Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

This master thesis examined two different fuels from a lifecycle perspective and from a
systemic perspective. The work focused on the combined heat and power plant, CHP8, at
Fortum Värme’s plant at Värtahamnen. The fuels examined were tops and branches (grot)
and recycled wood chips (RWC) where the field is studied including regard to changes in
soil carbon. The results showed that recycled wood produced the lowest greenhouse gas
emissions. RWC were estimated to release 0.7-1.7 g CO2-ekv per MJ fuel, compared
to10.3-17.5 g CO2-ekv per MJ fuel for grot. This applied when the biogenic emission was
excluded for RWC. The result showed that grot from the Baltic countries had lower greenhouse
gas emissions, 10.3 g CO2-ekv per MJ fuel, than domestic grot from central Sweden,
17.5 g CO2-ekv per MJ fuel. Finally, this work showed that combustion of biofuels at
KVV8 reduced emissions from the northern European electricity grid.

Oron för konsekvenserna av den globala uppvärmningen, vilket främst orsakas av användningen av fossila bränslen, har lett till gemensamma rationella och internationella mål att sänka koncentrationen av växthusgaser i atmosfären. För att kunna uppnå detta måste användningen av fossil energi minska och ersättas med annan förnybar eller återvunnen energi. Användningen av biobränslen är ett alternativ som redan används idag. Bioenergi betraktas idag som koldioxidneutralt, vilket innebär att det inte sker någon nettoökning av koldioxid till atmosfären. Däremot kommer användningen av bioenergi att skapa en temporär obalans i atmosfären, vilket kan påverka klimatet. Användningen av bioenergi har blivit omdebatterat då hållbarheten med att använda biomassa till värme- och elproduktion ifrågasatts.

Detta examensarbete undersöker klimatpåverkan från användningen av grenar och toppar (grot) och returträ (RT) i Fortum Värmes kraftvärmeanläggning KVV8 i Värtahamnen. Dessa bränslen valdes då Fortum Värme idag förbränner grot och har sökt tillstånd för att förbränna RT-flis. För att studera klimatpåverkan genomfördes två livscykelanalyser (LCA) för respektive bränsle samt en systemanalys. LCA för grot baserades på två uttagningsplatser, mellersta Sverige och Baltikum, där det biogena utsläppet inkluderades i beräkningarna. Studien genomfördes på beståndsnivå, en skörd, samt ur ett landskapsperspektiv, kontinuerlig skörd. Tre olika tidsperspektiv studerades: 25 år, 50 år samt en omloppstid (70 respektive 90 år). Tidsperspektivet har stor betydelse för den temporära obalansen av växthusgaser i atmosfären. LCA för returträ studerades utifrån tre olika leverantörer: Sverige, Norge och England, beräkningar baserades på fossila samt biogena utsläpp.

Systemanalysen utfördes med hjälp av den varaktighetsoptimerade modellen Minerva som utvecklats på Fortum Värme. Utsläppsvärden för grot och returträ jämfördes med kol samt ett referensfall där biobränslen antogs vara klimatneutrala, vilket innebär att utsläppsvärdet var noll. Modellen tar hänsyn till ett stort antal faktorer vid beräkningarna av den mest optimala bränslemixen med hänsyn till kostnad.

Resultatet från systemanalysen visade att returträ var att föredra då det var det bränsle som gav upphov till lägst växthusgasutsläpp, 0,7-1,7 g CO2-ekv per MJ bränsle, jämfört med grot, 10,3-17,5 g CO2-ekv per MJ bränsle. Detta gällde när det biogena utsläppet exkluderades för returträ. Resultatet visade även att importerad grot från Baltikum resulterade i lägre växthusgasutsläpp, 10,3 g CO2-ekv per MJ bränsle, än inhemsk grot från mellersta Sverige, 17,5 g CO2-ekv per MJ bränsle. De biogena utsläppsvärdena från LCA av grot från båda uttagningsplatserna varierade under de tre studerade tidsperspektiven. Utsläppen var som störst vid år 25 och reducerades därefter och var lägst efter en omloppstid. Användningen av grot och returträ var ett bättre alternativ än att använda kol ur ett klimatperspektiv och de genererade även mindre utsläpp över tid.