Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

A third party access to district heating networks has been proposed in Sweden, to increase the competition
on the district heating market. Such third party access could create opportunities for the agricultural sector
as an energy producer. This study describes the technical, economical and environmental prerequisites for a farmer cluster to build and run a heating plant, fueled with local wood fuel.

The heating plant in the described scenario is 8 MW and will supply a village of 1000 houses, and is fueled with wood chips exclusively. Supplying a heating plant with fuel puts high demands on the logistics, since there need to be a continuous flow of fuel. In the scenario, wood residues from felling and thinning is stored in stacks in the forest, and a few times a year chipped and transported to a storage area at the heating plant.

In the study, an estimation of the profitability has been made by estimating the cost of the investment,
personnel, operating and maintenance costs and costs for the fuel and ash handling. Incomes have been estimated by average price for district heating in Sweden. The study estimates an outcome of 2.5 million SEK a year.

The environmental aspects of the heating plant have been evaluated through a life cycle assessment, and compared to a reference scenario with heat production fueled with natural gas. The study found that there is a considerable decrease in greenhouse gas emissions when using wood fuel instead of natural gas, but there is a slight increase in the eutrophication and acidification potential.

Fjärrvärme är idag det vanligaste uppvärmningssättet för hushåll i Sverige. Fjärrvärme brukar anses vara ett
naturligt monopol, eftersom det inte är ekonomiskt lönsamt att bygga parallella fjärrvärmenät och leverans av fjärrvärme sker oftast av en enda leverantör i varje specifikt område. Fjärrvärmebranschen har på senare år fått kraftig kritik för att utnyttja sin starka ställning mot sina kunder vid prissättning, och det finns ett förslag om ett lagstadgat tredjepartstillträdet till fjärrvärmenätet för att stärka konkurrensen.

Nya regler om tredjepartstillträde skulle kunna ge nya möjligheter för lantbruket att producera värme och leverera till fjärrvärmenätet. I denna studie, vilken är en del i en större studie om lantbruket som energiproducent, har ett scenario med ett biobränsleeldat värmeverk ägt och drivet av ett lantbrukarkooperativ beskrivits. Värmeverket förses med bränsle från egen skog. I scenariot finns redan ett
mindre distributionsnät och en naturgasbaserad fjärrvärmeproduktion, där den befintliga produktionen
skall bytas ut.

Fjärrvärmenätet i scenariot har 1000 anslutna villor, och effektbehovet har beräknats till 7,7 MW. Det årliga värmebehovet är 16,3 GWh, vilket inklusive distributions- och produktionsförluster ger ett bränslebehov på 20,2 GWh. För att kunna sköta hela värmeproduktionen med biobränsle har en anläggning med två flispannor om 5,5 respektive 2,5 MW valts. En fastbränslepanna fungerar normalt på 30-100 % av sin maxeffekt, och med en större och en mindre panna kan produktionen ske med biobränsle även på sommaren när effektbehovet är lågt.

Värmeverket förses med bränsle ur egen skog. Bränslet tas ut från grenar och toppar, grot, som annars skulle vara restprodukter vid slutavverkning och gallring. Hur stora arealer som krävs för att försörja värmeverket med bränsle beror på exempelvis träslagssammansättningen i skogsbeståndet och tillväxtförhållandena, samt hur stor andel av groten som tas ut. En uppskattning på 90-170 ha årligen för slutavverkning respektive gallring har gjort.

Att förse ett värmeverk med bränsle ställer stora krav på logistiken, då det krävs kontinuerlig tillförsel av
bränsle. Vid avverkningen läggs groten upp i högar i skogen för att torka lite och barra av. Därefter förflyttas den till närmsta bilväg där den läggs i papptäckta vältor, i vilka den kan lagras en längre tid. Vid ett antal gånger om året flisas grot med mobila flisningsaggregat och transporteras till ett lager vid värmeverket, där det beroende på årstid och bränslebehov lagras i upp till 10 veckor innan förbränning.

Vid förbränning av biobränsle uppstår aska som restprodukt, vilken måste tas om hand. I det beskrivna scenariot återförs askan till skogen och ersätter på så sätt en stor del av de näringsämnen och motverkar den försurning som uppstår då biomassa tas ut ur skogen istället för att ligga kvar och förmultna.

De ekonomiska förutsättningarna för den beskrivna anläggningen har bedömts genom uppskattningar av
investeringskostnader, kostnader för uttag av bränsle ur skogen, personalkostnader, kostnader för drift och
underhåll samt kostnader för askspridning. Inkomsterna har uppskattats utifrån medelpris på fjärrvärme. Totalt sett visar kalkylen på en årlig vinst på 2,5 miljoner kronor, eller 156 kronor per levererad MWh värme.

Miljöpåverkan har bedömts ur ett livscykelperspektiv. Studien har avgränsats till att gälla bränsleproduktion, elförbrukning för drift av anläggningen, förbränning och askspridning. Utsläpp till luft förekommer i alla led. I bränsleanskaffningskedjan samt vid askspridning kommer utsläppen från dieselanvändning för skogsmaskiner och transportbilar. Utsläppen för elanvändningen har beräknats
utifrån nordisk elmix. Förbränningen av bränsle ger direkta utsläpp till luft. Scenariot har jämförts med ett
referensscenario med naturgas som bränsle vilket har utsläpp till luft i bränsleproduktionssteget, utsläpp
från elproduktion för drift av anläggningen samt utsläpp från förbränningen. Studien visar att ett byte från naturgas till biobränsle ger betydande minskning i växthusgasutsläpp medan utsläpp som leder till försurning och övergödning ökar något. Biobränsleförbränning ger även stoftutsläpp vilka kan ha negativ effekt på människors hälsa.

Biobränsleuttag ur skogen kan även orsaka näringsurlakning och markförsurning i skogen. Detta motverkas dock genom askåterföring. Ett allt för stort uttag av skogsbränsle skapar också en brist på död ved i skogen vilket kan vara ett hot mot den biologiska mångfalden. En viss mängd grenar och toppar bör därför alltid lämnas kvar i skogen.