHTOEHDOSSA VE 0 Kuvat esittävät eri tuotantolaitoksilla tuotettavan lämpömäärän Tuotetut lämpömäärät vuodessa polttoaineittain Pelletti 3220 MWh 62 % POR 1930 MWh 37 % POK 50 MWh 1 % Yhteensä 5200 MWh 100 % Pysyvyyskäyrä POK POR Pelletti POR kesällä 2,5 2,0 Vuosituotanto POK POR Pelletti POR kesällä 2,5 2,0 [MW] 1,5 1,0 [MW] 1,5 1,0 0,5 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 0,5 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500
LÄMMÖN TUOTANTO VAIHTOEHDOSSA VE 1 Kuvat esittävät eri tuotantolaitoksilla tuotettavan lämpömäärän Tuotetut lämpömäärät vuodessa polttoaineittain Hake (1,3 MW) 4770 MWh 92 % Hake (0,7 MW) 430 MWh 8 % Yhteensä 5200 MWh 100 % Pysyvyyskäyrä POR Hake 2 Hake 1 Hake 2 kesällä Vuosituotanto POR Hake 2 Hake 1 Hake 2 kesällä [MW] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 [MW] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500
LÄMMÖN TUOTANTO VAIHTOEHDOISSA VE 2a ja 2c Kuvat esittävät eri tuotantolaitoksilla tuotettavan lämpömäärän CHP-laitoksessa minimiteho on tyypillisesti lämpökeskusta suurempi, jonka takia päätuotantolaitoksen kesäseisokin pituus on lämpökeskusvaihtoehtoa pidempi Tuotetut lämpömäärät vuodessa polttoaineittain CHP 4580 MWh 88 % Hake 620 MWh 12 % Yhteensä 5200 MWh 100 % Pysyvyyskäyrä POR Hake CHP Hake kesällä Vuosituotanto POR Hake CHP Hake kesällä [MW] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 [MW] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500
LÄMMÖN TUOTANTO VAIHTOEHDOSSA VE 2b Kuvat esittävät eri tuotantolaitoksilla tuotettavan lämpömäärän CHP-laitoksen minimiteho ei riitä kesäkäyttöön, jonka takia lämpö tuotetaan kesällä öljyllä Tuotetut lämpömäärät vuodessa polttoaineittain Hake 4740 MWh 91 % CHP 310 MWh 6 % POR (kesä) 150 MWh 3 % Yhteensä 5200 MWh 100 % Pysyvyyskäyrä Vuosituotanto POR CHP Hake POR kesällä POR CHP Hake POR kesällä 2,0 2,0 1,8 1,8 1,6 1,6 1,4 1,4 [MW] 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 [MW] 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500
LÄMMÖN TUOTANTO VAIHTOEHDOSSA VE 3 Kuvat esittävät eri tuotantolaitoksilla tuotettavan lämpömäärän Tuotetut lämpömäärät vuodessa polttoaineittain Hake 4740 MWh 91 % POR 450 MWh 9 % POK 10 MWh 0 % Yhteensä 5200 MWh 100 % Pysyvyyskäyrä Vuosituotanto POK POR Hake POR kesällä POK POR Hake POR kesällä [MW] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 [MW] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [h/a] 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500
IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys VAIHTOEHTOJEN TEKNINEN KUVAUS JA TOTEUTETTAVUUS
KIINTEÄN POLTTOAINEEN LÄMPÖKESKUS Mahdollisia kotimaisia lämpökeskustoimittajia on runsaasti. Esimerkiksi: Laatukattila Oy, Ariterm Oy, Calortec Oy, Vapor Oy Kattilatekniikkana käytetään pääasiassa erityyppisiä arinakattiloita tai vaiheistettua kaasutuspolttokattilaa Kokonaishyötysuhde on luokkaa 86 93% Minimiteho on luokkaa 15..20 % Ominaisinvestointi: noin 1000 /kwth (sis. perustuksista ylöspäin kattilan ja KPA vastaanoton rakennuksineen) Polttoaine: hake, palaturve, kuori, puru kosteus alle 55% Vaiheistettu kaasutuspolttokattila (Laatukattila Oy) Mekaaninen viistoarina (Vapor Oy)
VARAKAPASITEETTI KEVYTÖLJYLLÄ POK-kattila(t) sijoitetaan KPA-lämpökeskusrakennukseen Voitaisiin sijoittaa osittain myös verkon eri osiin toimitusvarmuuden parantamiseksi Tarvittava varakapasiteetti toteutetaan useammalla POK-kattilalla, koska yhden ison kattilan käyttö on suuren minimitehon takia hankalaa Kattilatekniikkana käytetään tyypillisesti <12 MW:n kokoluokassa tulitorvi-tuliputkikattilaa, jonka minimiteho on luokkaa 30% Mahdollisia POK-kattilatoimittajia on useita, hankita tapahtuisi KPA-laitoksen yhteydessä Ominaisinvestointi on luokkaa 100 /kwth Tulitorvi-tuliputkikattila (Vapor Oy)
CHP KAASUTUS JA KAASUMOOTTORI Suomessa käytössä olevia CHP-laitoksia Entimos Oy:n toimittama laitos Lestijärvellä; 0,3 MWe ja 0,65 MWth Volter Oy:n toimittama laitos Kempeleen ekokortteliin ja Madekoskelle; 0,03 MWe ja 0,08 MWth Tekniset toiminta-arvot Kokonaishyötysuhde ~80% Rakennusaste 0,34 (sähköteho/lämpöteho 340/1000 kwe/th) Ominaisinvestointi 5100 /kwe (sis. kontin ja KPA vastaanoton perustuksista ylöspäin) Kuiva hake, kosteus <18 % Mahdollisia toimittajia Gasek Oy (Suomi) Entimos Oy (Suomi) Volter Oy (Suomi) Alfagy Ltd (Englanti) Schmitt Enertec (Saksa) Kaasutus ja moottori (Entimos Oy)
CHP - MIKROTURBIINI Suomessa käytössä olevat laitokset Lappeenrantaan on valmistumassa demolaitos: 100kWe ja 300kWth Mahdollisia laitetoimittajia Ekogen Oy (Suomi) Teknisiä toiminta-arvoja Rakennusaste: 0,33 0,29 (100 kwe / 300 350 kwth) Lämmitysteho min. 140 kw Kokonaishyötysuhde 78 80 % Ominaisinvestointi: 7300 /kwe (sis. konttiratkaisun ja KPA vastaanoton perustuksista ylöspäin, laskettu kolmella kontilla, ~1 MWth) Mikroturbiinilaitos (Ekogen Oy)
CHP - ORC ORC-laitoksia ei ole Suomessa yleisesti käytössä, mutta muualla niitä on paljon käytössä Yleisesti kaupallinen ratkaisu Mahdollisia toimittajia Polytechnik Group (Itävalta) Maxxtec AG (Saksa) Turboden (Italia) Tri-O-Gen (Hollanti) Teknisiä toiminta-arvoja Rakennusaste: ~0,2 Laitoksen min. teho ~10% Kokonaishyötysuhde ~85-90 % Ominaisinvestointi ~7000-8000 /kwe (toimittajilta ei saatu budjettitarjousta) ORC laitos (Turboden)
CHP STIRLING MOOTTORI Suomessa Stirling-moottori -laitoksia ei ole tiedettävästi käytössä Mahdollisia laitetoimittajia Stirling DK (Tanska) Teknisiä toiminta-arvoja Rakennusaste: 0,25 (140 kwe / 560 kwth, 4:n kaasuttimen/moottorin laitos) Kokonaishyötysuhde 89 % Polttoaine: hake, kosteus 35 55% Ominaisinvestointi: 7500 /kwe (sis. rakennuksen ja KPA vastaanoton perustuksista ylöspäin, laskettu kahdella 4:n moottorin laitoksella, ~1 MWth) Stirling-moottori (Stirling DK)
CHP - HÖYRYKONE Voimalaitostyypin käyttö Suomessa Iisalmen Sahat Oy; 0,9 MWe ja 7 MWth Honkarakenne Oy ja Puulaakson Energia Oy; 1 MWe / 10 MWth Tyypillisiä teknisiä arvoja Kokonaishyötysuhde 80-85 % Rakennusaste 0,12 (sähköteho/lämpöteho) Ominaisinvestointi todennäköisesti kohtuullinen Myös kostea hake Mahdollisia toimittajia Energiproject AB (ruotsi). Kyseiseltä toimittajalta ei saatu budjettitarjousta CHP-Höyrykonelaitos (Energiproject AB)
CHP YHTEENVETO VAIHTOEHDOISTA Kaasutus-kaasumoottori Laitoksista on Suomessa muutama referenssi. Ominaisinvestointi on kohtuullinen, mutta käyttökokemukset ovat heikkoja. Vaatii kuivaa polttoainetta. Huonojen käyttökokemusten johdosta suhtauduttava varauksella kyseiseen tekniikkaan Mikroturbiini Laitostyypistä ei ole vielä Suomessa käytössä kaupallisia ratkaisuja. Lappeenrantaan on tulossa tesilaitos ensimmäisestä kaupallisesta ratkaisusta. Mikroturbiinin ominaisinvestointi on suurehko Ei näyttöjä käyttökokemuksista, joten suhtauduttava varauksin kyseiseen tekniikkaan ORC Laitostyyppi ei ole Suomessa yleisesti käytössä, mutta muualla maailmassa se on kaupallinen ratkaisu (erityisesti Keski-Euroopassa) Ei valmista huolto-organisaatioita Suomessa. Laitokset ovat tosin hyvin huoltovapaita Stirling-moottori Laitostyyppi ei ole Suomessa yleisesti käytössä. Stirling-moottorin ominaisinvestointi on suuri Soveltuu paremmin pienempien sähkötehojen tuottamiseen Höyrykone Laitoksista on Suomessa muutama referenssi. Ominaisinvestointi on todennäköisesti melko alhainen, mutta rakennusaste on pieni (sähkön saanti vähäinen) Höyrykone voi olla varteenotettava laitosvaihtoehto, vaikkakin tietoa siitä on kohtuullisen vähän saatavilla Pien-CHP:n investointiarvio Laskennassa on käytetty voimalaitostyyppinä ORC-laitosta sen kaupallisuuden takia. Laskennassa käytetty ominaisinvestointina 7500 eur/kwe ja rakennusasteena 0,2. Pien-CHP:n tarjouskysely Voimalaitosvaihtoehdoissa ei ole selvästi muita parempia vaihtoehtoja, vaikkakin ORC on kaupallisin Voimalaitoksen tarjouspyyntö tulisi laatia siten, että eri tekniikoita voidaan tarjota, kunhan ne vastaavat hankinnan teknisiä vaatimuksia ja toimittaja pystyy takaamaan laitoksen toiminnan ja käytettävyyden
HANKINNAN AIKATAULU Tontin hankkiminen Tontin hankkiminen ja sen kaavoittaminen energian tuotantoon ovat ensimmäinen vaihe lämmöntuotantolaitoksen hankinnassa Energiatuen hakeminen Kun tontti on ja hankittavan laitoksen tyyppi on selvillä haetaan energiatukea investoinnille Päätös energiatuesta pitää saada ennen kuin lopullista rakentamispäätöstä saa tehdä Energiatukihakemuksen käsittely kestää tyypillisesti muutaman kuukauden Ympäristölupa Kun laitoksen lämpöteho on alle 5 MW ei ympäristölupaa tarvita Polttoaineterminaali voi vaatia ympäristöluvan Julkisen hankinnan hankintailmoitus ja tarjouspyyntö laitostoimitukselle Tarjouspyyntö aloitetaan hankintailmoituksella Tyypillisesti käytetään neuvottelumenettelyä Tarjouspyyntövaihe voidaan käynnistää vaikka energiatukihakemus olisi vielä käsittelyssä Tarjousaikaa tulisi varata 1-2 kuukautta Tarjousneuvottelut ja tarjousten vertailu Tarjousneuvottelut ja vertailut vievät aikaa 1-2 kk Sopimus voidaan solmia, kun energiatukipäätös on saatu Laitoksen toimitusaika Laitoksen toimitusaika on noin 1 vuosi Muiden vaiheiden edetessä Rakennuslupa, rakennusurakkakyselyt Kokonaisaika Mikäli hankinta käynnistetään syksyllä 2012, voi uusi laitos olla toiminnassa talvella 2013-2014
IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys INVESTOINTI JA KÄYTTÖKUSTANNUKSET
LÄMMÖN JA SÄHKÖN SIIRTO Lämmön siirto Uudelta tuotantolaitokselta rakennetaan uusi DN100 kaukolämpöjohto, joka on pituudeltaan n. 800 m DN100 kaukolämpöjohdolla voidaan siirtää n. 2 MW:in lämpöteho Vuoden 2010 Energiateollisuuden tilastojen mukaan 2Mpuk kaukolämpöjohdon investointiarvio on 240 /m -> 192 000 Sähkön siirto Sähkön siirrosta on keskusteltu Pöyryn asiantuntijoiden ja paikallisen sähköyhtiön edustajan (Pasi Syrjälä) kanssa Uusi pien-chp pyrittäisiin liittämään 400 V jännitteeseen, jolloin uusi voimalaitos ei toisi juurikaan lisäkustannuksia normaaliin sähköliityntään verrattuna. Liittäminen 20 kv jännitteeseen lisäisi sähköntuotannon kustannuksia merkittävästi Liittymiskustannukset saadaan suoraan paikallisen sähköyhtiön liittymishinnastosta sulakekoon mukaan
TUKI SÄHKÖN TUOTANNOLLE Puupolttoainevoimalaitos voi saada investointitukea tai syöttötariffin. Molempia ei lähtökohtaisesti voi saada Investointituki Uudelle teknologialle enintään 40 % investoinnista ja tavanomaiselle teknologialle 30 % Tyypillinen investointituki 15-20 % Syöttötariffi Puupolttoainevoimalaitos on oikeutettu syöttötariffiin, kun sen nimellisteho on vähintään 100 kva Kuivaniemellä syöttötariffi on mahdollinen Syöttötariffilla saa sähköstä takuuhinnan 103,5 /MWh 12 vuoden ajan Syöttötariffin arvo on kiinteä, jolloin sen reaalinen arvo laskee inflaation vaikutuksesta Nykyarvossa 3 % inflaatiolla syöttötariffin arvo on 12 vuoden tarkastelujaksolla 86 /MWh Laki uusiutuvilla energialähteillä tuotetun sähkön tuotantotuesta 30.12.2010/1396 11 Puupolttoainevoimalan hyväksymisen erityiset edellytykset Puupolttoainevoimala voidaan hyväksyä syöttötariffijärjestelmään vain, jos: 1) se ei ole saanut valtiontukea; 2) se on uusi eikä se sisällä käytettyjä osia; 3) sen generaattoreiden yhteenlaskettu nimellisteho on vähintään 100 kilovolttiampeeria ja enintään 8 megavolttiampeeria; 4) siinä tuotetaan sähkön tuotannon yhteydessä lämpöä hyötykäyttöön; sekä 5) sen kokonaishyötysuhde on vähintään 50 prosenttia tai, jos sen generaattoreiden yhteenlaskettu nimellisteho on vähintään 1 megavolttiampeeri, vähintään 75 prosenttia.
LAITOSINVESTOINTI Taulukossa on esitetty investointiarvio tarkasteluvaihtoehtojen investoinneista Laitosinvestoinnit perustuvat budjettitarjouksiin sekä toteutuneisiin hintoihin Hinnat vaihtelevat toimittajasta ja toteutuksen laadukkuudesta riippuen suuresti. Työhön on valittu riittävän laadukas toteutus, jolloin budjettihintoja ei ole voitu suoraan käyttää. Kiinteän polttoaineen vastaanotto on mitoitettu noin 3 vuorokauden tarpeeseen Sähkön siirron kustannukset sisältyvät muihin investointikustannuksiin (pieni vaikutus) Investointituet on arvioitu lämpökeskuksille 20 % investoinnista ja CHP:lle 30 %. Syöttötariffia saava laitos ei lähtökohtaisesti voi saada investointitukea INVESTOINTIARVIO, alv 0 % Uudet lämmöntuotantoyksiköt VE 0 VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Hakelämpökeskus 0 1 356 000 764 000 764 000 764 000 796 000 Pien-CHP 0 0 1 500 000 1 500 000 1 500 000 0 Kevytöljy (POK) 225 000 50 000 20 000 20 000 20 000 120 000 KPA vastaanotto 0 276 000 276 000 276 000 276 000 244 000 Uusi runkoputki, DN 100, ~800 m 0 192 000 192 000 192 000 192 000 192 000 Muut investointikustannukset 0 326 400 508 000 508 000 508 000 208 000 Ivestointituki - 0 % 20 % 0 % 0 % 30 % 20 % Investointituki 0-440 100 0 0-978 000-312 000 YHTEENSÄ 225 000 1 760 300 3 260 000 3 260 000 2 282 000 1 248 000
POLTTOAINEEN KÄYTTÖ Taulukossa on esitetty polttoaineen käyttö laitoksittain Polttoaineen käyttö on määritetty lämmön tuotannosta tyypillisten hyötysuhteiden avulla Nykyinen pellettilaitos 100 % Ostetaan lämpönä; hyötysuhde hinnassa Nykyiset POR-lämpökeskus 70 % Asiakkaan arvo Uusi hakelämpökeskus 87 % Tyypillinen arvo Pien-CHP 87 % Tyypillinen arvo Uusi kevytöljylämpökeskus 90 % Tyypillinen arvo CHP-vaihtoehdoissa on huomioituna sähköntuotantoon käytetty polttoaine LÄMMÖN TUOTANTO LAITOKSITTAIN Nykyiset lämpökeskukset VE 0 VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Pelletti MWh/a 3220 0 0 0 0 0 Raskasöljy (POR) MWh/a 1930 0 0 150 0 450 Uudet lämmöntuotantoyksiköt VE 0 VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Hakelämpökeskus 1 MWh/a 0 4770 620 4740 620 4740 Hakelämpökeskus 2 MWh/a 0 430 0 0 0 0 Pien-CHP MWh/a 0 0 4580 310 4580 0 Kevytöljy (POK) MWh/a 50 0 0 0 0 10 YHTEENSÄ MWh/a 5200 5200 5200 5200 5200 5200
POLTTOAINEKUSTANNUKSET SEKÄ MUUT KIINTEÄT JA MUUTTUVAT KÄYTTÖKUSTANNUKSET Kuvassa on esitetty vuotuiset kustannukset tarkasteluvaihtoehdoissa Polttoaineiden hinnat Pellettilämpö 47,1 /MWh POR 68,9 /MWh Hake 18,3 /MWh POK 91,6 /MWh Tyypilliset kertoimet muille kustannuksille Merkittävin vuotuinen kustannus on polttoainekustannukset Henkilöstökustannuksia on lisätty CHP-vaihtoehtoihin puoli miestyövuotta / vuosi Pienimmät vuosittaiset käyttökustannukset ovat vaihtoehdolla VE 1
IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys KANNATTAVUUSTARKASTELU
RAHAVIRRAT Taulukossa on esitetty Investoinnit sekä vuotuiset tulot ja menot kussakin tarkasteluvaihtoehdossa Menot on esitetty edellisen sivun kaaviossa Tulot sähköstä ovat määritettynä syöttötariffivaihtoehdoissa sähkön nykyhinnalla 77 /MWh (15 vuotta, 3 %) ja investointitukivaihtoehdossa 45 /MWh Nettomenot ovat todelliset menot, joista tulot sähköntuotannosta ovat vähennetty INVESTOINTI, TULOT JA MENOT, alv 0% Investointi VE 0 VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Investointi yhteensä 225 000 1 760 300 3 260 000 3 260 000 2 282 000 1 248 000 Vuotuiset menot VE 0 VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Menot yhteensä /a 352 300 139 700 198 200 188 300 198 200 168 800 Tulot sähkön myynnistä /a 0 0 70 900 4 800 41 200 0 Nettomenot yhteensä /a 352 300 139 700 127 300 183 500 157 000 168 800 Taulukossa on esitetty kunkin kustannuksen ero nykytilanteeseen (VE 0), johon muiden vaihtoehtojen kannattavuutta verrataan INVESTOINTI, TULOT JA MENOT - ERO VE 0:AAN, alv 0% Investointi VE 0 VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Investointi yhteensä - 1 535 300 3 035 000 3 035 000 2 057 000 1 023 000 Vuotuiset menot VE 0 VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Menot yhteensä /a - -212 600-154 100-163 900-154 100-183 400 Tulot sähkön myynnistä /a - 0 70 900 4 800 41 200 0 Nettomenot yhteensä /a - -212 600-225 000-168 700-195 300-183 400
TAKAISINMAKSUAIKA JA SISÄINEN KORKO Takaisinmaksuaika Lämpökeskusvaihtoehdoilla VE 1 ja VE 3 on lyhyin takaisinmaksuaika Voimalaitosvaihtoehdoilla takaisinmaksuaika on selkeästi lämpökeskusvaihtoehtoja pidempi Sisäinen korko 15 vuoden tarkastelujaksolla VE 3:lla saadaan hankkeelle paras sisäinen korko Myös vaihtoehto VE 1 on kannattava Voimalaitosvaihtoehdot eivät ole kannattavia Voimalaitosvaihtoehdot Investointituki on syöttötariffia kannattavampi (VE 2c) Voimalaitosta kannattaa käyttää ennen lämpökeskusta (VE 2b)
NETTONYKYARVO Kuvissa on esitetty vaihtoehtojen nettonykyarvot 15 vuoden ja 20 vuoden tarkastelujaksoilla Tarkastelujakson pidentyessä vaihtoehdon VE 1 kannattavuus paranee vaihtoehtoon VE 3 verrattuna, mutta myös 20 vuoden tarkastelujaksolla VE 3 on kannattavin Voimalaitosvaihtoehtojen kannattavuus paranee pitemmällä tarkastelujaksolla, mutta ovat edelleen selvästi lämpökeskuksia kannattamattomampia
IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys HERKKYYSTARKASTELUT
HERKKYYS ÖLJYN HINNALLE Alla on esitetty öljyn hinnan vaikutus vaihtoehtojen nettonykyarvoon Öljyn hinta 100 % vastaa nykytilannetta Öljyn hinnan noustessa 50 %, olisi VE 1 yhtä kannattava vaihtoehdon VE 3 kanssa Pöyryn näkemyksen mukaan öljyn hinta ei tule nousemaan merkittävästi inflaatiota nopeammin lähitulevaisuudessa
HERKKYYS SÄHKÖN ARVOLLE Perustarkastelun vaihtoehdossa VE 2c sähkön arvona on markkinasähkön hinta 45 /MWh. Mikäli sähkö käytettäisiin käyttöpaikalla, ei sähköstä tarvitsisi maksaa siirtomaksua. Alla olevaan kuvaan on laskettu nettonykyarvo tarkastelussa, jossa vaihtoehdon VE 2c sähkön hintaa on muutettu. Sähkön hinnat ovat verottomia. Vaikka sähkö käytettäisiin kokonaisuudessaan tuotantopaikalla, ei voimalaitosvaihtoehto olisi lämpökeskusvaihtoehtoja kannattavampi
HERKKYYS INVESTOINTITUEN SUURUUDELLE Alla olevissa kuvissa on esitetty nettonykyarvo ja takaisinmaksuaika eri vaihtoehdoille, kun investointituen suuruus on muuttujana Perustarkastelussa lämpökeskuksien investointituki on 20 % ja voimalaitosvaihtoehdoissa 30 % VE 3:n takaisinmaksuaika on 20 % investointituella 6,7 vuotta ja 30 % tuella 5,5 vuotta. Ilman investointitukea takaisinmaksuaika on 9,3 vuotta.
IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys HAKKEEN KUIVAUS
KUIVATTAVISSA OLEVA POLTTOAINEMÄÄRÄ Kiinteän polttoaineen lämpökeskukset tuottavat kuivurille riittävän lämmintä vettä Teknisesti lämpökeskuksen lämpöä voitaisiin käyttää hakkeen kuivaamiseen, kun lämpöä ei tarvita kaukolämmön tuotantoon Taulukossa on esitetty kuivattavissa olevat polttoainemäärät kullakin tarkasteluvaihtoehdolla Haketta kuivataan 45 % kosteudesta 22 % kosteuteen Oletuksena on hakkeen kuivauksessa 100 % hyötysuhde. Todellisuudessa hyötysuhde on huomattavasti tätä heikompi. Todellinen kuivattava polttoainemäärä saadaan jakamalla laskettu määrä hyötysuhteella. Suurin kuivatettava määrä saadaan vaihtoehdolla VE 1 KUIVATTAVISSA OLEVA POLTTOAINEMÄÄRÄ VUOSITTAIN Lämmön tuotanto VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Max. tuotanto, hakelämpökeskus MWh 16 000 8 000 8 000 8 000 8 000 Max. tuotanto, pien-chp MWh 0 8 000 8 000 8 000 0 KL-tuotanto, hakelämpökeskus MWh 5 200 620 4 740 620 4 740 KL-tuotanto, pien CHP MWh 0 4 580 310 4 580 0 Ylijäävä lämmöntuotantokapasiteetti VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Yhteensä MWh 10 800 10 800 10 950 10 800 3 260 Yhteensä kuivaukseen MWh 10 800 10 116 9 412 10 116 3 260 Kuivatettavan hakkeen määrä VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 tonnia 65 042 60 922 56 683 60 922 19 633 MWh 171 710 160 835 149 642 160 835 51 831 Kuivatetun hakkeen määrä VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 tonnia 50 082 46 910 43 646 46 910 15 117 MWh 182 510 170 951 159 054 170 951 55 091
POLTTOAINEEN HINTA KUIVAUKSEN JÄLKEEN Taulukossa on esitetty kuivauksen hintalisäys hakkeen hintaan Kuivauksen kiinteitä kustannuksia ei oteta huomioon, vaan laskenta perustuu muuttuviin kustannuksiin Kuivurinjärjestelmän kiinteät kustannukset tulee lisätä esitettyihin arvoihin, jolloin kuivaamisen todellinen kannattavuus selviää KUIVATETUN HAKKEEN HINTA (Kuivauksen kiinteitä kustannuksia ei huomioituna) Kuivatuksen polttoaineet VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Polttoainetta kuivaukseen MWh/a 12 414 11 628 10 818 11 628 3 747 Polttoainetta sähköntuotantoon MWh/a 0 786 1 768 786 0 Polttoainetta yhteensä MWh/a 12 414 12 414 12 586 12 414 3 747 Vuotuiset kustannukset VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Polttoainekustannukset /vuosi 227 000 227 000 230 000 227 000 69 000 Muut muuttuvat kustannukset /vuosi 21 000 25 000 25 000 25 000 6 000 Sähkön tuotanto /vuosi - -52 956-119 073-30 780 - Yhteensä /vuosi 248 000 199 044 135 927 221 220 75 000 Kuivauksen lisähinta VE 1 VE 2a VE 2b VE 2c VE 3 Yhteensä /MWh 1,4 1,2 0,9 1,4 1,4 Kuivauksen kannattavuus muuttuvien kustannuksien perusteella Kuivattu polttoaine korvaisi pellettien käyttöä Hakkeen ja pelletin hintaeron ollessa luokkaa 18 /MWh, mahdollistaa 1,4 /MWh kuivauksen kustannukset (100 % hyötysuhde) kuivausvaihtoehdon jatkotarkastelut Kuivauksen hyötysuhteena on oletettu 100 %. Todellisuudessa hyötysuhde on huomattavasti tätä heikompi. Todellinen hinta saadaan jakamalla laskettu hinta hyötysuhteella.
IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys RISKIANALYYSI
RISKIT TARKASTELUVAIHTOEHDOISSA Taulukossa on esitetty riskejä kussakin vaihtoehdossa RISKIANALYYSI Takaisinmaksuaika VE 0 VE 1 VE 2 VE 3 Tekniikan kaupallisuus Kaupallinen ratkaisu Kaupallinen ratkaisu Pien-CHP ei ole vielä kovin yleisesti käytettyä Kaupallinen ratkaisu Suomessa Öljyn hinnannousu Öljyä käytetään noin 10 Vuotuiset kustannukset % polttoaineesta; öljyn Öljy vain Öljy vain riippuvat suuresti öljyn hinnalla ei suurta varapolttoaineena varapolttoaineena hinnasta vaikutusta kannattavuuteen Hakkeen hinnananousu Poliittinen riski Lämmöntoimitusvarmuus Hakkeen hinta on ollut vakaata, joten riski on pieni Ei suurta poliittista riskiä, riski kohdistuu öljyn verotukseen Varakapasiteettia on riittävästi; vain öljyä Hakkeen hinta on ollut vakaata, joten riski on pieni Ei suurta poliittista riskiä Varakapasiteettia on riittävästi; myös hakkella Hakkeen hinta on ollut vakaata, joten riski on pieni Riippuvainen tukipolitiikasta; investointituen hyödyntäminen riskittömämpää Varakapasiteettia on riittävästi; myös hakkella Hakkeen hinta on ollut vakaata, joten riski on pieni Ei suurta poliittista riskiä, öljyn veroilla vaikutusta kannattavuuteen Varakapasiteettia on riittävästi; vain öljyä
IIN MICROPOLIS OY Kuivaniemen bioselvitys YHTEENVETO JA JATKOTOIMET
YHTEENVETO Lähtötilanne Kuivaniemellä tarvitaan uutta kaukolämmön tuotantokapasiteettia nykyisen palaturvelaitoksen käyttöiän ja huonon kunnon takia Työssä tarkastellaan hakkeen polttoon perustuvan lämpökeskuksen tai pienvoimalaitoksen hankintaa Tekniikka Kiinteän polttoaineen lämpökeskukset ja varakattiloiksi hankittavat öljykattilat ovat kaupallisia ratkaisuja Pienvoimalaitoksiin teknologiavaihtoehtoja on useita, mutta niiden kaupallisuus on rajallista Kannattavuus Kannattavin tuotantovaihtoehto olisi noin 1 MW KPA-kattilan ja öljykäyttöisten vara- ja huippukattiloiden hankinta (VE 3). Hakkeella saadaan tuotettua noin 90 % lämmöstä. Vaihtoehto, jossa 100 % lämmöstä tuotetaan hakkeella (VE 1) on hieman kannattamattomampi, mutta silti kohtuullisen kannattava Voimalaitosvaihtoehdot (VE 2 a-c) eivät ole taloudellisesti kannattavia Hakkeen kuivaus voi olla taloudellisesti kannattavaa, mikäli kuivauksen kiinteät kustannukset ovat riittävän alhaiset
SUOSITUS JATKOTOIMIKSI Pöyry suosittelee 1 MW hakelämpökeskuksen ja kevytöljykattiloiden hankintaa (VE 3) Uuden lämmöntuotantolaitoksen hankinta tulisi aloittaa mahdollisimman pian, koska jo nykytilanteessa Kuivaniemellä on liian vähän tuotantokapasiteettia Vaihtoehto VE 1 vaatisi noin 500 000 suuremman investoinnin, mutta investoinnin kannattavuus ei ole millään kannattavuuden mittarilla vaihtoehtoa VE 3 parempi Vaihtoehdossa VE 1 kaikki lämpö tuotetaan hakkeella. Hakelämpökeskuksen käyttö säätävänä laitoksena on huomattavasti öljylämpökeskusta hankalampaa Vaikka öljyn hinta nousisi 50 %, olisi vaihtoehto VE 3 kannattavin vaihtoehto Pöyry suosittelee uutta lämpökeskusta hankittaessa varautumaan toiseen kiinteän polttoaineen kattilaan. Mikäli polttoaineen kuivaus päätetään myöhemmin aloittamaan, saataisiin kuivattavaa polttoainemäärää kasvatettua tällöin merkittävästi ilman suurta lisäinvestointia. Osa uusista öljykattiloista kannattanee sijoittaa pellettilämpökeskuksen tilalle tai palaturvelaitokselle lämmön toimitusvarmuuden takaamiseksi Pellettilämpökeskus Pellettilämpökeskuksen lämpö on öljyä edullisempaa, jolloin se kannattanee pyrkiä jättämään huippu- ja varalaitokseksi kaukolämpöjärjestelmään Neuvottelut pellettilämpökeskuksen ostamisesta tai jatkokäytöstä tulisi aloittaa Vapon kanssa Hakkeen kuivaus Mikäli hakkeen kuivaus todetaan kannattavaksi, voidaan se teknisesti liittää lämpökeskukseen