Parikkalan kunta 1/8 Parikkalan kunta 30.01.2014 Ville Korpinen Kangasvuorentie 10 FIN-40320 JYVÄSKYLÄ FINLAND Tel. +358-14-4467 111 Fax +358-14-4467 123
Parikkalan kunta 2/8 SISÄLLYSLUETTELO 1. Johdanto... 3 2. Varateho... 3 2.1. Kapasiteetti... 3 2.2. Mitoitus... 3 2.3. Vaihtoehdot... 3 3. Hinnat... 5 3.1. Budjettihinnat... 5 3.2. Omakustannushinnat... 6 3.3. Sijoitus ja palonsuojaus... 7 3.4. Yhteenveto... 7 4. Suositukset... 8
Parikkalan kunta 3/8 1. Johdanto 2. Varateho 2.1. Kapasiteetti Työn toimeksiantona tarkasteltiin Parikkalan kunnan kaukolämpöverkon lämmöntuotannon varatehokapasiteettia pelletti-, hake- tai kevytöljykattilalla. Tällä hetkellä Parikkalan kunnassa kaukolämpöä tuotetaan kiinteällä polttoaineella sekä kevyellä polttoöljyllä. Kiinteän polttoaineen osuus energiantuotannosta on tällä hetkellä noin 80 %. Tämä varatehoselvitys on jatkoa Elomatic Oy:n vuonna 2012 tekemälle lämmöntuotannon esiselvitykselle. Tällä hetkellä kaukolämpöverkkoon on liitettynä päälämpökeskus, jossa on kiinteän polttoaineen kattila 3,5 MW (120 C, 10 bar) sekä 3,0 MW (120 C, 10 bar) raskasöljykattila, joka on muutettu kevytöljykäyttöiseksi ja käyttöhenkilökunnan mukaan kattilasta on saatavilla tehoa 2,5 MW. Näiden lisäksi kaukolämpöverkon varrella on kaksi pienempi tehoista raskasöljykäyttöistä varakattilaa, joiden yhteisteho on noin 1,1 MW. Nämä varakattilat eivät ole kaukokäytettäviä. Toinen kattiloista on 6 bar kattila ja toisen ylikuumenemissuoja on 90 C, näitä kattiloita ei voida käyttää koko verkossa varatehona talvisin, kun kaukolämpöverkon menoveden lämpötila on yli 90 C tai kun käyttöpaine yli 6 baria. Energiateollisuus ry suosittaa, että pääkattilan ollessa poissa käytössä tulisi varateholla pystyä kattamaan 80 % kaukolämpöverkon huippukuormasta. Parikkalan kunnan kaukolämpöverkon huippukuorma oli vuonna 2011 noin 6,5 MW, jolloin Energiateollisuus ry:n suosituksen mukaan varatehoa verkossa täytyisi olla 5,2 MW:a. Taulukossa 1 on esitettynä yhteenveto kaukolämpöverkon varatehon tarpeista. Taulukko 1 Yhteenveto kaukolämpöverkon varatehontarpeista Teho (MW) Huomioita Verkon huippukuorma 6,5 Vuonna 2012 Tarvittava varateho 5,2 ET:n suosituksen mukaan Nykyinen varateho 2,5 Tehovajaus 2,7 ET:n suosituksen mukaan 2.2. Mitoitus 2.3. Vaihtoehdot Huippukuormatilanteessa todennäköisesti kaukolämpöverkon paine on yli 6 bar ja menoveden lämpötila yli 90 C, jolloin pienet varakattilat eivät olisi käytettävissä. Näin ollen kaukolämpöverkossa olisi varatehovajetta 2,7 MW. Optimaalinen kattilakoko huippu-/varatehoksi olisi näin ollen 2,5-3,0 MW. Pellettikattilavaihtoehto sisältäisi pellettikontin, jossa kiinteän polttoaineen kattila tarvittavine laitteineen, sekä kaksi pellettisiiloa a ~80 m 3, jolloin yhteen pellettisiiloon pystytään purkamaan koko täysperävaunukuorma pellettiä. Lisäksi noin 160 m 3 pellettiä pys-
Parikkalan kunta 4/8 tytään ajamaan 3 MW:n kattilalla täyttä kuormaa kolme vuorokautta, jolloin kattilaa pystyttäisiin ajamaan yli viikonlopun ilman polttoainetäydennystä. Kuvassa 1 on esitettynä pellettilämpökeskuksesta periaatekuva. Vasemmalla kuvassa on pellettikattilakontti ja oikealla pellettisiilo. Kuva 1 Periaatekuva pellettilämpökeskuksesta, (lähde Ariterm Oy) Hakekattilavaihtoehto sisältäisi kiinteän polttoaineen kattilan tarvittavine laitteineen ja noin 250 m 3 polttoaineen vastaanottoaseman. Kattila olisi sijoitettuna ns. lämpökonttiin, joka on tehtaalla valmiiksi koottu ratkaisu. Näin itse kattilarakennus veisi hiukan vähemmän tilaa tontilta kuin paikan päällä rakennettava vaihtoehto. 250 m 3 polttoainevarasto riittää 3 MW:n kattilan täydelle kuormalle noin kolmeksi vuorokaudeksi. Kuvassa 2 on esitettynä 1,5 MW lämpökontti vasemmalla sekä polttoaineen vastaanottoasema oikealla.
Parikkalan kunta 5/8 3. Hinnat 3.1. Budjettihinnat Kuva 2 Hakelämpökontti, (lähde Calortec Oy) Kevytöljykattilavaihtoehto (POK) sisältäisi kattilakontin tarvittavine laitteineen sekä kevyen polttoöljyn kaksoisvaippasäiliön tilavuudeltaan noin 25 m 3, joka täyttää voimassaolevan Vna 750/2013 (Valtioneuvoston asetus polttoaineteholtaan alle 50 megawatin energiantuotantoyksiköiden ympäristönsuojeluvaatimuksista) määräykset. Pellettivaihtoehtoon pyydettiin budjettitarjous kolmelta toimittajalta hintatason varmistamiseksi, hankintarajana tilaajan perustukset. Budjettitarjoukset kysyttiin Sykäke Oy:ltä, Tulostekniikka Oy:ltä sekä Calortec Oy:ltä, jotka ovat tunnettuja toimijoita tässä kokoluokassa. Budjettitarjoukset vaihtelivat välillä 680 000-750 000. Taulukossa 2 on esitettynä eri lämmöntuotantovaihtoehtojen kustannusarviot. Hake- ja kevytöljyvaihtoehdolle on budjettitasoiset hinnat pyydetty Calortec Oy:ltä tilaajan perustuksille toimitettuna. Muut arvioidut kustannukset perustuvat kokemusperäiseen tietoon. Taulukko 2 Eri lämmöntuotantovaihtoehtojen budjettihinnat alv 0 % Lämpökeskus ja polttoainevarasto Hake Pelletti Kevyt polttoöljy 1 100 000 750 000 380 000 Maanrakennustyöt 400 000 150 000 150 000 Liittymät 100 000 100 000 50 000 Varaukset 200 000 150 000 70 000 Yhteensä 1 800 000 1 150 000 650 000
Parikkalan kunta 6/8 Kustannuseroa hake- ja pellettivaihtoehdon välillä aiheuttaa polttoaineen varastointi. Hakevaihtoehdossa rakennetaan tyypillisesti erillinen polttoainevarasto, jonka rakentamiskustannukset ovat maansiirtotöineen huomattavasti pellettivaihtoehtoa suuremmat. Pellettivaihtoehdossa polttoaine on varastoituna teräksisessä siilossa, joka voidaan sijoittaa kattilakontin kanssa samalle reunavahvistetulle perustuslaatalle, kuten kuvasta 2 nähdään. 3.2. Omakustannushinnat Taulukossa 3 on esitettynä lämmöntuotantovaihtoehtojen aiheuttamat vuosikustannukset sisältäen polttoainekustannukset. Polttoaineiden hintoina on käytetty seuraavia arvoja käyttöpaikalle toimitettuna: Hake 20,9 /MWh, pelletti 36,3 /MWh ja kevyt polttoöljy 90,0 /MWh. Hakkeen hinta perustuu Tilastokeskuksen ilmoittamaan hintaan. Pelletin ja kevyen polttoöljyn hinta Bioenergia -lehden 1/2014 ilmoittamaan hintaan (12 kk:n liukuva keskiarvo). Sähkön hintana on käytetty 100 /MWh. Hyötysuhteena on käytetty kiinteän polttoaineen kattiloille 88 % ja öljykattilalle 90 %. Energiatuen määrän on kiinteän polttoaineen ratkaisuille arvioitu olevan 15 % kokonaisinvestoinnista, mikä on tyypillinen myönnettävä tukiprosentti. Energiatukea myönnetään vain uusiutuvan energian investoinneille, joten POK-kattila investoinnille sitä ei myönnetä. Käyttö- ja kunnossapitokustannukset on arvioitu Energiateollisuus ry:n tilastojen perusteella. Taulukko 3 Eri lämmöntuotantovaihtoehtojen käyttö- ja investointikustannukset alv 0 % Hake Pelletti Kevyt polttoöljy Investointi ilman avustusta 1 800 000 1 150 000 650 000 Investointiavustus 270 000 172 500 0 Pumppauskustannukset /a 3 000 3 000 3 000 Käyttö- ja kunnossapitokustannukset /a 17 000 17 000 12 000 Omakäyttösähkö /a 8 000 8 000 6 000 Polttoainekustannukset /a 72 000 123 000 300 000 yh- Käyttökustannukset teensä /a 100 000 151 000 321 000 Taulukossa 4 on laskettuna eri lämmöntuotantovaihtoehtojen omakustannushinnat energiatuki huomioituna /MWh (alv 0 %), kun lämpöä tuotetaan vuodessa 3000 MWh. Kyseinen energiamäärä vastaa Parikkalan kunnan nykyistä öljyn käyttöä. Kustannusarviona eri vaihtoehdoille on käytetty taulukon 2 kustannustasoja. Omakustannushinnat on laskettu annuiteettimenelmällä laina-ajan ollessa 15 vuotta. Taulukossa 4 omakustannushinnat on laskettu kolmella eri koron arvolla.
Parikkalan kunta 7/8 Taulukko 4 Lämmöntuotantovaihtoehtojen omakustannushinnat tuotettua kohden eri koroilla alv 0 % Hake Pelletti Kevyt polttoöljy 15 a / 3 % 75,3 /MWh 77,3 /MWh 125,0 /MWh 15 a / 5 % 81,7 /MWh 81,4 /MWh 127,7 /MWh 15 a / 6 % 85,0 /MWh 83,6 /MWh 129,1 /MWh 3.3. Sijoitus ja palonsuojaus 3.4. Yhteenveto Liitteissä 1, 2 ja 3 on esitettynä nykyisen lämpökeskusalueen layout sekä alustavat vaihtoehdot pelletti- ja hakevaihtoehtojen sijoitukselle. Kevytöljykattilakontti öljysäiliöineen on oletettu sijoitettavan lämpökeskusalueelta poistettujen öljykattiloiden tilalle. Hakevaihtoehto sijoitettaisiin ET-alueen luoteisreunaan. Tämä vaihtoehto vaatii tontin laajennusta. Pellettivaihtoehto sijoitettaisiin nykyisen kattilarakennuksen yhteyteen rakennuksen itäpuolelle. Paloviranomaisen arvion mukaan rakennukset on osastoitava palomuurilla toisistaan EI60 rakennusosin. Suomen rakennusmääräyskokoelma E9:n mukaan rakennusta käsitellään yhtenä rakennuksena, mikäli rakennusten etäisyys on alle 8 metriä. Suomen rakennusmääräyskokoelman lisäksi kiinteän polttoaineen lämpökeskuksen paloturvallisuuteen liittyviä ohjeita löytyy finanssialan keskusliiton ohjeistuksista. Taulukoista 3 ja 4 nähdään, että POK-vaihtoehdon omakustannushinta on huomattavasti suurempi kuin kiinteän polttoaineen ratkaisuissa, joten POK ei ole pitkällä tähtäimellä järkevä investointi. Mikäli esimerkiksi POK ja pelletti vaihtoehtoa verrataan keskenään, maksaa pellettivaihtoehto energiatuki huomioituna suuremman investointikustannuksen takaisin käyttökustannuksissa noin kahdessa vuodessa. Hakevaihtoehtoa ja POK vaihtoehtoa verrattaessa toisiinsa takaisinmaksuaika on samaa luokkaa. Viime vuosina öljyn hinta on noussut kiinteitä polttoaineiden hintoja nopeammin, joten takaisinmaksuaika voi olla vielä lyhyempi. Tyypillisesti vara- ja huipputehona käytetään kiinteän polttoaineen ratkaisuissa pellettikattilavaihtoehtoa, koska se on hakekattilaa ketterämpi. Calortec Oy:n mukaan karkea tehon nousuarvo on noin 20 kw/min kattilan ollessa käynnissä ja lämpimänä. Hakelämpökeskuksia käytetään peruskuorman tuottamiseen. Toimittajien mukaan 3 MW pellettikattila saadaan alle tunnissa ajettua ylös lämmöntuotantoon, mikäli kattilavesi on lämpimänä. Liekin saaminen kattilaan kestää noin 5-10 min riippuen paloilmapuhaltimien määrästä. Pellettikattilaan pystytään lisäämään öljypoltin, mutta toimittajat eivät suosittaneet tätä vaihtoehtoa lämmöntuotantoon, koska kiinteän polttoaineen kattilat ovat alipaineisia ja öljykattilat ylipaineisia. Öljypolttimia on toimittajien mukaan lisätty pienempiin kattilakokoihin, mutta tällöin kattilahyötysuhteet ovat laskeneet, johtuen mm. paine-erosta polttotekniikoiden välillä. Tässä tapauksessa, kun Parikkalan kunnalla on käytössä POK-varatehoa, ei öljypolttimen lisääminen ole suositeltavaa. Lisäinvestointi öljypolttimesta olisi noin 50 000 ja tällöin joudutaan tinkimään myös kattilahyötysuhteesta.
Parikkalan kunta 8/8 4. Suositukset Suositamme, että lämmöntuotannon varatehoratkaisuksi valittaisiin pellettivaihtoehto. Huippu- ja varateho käytössä on pellettivaihtoehto parempi kuin hakevaihtoehto johtuen mm. nopeammasta ylösajovaiheesta sekä reagoinnista kuorman muutoksiin. Hakevaihtoehtoa ei voi suositella, koska hakelämpökeskusta ei saada riittävän nopeasti varatehokäyttöön. Hakelämpökeskus on myös investointina merkittävä. Lisäksi hakelämpökeskuksen sijoittaminen ei onnistu nykyiselle tontille, vaan tonttia tulisi laajentaa. Tästä aiheutuisi edelleen se, että hakelämpökeskus sijoittuisi lähelle naapurirakennuksia. Kevytöljyvaihtoehto ei ole pitkäaikaisena investointina järkevä johtuen polttoaineen nykyhintatasosta sekä yleisesti fossiilisten polttoaineiden tulevaisuuden näkymistä. Suositamme, että pellettikontin liittäminen olemassa olevaan 35 metrin savupiippuun on selvitettävä mahdollisessa suunnitteluvaiheessa. Nykyinen savupiippu on kolmihorminen, joista yksi hormeista on 500 mm ja kaksi muuta 350 mm. Liitteet Liite 1 Tontin layout Liite 2 Tilavaraus layout hake Liite 3 Tilavaraus layout pelletti