Transcript slutliga versionen av syntesrapporten

Forskningsprogrammet ”Småskalig
uppvärmning med biobränslen 2007 –
2010” - syntesrapport
Redaktör: Stefan Westerlund
Texter:
Rikard Gebart, Björn Kjellström, Hans Gulliksson, Magnus Davidsson,
Lars Andrén, Robert Schuster
5
Innehåll
UTFÖRLIG SAMMANFATTNING
9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
INLEDNING OCH BAKGRUND
Programmets mål
Programmets framgångskriterier
Energimyndighetens långsiktiga ambitioner med programmet
Programmets arbetssätt och organisation
Projekt- och budgetfördelning
Syntesrapportens utvärderingskriterier
Läsanvisningar
21
21
21
22
22
24
25
25
2
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.2
2.2.1
2.2.2
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.4
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.4.5
2.5
2.5.1
2.5.2
2.6
2.6.1
2.6.2
2.6.3
RESULTAT AV SPECIELLT INTRESSE
Bränsleberedning och bränslehantering
Rörflen, halm och restprodukter från jordbruk
Knubbved
Biooljor
Bränslekvalitetsfrågor
Biobränsle och solvärme
Generell kunskap
Teknikutveckling
Leverantörer av villapannor och lokaleldstäder
Pelletspannor och kaminer
Vedpannor och lokaleldstäder
Standardiserings – och regelarbete för pelletspannor, kaminer och vedpannor
Närvärme- och fastighetspannor
Pannor för träbränslen
Pannor för agrobränslen
Rökgasreningssystem
Oljeersättning i industrin
Småskalig kraftvärme
Tillståndsgivning och framtidsplanering
Miljö
Resursutnyttjande och teknikutveckling
Beslutsstöd
Miljö
Val av uppvärmningssystem
Handböcker
27
27
27
28
28
29
29
30
30
31
31
34
34
35
35
35
37
38
38
41
41
42
46
46
46
46
3
BESVARADE OCH ÅTERSTÅENDE FRÅGOR I INNEVARANDE
PROGRAM UR ANVÄNDARSYNVINKEL
Leverantörer av bränsle och bränslehanteringsutrustning
Leverantörer av värmeanläggningar till villor
Leverantörer av fastighets- och närvärmepannor
Fastighetsägare och rådgivare till dessa
Energiföretag
Verksamhet som innefattar tillståndsgivande eller framtidsplanering
Miljöpåverkan
Energiplanering
47
47
48
50
51
52
52
52
52
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.6.1
3.6.2
6
4
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.1.6
4.1.7
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.2.6
4.2.7
REKOMMENDATIONER OM FRAMTIDA FOU
Behov av ökad kunskap
Allmänna synpunkter
Bränsle och bränslehanteringsutrustning
Biobränsle och solvärme
Villapannor och lokaleldstäder
Fastighets- och närvärmepannor
Småskalig kraftvärme
Miljöpåverkan
Prioriteringar av teknisk utveckling
Förutsättningar
Bränsle och bränslehanteringsutrustning
Kombinerade bio och solvärmesystem
Villapannor och lokaleldstäder
Fastighets- och närvärmepannor
Småskalig kraftvärme
Miljöpåverkan
53
53
53
53
54
54
56
57
58
59
59
59
60
60
61
61
62
5
5.1
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.1.4
5.1.5
5.1.6
5.1.7
5.2
AVSLUTANDE KOMMENTARER
Måluppfyllelse
Övergripande mål
Informationsspridning
Villavärme
Större pannor
Nyckelfärdiga panncentraler
Kombination av solvärme och bioenergi
Underlag för utbildning
Målformulering
63
63
63
63
63
63
64
64
64
65
BILAGA 1 DELPROGRAM
Delprogram A1: Biobränsle och solvärme
Delprogram A2: Närvärme
Delprogram A3: Pelletsteknik
Delprogram A4: Systemaspekter och syntes
Delprogram A5: Teknikbevakning och utredningar
Delprogram A6: Vedeldad teknik och lokaleldstäder
67
69
71
77
83
87
91
BILAGA 2
21825-4
21825-5 C
30411-1
95
97
99
30646-1
30664-1
30681-1 A
30681-1 B
30681-1 D
30688-1 A
30688-1 B
PROJEKTSAMMANFATTNINGAR
Tillämpning av VedAir
Urbana spridningsmodellen i SIMAIR
Emissionsprestanda för moderna vedkaminer - utsläppsnivåer, känslighet
och rekommendationer
Förbränningskaraktärisering och förbränningsteknisk utvärdering av olika
pelletbränslen
Förutsättningar för nya biobränsleråvaror - system för småskalig
brikettering och pelletering
Syntesgruppens arbete
Nationellt verktyg för systemanalys av emissionsscenarier (SIMAIRved)
Standardiseringsarbete
Biobränsle och solvärme
Komplett integrerat pellet/solvärmesystem
101
103
105
107
109
111
113
115
7
30688-1 C
30689-1 A
Energisparboden
Konstruktiva förbättringar och begränsningar för miljövänlig direkteldad
vedpanna
30689-1 B Inverkan på teknik och handhavande på emissionsprestanda för moderna
vedeldade lokaleldstäder
30690-1 A Uppskattning av framtida underlag för småskalig kraftvärme i Sverige
30690-1 B Eldningsoljeersättning med flytande biobränslen
30690-1 C Utvecklingsläge för småskalig kraftvärme
30690-1 D Upplevda barriärer för fortsatt pelletseldning
30691-1 H Utveckling av energieffektiv partikelavskiljning i närvärmepannor,
30693-1 A Biobränslen i mindre industrier
30693-1 B Optimalt nyttjande av svårare bränslen eldade i pannor avsedda för
närvärme
30693-1 D Högtemperaturkorrosion
30693-1 E Reningssystem för sura rökgaser för närvärmepannor
30693-1 F Avskiljning av stoft med rökgaskondensering
30693-1 G Rökgasbrunn för minimering av utsläpp vid förbränning av åkerbränslen,
vidareutveckling
30693-1 I Kostnadseffektiv partikelavskiljning i mindre närvärmeanläggningar,
30693-1 K Bioenergi i mindre industrianläggningar
30693-1 L Förutsättningar för användning av rörflensbriketter i mindre
värmecentraler
30824-1
Emissioner från småskalig värmeförsörjning med biobränslen
30824-1 A Påverkan av bränsle och konstruktionsparametrar på partikel och
tungmetallemissioner vid småskalig förbränning av biobränslen
30824-1 B Inverkan av förbränningsteknik och bränsle på hälsofarligheten av
partikelemissioner från småskalig biobränsleeldning
30824-1 C Partiklar från askrika biobränslen
30824-1 D Aerosolmasspektrometri (AMS) för karakterisering av partiklar i rökgaser
från småskalig eldning av träbränslen
30824-1 E Minimering av dioxinbildning
30824-1 F Endotoxin i rökpartiklar från förbränning av biobränslen
30824-1 G Kaskadimpaktor för storleksfraktionerad karakterisering av partiklar i
rökgaser
30887-1 BC Styckeved för småskalig eldning
31103-1
Integrerad pelletsenhet
31393-1
Småskalig pelletanvändning i Chile
31396-1 B Utveckling av förbränningsteknik för biobränslen vid externeldning av
gasturbin för småskalig kraftvärme
31403-1
Bestämning av verkningsgrad och förlustposter för biobränslepannor –
metodförbättringar
31411-1
Strömningsteknisk modellering och konstruktion av pelletsbrännare och
kaminer
31412-1
Framtida behov och system för småskalig värmeproduktion med
biobränslen
31414-1
Bioagroförbränning av agrara bränslen i småskalig rostpanna
31415-1
Kompakt och kostnadseffektivt elektrostatiskt filter för rökgasrening –
Anpassning till askrika bränslen
31416-1
Krav och lösningar för framtidens pelletsteknik
31418-1
Solkompatibel pelletskamin
117
119
121
123
125
127
129
131
133
135
137
139
141
143
147
149
151
153
155
157
159
161
163
165
167
169
171
173
175
177
179
181
183
185
187
189
8
31419-1
31487-1
31651-1
31675-1
31691-1
32737-1
32744-1
32745-1 B
P802288
Fjärrövervakning och fjärrstyrning av pelletsenheter
Bevakning av och deltagande i Lot 15-arbetet inom EcoDesign-direktivet,
Dataprogram för dimensionering av värmesystem i fastigheter
Testanläggning och utveckling av verktyg för design av värmesystem med
solfångare, biobränslepannor och värmepumpar i kombination
IEA Pellet Handbok - Produktion och användning av pellets
Bränslehanteringssystem för småskalig eldning av halm
Utveckling av framtida konkurrenskraftig närvärme (<20 MWt) med
säkrad bränslekvalitet samt hög tillgänglighet, effektivitet och
miljöprestanda.
Strategiska FoU-resurser för studier av partikel- och beläggningsbildande
ämnens beteende vid förbränning av askrika bränslen
Utbildningsinsatsen ”Minimering av partikelutsläpp från småskalig
förbränning av biobränsle”
BILAGA 3 PROJEKTLISTA
191
193
195
197
199
201
203
205
209
211
9
UTFÖRLIG SAMMANFATTNING
Översikt
Det övergripande målet för Energimyndighetens forsknings- och utvecklingsprogram
”Småskalig uppvärmning med biobränslen” var att bidra till en omställning från olje- och
elbaserad uppvärmning till biobränslebaserad uppvärmning i effektområdet under 10
MW(värme) samt att minska miljö- och hälsoskadliga utsläpp från biobränsleanvändning i
detta effektområde.
Omställningen från olje- och elbaserad uppvärmning främjas av att marknaden kan erbjuda
biobränslebaserade systemlösningar som upplevs som ekonomiskt fördelaktigare, driftsäkra,
lättskötta och miljövänliga. Det är också viktigt att fastighetsägare och andra beslutsfattare är
informerade om biobränsleuppvärmningens fördelar. Befarad lokal miljöpåverkan från
småskalig uppvärmning med biobränslen har varit ett hinder för installation av sådana
uppvärmningssystem i vissa kommuner. Utsläpp av miljö- och hälsofarliga ämnen från
biobränsleförbränning kan inte helt undvikas. Genom bränsleval, förbränningsteknisk
optimering eller rökgasrening är det emellertid möjligt att begränsa utsläppen så att de inte
leder till att miljökvalitetsmålet ”Frisk luft” äventyras
Verksamheten organiserades i sex delområden som framgår av tabellen.
Tabell 1. Programmets delområden
Verksamhetsområde
Pelletseldade kaminer
och villapannor
Vedeldade pannor och
lokaleldstäder
Kombination av
biobränsle och
solvärme
Fastighetspannor och
närvärmepannor
Teknikbevakning
Systemaspekter
Utnyttjat
kSEK
EnergiTotalt
myndigheten
Effektområde
kW(värme)
Bränslen
Upp till 30
Pellets från träråvara
10690
19167
Upp till 50
Pannved och
knubbved
3176
5444
Upp till 30
Pellets från träråvara
6342
13120
50 - 10000
Samtliga biobränslen
15507
28195
100 – 10 000
Samtliga biobränslen
2429
2619
5 – 10 000
Samtliga biobränslen
14416
24455
Insatserna inom de första fyra delområdena var främst inriktade på teknikförbättring med
tillämpning i en nära framtid. Insatserna inom teknikbevakning avsåg att ge underlag för
inriktning av forsknings- och utvecklingsinsatser på längre sikt och omfattade bl a en
uppföljning av utvecklingen internationellt inom småskalig kraftvärmeproduktion. Projekten
inom området systemaspekter skulle ge underlag för övergripande bedömningar av
potentialen för småskalig uppvärmning med biobränslen och behovet av forsknings- och
utvecklingsinsatser. Betydande insatser gjordes där för att kartlägga behovet av insatser för att
minska utsläpp av partiklar och studera möjligheterna att uppnå väsentliga minskningar av
partikelutsläppen.
10
Medlen från Energimyndigheten, totalt 52.6 MSEK 1 utnyttjades främst för hel- eller
delfinansiering av olika projekt, vanligtvis föreslagna av företag, forskningsinstitut eller
universitets/högskoleinstitution som sedan genomförde projektet, men också för förstudier
och utvecklingscheckar.
De viktigaste resultaten av verksamheten redovisas i sammanfattad form i denna utförliga
sammanfattning. Mer detaljerade beskrivningar finns i de efterföljande avsnitten.
Utvecklingshinder som bearbetats
Hinder mot utveckling av etablerade bränslekedjor eller etablering av nya bränslekedjor som
bearbetats i programmet framgår av tabellerna 2 – 4.
Bränsleberedning och bränslehantering
Brikettering
Produktion av spånbriketter med upp till 20 % inblandning av rörflen är demonstrerad. Även
användning av dessa briketter i anpassad närvärmepanna om 500 kW är demonstrerad.
Lyckade försök med brikettering av rörflen har gjorts hos en polsk leverantör av mobila
briketteringsanläggningar. Detta ledde till att Glommers Miljöenergi AB beslöt köpa in en
sådan anläggning. Den är i drift sedan hösten 2010 i Glommersträsk.
Pelletering
Pelletering av olika typer av restprodukter från jordbruk med additivtillsats som väsentligt
förbättrar förbränningsegenskaperna demonstrerad i Skånefrös anläggning i Tommarp.
Anläggningen är försedd med ett antal separata bränslebehållare, vågsystem, kvarn, kylare
och pelleteringsutrustning för att skapa en pellets med rätt additivmängd för förbränningen
beroende på bränsleråvarans sammansättning. Produkten används utan problem i två
anpassade pannor 250 resp. 1250 kW.
Effekterna av olika additiv för förbättring av förbränningen studeras för att ge underlag för att
med styrning av additiven uppnå de egenskaper som eftersträvas hos pelletsprodukten.
Inverkan av torvinblandning i olika biobränslen före pelletering på partikelemissionen vid
eldning i rosterpanna för närvärme studeras.
Halmhantering
En inventering av erfarenheterna från användning av halm som bränsle i Danmark visar att
det där finns väl fungerande kommersiell teknik som med fördel kan utnyttjas i Sverige.
Bränslekvalitetsfrågor
En studie av vilka egenskaper hos bränslepellets som måste bestämmas för att
tillfredsställande definiera pelletskvalitet med hänsyn till olika slag av eldningsanordningars
krav, pågår. De eldningsanordningar som ingår i studien är brännare i villaskala, roster för
närvärmepannor och pulverbrännare med kapacitet upp till 4 MW. Principer och underlag för
ett kostnadseffektivt och tillförlitligt kvalitetssäkringssystem för pellets är under utarbetande.
En teoretisk modell som beskriver ask/slaggkemin och som kan utnyttjas för att bedöma
risken för driftproblem (beläggningar, korrosion) orsakade av aska och slagg samt
partikelhalter i rökgaserna är under utveckling. Modellen skall kunna utnyttjas för att anpassa
driftparametrar och för att avgöra om additivtillsats eller sameldning med andra bränslen
erfordras.
1
Programmet ”Småskalig uppvärmning med biobränslen” hade en ursprunglig budget på 40 miljoner kronor.
Tabellen tar också upp projekt som finansierades från andra delprogram som samordnades med projekt från
Småskalprogrammet.
11
Prioriterade fortsatta FoU-insatser
-
Fortsatta studier av möjligheter att genom blandning av olika råvaror och tillsats av
additiv producera briketter och pellets som utan försämrad drifttillgänglighet kan
utnyttjas i pannor konstruerade för träbränsle efter rimlig anpassning.
Värmeförsörjning för enskilda fastigheter
Vedeldade pannor och lokaleldstäder
Vedeldade pannor och lokaleldstäder är idag den vanligast använda tekniken i villasegmentet.
Tekniken har utvecklats och för såväl pannor som lokaleldstäder har högre effektivitet och
lägre utsläppsvärden uppnåtts genom de senaste decenniernas teknikutveckling. Trots det är
en viktig faktor för bioenergins fortsatta expansion i villasegmentet att kunna minska
utsläppen än mer. Utsläppskrav kan komma att bli hårdare både i Sverige och Europa. En
viktig aspekt är också att mer kunskap behövs kring vilka partiklar i miljön som verkligen är
hälsopåverkande och vilka källor de härrör ifrån.
På grund av denna bakgrund är vedeldad teknik ett av delområdena i forskningsprogrammet.
Inom området vedeldad teknik tas orsaker till varför partikelutsläpp uppstår och vad som kan
göras designmässigt upp.
Ett av delprogrammets projekt drivet av ETC har undersökt möjligheten att elda en vedpanna
direkt och kontinuerligt mot husets värmebehov. Syftet skulle vara att minska utsläpp vid start
och stopp, öka energieffektiviteten samt att få ner utrustningskostnader. Resultatet visar att
väldigt lite är gjort på detta område internationellt. Dock är teknik för kontinuerlig reglering
av luftöverskott och utbränningsrad under stark utveckling. De försök som gjordes
understryker svårigheten i att elda ved med låg effekt i en pannstorlek för villaanvändning.
Inom delprogrammet har bränslet knubbved (styckeved) undersökts av SLU. Fördelen med
knubbved skulle vara att den är billig och energieffektiv att framställa samt att den är lätt att
hantera. En undersökning har gjorts av knubbveds framställning, lagring, hantering och
eldningsegenskaper. Matningsförsök visar att knubbved framställd med en kommersiell
skruvhugg kan matas med skruvmatare som ingår som standard i en 30 kW panna. Emissioner
av CO, THC och stoft kan förväntas ligga på ungefär samma nivå som vid konventionell
vedeldning genom relativt enkla konstruktionsförändringar. Uppskattade kostnader för
framställning av knubbved, vid årsproduktion 100 MWh (br) är ungefär desamma som för flis
och 7 – 12 kr billigare/MWh än för pannved. För användning vid småhusuppvärmning, där
satsvis eldning mot ackumulatortank är nödvändig av miljöskäl, förefaller fördelarna
marginella. Som alternativ till pellets eller briketter i större anläggningar med lastföljande
drift skulle lägre bränslepris möjligen motivera användning av knubbved. Verifiering av
resultaten från de kortvariga försöken i villa skala måste först ske.
Att pannors verkningsgrad och förlustposter kan mätas så riktigt och så likvärdigt som möjligt
vid olika testinstitut är viktigt av flera skäl. Krav ställs på verkningsgrad i incitamentsprogram
och lagstiftning. Dessutom är det viktig basfakta som måste vara korrekt för att kunna
utveckla tekniken. Ett av SP drivet projekt har jämfört olika metoder för att bestämma
verkningsgraden.
Kaminer och andra typer av lokaleldstäders utsläpp varierar dels beroende på teknik men
också på handhavandet. Ny teknik har minskat utsläppen de senaste årtiondena. Vid ETC har
ett projekt bedrivits i syfte att mer i detalj kartlägga vilka faktorer som påverkar utsläpp.
Projektet indikerar att trots att tekniken förbättrats de senaste åren kan det vara så att det finns
förbättringsmöjligheter att minska utsläpp vid ej optimala förhållanden. Dock har få objekt
12
undersökts och det bör betonas att eventuell teknikutveckling ej får öka utsläppen vid
”normala förhållanden” som trots allt torde vara mer vanligt förekommande.
Pelletspannor och kaminer
Försäljningen av pelletsutrustning i Sverige stagnerat. För en fortsatt ökad användning av
pellets för småskalig uppvärmning krävs både nya kategorier av användare och en vidgad
råvarubas. Utrymmet för övergång från oljeeldning till pelletseldning genom konvertering av
befintliga oljepannor genom installation av en pelletsbrännare eller byte av panna till en
pelletspanna, vilket har varit både enkelt och ekonomiskt, är i princip utnyttjat. För att nå
andra grupper av hus och husägare krävs ett nytänkande. Konsumentundersökningar som
genomförts inom programmet visar tydligt att värmepumpar av olika slag är huvudkonkurrent
till pellets för enskild uppvärmning av småhus. Det framgår också att pelletseldning måste
vara 13000 kr billigare per år för att den genomsnittlige småhusägaren skall välja
pelletsuppvärmning istället för värmepump, förutsatt att den egna insatsen för service och
underhåll är densamma. Värderingen av egna serviceinsatser visade sig motsvara ungefär 200
kr/timme.
Det visade sig svårt att engagera utrustningsleverantörerna för att medverka till att utveckla
pelletsuppvärmning till ett mer attraktivt alternativ. Endast fyra företag som erbjuder
pelletsbrännare, pannor eller kaminer har utnyttjat möjligheterna till delfinansiering av
utvecklingsinsatser genom programmet.
Pitekaminen och Swebo Bioenergy har utnyttjat avancerad strömningsmodellering, s k CFDmodellering för optimering av utformning av övermatad resp. horisontalmatad pelletsbrännare
för att uppnå bättre askutmatning och minskade emissioner. En viktig slutsats från detta
projekt är att avancerad strömningsmodellering kan vara ett effektivt verktyg i
utvecklingsarbete även för små anläggningar.
Effecta Pannan AB har i tre samordnade projekt utvecklat en ny självrengörande
vattenmantlad pelletskamin som innebär att användaren endast skall behöva sota en gång per
år och tömma asklådan högst 3 – 5 gånger per år. I Effectas nya koncept ingår även ett
utomhus nedgrävt pelletsförråd med automatisk inmatning som normalt skall behöva fyllas
högst två gånger per år. Uppvärmningssystemet kan integreras med solvärme med hjälp av en
ackumulatortank och ett nytt styr- och reglersystem. Effecta har även tagit fram ett
fjärrövervakningssystem som skall göra det möjligt att överlämna allt ansvar för
serviceåtgärder till ett specialiserat serviceföretag. Med ett sådant arrangemang bör
pelletsuppvärmning inte innebära mer skötselinsatser från småhusägaren än en värmepump.
Den nya kaminen är försedd med en helt ny brännarutformning för omvänd trestegsförbränning som väntas ge förbättrade emissionsdata och minskad känslighet för
varierande pelletskvalitet. Verifierande testning har emellertid inte hunnit genomföras under
programperioden.
Minskade emissioner främst av CO, kolväten och partiklar har varit målet för det
utvecklingsarbete Janfire AB bedrivit i samarbete med sensortillverkaren SenSic AB. Den
gassensor som skall utnyttjas i ett nytt styrsystem mäter både CO och O2. Resultaten är
lovande men ytterligare utvecklingsarbete krävs innan systemet kan introduceras på
marknaden.
Kombination av biobränsle och solvärme för villor
Delprogrammet har omfattat ett övergripande sammanhållande projekt och tre teknikutvecklingsprojekt. Inom det övergripande projektet har man genomfört en marknadsstudie, tagit
fram en handbok och utvecklat en provningsmetod för kombinerade bio- och solvärmesystem.
Trots att få nyutvecklade system har funnits tillgängliga för utvecklingsprovningen är resultaten positiva. Provresultaten har sedan jämförts med resultat från utvärderingar av erfaren-
13
heter av samma typer av anläggningar i praktisk drift. Dessa jämförelser visar bl a att värmeförluster, på grund av bristfälliga installationer och självcirkulation i pannkretsen vid avstängd
panna, i praktiken kan vara mycket större än vad systemprovningarna visar. Det krävs alltså
både systemutveckling och utbildning av installatörer för att få till bättre system.
De tekniska utvecklingsprojekten har genomförts med det gemensamma syftet att få fram
tekniska lösningar som gör kombinerad sol- och pelletsuppvärmning till ett mer attraktivt
alternativ för villaägare. Genomförda projekt har alla haft som mål att utveckla system med
bra prestanda, låga installations- och driftkostnader samt en enkel och bekväm drift för
användaren. Ett projekt baseras på en kombination av produkter som redan finns på marknaden integrerade med ett gemensamt nyutvecklat styrsystem. Ett andra projekt bygger på den
nya vattenmantlade kamin som utvecklats inom delprogrammet för pellets tillsammans med
ett nytt styrsystem för kamin, solvärme och bränslelager. Det tredje projektet var inriktat på
att ta fram en prefabricerad fristående byggnad inrymmande såväl solfångare som pelletspanna, skorsten, ackumulatortank, pelletförråd, mm. som ett alternativ för villaägare som inte
har möjlighet att placera utrustningen i huset. Det första systemet har introducerats på marknaden, det andra är på väg att introduceras och det tredje finns i fullskaleprototyp.
Brandrisk
SP:s databas för brandincidenter i pelletseldade villaanläggningar är under utveckling.
Prioriterade fortsatta FoU-insatser
-
-
Fortsatt utvecklingsstöd till utrustningsleverantörerna för att nå fram till kommersiella
produkter som framgångsrikt kan konkurrera på den svenska marknaden med
värmepumpar och med utländska tillverkare på exportmarknaderna.
Utvärdering av metoder för att småskaligt elda med askrik pellets där asksmältpunkten
är låg
Fortsatta insatser för utveckling av driftsäkra lågkostnadssensorer för CO/O2
Fortsatt utveckling och provning av kombinationssystem för biobränsle och sol
Fastighetspannor och närvärmepannor
Oljeersättning i industrin
Den svenska koldioxidavgiften är lägre för industriell användning av fossila bränslen än när
samma bränslen utnyttjas för uppvärmning av bostäder och lokaler. Under perioden 2011 till
2015 kommer dagens kostnad för koldioxidavgift på cirka 400 kr/m3 öka till över 1800 kr/m3
olja. En följd av detta är att den tekniska potentialen för ersättning av olja med biobränslen nu
är betydligt större inom industrin än inom uppvärmningssektorn. Studier som gjorts inom
programmet har identifierat flera exempel på att en övergång till biobränslen kan vara lönsam
även för industriföretag, i första hand när det gäller lokaluppvärmning. I tillämpningar där
högre processtemperaturer krävs, som t ex glasugnar, är förgasning av biobränsle och
kontrollerad förbränning av produktgasen ett tekniskt möjligt alternativ, men åtminstone om
pellets används som förgasningsråvara, visade sig detta inte lönsamt. I vissa applikationer kan
även pulverbränslen vara aktuella
Ökad råvarubas
Det finns ett behov av att öka råvarubasen för biobränslen. En sådan till stor del outnyttjad
resurs är olika typer av agrobränslen, d v s antingen restprodukter från jordbruk eller ettåriga
grödor, som t ex rörflen, odlade för att utnyttjas som bränsle. I jämförelse med rena
träbränslen är agrobränslen i allmänhet svårare att utnyttja som en konsekvens av högre
askhalt, ibland låg asksmälttemperatur, lägre värmevärde och långsammare frigörelse av
flyktiga ämnen.
14
Omfattande försök med pelleterade restprodukter från jordbruket har genomförts vilka visar
att sådana bränslen, även med askhalter som är 10 -15 gånger högre än i träpellets, kan
utnyttjas utan problem genom tillsats av anpassade additiv och lämplig utformning av rosten.
Försöken utfördes i två pannor om 250 resp. 1 250 kW med automatisk slagghantering,
multicyklon och slangfilter installerade i Skånefrös anläggning i Tommarp. Anläggningen är i
full drift sedan årsskiftet 2009/2010 och kan användas som en testanläggning för olika
pelletsblandningar.
Möjligheterna att utnyttja rörflen som bränsle i fastighets och närvärmepannor studerades i
två projekt. Rörflen har 15- 20 gånger högre askhalt än träbriketter och 2- 3 gånger högre
askhalt än skogsbränsle (grotflis), vilket ställer större krav på förbränningstekniken. Pannan
måste vara utrustad med automatiskt askutmatningssystem samt krävs att askbädden i pannan
förflyttas mekaniskt. Bearbetning av askan krävs för att riva isär askan så att den följer med
askskruven ut och inte bygger upp valv i pannan. Med den struktur och låga volymvikt som
rörflensaska har måste uppehållstiden för bränslet i pannan vara tillräckligt lång för att ge en
fullständig förbränning av rörflensbränslet. Få av de befintliga pannorna i storleken 50 kW- 1
MW som använder trädbränsle idag bedöms kunna använda rörflen utan ombyggnad av
inmatning och askutmatning samt komplettering av förbränningstekniken.
Inblandning av 50% rörflenspellets vid eldning av GROT eller flis visade sig vid försök i en
100 kW panna ge 25-30% minskade partikelutsläpp. Askmängden ökade markant, vilket
dock inte gav några driftproblem under försöken.
Biooljor
I den studie som genomfördes rörande behovet av utvecklingsinsatser för att underlätta
småskalig användning av biooljor konstaterades att inhemskt tillgängliga kvantiteter för de
flesta biooljor är för små för att motivera sådana insatser. För tallbecksolja och det tänkbara
framtidsbränslet pyrolysolja förefaller inte småskalig förbränning som det intressantaste
användningsområdet.
Minskade emissioner
Inom programmet har möjligheterna att minska utsläppen av svaveloxider och partiklar från
fastighetspannor och närvärmepannor studerats.
Försök i laboratorieskala tyder på att 3nine AB:s rökgasreningsteknik med
centrifugalseparator går att kombinera med kalkinsprutning för att reducera SO2 från rökgaser
utan att utsläppen av partiklar ökar väsentligt. Ingen igensättning av lamellerna i separatorn
med kalksten kunde noteras under experimenten.
Övriga metoder för partikelavskiljning som studerades i programmet var elektrofilter och
rökgaskondensering. Elektrofilter är effektiva för avskiljning av askpartiklar men blir
förhållandevis dyra för anläggningar med effekt i det aktuella området. Inom programmet har
ett elfilter, R_ESP (Residential Electrostatic Precipitator) från det norska företaget Applied
Plasma Physics (APP) utvärderats. Produkten bedöms som nära kommersiellt tillgängligt.
Provningen som gjordes för en 65 kW panna eldad med rörflen och bark visade att minst 85
% av partiklarna i rökgasen kunde avskiljas. En alternativ elfilterteknik med separat
jonisering, laddning och avskiljning har också studerats inom programmet. Tekniken är främst
anpassad för den partikelstorleksfördelning som kommer från förbränning i rosterpanna och
bedöms kunna bli billigare än den teknik som installeras idag.
Rökgaskondensering är främst ett medel att återvinna energi och är mest intressant ur den
synpunkten för fuktiga bränslen. Viss partikelavskiljning blir också följden. Det är tveksamt
om rökgaskondensering för stoftrening någonsin blir ett lönsamt alternativ vid torra bränslen
15
som ex. agrara bränslen. Rökgaskondensering baserad på en absorbtionsprocess 2 kopplad till
mindre pannor eldade med råflis med 35 -52% fukt visades kunna ge mellan 33 och 45%
minskade partikelutsläpp. I jämförelse med konventionell rökgaskondensering gav
absorbtionsprocessen en ökning med 15 -30 kW av det nyttiggjorda värmet från en 100 kWpanna, beroende av returtemperaturen. Övervägs rökgaskondensation för partikelavskiljning
måste man beakta att de avskilda partiklarna hamnar i kondensatet och att detta eventuellt
också måste renas innan det släpps ut till omgivningen.
Prioriterade fortsatta FoU-insatser
-
Nyckelfärdiga fjärrövervakade centraler där allt från tillståndsfrågan till
uppförande/drift och kontraktsfrågor med omgivningen har utarbetats och förberetts
-
Demonstration av möjligheter att utnyttja besvärligare bränslen med ingående
erfarenhetsuppföljning
-
Fortsatta studier av möjligheter att med bränsleberedning, förbränningstekniska
åtgärder eller kostnadseffektiv rökgasrening begränsa emissioner av framförallt
partiklar vid förbränning av ”svårare” bränslen från både skogs- och jordbruk.
Underlag för energiplanering
Småskalig kraftvärme
2030 uppskattas det finnas värmeunderlag för drygt 1900 närvärmeanläggningar med
värmeeffekter mellan 1 – 10 MW. De flesta, drygt 1000, finns i effektområdet 1 – 3 MW. En
mycket ambitiös energibesparingsinsats för bostads- och lokaluppvärmning påverkar inte
antalet tänkbara anläggningar mycket, men innebär en förskjutning mot minskade
värmeunderlag. Det skulle betyda att teknik lämpad för anläggningar med värmebehov under
1 MW blir allt mer intressant.
Uppföljningen av den tekniska utvecklingen inom småskalig kraftvärme visar att
anläggningar med konventionell ångprocess och anläggningar med organisk ångprocess
(ORC) kan erhållas på kommersiella villkor. Några anläggningar med värmeeffekter under 10
MW är i drift i Sverige. Inga ORC-anläggningar för eldade kraftvärmeanläggningar finns i
Sverige men över 150 har levererats till främst Italien, Tyskland och Österrike där de
ekonomiska förutsättningarna för lönsam småskalig elproduktion är gynnsammare.
Två anläggningar med förgasning och förbränningsmotor med värmeffekt i intervallet 1 – 10
MW är i kommersiell drift, en i Danmark och en i Österrike. Drygt 40 anläggningar för
värmeeffekter kring 100 kW med elutbyte c:a 40% rapporteras vara i drift i Tyskland och sex
anläggningar för värmeeffekt 600 kW med elutbyte 50% i Belgien.
Några få anläggningar med stirlingmotor för värmeeffekt 150 kW och elutbyte knappt 25%
har levererats.
Processer som nått eller når demonstrationsnivå under 2011 är tvåstegsförgasning med
pyrolysskruv samt cyklonförgasning, båda för drift av förbränningsmotor, enkel
ånganläggning med Lysholmsturbin samt möjligen också externeldad gasturbin.
Cyklonförgasning för motordrift och ånganläggning med Lysholmsturbin demonstreras för
närvarande i Sverige.
2
Den sk ADIAK-processen
16
Prioriterade fortsatta FoU-insatser
-
Fortsatt bevakning av den internationella teknikutvecklingen på området och
utvärdering minst en gång per fyraårsperiod av förutsättningarna för lönsam
användning i Sverige
-
Stöd till forsknings- och utvecklingsverksamhet inriktat mot processer som kan finna
tillämpning i de typer av anläggningar som bedöms ha störst förutsättningar för
lönsamhet och där svenska företag är beredda att agera som utrustningsleverantörer.
-
Studier av möjligheter att utnyttja restprodukter från jordbruket för samproduktion av
el- och värme utan alltför kostsam bränsleberedning. Möjligheter till samarbete med
forskningsstödjande myndigheter i andra länder, framförallt i Europa, när det gäller
användning av sådana bränslen för småskalig kraftvärmeproduktion bör utnyttjas.
-
Utveckling av teknik för säker obemannad drift av små kraftvärmeverk.
Måluppfyllelse
I vissa avseenden är de uppställda delmålen för programmet uppnådda. De förväntningar som
funnits om att programmet skall leda till att nya bättre produkter finns på marknaden har ännu
inte infriats. Flera lovande koncept har emellertid tagits fram och med kompletterande insatser
inom ett fortsatt program finns goda förutsättningar för att dessa skall kunna
kommersialiseras.
Allmänna rekommendationer avseende fortsatt verksamhet inom området
Det är väsentligt att utvecklingsinsatserna i fortsättningen, i högre grad än vad som skett
under den nu avslutade programperioden, utgår från att det är kompletta bränslekedjor från
växande biomassa till slutanvänt bränsle som skall utvecklas. En uppdelning av verksamheten
i ett forskningsprogram som hanterar frågor kring de första leden i bränslekedjorna, odling
och skörd och möjligen viss förädling, och ett annat som hanterar de senare leden, framförallt
slutomvandling, kan förefalla lämplig ur administrativ synpunkt, men kräver att
Energimyndigheten säkerställer att insatserna är koordinerade.
I efterhand kan konstateras att de målformuleringar som fanns i programbeskrivningen och
som skulle vara styrande för inriktningen av verksamheten, skulle kunna ha varit mer
specifika och bättre baserade på tydligt definierade behov av att undanröja hinder mot ökad
användning av biobränslen för småskalig uppvärmning. Delmålen kunde också varit mer
realistiska med hänsyn till möjligheterna att nå fram till kommersiella produkter med det
arbetssätt som valts. Det är viktigt att målen för insatserna formuleras på ett mycket tydligare
sätt än vad som var fallet för det nu avslutade programmet. De frågeställningar som listats i
avsnitt 3 kan tämligen enkelt omformuleras så att de beskriver konkreta mål.
Det är helt avgörande för effekterna i verkligheten av de insatser som görs att kunskapen
utvecklas hos de aktörer som producerar och använder utrustning för småskalig uppvärmning
med biobränslen. I allt för stor utsträckning har forskningsprojekten i det nu avslutade
programmet initierats och genomförts av universitet/högskolor och forskningsinstitut. Även
om resultaten finns tillgängliga i rapporter och ansträngningar gjorts för att föra ut resultaten i
populär form är det ofrånkomligt att större delen av kunskapsuppbyggnaden skett där
kunskaperna har små förutsättningar för att bli praktiskt utnyttjade.
Delprogrammet biobränsle och solvärme har dock i huvudsak varit inriktat på att öka
kompetensen bland de företag som utvecklar och marknadsför kombinerade biobränsle och
solvärmesystem.
Utveckling av styrsystem baserad på CO/O2
sensor inledd.
För stort skötselbehov
Kompletta system med
styrfunktion saknas på
marknaden
Utrymmesbegränsningar i
befintlig byggnad
Panna eller kamin i
kombination med
solpaneler
För stort skötselbehov
Kamin för villavärme
Panna för villavärme
Träpellets
Osäker lönsamhet
Verifierad teknik för
bränslematning saknas
Emissionsdata saknas
Emissioner överstiger
EN 15270 klass 5
Villapannor,
fastighetspannor och
mindre närvärmepannor
Knubbved
Ökad kunskap om hur teknisk utformning
och handhavande påverkar partikelutsläpp.
Bättre mätteknik utvecklad.
Lovande försök för villa panna med bränsle
framställt med kommersiell skruvhugg
Försök i villapannor visar att emissioner
som för vanlig ved kan nås
Bränslepris uppskattat till 325-395 kr/MWh,
något billigare än pannved.
System för fjärr-övervakning utvecklat som
kan eliminera behov av egen insats.
Partikelutsläpp överstiger
tyska krav från 2015
Kamin för villavärme
Erfarenheter från långvarig praktisk
drift saknas
Produktutveckling hos tillverkare.
Standardlösning i separat Energisparbod
framtagen
Fältförsök och introduktion på
marknaden återstår.
Oklart om sensor som uppfyller kraven
kan tas fram
Förutsättningar för lokala
marknader måste klarläggas
Fältförsök och introduktion på
marknaden återstår.
Verifierande långtidsförsök i aktuellt
effektområde saknas
Fortsatt utveckling av teknik som gör
det möjligt att klara utsläppskraven.
Ännu okänt hur eldning med tillräckligt
låg effekt kan åstadkommas.
Återstående insatsbehov
Två prototypsystem framtagna
System med utvändigt bränsleförråd
utvecklat.
Självrengörande konstruktion framtagen
och testad.
System för fjärr-övervakning utvecklat som
kan eliminera behov av egen insats.
Lovande teknik för optimal reglering av
luftflöde finns.
För stora emissioner vid
lastföljande drift
Panna för villavärme
utan ackumulatortank
Läge efter avslutat program
Hinder
Slutomvandling
Hinder för bränslekedjor från stamved, bränsleeffekt upp till 50 kW
Bränsleform innan
slutomvandling
Kapad och kluven ved
Tabell 2.
17
Rörflen
Briketter från spån och
rörflen
Briketter från 100%
rörflen
Bränsleform innan
slutomvandling
Pellets
Erfarenheter saknas från
användning i större fastighetsoch närvärmepannor
Erfarenheter saknas från
användning i mindre
fastighetspannor
Erfarenheter saknas från
användning i villapannor och
kaminer
Kunskap saknas om
brikettkvalitet vid småskalig
brikettering
Erfarenheter saknas från
användning i större fastighetsoch närvärmepannor
Erfarenheter saknas från
användning i mindre
fastighetspannor
Kunskap saknas om
brikettkvalitet vid småskalig
brikettering
Erfarenheter saknas från
användning i större fastighetsoch närvärmepannor
Erfarenheter saknas från
användning i mindre
fastighetspannor
Kunskap saknas om lämpliga
additiv som förbättrar
egenskaper
Kvalitetsstandard saknas
Hinder
Inga framsteg
Lyckad proveldning genomförd i anpassad
närvärmepanna 500 kW
Lyckade försök genomförda och
produktion pågår i Sverige
Inga framsteg
Lyckade försök genomförda och
produktionsanläggning installerad i
Sverige
Inga framsteg
Resultat från korttidsförsök finns
Resultat från korttidsförsök finns
Validering med bränslen som inte
ingick i databasen återstår
Förslag till kvalitetskriterier har utarbetats
på grundval av prov med ett antal bränslen
i olika eldningsutrustning
Goda erfarenheter från anpassade pannor
250 och 1250 kW i reguljär drift
Stöd till demonstrationsprojekt
med långtidsdrift samt
leverantörsoberoende utvärdering
och problemlösning
Ett betydande antal tänkbara recept
återstår att testa
Återstående insatsbehov
Kartläggning av lämpliga kombinationer
genomförd för ett antal restprodukter
Läge efter avslutat program
Hinder för bränslekedjor från agrobränslen, hela effektområdet upp till 10 MW.
Restprodukter från
spannmålsodling
Bränsleråvara
Tabell 3.
18
Elgenerering med
värmeproduktion under
1 MW
Elgenerering med
värmeproduktion under
1 MW
Samtliga processer med
förbränning
Riven halm
Samtliga fasta
biobränslen
Bristfällig kunskap om olika
partiklars hälsovådlighet
Bristande kunskap om hur
partikelemissioner kan
begränsas med bättre
utformning av eldningsutrustning
Bristfällig kunskap om hur
partikelemissioner kan minskas
genom sameldning eller additiv
Utrustning för kostnadseffektiv
partikelavskiljning saknas
Verktyg saknas för bedömning
av hur de samlade emissionerna
från lokala källor påverkar
luftkvaliteten
Bristfällig kunskap om
prestanda och kostnader för
tänkbara processer
Bristfällig kunskap om
teknikläget utomlands.
Användarvänligt verktyg för
lönsamhetskalkyl saknas
Förbränning i panna för
villavärme
Flis, spånbriketter och
pellets från spån
Hinder
Slutomvandling
Verifiering för fler pannkonstruktioner
och additiv.
Framtagande av kommersiella
produkter
Sameldning av rörflen och GROT kan
minska emissioner.
Lovande försök med elfilter
centrifugalseparering och
rökgaskondensering genomförda
Oklarheter kvarstår till stor del
Ytterligare studier för klarläggande
Behov av demoanläggningar i större
skala för att verifiera försök
Fortlöpande uppföljning av
erfarenheter från demonstrationsanläggningar
Styrsystem som till rimlig kostnad
medger säker obemannad drift
demonstreras för gengasmotorer.
Utveckling och demonstration av
förgasningsteknik för riven halm.
Styrsystem som till rimlig kostnad
medger säker obemannad drift
demonstreras för gengasmotorer.
Validering med fältstudier
Fortlöpande uppdatering av databas
kommer att erfordras
Återstående insatsbehov
Viss kunskapsuppbyggnad har skett
Pyrolysskruv och stirlingmotor kräver
mycket högt elpris för lönsamhet.
Gengasmotor tänkbar men
demonstrerad förgasningsteknik
saknas.
Ett kalkylprogram för
spridningsberäkningar har tagits fram
Ett kalkylprogram som kan laddas ner
från nätet och bygger på en
omfattande databas har tagits fram
Tämligen säkra data för ORC,
kommersiellt tillgänglig utrustning.
Gengasmotorer och stirlingmotorer i
demonstrationsfas.
Läge efter avslutat program
Hinder orsakade av brister i planeringsunderlag och kunskap om miljöpåverkan, hela effektområdet upp till 10 MW.
Bränsleform innan
slutomvandling
Pellets
Tabell 4.
19
20
21
1 Inledning och bakgrund
1.1 Programmets mål
Programmets mål har varit att utveckla en trygg småskalig värmeförsörjning baserad på
bioenergi som vid sidan av övriga alternativ blir ett uthålligt och miljösäkert val för
uppvärmning av nya och befintliga bostäder, lokalfastigheter och industrier utanför
fjärrvärmenät.
Som delmål har gällt att när programmet är genomfört ska det finnas:
-
kunskap om bioenergi för småskalig värmeförsörjning - från bränsle till värme lätt
tillgänglig för användare och övriga aktörer
-
pannor för pellets och ved i villastorlek, för väldefinierade pellets- och vedbränslen
från träråvara, som möter höga krav även med sikte på framtida skärpta krav
-
pannor i storlek för gruppcentraler, kostnadseffektiv reningsteknik för rökgaser,
mindre värmenät inkl. kulvert och undercentraler som möter motsvarande krav och
som inte bara kan nyttja träråvara utan även bränslen med variationer i askhalt,
kväveinnehåll m.m.
-
alternativ med nyckelfärdiga panncentraler för definierade effekt- och energibehov
som underlättar upphandling, tillståndsprövning, upphandling av drift/skötsel
-
system på marknaden som på ett kostnadseffektivt och funktionssäkert sätt integrerar
solvärme med bioenergi, från villastorlek och uppåt
-
underlag för utbildningar för berörda kategorier samt för högskoleutbildning inklusive
industridoktorander.
1.2 Programmets framgångskriterier
Vid sidan om uppfyllelse av målen ovan är det särskilt följande framgångskriterier som har
getts stor vikt i arbetet:
-
programmet erbjuder näringslivet, myndigheter och andra avnämare samverkan,
problemlösning och långsiktig kompetensutveckling
-
programmets betydelse för avnämarintressenter
-
programmet förnyar och utökar sin intressentkrets, i synnerhet bland hustillverkare,
installatörer och fastighetsägare, arkitekter m.fl. som använder eller har inverkan på
val av små värmeanläggningar
-
programmet åstadkommer resultat som avnämare har nytta av
-
utvecklade produkter är konkurrenskraftiga på den europeiska marknaden
-
arbete inom EU med kriterier för kvalitetshöjning av hela system och delarna för
småskalig värmeförsörjning, biobränsle med sol, teknik, bränsleförråd,
bränslekvaliteter m.m.
22
1.3 Energimyndighetens långsiktiga ambitioner med programmet
Programmets mål är att biobränslen för småskalig värmeförsörjning ska, vid sidan av övriga
alternativ, ingå som en naturlig och viktig del i ett framtida uthålligt och resurseffektivt
energisystem. Detta ska ske med en vidgning av systemsynen till en samverkan mellan
branscherna för att få fram teknik för dagens och morgondagens bränslen, samt ett skärpt krav
på att resultaten i högre grad än i tidigare program ska nå marknaden och det ställer krav på
samverkan mellan fler aktörer.
De huvudsakliga vinsterna med en vidgad systemsyn förväntas bli:
-
Utveckling av energisystemet. Ett systemperspektiv på småskalig teknik för
uppvärmning med biobränslen ska leda till ett effektivare och ur
försörjningshänseende tryggt användande av energi i samverkan med arbetet att nå de
nationella klimat-, miljö- och folkhälsomålen.
-
Kriterier inom Europa. Delta i arbete med att utveckla gemensamma kriterier inom
Europa för förbättrade system för småskalig värmeförsörjning med biobränsle,
helheten och systemets alla delar.
-
Kompetensuppbyggnad. Den starka ställning som forskning vid hög-skolor och
andra institut fått genom de tidigare programmen ska bibehållas och utvecklas utifrån
ett reellt kunskapsbehov. Kvalificerad forskning är en förutsättning för
industridoktorander och kvalificerad utbildning på alla nivåer samt därmed för den
långsiktiga kompetensförsörjningen.
-
Kommersialisering. Programmet ska bidra till att stärka den svenska industrins
konkurrenskraft inom teknikområdet, både nationellt och internationellt.
Svårigheter som måste övervinnas är exempelvis att varken forskningen eller de berörda
branscherna under tidigare programperioder i första hand varit inriktad på resultat på en
aggregerad nivå. När nu programmet formulerar mål som innehåller systemsyn,
effektivisering och besparing på internationell/nationell nivå, så är det mål som inte självklart
syns i resultaträkningarna hos företagen under program-perioden. Vidare förutsätter den
vidgade systemsynen att programmet samverkar med aktörer som inte varit berörda under
tidigare program. Det är därför viktigt att forskningsprogrammet drivs så att befintlig
kompetens tas tillvara för att i samverkan med nya aktörer nå programmets mål.
Den vinst som programmet förväntas medföra ligger i linje med internationella strävanden att
minska olje-/elanvändningen och motsvarande utsläpp. Småskalig värmeförsörjning med
biobränslen förväntas bli ett program som naturligt samverkar med IEA och ERA-NET
BIOENERGY:s verksamhet inom området.
1.4 Programmets arbetssätt och organisation
Uppstartsprocessen för detta program skiljer sig från Energimyndighetens övriga program.
Innan programmets formella start 2007-01-01 bjöd Energimyndigheten in alla intresserade att
skicka in intresseanmälningar att delta med korta projektskisser. Inkomna projektskisser
granskades av ett Programråd (se Tabell 1.1) med representanter från olika myndigheter och
branschföreträdare. Efter en ranking och sortering av de olika projekten på programmets
delområden bjöds samtliga förslagsställare in till en workshop på Bommersvik. Före
workshopen hade Energimyndigheten utsett delprogramledare för vart och ett av programmets
sex delområden. Delprogramledarna fick under workshopen i uppdrag att tillsammans med
23
förslagsställarna sätta samman en detaljerad ansökan för varje delområde.
Delområdesansökningarna behandlades därefter av Energimyndighetens handläggare varefter
Programrådet gick igenom beslutsunderlaget och gav en rekommendation till
Energimyndigheten gällande eventuella ändringar i underlaget innan beslut. Slutligen
beslutade Energimyndigheten om projektens genomförande.
Tabell 1.1: Programrådets sammansättning
Medlem
Magnus Nordgren,
Sofie Samuelsson
David Wiman
Olof Arkelöv
Ulla-Karin Enbom
Annelie Johansson
Claes Tullin
Björn Kjellström
Per Lysedal
Cecilia Wahlberg,
Tillhörighet
Jordbruksverket, ordförande
Svebio
Ariterm
KanEnergi
Energikontor GDE-net
Länsstyrelsen Jönköpings län
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Exergetics AB
Skellefteå Kraft
Hushållningssällskapet i Västerbotten
Till varje delprogram hör ett antal projekt (se Figur 1). Det är inom projekten som merparten
av arbetet drivs. Delprogrammets uppgift har bl.a. varit att hålla ihop projekten inom
ämnesområdet.
Delprogramledarna har löpande följt upp verksamheten och gjort en samlad rapportering till
Energimyndigheten. Under programmets gång har ytterligare projekt som finansieras utanför
Småskalprogrammet knutits till delprogrammen när det har bedömts vara möjligt att uppnå
synergieffekter.
Figur 1:
A. Projekt som ingår direkt i delprogrammets beslut.
B. Projekt som har egna projektnummer men är knutna till delprogrammet.
C. Projekt som inte är finansierade inom Småskalprogrammets medel, men som berörs av programmets
verksamhet.
*) Delprogramansvarig ansvarar för både A, B och C projekt
Programmet har haft en ”syntesgrupp” bestående av de sex delprogramledarna samt
representanter från Energimyndigheten (se Tabell 1.2). Efter ungefär ett år reducerades antalet
delprogramledare till fem genom att Björn Kjellström fick ta ansvar för två delområden
(Pelletsteknik och Teknikbevakning). Syntesgruppen har haft i uppgift att kontinuerligt följa
24
upp delprojekten i programmet, att besluta om fördelningen av s.k. utvecklingscheckar och att
initiera förstudier runt viktiga områden som inte täcktes av pågående projekt. Under
programtiden har syntesgruppen ansvarat för information från programmet genom
forskningssammanfattningar i tidskriften Bioenergi. Syntesgruppen har också haft i uppgift att
sammanställa en syntesrapport från programmet med generalisering av resultat och
sammanställning av övergripande slutsatser från detsamma. Slutligen har syntesgruppens
medlemmar utnyttjats som bollplank till Energimyndigheten inför nya utlysningar och
framtagande av nya forskningsplaner utanför programmets ramar.
Tabell 1.2: Medlemmar i syntesgruppen
Medlem
Björn Kjellström
Hans Gulliksson
Lars Andrén
Magnus Davidsson
Björn Kjellström
Rikard Gebart
Erik Hedar
Åsa Karlsson
Tillhörighet
Exergetics
Energikontor Sydost
Solenergiföreningen
Teknikföretagens Branschgrupper AB
Exergetics AB
ETC
Energimyndigheten
Energimyndigheten
Delprogram
Småskalig pelletsteknik 3.
Närvärme
Biobränsle – solvärme
Vedeldade pannor och lokaleldstäder
Teknikbevakning
Systemaspekter och syntes
1.5 Projekt- och budgetfördelning
Programmets budget enligt det ursprungliga beslutet var totalt 40 miljoner kronor. Under
programmets gång har en samordning skett med andra forskningsprogram, bl.a.
Bränsleprogrammet och ERA-NET, vilket har lett till en ökning av programmets omfattning
(se Tabell 1.3).
Tabell 1.3: Budgetfördelning inom programmet för småskalig uppvärmning med biobränslen
Småskalig pelletsteknik
Närvärme
Biobränsle-solvärme
Vedeldade pannor och lokaleldstäder
Teknikbevakning hela fältet
Systemaspekter
Summa
Antal projekt
Total budget
(kkr)
Utdelade medel
(kkr)
9
15
4
6
6
20
19167
28195
13120
5444
2619
24455
10690
15507
6342
3176
2429
14416
60
93 000
52 560
Den totala budgeten för de projekt som hanteras, är 93 Mkr, varav Energimyndigheten
bidragit med 52.6 Mkr (56 %). Dessa medel är fördelade på 6 delprogram omfattande totalt 60
delprojekt, fördelade som framgår av Tabell 1.3.
3
Under det första året hade Iréne Weiner, Pellsam ansvaret
25
1.6 Syntesrapportens utvärderingskriterier
Syntesarbete kan ha flera syften. Dessa beskrivs i Energimyndighetens ”Riktlinjer för
systemarbete”.
I denna syntesrapport är syftet att redovisa vilka frågeställningar som avnämarna fått
besvarade och vilka som återstår att besvara.
1.7 Läsanvisningar
Syntesrapporten har genomgående som utgångspunkt att betrakta resultaten ur den potentiella
användarens synvinkel, dvs. vilken ny kunskap har framkommit för en tillståndsgivande
myndighet, en panntillverkare, en installatör av solvärmesystem, en samhällsplanerare, en
bränsleleverantör etc.
Redovisningen sker på flera plan vad gäller omfattning och detaljrikedom.
I kapitel 1 har resultat av speciellt stort intresse lyfts fram, och redovisas. Här ges också
hänvisningar till vilka projekt som har producerat resultaten, så att den intresserade i Bilaga 2
”Projektsammanfattningar” kan finna kontaktuppgifter och mer detaljerad information om det
enskilda projektet. Helheten som åstadkommits i de olika delprogrammen redovisas också i
Bilaga 1”Delprogram”, där delprogramledarna ger en bild av vad som innefattats och vad som
åstadkommits. För den som är intresserad av ytterligare detaljer hänvisas till projektens
slutrapporter som kan laddas ner från Energimyndighetens hemsida.
I kapitel 3 görs en bred genomgång av vilka resultat som framkommit sett ur
användargruppernas synvinkel och uppdelat på olika tekniker och tillämpningsområden. Detta
avser att ge en samlad bild av programmets resultat oberoende av inom vilka projekt eller
vilka delprogram som verksamheten genomförts. I kapitel 4 presenteras några tankar om vad
som med fördel borde innefattas i ett kommande program.
I kapitel 5 ges avslutande kommentarer rörande måluppfyllelse för programmets olika delar
samt beträffande informationsspridning och underlag för utbildning.
26
27
2 Resultat av speciellt intresse
2.1 Bränsleberedning och bränslehantering
2.1.1
Rörflen, halm och restprodukter från jordbruk
Brikettering
Låttra Gård Bioenergiprodukter är ett lantbruksföretag som sedan 1994 driver en småskalig
kommersiell briketteringsanläggning i Vingåker utanför Katrineholm. Gården producerar idag
ca 1 500 ton träbriketter per år. Briketterna levereras till i huvudsak närvärmecentraler i
närliggande område. På grund av ökande spånpriser och tilltagande konkurrens om råvara i
regionen, har gården påbörjat utvecklingen med att ta in rörflen som råvara i
briketteringsprocessen. Inom ramen för projekt 30693-1L har 40 ton briketter med
inblandning av 20 vikts% rörflen och 80 % briketter av sågspån använts för proveldning i en
500 kW närvärmepanna. Resultaten av eldningsförsöken sammanfattas under 2.4.2.
Lyckade försök med brikettering av rörflen har gjorts hos det polska företaget Asket
leverantör av mobila briketteringsanläggningar. Försöken gjordes inom ramen för en förstudie
som finansierats av programmet. Resultaten ledde till att Glommers Miljöenergi AB beslöt
köpa in en sådan anläggning med delfinansiering från Jordbruksverket och länsstyrelsen i
Norrbotten. Briketteringen sker med skruvpressar. Anläggningen som har en kapacitet 400 –
500 kg/h är i drift sedan hösten 2010 i Glommersträsk. De producerade briketterna används i
en 60 kW Catfire fastighetspanna som enda bränsle. Pannan värmer ett hyreshus med 14
lägenheter i Glommersträsk.
Pelletering
Användning av additiver för att förbättra förbänningsegenskaper hos pellets producerade ur
råvaror med ogynnsam asksammansättning behandlas i två projekt. Syftet är att på detta sätt
öka råvarubasen för produktion av pellets som kan utnyttjas utan omfattande modifieringar av
eldningsutrustningen.
Det finns ett behov av att öka råvarubarubasen för biobränslen. En sådan till stor del
outnyttjad resurs är olika typer av agrobränslen. I Bioagroprojektet (31414-1) har syftet varit
att ta fram additiv som gör det möjligt att utnyttja jordbrukets restprodukter som pelletsråvara.
Idag plöjs dessa ner i marken eller lämnas till deponi. Svårigheten att elda dessa produkter är
beror på att pyrolysgasavgången är långsammare än för träpellets, och att de innehåller mer
mineraler som bildar aska med låg smältpunkt. Värmevärdet är ca 15 procent lägre och
halterna klor, svavel och kväve är 10-15 gånger högre än i träpellets. Bioagroprojektet har
gjort analyser, testat och sammanställt vilka lämpliga additiv som behövs för att ändra
materialets egenskaper i Skånefrös anläggning i Tommarp. Anläggningen är försedd med ett
antal separata bränslebehållare, vågsystem, kvarn, kylare och pelleteringsutrustning för att
skapa en pellets med rätt additivmängd för förbränningen beroende på bränsleråvarans
sammansättning. Vid förbränning av det obehandlade materialet avgår normalt svavel och
klor i rökgaserna men additivet binder dessa förutom att de höjer askans sintringstemperatur.
Pellets har framställts ur olika restprodukter och blandningar av dessa. Proveldningar har
genomförts i två rosterpannor. Resultaten av eldningsförsöken sammanfattas under 2.4.2.
Effekterna av olika additiv för förbättring av förbränningen studeras även i projekt 30646-1
för att ge underlag för att med styrning av additiven uppnå de egenskaper som eftersträvas hos
pelletsprodukten. De råvaror som ingår i studien är havrekärnor, havreskal och rapspressrest.
Proveldningar genomförs i villabrännare och i närvärmepannor med effekter upp till 4 MW,
28
både med med roster och med pulverbrännare. Även inverkan av torvinblandning i olika
biobränslen före pelletering på partikelemissionen vid eldning i rosterpanna för närvärme
studeras i projekt 30646-1. Resultat av projektet skall föreligga 2011-06-30.
Halmhantering
En inventering av erfarenheterna från användning av halm som bränsle i Danmark gjord inom
projekt 32737-1, visar att det där finns väl fungerande kommersiell teknik som med fördel kan
utnyttjas i Sverige. En bedömd potential för halmanvändning är upp till 4 TWh/år.
2.1.2
Knubbved
Ved med en bitlängd mellan 50 och 150 mm kallas för knubbved (på engelska chunkwood, på
svenska ibland även kallat styckeved). Knubbved studerades i flera länder under 1980-talet.
Den forskningen visade att fördelen med knubbved skulle kunna vara att den kan tillverkas
och hanteras rationellt på liknade sätt som flis, men med lägre energiåtgång, och att det är
lättare att få knubbved att självtorka under lagring. I projekt 30887-1BC studerades
förutsättningarna för att utnyttja knubbved för småskalig eldning. Ett delmål var att studera
om styckeved/knubbved kan eldas satsvis i konventionell vedpanna eller med automatisk
inmatning. Ett annat delmål var att analysera ett helt system för produktion, lagring, torkning,
distribution och eldning av knubbved i liten skala. Projektresultaten visar sammanfattningsvis
att knubbved torkar bra under lagring utomhus, men kan återfuktas om den inte får någon
form av regnskydd, att det går att elda knubbved, både i konventionella vedpannor och i
pannor avsedda för automatisk eldning av biobränsle med mindre bitstorlek än knubbved. För
att resultaten ska få tillämpning i större omfattning krävs dels att entreprenörer satsar på
tillverkning och leverans av knubbved, t ex i storsäck, dels att eldningsinstruktioner eller
styrprogram för konventionella vedpannor anpassas till knubbved. För en automatisk matning
och eldning av knubbved i pannor under 50 kW kan det dessutom krävas vissa modifieringar
av matarskruv och eldstadsutrymme, särskilt för eldning vid låg effekt. Tekniken behöver
ytterligare verifiering för att säkerställa driftssäkerheten.
Kostnaden för framställning av knubbved i måttlig skala (c:a 100 MWh bränsle/år) och
leverans till användare uppskattas till mellan 323 och 396 kr/MWh, eller ungefär som för
pannved eller flis framställd i samma skala.
Tekniska och ekonomiska förutsättningar för övergång från briketter till knubbved i något
större pannor studerades inte närmare inom projektet. Några större problem bedömdes
emellertid inte föreligga, men modifiering av matningsutrustning för att kunna hantera
hårdare bränslestycken bedömdes möjligen som nödvändigt.
Projektresultaten ger inte syntesgruppen möjlighet att bedöma om knubbved är ett nationellt
betydelsefullt bränsle men utesluter inte att knubbved kan få betydelse i lokala bränslekedjor.
2.1.3
Biooljor
Som en del av insatsen för teknikbevakning har en studie genomförts (projekt 30690-1B) för
att klarlägga behovet av utvecklingsinsatser när det gäller användning av biooljor i
anläggningar med bränsleeffekt under 10 MW.
Studien visade att den inhemska tillgången för de flesta biooljor är tämligen liten,
motsvarande mindre än 0,2 TWh(br)/år för varje bränsle och att dessa bränslen används i
större anläggningar med kommersiellt tillgänglig eldningsteknik. Kvantiteterna tallbeckolja är
29
visserligen större, drygt 3 TWh(br)/år, men det finns inget skäl att överväga småskalig
användning av detta bränsle.
Pyrolysolja kan på sikt bli tillgänglig i större kvantiteter som ett resultat bl a av pågående
framgångsrik forskning och utveckling i Finland, men inte heller för detta bränsle är
småskalig användning den marknad som främst är aktuell.
Slutsatsen är att insatser för utveckling av teknik för småskalig användning av biooljor inte
behöver prioriteras. Dock kan studier av förutsättningar för småskalig produktion av
pyrolysolja för användning i anläggningar med bränsleeffekt över 10 MW, som alternativ till
pelletsproduktion, vara motiverade.
2.1.4
Bränslekvalitetsfrågor
En studie av vilka egenskaper hos bränslepellets som måste bestämmas för att
tillfredsställande definiera pelletskvalitet med hänsyn till olika slag av eldningsanordningars
krav, pågår som en del av projekt 30646-1. De eldningsanordningar som ingår i studien är
brännare i villaskala, fastighetspanna med stoker närvärmepannor med roster och
pulverbrännare med kapacitet upp till 4 MW. Förutom referensbränslet framställt ur spån
ingår följande råvaror i försöken:
-
50 % energived, 50 % spån
-
Obarkad energived 100 %
-
Barkad energived 100 %
-
Torv
-
Spån med additivet stärkelse, 1,5 %
-
Spån med additivet lignin, 1,5 %
I försök i lab-reaktor med enstaka pellets har samtliga dessa bränslen samt spånpellet med
lignin-inblandning 0, 5, 10, 15 och 20 % eldats. Resultaten är tillsvidare preliminära. De olika
inblandningarna med energived visade inga problem. Inblandning med stärkelse respektive
lignin gav förfärliga sintrings- och påslagsproblem, trots de låga inblandningshalterna. Man
kan säga att vi fått utökad kunskap om hur man genom att känna asksammansättningen i
pellets kan förutsäga hur bränslena bör bete sig vid förbränningen, och att vi utvärderat både i
komersiella villabrännare och i närvärme- fullskala.
Principer och underlag för ett kostnadseffektivt och tillförlitligt kvalitetssäkringssystem för
pellets är under utarbetande inom projekt 30646-1, liksom en teoretisk modell som beskriver
ask/slaggkemin och som kan utnyttjas för att bedöma risken för driftproblem (beläggningar,
korrosion) orsakade av aska och slagg samt partikelhalter i rökgaserna vid användning av
fosforrika åkergrödor som bränsleråvara är under utveckling. Modellen skall kunna utnyttjas
för att anpassa driftparametrar och för att avgöra om additivtillsats eller sameldning med
andra bränslen erfordras. Resultat av dessa studier skall föreligga 2011-06-30.
2.2 Biobränsle och solvärme
Delområdet biobränsle och solvärme har haft som intention att utveckla värmeförsörjningssystem där kombinationen solvärme och biobränsle sätts i fokus. Fördelen med att kombinera
biobränsle och solvärme, som behöver en ackumulatortank, är att bränsleförbrukningen
30
minskar. Det ger minskade bränslekostnader, bättre årsverkningsgrad för
bränsleanvändningen genom att den tid som brännaren går med låg belastning reduceras
vilket ger mindre emissioner.
Det mer övergripande och också mest omfattande projektet i delområdet (30688-1 A) har
syftat till att utveckla och dokumentera ny generell kunskap om systemutformning och
systemdimensionering i samarbete mellan forskare och företag i branschen. De övriga
projekten i delområdet har behandlat utveckling av specifika systemlösningar.
2.2.1
Generell kunskap
Det övergripande projektet (30688-1 A) har omfattat en marknadsstudie och utarbetande av
en handbok för kombinerade bio- och solvärmesystem. I projektet har dessutom ingått
provning av en referenspanna och fem olika kombinerade pellet- och solvärmesystem i ett
sexdagarstest, utformat för att simulera en årscykel för uppvärmning av en villa..
Marknadsstudien har ökat den generella förståelsen för potentiella systemtyper och
provningarna har ökat kunskapen om lämplig systemutformning bland projektdeltagarna.
Marknadsstudien visar en förhållandevis stor teknisk potential för såväl luftkylda
pelletkaminer i kombination med solvärmt varmvatten (VVB), som vattenkylda pelletkaminer
i kombination med solvärme för varmvatten och värme (ackumulatortank) i befintliga
småhus. Dessutom tillkommer en möjlig utbytesmarknad i befintliga och en marknad i nya
småhus med nya anpassade system.
Projektet 30688-1A har genomförts i nära samarbete med EU-projektet "Combisol" där man
besiktigat och utvärderat 10-talet pellet- och solvärmesystem. Erfarenheter med avseende på
systemutformning och uppmätta prestanda i installerade system har jämförts med resultaten
från utvecklingsprovningarna. Resultaten av jämförelserna utgör en viktig grund för en
fortsatt systemutveckling. Till exempel visade det sig att värmeförlusterna (från
ackumulatortank, rör och panna) är mycket större i de utvärderade systemen än i de provade,
bland annat på grund av långa och oisolerade rör samt självcirkulation i pannkretsen med
avstängd panna.
2.2.2
Teknikutveckling
Projekt 30688-1 A, Integrerade system för bio- och solvärme, har skapat underlag för en
provningsmetod med avseende på system där man kombinerar en pelletpanna eller -kamin
med ackumulatortank och solfångare. Fem system från olika leverantörer provades i en
modifierat sexdagarstest som ursprungligen utvecklats för provning av ackumulatortankar (del
i CEN-standard). De genomförda systemprovningarna visar att de kombinerade systemen
använder från 19 till 37% mindre mängd pellet än referenspannan för att täcka samma värmeoch varmvattenbehov.
Projekt 30688-1 B, Komplett integrerat pellet/solvärmesystem, har utvecklat ett komplett
värmesystem där solångare (Aquasol) och pelletspanna (Ariterm) integreras genom en
gemensam ackumulatortank (Borö). Ackumulatortanken är central i systemutvecklingen och
de båda värmekällornas drift optimeras med hjälp av ett gemensamt styrsystem. Målet har
varit att utveckla ett system med bra prestanda, låga installations- och driftkostnader samt en
enkel och bekväm drift för användaren. Systemet har provats och introducerats på marknaden
och utvärdering av de första installationerna pågår.
31
Projekt 30688-1 C, Energisparboden, omfattade utveckling av en prefabricerad fristående
värmeenhet inrymmande såväl solfångare som pelletspanna, ackumulatortank, pelletförråd,
mm, lämpad för byggnader som inte kan inrymma den här typen av värmeutrustning.
Projektet har koncentrerat sig på design och funktion och samordning mellan
pelletsutrustningen, värmelager, bränsleförråd och solfångare och i syfte att förenkla
applikationen och optimera funktionen. Systemet finns i komplett prototyp men har inte
introducerats på marknaden.
Projektet 31418-1, Solkompatibel pelletskamin, innebar utveckling av ett kombinerat pelletoch solvärmesystem främst tänkt för villor med direktverkande elvärme. Systemet omfattar en
modern vattenmantlad pelletskamin, som är självrengörande för minimal skötsel och försedd
med med automatisk påfyllning, en nyutvecklad ackumulatortank med invändig tub för ökad
varmvattenkomfort, ett nyutvecklat nedgrävt bränslelager och ett nytt styrsystem för kamin,
solvärme och bränslelager. Systemet har inte provats och har inledningsvis introducerats med
en enklare och billigare kamin då en inledande marknadsundersökning visade att den nya
kaminen upplevs som för dyr.
2.3 Leverantörer av villapannor och lokaleldstäder
Avsikten med projekten i programmet har varit att framför utveckla tekniken till att bli ännu
mer användarvänlig och miljövänlig. Området innefattar pannor och kaminer med effekt upp
till c:a 50 kW.
2.3.1
Pelletspannor och kaminer
Försäljningen av pelletsutrustning i Sverige har stagnerat. För en fortsatt ökad användning av
pellets för småskalig uppvärmning krävs både nya kategorier av användare och en vidgad
råvarubas. Utrymmet för övergång från oljeeldning till pelletseldning genom konvertering av
befintliga oljepannor genom installation av en pelletsbrännare eller byte av panna till en
pelletspanna, vilket har varit både enkelt och ekonomiskt, är i princip utnyttjat. För att nå
andra grupper av hus och husägare krävs ett nytänkande. Inte minst måste användarnas krav
på enkel och säker drift mötas. Pellets måste helt enkelt bli mer attraktivt än värmepumpar.
Användarvänlig teknik för småskalig pelletseldning har en stor potential i andra länder, inte
minst i Europa. En exportmarknad för sådan teknik kan bidra till att öka underlaget för svensk
produktion av utrustning.
Marknadsstudier
Två projekt inom programmet (30690-1 D och 31416-1) har i detalj identifierat de faktorer
som är viktiga för att ge pelletseldade villapannor och pelletskaminer en bättre
konkurrenskraft på marknaden. Sådana faktorer utöver kostnadsbilden inkluderar
bränsleförsörjning, lager, logistik, inställning av pannan, sotning, askhantering och service,
men framförallt lösningar som ger en ökad bekvämlighet för användare och servicepersonal.
I projekt 31416-1 ingick en konsumentundersökning omfattande c:a 2 000 småhusägare. De
tillfrågade fick välja mellan att antal olika alternativ för uppvärmning, där egenskaper som
skötselbehov, driftsäkerhet, investeringskostnad, mysfaktor etc. listades, d.v.s. sådant som är
relevant för konsumentens val av uppvärmning och som även kan påverkas av tillverkare.
Svaren ger en bild av vad husägare värderar som viktigt vid val av värmesystem och av vad
som kan få användare att föredra pellets framför konkurrerande alternativ, främst värmepump.
32
Enligt undersökningen avser 17% av landets småhusägare att investera i ett nytt
uppvärmningssystem inom de närmaste fem åren. Dessa husägare är idag, i grova drag, jämnt
fördelade mellan oljeldare, vedeldare och pelletseldare, med någon övervikt för oljeeldare.
För c.a 5% av husägarna är investeringen aktuell i närtid och bland dessa finns främst oljeeller vedeldare.
Att även pelletsanvändare överväger att byta uppvärmningssystem är naturligtvis allvarligt för
omställningen av energisystemet eftersom det finns risk för att en stor del övergår till el som
värmekälla i form av värmepump. En intervjuundersökning inom projekt 30690-1 D bekräftar
detta. Bland de 58 av 533 intervjuade pelletseldare som bytt till annat uppvärmningssystem
hade 69% installerat någon form av värmepump och 23% anslutit till fjärrvärme.
Undersökningen i projekt 31416-1 visar att driftsäkerhet, ekonomi, lättskötthet, ren
inomhusmiljö och stabil kostnadsbild är de egenskaper som småhusägarna fäster störst vikt
vid när det gäller att välja uppvärmningssystem. För ökad driftsäkerhet är man i genomsnitt
beredd att betala 1200 kr mer per år om antalet driftstopp per år kan minskas med ett. Om
skötselinsatsen kan minskas med en timme per månad är man beredd att betala ytterligare
2000 kr per år. Om värmepump och pelletspanna kräver samma skötselinsats, har samma
driftsäkerhet och erfordrar samma investering kräver småhusägarna i genomsnitt att
årskostnaden för pelletsuppvärmning skall vara 13000 kr lägre om pelletsalternativet skall
föredras.
Om värmepump och pelletspanna kräver samma skötselinsats, har samma driftsäkerhet och
erfordrar samma investering kräver småhusägarna i genomsnitt att årskostnaden för
pelletsuppvärmning skall vara 13000 kr lägre om pelletsalternativet skall föredras. För de
38% av småhusägarna som ser pelletsuppvärmning som ett intressant alternativ är kravet att
pelletseldning skall vara 4000 kr billigare per år om pellets skall föredras framför
värmepump.
I programmet har även genomförts en förstudie avseende möjligheterna att hitta en marknad
för svensk pelletsteknik för småskalig uppvärmning i Chile (31393-1). Slutsatsen blev att
svensk utrustning i så fall måste säljas till lägre priser än de som tillämpas i Sverige och att
eldningsförsök med pellets från Chile kan behövas eftersom pelletskvaliteterna i Chile avviker
från de svenska.
Teknikutveckling
Teknikutvecklingen för pelletspannor och kaminer har främst varit inriktad på ökad
användarvänlighet, minskade utsläpp och ökad tolerans mot variationer i bränslekvalitet.
Det visade sig svårt att engagera utrustningsleverantörerna för att medverka till att utveckla
pelletsuppvärmning till ett mer attraktivt alternativ. Endast fyra företag som erbjuder
pelletsbrännare, pannor eller kaminer har utnyttjat möjligheterna till delfinansiering av
utvecklingsinsatser genom programmet. I samband med att resultaten av
konsumentundersökningen presenterades genomfördes ett möte för att diskutera samverkan
kring utveckling av pelletstekniken inom ramen för fortsättningen av projekt 31416-1 och
med stöd av experter på SP. I mötet deltog representanter från åtta utrustningsleverantörer.
Tre av dessa visade aktivt intresse för utvecklingssamarbete med SP.
Småhusägarnas krav på användarvänlighet framgår av konsumentundersökningen i projekt
31416-1. Myndighetskrav på minskade emissioner finns inte i Sverige. Låga utsläpp till
omgivningen anges emellertid som en viktig eller mycket viktig faktor av 86% av de
tillfrågade i konsumentundersökningen. Låga utsläpp är också en förutsättning för export av
pelletspannor och kaminer till andra europeiska länder och ett starkt skäl till att
33
utrustningsleverantörer önskar förbättra sin förbränningsteknik. Ökad tolerans för varierande
pelletskvalitet skulle kunna öppna för användning av billigare råvaror och därmed billigare
pellets.
För att göra pelletstekniken mer användarvänlig har Effecta Pannan AB (31419-1) utvecklat
en teknik, som skall innebära att serviceinsatserna för ett pelletsbaserat system blir så
obetydliga att de är jämförbara med dem som krävs för en värmepump. Tekniken går ut på att
serviceombud kan övervaka enheten och utföra service samt åtgärda fel på distans. Bränsle
och service beställs automatiskt vid behov. I princip skall husägarna kunna köpa en tjänst som
innebär att de köper kWh väme med automatisk felåtgärdning, service, pelletsleverans etc. på
samma sätt som för fjärrvärme, istället för som idag en produkt där de själva har ansvaret för
att uppvärmningen fungerar. Husägaren får realtidsinformation om driftparametrar i
anläggningen på en display. Detta väntas öka dennes medvetande, kunskap och intresse för att
minska energiförbrukningen. Test av informationsdisplayer avseende elförbrukning i
lägenheter har resulterat i väsentliga minskningar av energikonsumtionen. Resultaten är
generellt tillämpbara inom olika förbränningsområden (ved, kamin, stor/ småskaligt).
I ett annat projekt (31103-1) har Effecta Pannan AB utvecklat en ny självrengörande
vattenmantlad pelletskamin med rörlig rost och rörliga turbulatorer i konvektionsdelen som
innebär att användaren endast skall behöva sota en gång per år och tömma asklådan högst 3 –
5 gånger per år. I Effectas nya koncept, utvecklat inom projekt 31418-1, ingår även ett
utomhus nedgrävt pelletsförråd med automatisk inmatning som normalt skall behöva fyllas
högst två gånger per år. Uppvärmningssystemet kan integreras med solvärme med hjälp av en
ackumulatortank och ett nytt styr- och reglersystem.
För att kunna uppfylla de högsta kraven (klass 5) för pelletsbrännare enligt Euoropastandard
EN 15270 har Janfire AB i samarbete med SenSic AB och SP inom projekt 31416-1 arbetat
med utveckling av ett styrsystem baserat på en ny typ av gassensor som mäter både CO och
O2. Resultaten är lovande men ytterligare utvecklingsarbete krävs för att systemet skall kunna
lanseras kommersiellt. Förhoppningar finns om att den nya brännargeometri med nedåtriktad
tre-stegsförbränning som Effecta Pannan AB tagit fram inom projekt 31103-1 skall kunna
innebära låga emissioner men tester som verifierar detta har inte kunnat genomföras under
programperioden som planerat inom projekt 31416-1
Förbränningsteknisk optimering av små pelletsbrännare för att undvika sotbildning på
glasytor, minska emissioner mm har nästan uteslutande inneburit tidsödande och kostsamma
försök med succesiva modifieringar av utrustningen. I projekt 31411-1 har visats att det är
möjligt att utnyttja avancerad strömningsteknisk modellering för att simulera automatisk
askutmatning och optimera lufttillförseln till primär- och sekundärfärbränningszonerna.
Projektet har utnyttjats för optimering av pelletsbrännare i kaminer marknadsförda av
Pitekaminen och Svebo Bioenergy, den förra övermatad och den senare horisontalmatad.
Projekt 30693-1D hade som mål är att öka förståelsen för hur högtemperaturkorrosionen i
pelletsbrännare beror av samspelet mellan materialsammansättning, materialtemperatur,
asksammansättning och eldningsförhållandena vid eldning av askrika pellets. Projektet
omfattade inventering och dokumentation av erfarenheter av korrosion, design och
konstruktion av en kyld korrosionssond, genomförande av korrosionsförsök med sonden i en
kommersiell pelletspanna samt laboratorieundersökningar av sambandet mellan askans och
rökgasens sammansättning, temperatur och korrosionsangrepp för relevanta material.
Inventeringen gav värdefulla insikter om när och var korrosionsproblem uppträder medan
laboratorieförsöken gjorde det möjligt att undersöka korrosionsangreppet på ett detaljerat sätt.
34
En fungerande korrosionssond för denna typ av brännare togs fram. Korrosionssonden är den
första i sitt slag och gör det möjligt att jämföra korrosionsbeständigheten hos olika material i
en viss panna som funktion av materialtemperaturen. Dessutom kan korrosiviteten hos olika
bränslen jämföras och det är möjligt att undersöka hur förändringar i panndesign och i
panndrift påverkar korrosionen.
2.3.2
Vedpannor och lokaleldstäder
Utsläpp av partiklar kan vara en faktor som begränsar utvecklingen för småskalig
uppvärmning med biobränsle. Därför är det viktigt att öka kunskapen om vad det är som
orsakar dessa utsläpp samt vad som kan göras tekniskt för att minska utsläppen.
Projektet 30689-1B har kompletterat kunskapen om vilka tekniska aspekter i designen och
vilket manuellt handhavande som påverkar utsläppen av partiklar. Projektet har också bidragit
till att utveckla användandet av en ny teknik (AMS) som kan användas för att betydligt mer
detaljerat än tidigare visa vilka ämnen som släpps ut och när under eldningscykeln dessa
släpps ut.
I projekt 30689-1A har man undersökt vilka möjligheter och begränsningar som finns att elda
en vedpanna direkt mot husets värmebehov och inte via en ackumulatortank som är brukligt
idag. Förutsättningen var att detta skulle kunna göras med utsläpp motsvarande en
pelletspanna. Fördelarna om detta skulle vara möjligt är att utsläppen i start och stoppfas (som
är de högsta) då skulle kunna undvikas eftersom pannan istället eldas mer kontinuerligt, ofta
med lägre effekt. En annan fördel skulle vara den lägre kostnaden för utrustningen. Projektets
litteraturstudie visar att det finns lite relevant forskning gjord inom detta område men att
teknik för kontinuerlig reglering av luftöverskott och utbränningsgrad (dvs. luftflöden) är
under stark utveckling och visar lovande resultat. Resultaten från projektets eldningsförsök
visade att det är svårt att elda en panna med tillräckligt låg effekt. Förändringar i
lufttillförseln, primärkammarvolymen och primärluften placering påverkade inte pannans
termiska effekt signifikant. Generellt sett påverkade inte heller vedklabbarnas läge eller
storlek (knubbved) pannans termiska effekt.
Projektet 30887-1BC har undersökt tekniska och praktiska möjligheter för en ny en ny
bränslefraktion ”knubbved” att introduceras på den svenska marknaden. Slutsatserna vad
gäller möjligheterna att utnyttja knubbved i kommersiellt tillgängliga pannor sammanfattas
under 2.1.2.
2.3.3
Standardiserings – och regelarbete för pelletspannor, kaminer och
vedpannor
För pelletspannor, kaminer och vedpannor gäller att hög verkningsgrad är en
konkurrensfördel. Kunderna vill givetvis få så låga bränslekostnader som möjligt, och i vissa
länder ställs krav på minsta verkningsgrad i lagstiftning och/eller bidragsprogram
Implementeringen av EU:s Ecodesigndirektiv kommer med all sannolikhet också att medföra
gemensamma skärpta krav på verkningsgrad och utsläpp inom några få år. Direktivet berör
några av de mest centrala aspekterna i forskningsprogrammet. Därför har
forskningsprogrammet finansierat deltagande i arbetet med produktkrav inom
Ecodesigndirektivet 4 (projekt 30681-1 D ) som lett till en ökad kunskap hos tillverkare och
Energimyndigheten om EUs arbete med nya krav. Reglerna ska bland annat omfatta
4
”Ecodesign Lot 15” för fastbränsleutrustning
35
energieffektivitets – och utsläppskrav på pellets och vedutrustning som får säljas på den
Europeiska marknaden. Insatserna från svensk sida har bland annat fått till följd att
pelletspannor ses som en egen produktgrupp, inte sammanslagen med kol- och vedpannor.
Detta torde vara väsentligt när man ska utforma utsläppskrav.
Då verkningsgrader på 90 % och däröver skall verifieras blir metoder och mätonoggrannheter
av stor betydelse för att resultaten skall vara relevanta och tillförlitliga. Dagens metoder för
bestämning av verkningsgrad och framför allt vissa förlustposter är inte tillfredsställande i
fråga om noggrannhet och reproducerbarhet. Detta framgår av skillnader i resultat som
konstaterats mellan olika laboratorier inom Europa vid provning av samma produkt enligt
samma metod. Problemet åskådliggörs också genom att restposten i värmebalansen för
biobränslepannor ofta blir orimligt stor, vilket gör resultaten principiellt osäkra. Detta innebär
att det är svårt att på ett tillförlitligt sätt kvantifiera de olika förlusterna och därmed optimera
pannkonstruktioner på ett effektivt sätt. Både konsumenter, tillverkare och myndigheter har
därför stort intresse att bättre metoder utvecklas för att verifiera energieffektivitet och
delförluster. Inom projektet 31403-1 har olika metoder för att bestämma verkningsgraden och
för att beräkna rökgasförlusterna och värdera dessa jämförts teoretiskt och experimentellt
Relevanta värden på strålnings- och genomströmningsförluster har tagits fram och inverkan
på verkningsgraden av några typiska åtgärder för optimering studerats.
2.4 Närvärme- och fastighetspannor
Projekten inom delprogrammet har syftat till att utveckla en ny generation av
närvärmeanläggningar och pannor för större fastigheter, i storleken från ca 50 kW upp till 10
MW. Pannorna ska klara höga miljökrav och krav på trygg och säker drift samt låga
totalkostnader. Projektet har även haft en tydlig industrirelevans med stark inriktning mot att
utveckla teknik för en konkret användning.
2.4.1
Pannor för träbränslen
Tekniken för användning av träbränslen i form av flis, briketter, pellets eller pulver är väl
känd och kommersiellt tillgänglig. De projekt inom programmet som avser dessa bränslen
behandlas under 2.1.4, 2.4.3 och 2.4.4 och är inriktade på bränslekvalitetsfrågor,
rökgaskondensering och minimering av emissioner.
2.4.2
Pannor för agrobränslen
Det finns ett behov av att öka råvarubasen för biobränslen. En till stor del outnyttjad resurs är
olika typer av agrobränslen, d v s antingen restprodukter från jordbruk eller ettåriga grödor,
som t ex rörflen, odlade för att utnyttjas som bränsle. I jämförelse med rena träbränslen är
agrobränslen i allmänhet svårare att utnyttja som en konsekvens av högre askhalt, ibland låg
asksmälttemperatur, lägre värmevärde och mindre andel flyktiga ämnen.
Omfattande försök med pelleterade restprodukter från jordbruket har genomförts i projekt
31414-1. Resultaten visar att sådana bränslen, även med askhalter som är 10 -15 gånger
högre än i träpellets, kan utnyttjas utan problem genom tillsats av anpassade additiv och
lämplig utformning av rosten. Försöken utfördes i två pannor om 250 resp. 1 250 kW med
automatisk slagghantering, multicyklon och slangfilter installerade i Skånefrös anläggning i
Tommarp. Anläggningen är i full drift sedan årsskiftet 2009/2010 och kan användas som en
testanläggning för olika pelletsblandningar.
36
Möjligheterna att utnyttja rörflen som bränsle i fastighets och närvärmepannor studerades i
två projekt, 30693-1K och 30693-1L. Rörflen har 15- 20 gånger högre askhalt än träbriketter
och 2- 3 gånger högre askhalt än skogsbränsle (grotflis), vilket ställer större krav på
förbränningstekniken. Pannan måste vara utrustad med automatiskt askutmatningssystem. Det
krävs också att askbädden i pannan förflyttas mekaniskt. Bearbetning av askan krävs för att
riva isär askan så att den följer med askskruven ut och inte bygger upp valv i pannan. Med
den struktur och låga volymvikt som rörflensaska har måste uppehållstiden för bränslet i
pannan vara tillräckligt lång för att ge en fullständig förbränning av rörflensbränslet. Få av de
befintliga pannorna i storleken 50 kW- 1 MW som använder trädbränsle idag bedöms kunna
använda rörflen utan ombyggnad av inmatning och askutmatning samt komplettering av
förbränningstekniken.
Sameldning av träbränsle och rörflen innebär mindre askmängder men enligt mätningar
gjorda inom projekt 30693-1L en väsentlig sänkning av asksmältpunkten. För en blandning av
20 % rörflensaska och 80 % träaska sänktes asksmälttemperaturen från 1420o C för ren
rörflensaska till 1190o C för blandningen.
De försök med bränslemixar av rörflen och träbriketter som gjordes inom projekt 30693-1L i
en 500 kW närvärmeanläggning vid Ökna Naturbruksgymnasium i Nyköping visar att en
anläggning utformad för eldning med träbriketter med rimliga åtgärder kan anpassas för att
fungera väl med briketter framställda med upp till 20% inblandning av rörflen.
I projekt 30693-1 B undersöktes möjligheten att minimera utsläpp av skadliga ämnen,
framförallt partiklar, vid förbränning av skogs och jordbruksrester i en 100 kW rosterpanna
med förugn genom sameldning med rörflenspellets. Samtidigt studerades möjligheten att
anpassa en förugn primärt avsedd för fuktiga biobränslen till eldning av torrare biobränslen.
Ett stort antal eldningsexperiment med hästgödsel, grot och råflis med och utan tillsats av 50
vikt% rörflenspellets har utförts. Utsläppen av CO var relativt låga för samtliga bränslen (10120 mg/Nm3 vid 10 vol% O2), medan utsläpp av NOx vid eldning av grot och hästgödsel var
betydligt högre (250-450 mg/Nm3 vid 10 vol% O2) jämfört med eldning av konventionell
träflis (ca 50 mg/Nm3 vid 10 vol% O2). Det mest intressanta resultatet var att
partikelutsläppen minskade i storleksordningen 25-30% vid sameldning av rörflenspellets
med hög kiselhalt. Partikelutsläppsnivåerna var dock genomgående låga vid eldning av
samtliga bränslen (under 50 mg/Nm3 vid 10 vol% O2). Däremot ökade askmängden markant
vid rörflensinblandning, även om det inte bidrog till några driftproblem under försöken.
Försökstiden var dock för kort för kunna ge säkra slutsatser om askförhållandena vid
kontinuerlig drift. Det bedömdes som mycket troligt att askutmatningssystemet måste
anpassas för att kunna hantera större askmängder som delvis också sintrat.
Den 60 kW Catfire-panna i Glommersträsk för eldning av rörflensbriketter som installerades
efter den förstudie som nämns under 2.1.1 har drabbats av driftstörningar under vintern 20102011. Orsaken bedöms inte vara bränslerelaterad utan vara ett monteringsfel i styrsystemet. 5
Sammanfattningsvis visar resultaten av försöken med eldning av agrobränslen att åtminstone
medelstora pannor med effekter över några 100 kW kan anpassas med rimliga åtgärder för att
elda askrika agrobränslen eller blandningar av träbränslen och agrobränslen. När det gäller
mindre pannor saknas ännu väl dokumenterade positiva erfarenheter från längre tids drift.
5
Telefonsamtal 2011-03-16 med Bo Lundmark Glommers Miljöenergi AB
37
2.4.3
Rökgasreningssystem
Inom programmet har möjligheterna att minska utsläppen av svaveloxider, kväveoxider och
partiklar från fastighetspannor och närvärmepannor studerats.
Svavelrening
Försök i laboratorieskala inom projekt 30693-1E tyder på att 3nine AB:s rökgasreningsteknik
med centrifugalseparator går att kombinera med kalkinsprutning för att reducera SO2 från
rökgaser utan att utsläppen av partiklar ökar väsentligt. Koncentrationen av SO2 i rökgaserna
reducerades från 100 ppm till 28 ppm och från 400 till 200 ppm när kalkstenspartiklar
tillsattes till rökgaserna. Partikelhalten i de renade rökgaserna ökade samtidigt från c:a 20 till
30 mg/Nm3 (13 % CO2) vilket innebär att de generella utsläppskraven för stoft (100 mg/Nm3,
13 % CO2) fortfarande kunde uppfyllas. Inga andra negativa aspekter som exempelvis
igensättning av lamellerna i separatorn med kalksten kunde noteras under experimenten.
Elfilter
I projektet 31415-1 har metoder för partikelavskiljning med elektrofilter och
rökgaskondensering studerats. Elektrofilter är effektiva för avskiljning av askpartiklar men
blir förhållandevis dyra för anläggningar med effekt i det aktuella området. Inom programmet
har ett elfilter, R_ESP (Residential Electrostatic Precipitator) från det norska företaget
Applied Plasma Physics (APP) utvärderats. Produkten bedöms som nära kommersiellt
tillgängligt. Provningen som gjordes för en 65 kW stoker eldad panna, vid kontinuerlig
förbränning och ett effektuttag på 20 kW. Rörflen och bark eldades. Resultaten visade att
minst 85 % av partiklarna i rökgasen kunde avskiljas.
En alternativ elektrofilterteknik med separat jonisering, laddning och avskiljning har också
studerats inom programmet i projekt 30693-1I. Tekniken är främst anpassad för den typ
partikelstorleksfördelning som kommer från förbränning i rosterpanna och uppges kunna bli
billigare än den teknik som installeras idag. Det elektrostatiska filtret hade hög
stoftavskiljning både med avseende på massa och antal stoftpartiklar. Det avskiljer ultrafina
partiklar (< 0,1 µm) särskilt väl och har minimum i avskiljningen i området 0,15 – 0,40 µm.
Resultaten avser i huvudsak antal partiklar, men i det fall stoftavskiljning m a p massa
testades var avskiljningen ungefär densamma som för antal partiklar. Ett delmål var att
avskilja 85 % av partiklarna. Detta nåddes vid normaldrift av filtret vid effektbehov 60 W.
Vid lägre effekt bibehålls en stor del av stoftavskiljningen och var vid 20 W kring 80 %. Till
och med vid filtrets lägsta effekt på 4 W uppmättes stoftavskiljning på 60-65 %.
Stoftavskiljning vid dessa låga effekter är positivt för driftsekonomin, vilket är särskilt viktigt
vid småskalig förbränning.
Rökgasbrunn
Projekt 30693-1G omfattar praktiska studier kring användning av en s.k. rökgasbrunn där
rökgaser leds genom en rökgasledning i mark till en rökgasbrunn. I tidigare studier har visats
att det går att minska stoftutsläppen och att kondensera ut stora delar av de sura ämnena på
detta sätt.
Resultaten från projektet visar på flera svårigheter med bl.a. kondensathantering, avledning av
rökgaserna efter brunnen till en skorsten för att undvika att luftkvaliteten lokalt skall
försämras och oklara regelsystem. Syntesgruppens bedömning är att denna teknik kommer att
enbart få marginell användning.
Rökgaskondensering för partikelavskiljning
Rökgaskondensering är främst ett medel att återvinna energi och är mest intressant ur den
38
synpunkten för fuktiga bränslen. Viss partikelavskiljning blir också följden och energivinsten
kan därför bidra till att minska kostnaden för att uppnå reducerade partikelemissioner. Det är
dock tveksamt om rökgaskondensering för stoftrening någonsin blir ett lönsamt alternativ vid
torra bränslen som t ex. agrara bränslen.
I projekt 30693-1 H studerades användning av den s.k. ADIAK-tekniken för att öka
energiåtervinningen i en rökgasskrubber. Reningen av rökgaser från partiklar mättes också.
När processen kopplades till en 100 kW panna eldad med grot med 35 -52% fukt uppmättes
mellan 33 och 45% minskade partikelutsläpp,t.ex från 45 till 25 mg/Nm3 vid 10% O2. Även
de allra minsta partiklarna 100 - 300 nm minskade i samma förhållande. Resultaten visar
också att skillnaden mellan den totala effekt som kan levereras från en anläggning enligt
ADIAK-processen jämfört med en traditionell kondenseringsanläggning är i
storleksordningen 15 kW, oberoende av bränslets fukthalt vid samma returtemperatur (45 °C)
och skillnaden ökar ytterligare om returtemperaturen ökas till c:a 25-30 kW vid 60 °C
returtemperatur.
2.4.4
Oljeersättning i industrin
Den svenska koldioxidavgiften har varit lägre för industriell användning av fossila bränslen
än när samma bränslen utnyttjas för uppvärmning av bostäder och lokaler. Under perioden
2011 till 2015 kommer dock denna reduktion att minska och kostnaden på det sättet öka från
cirka 400 kr/m3 öka till över 1800 kr/m3 olja. En följd av detta är att den ekonomiska
potentialen för ersättning av olja med biobränslen nu är betydligt större inom industrin än
tidigare inom uppvärmningssektorn.
Studier som gjorts inom programmet i projektet 30693-1J har identifierat flera exempel på att
en övergång till biobränslen kan vara lönsam även för industriföretag, i första hand när det
gäller lokaluppvärmning.
I tillämpningar där högre processtemperaturer krävs, som t ex glasugnar, är förgasning av
biobränsle och kontrollerad förbränning av produktgasen ett tekniskt möjligt alternativ, men
åtminstone om pellets används som förgasningsråvara, visade sig detta inte lönsamt (projekt
30693-1 A). För andra branscher där olja används för smältning, torkning och finns en mycket
stor outnyttjad teknisk potential till ökad bioenergianvändning. Detta innebär ju i många fall
en återgång till en energikälla som användes för 50-100 år sedan. Här är troligen både
pulvereldning som förgasning av biobränslen användbara tekniker. För fortsatta insatser bör
teknisk utveckling för särskilt processindustri med smältning, varmhållning och torkning
prioriteras.
För uppvärmning av lokaler inom industrin kan den teknik som behandlas under 2.4.1 och
2.4.2 användas. Här erfordras dock en omfattande information och allmän
kunskapsuppbyggnad som kan bygga på resultaten från projekt 30693-1J.
2.4.5
Småskalig kraftvärme
Värmeunderlagsinventering
För att få underlag för en bedömning av värmeunderlaget för småskalig kraftvärme och dettas
fördelning på olika effektklasser har en utredning genomförts (30690-1 A) som tyder på att
det i Sverige 2030 finns värmeunderlag för drygt 1900 små kraftvärmeanläggningar med
värmeeffekter mellan 1 – 10 MW. De flesta, drygt 1000, finns i effektområdet 1 – 3 MW. En
mycket ambitiös energibesparingsinsats för bostads- och lokaluppvärmning påverkar inte
39
antalet tänkbara anläggningar mycket, men innebär en förskjutning mot minskade
värmeunderlag. Det skulle betyda att teknik lämpad för anläggningar med värmebehov under
1 MW blir allt mer intressant.
Teknikläge och marknad för olika processer
Teknikläge och marknad för småskalig kraftvärme har följts under hela programperioden
genom deltagande i konferenser och kontakter med forskare och utrustningsleverantörer
(30690-1 C).
Allmänt gäller att elpriserna på den svenska elmarknaden hittills varit för låga för att
kraftvärmeproduktion med värmeunderlag under 10 MW skall löna sig annat än under
speciella förutsättningar som:
-
Billigt bränsle, i kombination med
-
Lång utnyttjningstid
-
Hög andel egenutnyttjande av elenergin
I europeiska länder där stödsystemen för elproduktion med förnybar energi garanterar höga
inmatningstariffer är förutsättningarna för småskalig kraftvärme gynnsammare. Framförallt i
Tyskland, Österrike och Italien men även i Danmark har det under programperioden pågått ett
utvecklingsarbete som följts i projekt 30690-1 C.
Utvecklingen har främst skett av processer baserade på organiska ångprocesser (ORC),
förgasning och gengasmotor, och stirlingmotorer kopplade till antingen biobränslepanna,
gasgenerator eller pyrolysskruv. Ånganläggningar med ångturbin med mottryckskondensor
kan betraktas som kommersiell teknik för värmeeffekter vid 10 MW och däröver men det
finns några få anläggningar i drift i bl a Sverige och Finland med värmeeffekt omkring 6 MW.
KMW Energi AB i Sverige och mw-Power i Finland erbjuder standardiserade anläggningar
för värmeeffektområdet kring 10 MW. Det svenska företaget OPCON Bioenergy AB har
levererat en Lysholmsturbin till en pilotanläggning för 600 kWe i Ersmark och skall leverera
en kraftvärmeanläggning med samma typ av turbin till Aneby. Lysholmsturbinen har en flack
verkningsgradskurva och är okänslig för fukt i ångan och kan vara ett intressant alternativ för
små kraftvärmealnläggningar med ångprocess.
ORC-tekniken har fått stor spridning. Över 150 anläggningar finns installerade. Den största
leverantören, Turboden i Italien erbjuder standardiserade anläggningar i sju storleker från 406
kW(e)/1854 kW(v) till 2207 kW(e)/9601 kW(v). OPCON erbjuder ORC-anläggningar för
spillvärmeutnyttjande men processens maxtemperatur är begränsad till 150oC vilket gör den
mindre lämplig för eldade kraftvärmetillämpningar.
När det gäller anläggningar med förgasning och gengasmotor liksom anläggningar med
stirlingmotor är endast ett fåtal anläggningar i kommersiell drift i Europa. Anläggningar för
värmeeffekter kring någon eller några MW som skulle kunna motsvara svenska krav kan idag
levereras av Babcock & Wilcox Völund, Danmark som levererat en anläggning med
motströmsförgasare för 1520 kW(e)/2600 kW(v) i Harboöre, Danmark.Motordriften omfattar
över 80 000 timmar. Tre ytterligare anläggningar har byggts i Japan på licens. Babcock
Borsig Power i Österrike har levererat en anläggning för 2000 kW(e)/4500 kW(v) med
fluidbäddförgasare som varit i drift sedan 2001 i Güssing, Österrike.
Spanner Re2 GmbH i Tyskland har enligt uppgift vid konferens i Stuttgart 2011-02-11
levererat c:a 40 anläggningar för 30 kW(e)/70 kW(v) och 45 kW(e)/105 kW(v) med
medströmsförgasare av Imberttyp till gårdsvärmesystem och mindre industrier i Tyskland.
40
Sammanlagd drifterfarenhet uppgavs till 150 000 h. Arbetsinsats för drift högst 1 h/dag enligt
erfarenheter hos en användare i byn Heggelbach. Xylowatt SA i Belgien erbjuder
anläggningar för 300 kW(e)/600 kW(v) till 1500 kW(e)/3000 kW(v) med
medströmsförgasare. Sex anläggningar av den mindre storleken är i drift i Belgien och en
sjunde är under installation i Tyskland. Ett generellt problem för anläggningar i
värmeeffektområdet under någon MW förefaller vara att det är svårt att utforma styr-och
övervakningssystem som medger obemannad drift. De anläggningar som är i drift i andra
delar av världen kräver mer eller mindre kontinuerlig tillsyn. Det är också tveksamt om de
uppfyller svenska krav på miljövänlighet i de fall där tjärreningen sker med vattenskrubber
vilket gäller t ex för många anläggningar levererade från Indien.
En pilotanläggning med tvåstegs-förgasning för 200 kW(e)/400 kW(v) har varit i drift i 1000
timmar i Hadsund, Danmark och det danska företaget Weiss A/S installerar nu en
demonstrationsanläggning för 500 kW(e)/ 1000 kW(v) i Hilleröd, Danmark. Det svenska
företaget Meva Innovation AB uppför en demonstrationsanläggning med cyklonförgasare för
1,2/2,2 MW i Hortlax för Pite Energi AB. Bränslet är mald träpellets. Drifttagning skall ske
under 2011.
Ett danskt företag, Stirling Dk har levererat sammanlagt tio anläggningar med stirlingmotor i
ett standardutförande för 35 kW(e)/150 kW(v). Dokumenterade drifterfarenheter förefaller
inte vara tillgängliga.
Efter försöksdriften med anläggningen i Värnamo 6 MW(e)/9 MW(v) med trycksatt
förgasning och gasturbin förefaller inga ytterligare anläggningar med den processen ha tagits i
reguljär drift med värmeeffekt under 10 MW. Kawasaki i Japan har genomfört försöksdrift
under perioden 2007 – 2010 med en gasturbin som ger 150 kW el i Niyodogawa-Cho.
Detaljerad information om erfarenheterna saknas.
Några anläggningar med externeldad gasturbin för kolpulver var i drift i Tyskland under
senare delen av 1900-talet. Erfarenheterna är relativt väl dokumenterade. Skador på
värmeväxlarna uppträdde efter 25 000 – 60 000 drifttimmar. Anläggningarna är troligen alla
tagna ur drift. Visst intresse för processen för tillämpning i mindre skala tycks finnas. Talbotts
Heating Ltd i England har levererat en biobränsleeldad anläggning med externeldad gasturbin
för 100/200 kW till ett universitet i Newport, England. Dokumentation av drifterfarenheter
har inte gått att få fram. Företaget har nu inlett samarbete med ett tyskt företag och lanserar nu
tre standardanläggningar 25 kW(e)/80 kW(v), 50 kW(e)/120 kW(v) 250 kW(e)/550 kW(v)
med gasturbiner byggda med kompressorer och turbiner för Holset överladdare. En första
anläggning är såld till Italien.
Ett danskt företag har levererat sammanlagt tio anläggningar med stirlingmotor i ett
standardutförande för 35 kW(e)/150 kW(v). Dokumenterade drifterfarenheter förefaller inte
vara tillgängliga.
Fallstudie
En teknisk/ekonomisk utredning av förutsättningar för elproduktion i en anläggning för
värmeförsörjning av en jordbruksfastighet med ett årsvärmebehov på knappt 800 MWh har
genomförts, som en förstudie. Det bränsle som skulle användas var egen vetehalm, c:a 600
ton/år. Stirlingmotor eller gengasmotor driven med förgasad halm var de alternativ som
övervägdes. Slutsatsen blev att stirlingmotoralternativet inte kunde bli lönsamt, men att
gengasmotor möjligen skulle kunna ge en något lägre årskostnad. Eftersom beprövad teknik
för halmförgasning inte finns tillgänglig på marknaden bedömdes emellertid projektet som för
41
riskfyllt och det har därför inte drivits vidare, även om intresse fortfarande finns för att
genomföra det.
Teknikutveckling
Ett stort hinder mot en ökad elverkningsgrad och drifttillgänglighet vid kraftvärmeproduktion
med biobränslen har varit de alkaliföreningar som belägger högtemperaturytor, såsom
överhettare och andra värmeväxlarytor.
Inom programmet har man undersökt möjligheterna att undvika sådana beläggningar med
utnyttjande av en uppströmsförgasare, vilken är den enklaste typen av gasgenerator ( projekt
31396-1 B). Värmevärdet för gasen blir vanligen drygt 6 MJ/Nm3 och temperaturen hos
produktgasen ligger i allmänhet under 200oC. För att begränsa temperaturen vid rosten kan
vattenånga eller återcirkulerade rökgaser blandas in i förgasningsluften.
Uppströmsförgasarens styrka är den enkla konstruktionen och möjligheten att använda
bränslen med partikelstorlek inom ett förhållandevis stort intervall. Den höga tjärhalten i
gasen, kan dock ställa till problem i många tillämpningar och är det viktigaste skälet till att
uppströmsförgasaren av många betraktas som mindre användbar. Det är därför intressant att
notera att uppströmsförgasare under de senaste åren kommit att både utnyttjas och övervägas i
flera olika processer för biobränslebaserad småskalig kraftvärme.
En fördel med uppströmsförgasaren, som inte tidigare har uppmärksammats, är nämligen den
låga temperaturen i produktgasen. Det innebär att alkaliföreningar, som är gasformiga vid
temperaturer över ca 700oC och som ger beläggningsproblem i högtemperaturvärmeväxlare,
måste föreligga i fast fas, vilket underlättar gasrening. Detta skulle vara en fördel för
stirlingmotorer eller externeldade gasturbiner som drivs med biobränsle. De experimentella
resultaten från projektet bekräftar hypotesen att uppströmsförgasning kan vara ett sätt att
minska problem med beläggningsbildning i högtemperaturvärmeväxlare. Kalium bands till
största delen upp i bottenaskan i form av K2Ca(CO3)2 (Fairchildite). Den rökgas som skulle
kunna produceras via gasförbränning av produktgasen innehåller mycket låga K-halter.
Svavel/ klor-kvoten skulle också vara relativt hög, vilket minskar riskerna för
högtemperaturkorrosion.
En alkaliuppbindning på 99 procent erhölls, det vill säga endast en procent av bränslealkalit
återfanns i produktgasen. Koncentrationen av alkali i produktgasen (1200 ppb-w) var dock
betydligt högre än de kriterier som angetts för direkteldning av gengas i gasturbin (20 ppb-w).
2.5
Tillståndsgivning och framtidsplanering
Sett ur ett samhällsperspektiv så är det speciellt trygg energiförsörjning och påverkan på
miljökvalitetsmålen som är väsentliga men det är också viktigt att olika standarder är
utformade på ett lämpligt sätt så att objektiva beslut kan tas vid samhällsplanering och
tillståndsärenden. Ett försök till sammanfattning av uppnådda och återstående kunskapsmål
sett ur ett samhällsperspektiv visas i Tabell 2.1. En mer detaljerad diskussion av uppnådda
resultat i programmet följer i 2.5.1– 2.5.2.
2.5.1
Miljö
Ett samordnat projekt (30824-1 ”Emissionskluster”) har genomförts för att öka kunskapen om
hälsopåverkande partikel- och tungmetallutsläpp från traditionella och alternativa biobränslen
i anläggningar mellan 10-500 kW. Emissionsklustret har haft sju delprojekt inriktade mot
studier av:
42
-
Bildning/emission av främst partiklar och tungmetaller, men även PAH, dioxiner och
endotoxiner
-
Partikelemissionernas storlek och sammansättning under olika förbränningsmoment
-
Partikelemissionernas toxicitet och potentiella hälsofarlighet
-
Behov och möjligheter för reducering av partikelemissioner, främst genom primära
åtgärder inklusive additiv/bränslemixar
Resultaten från detta projekt saknas vid tidpunkten för avlämnande av denna syntesrapport.
Förhoppningsvis ger de tillsammans med resultaten från det tidigare programmet BiobränsleHälsa-Miljö (BHM) goda grundläggande kunskaper om partikelemissioner från småskalig
uppvärmning med biobränsle. Vissa frågetecken när det gäller effekten av olika föroreningar
från småskalig förbränning av biobränslen på människors hälsa finns dock med säkerhet kvar.
Detta diskuteras närmare i avsnitt 3.6.1.
I ett näraliggande delprojekt i 30681-1B ”Spridningskluster” har fokus legat på vad som
händer med emissionerna när de lämnat skorstenen och sprids i omgivningen.
Spridningsklustret har haft tre delprojekt inriktade mot sammanställning av data från
Sotningsväsendet för olika fastigheters uppvärmningsanordningar (SotData); vidareutveckling
av ett lättanvänt datorprogram (SIMAIR) för spridningsberäkningar samt planering av en
studie för att utreda hur människors hälsa påverkas av olika föroreningsnivåer.
Det nya datorprogrammet är tillgängligt via internet 6. Samtidigt som systemet är mycket
komplext med flera kopplade beräkningsmodeller på olika geografiska skalor, är
användargränssnittet lättanvänt och flexibelt. Med kunskap om befintliga
uppvärmningsanordningar från t.ex. SotData och förväntade nya utsläppskällor kan
beslutsfattare av olika slag själva undersöka om miljökvalitetsnormerna för utomhusluft är
kan uppfyllas
I slutrapporten från projekt 31412-1 finns en sammanställning av både nuvarande
”Miljökvalitetsnormer för föroreningar i utomhusluft” samt förväntade kommande
gränsvärden i EU-direktiven 2008/50/EC samt 2004/107/EC. Värt att notera är att de nya
direktiven ställer större krav på låga halter av fina partiklar än tidigare.
2.5.2
Resursutnyttjande och teknikutveckling
Tre projekt inom programmet, 30664-1, 31412-1 och 32744-1 har givit bidrag till kunskapen
om hur den småskaliga värmeförsörjningen med biobränslen ser ut idag och diskuterar den
framtida utvecklingen inom området.
De vanligaste biobränslesortimenten som används i villapannor och enskilda pannor i
flerbostadshus och lokaler är ved, pellets och flis. Användningen av ved är fortfarande störst i
villapannor och står för ca 74 % av tillförd biobränslemängd (biobränsle via fjärrvärme är ej
inkluderad). Pelletsanvändningen utgör 2,2 TWh vilket är ca 20 % av tillförd
biobränslemängd och har de senaste fem åren ökat med ca 0,2–0,4 TWh per år. I
flerbostadshus och lokaler dominerar pellets, som står för 87 % respektive 78 % av tillförd
biobränslemängd. För mindre värmecentraler (<500 kW) liksom i lokaler och flerbostadshus
står pellets för en stor andel av tillfört bränsle. Tillsammans med stamvedsflisen utgör de ca
85 % av tillfört bränsle. I mellanstora värmecentraler (500 kW–5 MW) har de förädlade
biobränslena en betydande roll (~40 %) och det är i den här storleksklassen som briketter har
6
http://www.smhi.se/luftkvalitet; klicka på ”Verktyget SIMAIR”
43
störst användningsområde. I denna grupp ökar också användningen av fler oförädlade
biobränslen som spån, grot och bark, sortiment som oftast eldas som blandningar. I stora
värmecentraler (>5 MW–<10 MW) minskar användningen av de förädlade biobränslena,
framförallt användningen av pellets. Stamvedsflisen är vanligast förekommande och utgör
tillsammans med grot, bark och spån ca 60 % av tillförd biobränslemängd i den här
storleksklassen.
Nya råvaror kommer på sikt att komplettera nuvarande biobränslesortiment. Det finns idag en
potential att relativt snabbt öka biobränsleproduktionen inom jordbruket (dock från en låg
nivå), medan de stora volymerna totalt sett kommer att finnas inom skogsbruket. Nya
sortiment av skogsråvara som kan svara mot en ökad efterfrågan är bl.a. grot, stubbar,
gallrings- och röjningsvirke. Grot är det alternativ som anses ha den största framtida
potentialen. Det naturliga innehållet av aska är relativt lågt och förekomsten av S och Cl är
ofta inga större problem. Dessutom är den naturliga fukthalten fullt acceptabel för dagens
pannteknik. I dagsläget är det hanteringen av bränslet från hygget till slutanvändaren som
orsakar kvalitetssänkningen för bränslet. Idag utnyttjas grot motsvarande drygt 7 TWh per år
(Rundvirkes- och skogsbränslebalanser för år 2007, Skogsstyrelsen) medan potentialen har
uppskattats ligga mellan 50-70 TWh per år (SVEBIO, 2008). Hur mycket av den möjliga
potentialen som faktiskt blir en realitet beror bland annat på styrmedel och marknadspriser.
Produktionen av biobränsle styrs bland annat av efterfrågan samt skogsindustrins utveckling.
Även den befintliga tekniken för avverkning samt logistik bestämmer hur mycket som är
ekonomiskt lönsamt att ta ut. Det faktiska utbudet styrs också av ekologiska faktorer såsom
bevarandet av biologisk mångfald men också av vad allmänheten anser vara en acceptabel
avverkningsnivå. Framtida behov och system för småskalig värmeproduktion med biobränsle
De råvaror från jordbruket som bedöms ha potential att komplettera nuvarande
biobränslesortiment inom värmeproduktion är salix, halm och rörflen. Vid jämförelse av
kemisk sammansättning och bränsleegenskaper hos dessa produkter med grot och
stamvedsbriketter har generellt halm och rörflen högre askhalt än träbriketter och grot. Den
höga askhalten i rörflen och halm ställer krav på att förbränningsutrustningen kan hantera
detta. Även innehållet av svavel, kväve och klor är högre för rörflen och halm än för
träbriketter och grot. Detta medför att emissionerna av bränslerelaterat NOx och SOx är högre
vid förbränning. Ett högre klorinnehåll kan också öka risken för korrosion i pannan.
Behovet av energi för uppvärmning av bostäder kommer med stor sannolikhet att minska i
framtiden. I vilken omfattning de framtida småskaliga biobränslebaserade värmesystemen
kommer att bidra och hur systemen ser ut beror av flera faktorer. Elpriset är viktigt när det
gäller konkurrensen från värmepumpar och villigheten att konvertera från ett elbaserat
värmesystem. Priser på olika typer av biobränslen spelar givetvis också en viktig roll när det
gäller vad som eldas och styrs av konkurrensen om råvaran. En annan mycket viktig faktor är
nivån på eventuella krav som kan komma att ställas på emissioner från småskalig förbränning.
Hårda utsläppskrav, kanske till och med i kombination med någon typ avgift eller skatt, skulle
kunna leda till en minskad användning av biobränsle för småskalig värmeförsörjning. Detta
gäller i synnerhet om biobränslen med lägre kvalitet blir mer aktuella på grund av högre priser
på förädlade bränslen. Å andra sidan om exempelvis tillräckliga subventioner eller
skattelättnader ges för installation av sekundär rökgasreningsutrustning för att uppfylla dessa
hårdare krav, kan andelen småskaliga biobränsleanläggningar fortsätta att öka eller åtminstone
behålla sin nuvarande andel även om lågkvalitativa biobränslen eldas.
Bränslen med lägre kvalitet bör undvikas i småskaliga pannor eftersom förbränningsprocessen
är svårare att optimera än i större pannor. Större biobränslepannor har dessutom i dagsläget
44
lättare att ekonomiskt motivera investeringar i sekundära reningstekniker än små pannor,
vilket kan få ökad betydelse då dessa bränslen eventuellt börjar användas.
För mindre värmecentraler (<500 kW) finns det anledning att tro att biobränslen med lägre
kvalitet kan komma att användas i större omfattning i framtiden än idag utan att några större
höjningar av el- och bränslepriser inträffar. Anledningen är att dessa pannor ofta är
installerade i lantbruk eller i mindre närvärmeanläggningar på landsbygden där åkergrödor
eller rester från skog och jordbruk finns lokalt tillgängligt. Dessa bränslen tål inga längre
transporter och bör därför användas i närheten av resursen. Dessa anläggningar har inte heller
ekonomiska möjligheter att installera sekundära NOx-reduktionsåtgärder utan måste förlita
sig till primära åtgärder. Det betyder att en lamdasond eller CO-sensor för styrning av
lufttillförseln blir extra viktigt då kväverika bränslen används. Ytterligare en viktig aspekt om
svårare bränslen börjar användas är att pannorna måste utrustas med ett effektivt och
driftsäkert system för askutmatning.
För större värmecentraler (500 kW-10 MW) kan de nya biobränsleresurserna potentiellt
nyttjas betydligt bättre och effektivare än i de mindre anläggningarna. Större värmeverk
lämpar sig bland annat för förbränning av grot och stubbar, men storleksfraktionen på bränslet
är dock viktig även för dessa anläggningar. Utvecklingsmässigt blir det även för större pannor
viktigt att ta fram effektiva system för att mata ut aska. Anläggningarna kan med fördel vara
bränsleflexibla, vilket ställer krav på god styrning av luft- och bränsletillförsel. Ju större
pannorna är desto större är chansen att befintliga system för NOx-reduktion kan appliceras,
men en framtida utveckling mot kostnadseffektivare system är önskvärd.
Aktivt deltagande i standardiseringsarbetet på
Europanivå. Bevakning av att inte
Europastandarder på felaktiga grunder straffar
användandet av biobränslen för uppvärmning.
Hur ser tillgången på biobränsle ut i Sverige?
Hur ser nuvarande och framtida användning av
biobränsle för uppvärmning ut i Sverige? Finns
det utrustningar som klarar att förbränna de
framtida bränslena med acceptabla utsläpp och
driftsäkerhet?
Standardisering
Bränsleförsörjning
Givet en uppsättning utsläppskällor i ett område,
hur kommer den resulterande koncentrationen av
aerosoler och förbränningsprodukter att se ut i
omgivningen under olika meteorologiska
förhållanden och hur farliga är dessa för
människors hälsa?
Behov för att öka andelen småskalig
uppvärmning med biobränsle
Hur ser emissionerna från småskalig eldning
med biobränsle ut, hur påverkar de
befolkningens hälsa, hur kan man påverka
emissionernas storlek?
Spridning av emissioner
Emissionsmekanismer
Område
En databas (SotData) med verifierade data
för pannbeståndet i olika fastigheter har
tagits fram. Ett simuleringsprogram
(SIMAIR) har tagits fram som kan beräkna
halterna av föroreningar från småskalig
eldning i omgivningsluften. Planeringen av
en hälsoundersökning korrelerad mot
beräknade utsläpp från småskalig eldning
är genomförd.
Befintliga och kommande standarder är
kartlagda. Sverige är genom programmet
representerat i de viktiga
standardiseringsgrupperna.
Kunskapsläget när det gäller bränslen från
såväl jordbruk som från skogen när det
gäller tillgång och teknik för användning
är klarlagt.
Mycket god kunskap om emissionernas
sammansättning, ofullständig kunskap om
hälsopåverkan samt god grundläggande
kunskap om hur man kan påverka dem
Läge efter avslutat program
Tabell 2.1: Behov av kunskap om småskalig uppvärmning med biobränsle sett från ett samhällsperspektiv
Flera viktiga standardiseringsarbeten som kan
påverka svensk uppvärmning med biobränslen
och svenska tillverkares möjligheter att exportera
utrustning till Europeiska länder pågår.
Klarläggande av att uttag av biobränslen med lång
rotationstid kan betraktas som hållbara.
Samhällsekonomiska konsekvenser av
biobränsleutnyttjande.
Speciellt kunskapen om partiklars farlighet för
människors hälsa skulle behöva förbättras.
Kunskapen är också begränsad om hur man kan
använda befintlig kunskap för att förbättra
kommersiella produkter.
Verktyg för beräkning av halter i olika scenarier
för uppvärmning med biobränslen finns men
kunskapen bland samhällsplanerare och andra
prospektiva användare är begränsad.
Grundläggande data finns för att dra slutsatser om
påverkan på människors hälsa men insamlingen
av data och tillhörande analys av befolkningens
hälsotillstånd återstår.
Återstående kunskapsluckor
45
46
2.6 Beslutsstöd
2.6.1
Miljö
SIMAIR- vedeldning (Projekt 30681-1B), utgör har resulterat i ett internetverktyg för att
beräkna luftkvalitet för områden med faktisk eller planerad småskalig biobränsleeldning.
Kommunerna och andra intressenter kan numera få tillgång till ett lättanvänt och
högkvalitativt modellverktyg som ger underlag för planarbete med inriktning på luftkvalitet i
områden med småskalig biobränsleeldning. De ämnen vars halter kvantifieras är NO2, PM10,
bensen och CO. Utvidgning kan göras till andra ämnen som CO2, HCl och SO2 eller t ex
benso(a)pyren, en sotrelaterad förening som ingår i PAH-gruppen. Det finns även en s.k.
beslutsmodul. Modulen lyfter fram och visualiserar de absoluta och relativa differenserna i
utfall mellan emissionsscenarier och nuläget. Denna typ av verktyg för beräkningsmässigt
beslutsfattande är av stort värde vid generella beslutsanalyser och i syntesarbetet.
Beslutsfattare väljer vilka åtgärder som skall vidtagas vid olika scenarier. Dessa åtgärder
testas genomgående med verktyget och spridningssimuleringen kan upprepas så att effekterna
av åtgärden kan bedömas, baserat på beräknade luftföroreningshalter, befolkningsexponering,
hälsoeffekter och kostnader av föroreningsutsläpp i relation till försämrad hälsa.
2.6.2
Val av uppvärmningssystem
För att underlätta för villaägare som överväger att byta uppvärmningssystem eller skall välja
uppvärmningssystem till ett nybygge har ett dataprogram EnergiKalk utvecklats (projekt
31651-1) som kan användas för att dimensionera ackumulatortank, vedpanna,
pelletsutrustning och solfångare och för att uppskatta de ekonomiska konsekvenserna av att
investera i bioenergi och solvärme för uppvärmning av småhus. I programmet ingår en
databas med mer än 1300 modeller och fabrikat av eldningsutrustning samt SP:s lista över pmärkta solfångare. Programmet kan laddas ner från PellSams hemsida.
2.6.3
Handböcker
Programmet har i projekt 31691-1 bidragit till IEA Pellet Handbook som är en aktuell
sammanställning av det internationella kunskapsläget när det gäller tillverkning och
användning biobränslepellets. Den svenska insatsen har bidragit till att höja kvaliteten på
handboken, komplettera texten med en rad fallstudier bl a ersättning av oljebrännare med
pelletbrännare samt komplettera den industriella och vetenskapliga basen med data och
referenser. Större insatser har också gjorts avseende det centrala kapitlet om säkerhets- och
hälsoaspekter vid lagring, hantering och transport av pellets.
Inom projekt 30688-1 A har en handbok för utformning av kombinerade bio- och
solvärmesystem tagits fram.
Inom projektet 30693-1 J ”Bioenergi i mindre anläggningar” har en beräkningsmodell
utvecklats för användning för industri- och mindre fjärrvärmeanläggningar
47
3 Besvarade och återstående frågor i innevarande program ur
användarsynvinkel
3.1 Leverantörer av bränsle och bränslehanteringsutrustning
I programmets målbeskrivning sägs att programmet skall ge ” kunskap om bioenergi för
småskalig värmeförsörjning - från bränsle till värme, lätt tillgänglig för användare och övriga
aktörer”. Utveckling av råvarubasen för biobränsleförsörjning och produktionsaspekter
hanterades i ett parallellt bränsleforskningsprogram som pågick samtidigt. I viss utsträckning
studerades emellertid, som framgår av 2.1, produktionsfrågor även i projekt inom ramen för
detta program, där frågeställningar kring bränsleegenskapernas betydelse för driftproblem vid
förbränningen och de emissioner som uppstår behandlades.
Som framgår närmare i avsnittet 2.1 har det visats att enbart rörflen eller i första hand
blandningar av rörflen (20 %) och träråvara från sågspån (80 %) kan användas för att med
kommersiellt tillgänglig teknik producera briketter som kan användas i anpassade pannor i
effektområdet över några hundra kW. Det har också visats att olika restprodukter från
jordbruket efter tillsats av lämpliga additiv kan användas som råvara för att producera pellets
som kan utnyttjas i anpassade pannor i samma effektområde.
Även knubbved kan framställas ur stamved åtminstone småskaligt, från 6 till 200 m3/h, med
kommersiellt tillgänglig utrustning. Knubbved torkar minst lika snabbt som pannved och kan
få en marknad bland fastighetsägare med pannor för satsvis eldning som önskar minska
arbetsinsatsen för bränslehantering. Driftsäkerheten vid användning av befintlig utrustning för
automatisk inmatning är osäker och troligen krävs utveckling av robustare
inmatningsutrustning. Detta medför att det fortfarande saknas underlag för att bedöma
förutsättningarna för att använda knubbved som ett alternativ till flis eller briketter i
fastighetspannor och närvärmepannor men även i mindre pannor med automatisk
bränslematning.
De egenskaper hos bränslepellets som måste bestämmas för att tillfredsställande definiera
pelletskvalitet med hänsyn till olika slag av eldningsanordningars krav kommer att definieras.
En modell som kan utnyttjas för att anpassa driftparametrar och för att avgöra om
additivtillsats eller sameldning med andra bränslen erfordras, kommer att vara utvecklad.
Validering i praktisk drift av resultaten från dessa projekt kan komma att återstå. Det kan även
bli nödvändigt att anpassa bränslespecifikationerna med hänsyn till att pelletsmarknaden
internationaliseras.
I Danmark finns väl fungerande kommersiell teknik för hantering av halm som bränsle.
Denna kan med fördel utnyttjas i Sverige.
Det förefaller som om de flesta relevanta tekniska frågorna kring betydelsen av
bränsleegenskaperna för driftsäkerhet och emissioner har täckts in. Det finns givetvis frågor
kvar som kan beröra leverantörer av bränsle, såsom hur mycket av olika besvärligare bränslen
som kan blandas in i t.ex. pellets utan drift eller emissionsproblem uppstår i olika typer av
anläggningar, men innan en sådan verksamhet initieras är det väsentligt att de framtida
marknadsmässiga aspekterna vägs in, d.v.s. vad får pellets av olika typer kosta och vilka
tekniska hinder föreligger för att göra totalekonomin konkurrenskraftig mot andra
uppvärmningsformer. Om man kan se att det finns förutsättningar att uppnå konkurrenskraft
48
så bör insatserna prioriteras mot de mest signifikanta hindren för införandet av tekniken eller
bränslet.
En viktig fråga som inte studerats i programmet är transporthanteringens påverkan på
pelletskvalitet. En del av problemen som konsumenterna upplever vid pelletseldning, och som
därmed kan få dem att välja annan uppvärmningsform, kan orsakas av att pelletsen
sönderdelas onödigt mycket i transporthanteringen. Detta är ett område som borde studeras.
Resultaten kan komma att påverka hur hanteringen sker men även kvalitetskraven för de
pellets som produceras.
Återstående frågor är framför allt:
-
Vilka specifikationer kommer att gälla för pellets på en internationell marknad?
-
Är det möjligt att producera en billigare pellets lämpad för villamarknaden genom att
utnyttja restprodukter från jordbruket i kombination med lämpliga additiv?
-
Vilka andra möjligheter finns att minska kostnaderna för produktion av bränslepellets
utan att kvaliteten försämras så mycket att anpassning av eldningsanordningar blir
nödvändiga?
-
Vilka åtgärder i produktions- och hanteringsleden för pellets krävs för att finfraktionen
i pellets levererad till slutanvändare skall vara så låg att den inte leder till
driftproblem?
-
Kan produktion av knubbved för försörjning av en lokal marknad bli lönsam?
3.2 Leverantörer av värmeanläggningar till villor
Två delmålför programmet är att ”det skall finnas pannor för pellets och ved i villastorlek, för
väldefinierade pellets- och vedbränslen från träråvara, som möter höga krav även med sikte på
framtida skärpta krav” och ”system på marknaden som på ett kostnadseffektivt och
funktionssäkert sätt integrerar solvärme med bioenergi, från villastorlek och uppåt”. Detta har
tolkats som att tyngdpunkten är pannor och kaminer upp till i storleksordningen 50 kW.
Den marknadsstudie avseende pelletseldning som gjorts visar att driftsäkerhet, ekonomi,
lättskötthet, ren inomhusmiljö och stabil kostnadsbild är de egenskaper som småhusägarna
fäster störst vikt vid när det gäller att välja uppvärmningssystem. För ökad driftsäkerhet är
man i genomsnitt beredd att betala 1200 kr mer per år om antalet driftstopp per år kan
minskas med ett. Om skötselinsatsen kan minskas med en timme per månad är man beredd att
betala ytterligare 2000 kr per år. Om värmepump och pelletspanna kräver samma
skötselinsats, har samma driftsäkerhet och erfordrar samma investering kräver småhusägarna i
genomsnitt att årskostnaden för pelletsuppvärmning skall vara 13000 kr lägre om
pelletsalternativet skall föredras. En stor andel, 38%, av småhusägarna nöjer sig dock med att
pelletsuppvärmning är 4000 kr billigare per år en värmepump. Denna information kan
utnyttjas för att definiera utvecklingsmål inom området, men slutsatsen blir att leverantörerna
av pelletsvärmeutrustning för villor står inför stora utmaningar när det gäller begränsning av
skötselinsatser och minskning av investeringsbehovet.
De jämförelser mellan resultat från prestandaprov och fältprov med kombinerade sol- och
pelletsvärmesystem som gjorts tyder på att det bör vara möjligt att minska värmeförluster och
därmed förbättra systemens konkurrensförmåga.
49
De förbättrade produkter och system för pelletsuppvärmning med eller utan solvärmetillskott
som utvecklats inom programmet är i huvudsak fortfarande på prototypstadiet. Före
kommersiell introduktion kommer fältprovning att vara nödvändig för att identifiera
eventuella svagheter som bara kan upptäckas efter längre tids praktisk drift och åtgärder
vidtas för att eliminera sådana svagheter.
De användbara resultaten när det gäller vedeldning i pannor och kaminer avser framför allt
kartläggning av emissioner och deras koppling till teknik och handhavande, samt information
om europeiska standarder och produktregler under framtagande. Det kan konstateras att den
idag bästa tekniken, som består av satsvis eldningen av ved med en värmeackumulator,
fortvarande inte är helt bekymmersfri, speciellt vad gäller emissioner under startförloppet. Det
vore angeläget med en fortsatt utveckling inom området vad gäller bättre reglering av luft och
bränsle med ett styrsystem som bygger på mätning även av CO-halten i rökgaserna. Försök att
ta fram en vedeldad panna för miljövänlig lastföljande drift visade på stora svårigheter att
klara tillräckligt låg last.
Studien av småskalig knubbvedseldning tyder på att knubbved kan användas både med satsvis
och automatisk bränslematning men att viss trimning av lufttillförsel kan krävas för att inte
knubbved skall ge högre emissioner. Försöken tyder också på att automatisk inmatning av
knubbved troligen kräver utveckling av robustare inmatningsutrustning.
Det föreligger idag en oro för att utsläppen från små värmeenheter i tätorter tillsammans
bildar en hälsofarlig miljö. Speciellt har på senare år de submikrona partiklar som kan bestå
både av inert aska och/eller olika typer av oförbrända kolväten uppmärksammats.
Partikelutsläpp från biobränsleeldade villapannor och kaminer kan visa sig bli ett allvarligt
marknadshinder. Huvuddelen av de projekt som genomförts när det gäller
emissionsreducering har avsett närvärmepannor, men det är inte otänkbart att de resultat som
framkommit t.ex. vad gäller elektrofilter eller andra sätt att minska emissionerna skulle
behöva tillämpas även på mindre eldstäder.
Återstående frågor är framför allt:
-
Kan de minskningar av villaägarens skötselinsats som förutses för de förbättrade
pelletsanläggningarna bekräftas i praktisk drift och är de tillräckliga för att göra
pelletsuppvärmning till ett väsentligt mer konkurrenskraftigt alternativ till
värmepump?
-
Behöver eldningsutrustningen anpassas till nya specifikationer för pelletsbränsle som
kan bli ett resultat av pelletsmarknadens internationalisering.
-
Vilket material bör väljas i pelletsbrännare för att undvika högtemperaturkorrosion?
-
Vilka krav på partikelemissioner kommer att gälla under den närmaste tio-årsperioden
och kan kraven klaras med lämpligt utformad eldningsteknik.
-
Kan kaminers design förbättras med avseende på utsläpp vid eldning vid ej optimala
förhållanden, utan att deras egenskaper vid mer standardmässiga förhållanden
försämras?
-
Kan pålitliga och för villasegmentet tillräckligt billiga sensorer för mätning av CO
utvecklas?
-
Kan kostnadseffektiva partikelfilter utvecklas för villasegmentet?
50
-
Hur ska en vedpanna konstrueras för att ge bästa möjliga förbränningsegenskaper för
knubbved?
-
Hur skall ett driftsäkert inmatningssystem för knubbved till pannor med effekt under
50 kW utformas?
3.3
Leverantörer av fastighets- och närvärmepannor
Delmålen för pannor i gruppcentralstorlek är att det skall finnas:
-
pannor i storlek för gruppcentraler med kostnadseffektiv reningsteknik för rökgaser
som uppfyller höga krav även med sikte på framtida skärpta krav, och som inte bara
kan nyttja träråvara utan även bränslen med variationer i askhalt, kväveinnehåll m.m.
-
alternativ med nyckelfärdiga panncentraler för definierade effekt- och energibehov
som underlättar upphandling, tillståndsprövning, upphandling av drift/skötsel.
I de delmål för programmet som refereras under 1.1 nämns även distributionssystem för
värme, men sådana ingår inte i leveransen från pannleverantörerna. Inga projekt avseende
värmedistributionssystem har heller genomförts inom programmet. Inte heller har några
projekt inriktade på standardiserade nyckelfärdiga panncentraler ingått.
Pannanläggningar med effekter från 50 kW upp mot 10 MW och däröver, eldade med flis,
träbriketter och träpellets bygger på teknik som har utvecklats och varit i kommersiell drift
under många årtionden. Speciellt i den övre delen av effektområdet har det funnits utrymme
för mer avancerad reglering och rökgasrening. I takt med sjunkande kostnad för datorkraft har
en effektiv reglering och möjligheterna till fjärrövervakning sjunkit allt lägre ner i
storleksintervallet.
De utmaningar som de uppställda delmålen innebär, gäller dels anpassning av
förbränningstekniken till besvärligare bränslen och då framförallt bränslen med högre askhalt
och lägre asksmältpunkt, dels minskning av framförallt partikelemissioner, vilka också kan
tänkas öka vid en övergång till bränslen med högre askhalt.
De bränslen som studerats i programmet är dels rörflen, dels olika restprodukter från
jordbruket. Resultaten visar att det är möjligt att med rimliga åtgärder anpassa pannor med
rosteldning för effekter från några hundra kW till eldning med briketter framställda av rörflen
och sågspån eller till eldning av pellets framställda ur ett antal olika restprodukter från
jordbruket efter tillsats av ett lämpligt additiv. Erfarenheter från användning av briketter eller
pellets framställda ur enbart rörflen i pannor i detta effektområde, liksom användning av de
provade bränslena i pannor med effekter ner mot 50 kW, saknas ännu.
Sameldning av GROT och rörflenspellets visade sig vid försök i en 100 kW panna med
förugn ge 25-30% minskade partikelutsläpp.
Användning av knubbved i pannanläggningar konstruerade för träbriketter studerades inte
närmare inom programmet, men framhölls som en intressant möjlighet i rapporten från den
studie som främst var inriktad på användning i mindre pannor. Bedömningen är att det i första
hand är mer robusta inmatningssystem som krävs.
Lovande försök med svavelrening med kalkinsprutning, partikelavskiljning med elfilter och
partikelavskiljning med ett rökgaskondenseringssystem kombinerat med en
absorbtionsprocess för att öka värmeåtervinningen har gjorts inom programmet. Inget av
51
dessa projekt har lett till produkter som är mogna för kommersialisering. Rökgasrening med
rökgasbrunn har studerats men slutsatsen är att detta inte är ett intressant alternativ,
Återstående frågor är framför allt:
-
Vilka blir erfarenheterna efter längre tids drift med bränslen som helt eller delvis
består av rörflen eller jordbruksrestprodukter i de anpassade pannorna.
-
Kan dessa bränslen även användas i pannor med effekter ner mot 50 kW efter rimlig
anpassning av pannorna?
-
Vilka utsläppskrav kommer under de närmaste tio åren att ställas på biobränsleldade
anläggningar i effektområdet 50 kW – 10 MW?
-
Kan kraven klaras med lämplig utformning av eldningsanordningar eller driftsätt?
-
Vilken av de rökgasreningsmetoder som studerades i programmet har bäst
förutsättningar för kommersialisering?
-
Kan knubbved vara tillräckligt intressant som bränsle i fastighets- och närvärmepannor
för att anpassning av bränsleinmatningssystem skall kunna motiveras?
-
För panntillverkare behövs en utökad kunskap om hantering, förbränning av nya
”svåra” bränsle från skogen som stubbflis, grön flis från första och andra gallring med
en ökad andel barr/löv i bränslet.
3.4 Fastighetsägare och rådgivare till dessa
De flesta fastighetsägarna har egentligen inget annat intresse för de frågeställningar som
studerats i programmet än när resultaten påverkar deras möjligheter att klara
värmeförsörjningen på ett enklare och billigare sätt. För vissa fastighetsägare är det också
viktigt att värmeförsörjningen är så miljövänlig som möjligt och dessa kan acceptera högre
kostnader eller mer besvär för att uppnå detta. Den fråga som de flesta fastighetsägarna önskar
svar på är därför: ”Kan jag nu köpa och installera ett billigare uppvärmningssystem baserat på
biobränsle som är mer lättskött eller ett system som är väsentligt miljövänligare än de som
fanns att tillgå 2007?”
Eftersom resultaten av projekten ännu inte visat sig i form av produkter på marknaden måste
svaret bli att så inte är fallet. Särskilt intresserade fastighetsägare och framför allt de
installatörer och energirådgivare som andra fastighetsägare är beroende av vid val av
uppvärmningssystem bör dock kunna få användbar information i resultaten från programmet.
Det kalkylprogram som tagits fram och som beskrivs under 2.6.2 och de handböcker som
beskrivs under 2.6.3 är exempel på sådana resultat.
Resultaten av knubbvedsprojektet beskrivet under 2.1.2 liksom erfarenheterna från försöken
med eldning av pellets och briketter framställda med rörflen eller restprodukter från
jordbruket som råvara beskrivna under 2.4.2 bör vara av intresse för vissa fastighetsägare inte
minst ägare av jordbruks eller skogsfastigheter. Även den fallstudie avseende gårdskraftvärme
som beskrivs under 2.4.3 kan var intressant för dessa grupper.
Utöver de återstående frågeställningar som angivits under 3.2 och 3.3 bör följande
frågeställningar vara av intresse:
-
Under vilka förutsättningar kan det bli lönsamt att samproducera värme och el för eget
bruk med användning av köpta biobränslen eller egna restproduktbränslen?
52
3.5 Energiföretag
Vissa energiföretag är liksom fastighetsägarna beroende av att projektresultaten ger
genomslag i form av nya produkter för att resultaten skall kunna utnyttjas i verksamheten. De
flesta har dock kompetens för att ta beslut om modifieringar av befintlig utrustning eller
ändringar av driftsätt för att minska kostnader, öka driftsäkerhet eller minska emissioner.
Vissa av dessa företag bör kunna dra nytta av de resultat som beskrivs under 2.4.2 och 2.4.3.
Utöver de återstående frågeställningarna som angivits under 3.3. bör följande frågeställningar
vara av intresse:
-
Under vilka förutsättningar kan de processer för småskalig kraftvärmeproduktion som
nu är kommersiellt tillgängliga från utländska leverantörer och under utveckling i
Europa och Sverige bli lönsamma i Sverige?
3.6 Verksamhet som innefattar tillståndsgivande eller framtidsplanering
Mycket av den kunskap som genererats bör vara användbar för tillståndsgivande myndigheter
och för kommunal energiplanering.
3.6.1
Miljöpåverkan
Resultat från programmet som sammanfattats under 2.5.1 visar vilka och hur stora emissioner
som kommer ut från olika eldningsanordningar, speciellt villapannor och lokaleldstäder för
ved och pellets. Kunskap har också genererats om vilka emissioner som genereras av agrara
bränsleblandningar. Det spridningsprogram, beskrivet under 2.6.1 som utvecklats och som
simulerar utsläppskällor i en tätort gör det möjligt att belysa konsekvenserna av utsläppen för
den lokala luftkvaliteten.
Återstående frågor är framför allt:
-
Vilka hälsorisker orsakas av olika slag av partiklar som kan emitteras vid småskalig
eldning av biobränslen?
-
Vilka kostnader och andra konsekvenser skulle bli följden av skärpta krav när det
gäller emissioner från småskalig eldning av biobränslen?
3.6.2
Energiplanering
För framtidplanerare och investerare har ett antal projekt genomförts som illustrerar
konsekvenser av ett ökat biobränsleuttag, marknaderna för småskalig värmeproduktion och
kraftvärmeproduktion, krav på framtida pelletsbrännare, Fallstudier som visar hur mer
bioenergi kan användas inom industrin har också gjorts. De flesta resultat som beskrivs i
avsnitt 2 bör vara av intresse för planering av den framtida energiförsörjningen och de
återstående frågeställningar som nämnts tidigare i detta avsnitt är också relevanta för
energiplanerare.
Dessutom finns behov av att studera hela bränslekedjor från utvinning till slutanvändning och
restprodukthantering med avseende på ekonomi och långsiktig hållbarhet.
53
4 Rekommendationer om framtida FoU
4.1
4.1.1
Behov av ökad kunskap
Allmänna synpunkter
Behoven av ökad kunskap när det gäller småskalig uppvärmning med biobränslen framgår av
de återstående frågor som listats i avsnitt 3. Det är rimligt att dessa frågeställningar ligger till
grund vid formulering av en eventuell fortsättning av Energimyndighetens insatser för att
bidra till att resursbasen för biobränsleförsörjningen ökas och att uppvärmning med biobränsle
blir ett mer attraktivt alternativ, såväl när det gäller användarvänlighet som ekonomi och
miljöpåverkan.
Det är väsentligt att utvecklingsinsatserna i fortsättningen, i högre grad än vad som skett
under den nu avslutade programperioden, utgår från att det är kompletta bränslekedjor från
växande biomassa till slutanvänt bränsle som skall utvecklas. En uppdelning av verksamheten
i ett forskningsprogram som hanterar frågor kring de första leden i bränslekedjorna, odling
och skörd och möjligen viss förädling, och ett annat som hanterar de senare leden, framförallt
slutomvandling, kan förefalla lämplig ur administrativ synpunkt, men kräver att
Energimyndigheten säkerställer att insatserna är koordinerade.
Det är också viktigt att målen för insatserna formuleras på ett mycket tydligare sätt än vad
som var fallet för det nu avslutade programmet. De frågeställningar som listats i avsnitt 3 kan
tämligen enkelt omformuleras så att de beskriver konkreta mål. I det följande finns
kompletterande kommentarer för de teknikområden som behandlas i avsnitt 2.
Kommentarerna berör delvis också frågeställningar som har legat utanför det nu avslutade
programmet. Prioriteringar av insatser diskuteras under 4.2.
Det är helt avgörande för effekterna i verkligheten av de insatser som görs att kunskapen
utvecklas hos de aktörer som producerar och använder utrustning för småskalig uppvärmning
med biobränslen. I allt för stor utsträckning har forskningsprojekten i det nu avslutade
programmet initierats och genomförts av universitet/högskolor och forskningsinstitut. Även
om resultaten finns tillgängliga i rapporter och ansträngningar gjorts för att föra ut resultaten i
populär form är det ofrånkomligt att större delen av kunskapsuppbyggnaden skett där
kunskaperna har små förutsättningar för att bli praktiskt utnyttjade. Om Energimyndighetens
avsikt faktiskt är att medverka till att nya produkter blir tillgängliga på marknaden, vilket
vissa målformuleringar för programmet antyder, måste utrustningsleverantörerna involveras i
verksamheten i mycket högre grad och dessutom kan det finnas behov av att utnyttja
stödformer som t ex teknikupphandling.
4.1.2
Bränsle och bränslehanteringsutrustning
Det finns idag en infrastruktur för skörd, lagring och transport av halm som har uppstått som
på grund av spannmålsodlingens behov. Användning av halm medför en del speciella
problem, men det finns betydande erfarenhet av hantera dessa svårigheter bl.a. i Danmark och
beprövad förbränningsutrustning finns kommersiellt tillgänglig. Det är därför lite märkligt att
stora FoU-insatser görs inom olika områden för andra ettåriga grödor. Visserligen är
halmproduktionen begränsad för att inte säga obefintlig i Sveriges allra nordligaste delar, men
å andra sidan är också antalet lokaler som skall värmas störst i södra och mellersta delarna av
Sverige. Potentialen för användning av halm för energiändamål är 4 TWh/år med största
54
andelen i Skåne och Västra Götaland. Befintlig halmeldningsteknik borde även kunna bli en
introduktion för en successivt ökad andel av andra ettåriga grödor, om dessa visar sig ha andra
fördelar. Det intressanta är då att undersöka vilka faktorer som skulle göra övriga ettåriga
grödor mer lönsamma än halm i utbyggda kommersiella bränslekedjor.
Betydande erfarenhet finns sedan decennier tillbaka av odling av snabbväxande energiskog
och användning av energiskogsbränsle framför allt i större pannor. Förutom ett motstånd att
förskoga befintlig åkermark förefaller skördetekniken att vara den stora stötestenen, även om
det ibland återstår vissa förbränningstekniska problem att lösa vid stora bränsleandelar
energiskog.
Knubbvedskonceptet som främsta avsetts och prövats i mycket små anläggningar skulle
möjligen kunna vara en väg att gå ifrån den satsvisa vedeldningen, i gårdspannor och givetvis
även att ersätta briketter i anläggningar av gruppstorlek. Den satsvisa helvedseldningen i
gårdsanläggningar sker givetvis oftast i glesbygden, men ger i flertalet fall höga emissioner av
kolväten, speciellt i uppstartskedet. Vinsterna, jämfört med flis och briketter, bör dock
studeras närmare för hela bränslekedjan.
4.1.3
Biobränsle och solvärme
Det finns behov av fortsatt utvecklingsprovning av villasystem som gör det möjligt för
systemutvecklare att pröva och jämföra utvecklade system med de system som marknadsförs
idag. Det finns också ytterligare behov att utveckla marknadsföringen av systemen mot
potentiella användare. Där förväntas möjligheten att använda jämförande provningsresultat
vara en viktig aspekt. Dessutom finns det behov av kunskapsspridning till såväl tillverkare
som installatörer och förbättrade installationsanvisningar för att undvika bristfälliga
installationer och onödiga värmeförluster.
För att kunna konkurrera mot rådande alternativ i lågenergihus (värmepump) krävs det
sannolikt en utveckling av system med mindre brännare som utvecklats för flytande
biobränsle.
När det gäller större system där man kombinerar biobränsle (flis- och brikettpannor) och
solvärme finns det inte samma behov av teknisk utveckling då systemen normalt byggs
samman av standardkomponenter från olika entreprenörer. Där finns det främst behov för
ytterligare kunskapsspridning till konsulter och driftpersonal när det gäller systemutformning,
dimensionering och driftoptimering.
4.1.4
Villapannor och lokaleldstäder
Pelletspannor och kaminer
Det utvecklingsstöd som programmet givit till intresserade utrustningsleverantörer har
bidragit till att nya lösningar som kan medföra mindre behov av skötselinsatser från
småhusägaren och minskade emissioner, är på väg att kommersialiseras. Det är dock
uppenbart att fortsatt utvecklingsstöd är nödvändigt om lösningarna skall kunna komma ut på
marknaden inom rimlig tid.
När det gäller den vattenmantlade kaminen med ny trestegsbrännare saknas verifierande
emissionsmätningar och prov för att fastställa vilka avvikelser från klass 1 pellets som kan
användas utan allvarliga driftproblem. Det kan också vara motiverat med stöd för en
oberoende uppföljning av drifterfarenheterna från en pilotserie som används under något år.
55
Utvecklingen av ett styrsystem baserad på en CO/O2-sensor bör också få fortsatt stöd för att
kunna leda fram till en kommersiell produkt. Parallellt kan det finnas skäl att studera
möjligheterna att finna kostnadseffektiva rökgasreningssystem som kan lämpa sig för
anläggningar för kaminer och villapannor.
Slutligen kan det vara motiverat att undersöka möjligheterna att anpassa brännartekniken så
att även pellets framställda ur råvaror med högre askhalt och lägre asksmältpunkter skall
kunna utnyttjas i kaminer och villapannor. Billigare bränsle kan vara ett sätt att klara
marknadens krav att pelletseldning skall ha en årskostnad som är 13000 kr lägre än för en
värmepump
När det gäller teknikutveckling för pelletspannor, så finns det egentligen fyra områden att gå
vidare med;
-
Bränsleflexibilitet
-
Minimalt skötsel och underhållsbehov
-
Minskade emissioner med bl a rökgasrening
-
Mer attraktiv design
förutom givetvis att se till att investeringskostnaderna är attraktiva.
Behovet av bättre bränsleflexibilitet sammanhänger med antagandet att vedpellets av högsta
kvalitet framöver kommer att ha en ogynnsam prisnivå och att billigare, men också idag mer
svåreldade, bränslekvaliteter kommer att ha en mer gynnsam prisbild. Detta skulle i så fall
motivera att olika typer av mer sintringsbenägna bränslen eller bränslen med korrosiva
komponenter eller andra emissionsegenskaper i övrigt skulle behöva provas och
anläggningarna anpassas för dessa. Bevakning av utveckling av pelletsstandarder är viktigt i
detta sammanhang.
Inom innevarande forskningsprogram har stora insatser gjorts för att minska skötsel och
underhållsbehovet, men eftersom jämförelseobjektet för många fastighetsägare är en
värmepump, som har tämligen litet utrymmesbehov, inte manuellt behöver fyllas på med
bränsle, inte behöver askas ur och rengöras, inte dammar och inte ger någon brandrisk, så
finns det fortfarande mycket att göra inom området. Korrosionsproblem vid pelletseldning
kan väntas öka när askrikare bränslen kommer till användning. Detta motiverar ytterligare
studier kring materialval i pelletsbrännare.
Rökgasrening på villapannor och lokaleldstäder förekommer inte idag, samtidigt har det
pågått en successiv skärpning av emissionskraven för förbränningsanläggningar i allmänhet
de sista 30 - 40 åren. Det finns ingen anledning att tro att man nu nått den slutgiltiga
kravnivån, snarare tvärt om med den forskning som bedrivs inom området för toxiska och
cancerogena kolväten samt submikrona partiklar. Krav på minskade emissioner av främst
kolväten och partiklar bli aktuella även för mindre villapannor och lokaleldstäder.
Ett utvecklingsområde som kan förtjäna att uppmärksammas är utformning av
pelletskaminerna. Det finns idag fortfarande en mängd fastigheter som har direktverkande el
som uppvärmningskälla, ofta kombinerat med en luft/luft värmepump. Det finns idag tyska
pelletskaminer med omvänd förbränning och automatisk bränslematning, där lågorna kan ses
genom en glasvägg på samma sätt som hos braskaminer för ved. Detta skulle kunna vara en
teknik som introducerar pelletseldning hos en ny kundkrets och bli en allvarlig konkurrent till
värmepumpen (med sin obefintliga mysfaktor och elavbrottssäkerhet).
56
Vedpannor och vedeldade lokaleldstäder/kaminer
När det gäller vedeldning i pannor kan det konstateras att även den idag bästa tekniken som
består av satsvis eldningen av ved med en värmeackumulator, fortvarande inte är helt
bekymmersfri, speciellt vad gäller emissioner under startförloppet. Det vore angeläget med
-
bättre reglering av luft och bränsle, utveckling av billiga driftsäkra sensorer
-
kostnadseffektiva partikelfilter för villasegmentet
För lokaleldstäder har stora förbättringar av design och verkningsgrad och utsläppsprestanda
gjorts. Kanske skulle ytterligare minskningar kunna göras om villaägare stimulerades att byta
ut sina gamla lokaleldstäder mot nya miljömärkta modeller. Om ytterligare teknikutveckling
ska ske bör den inriktas mot hur man genom optimering av lufttillförsel kan minimera
utsläppen vid ej optimala förhållanden, utan att försämra utsläppen vid standardmässiga
förhållanden.
4.1.5
Fastighets- och närvärmepannor
Inom området gruppcentraler, dvs anläggningar mindre än 10 MW är det framförallt tre
områden som bör utvecklas:
-
Nyckelfärdiga fjärrövervakade centraler där allt från tillståndsfrågan till
uppförande/drift och kontraktsfrågor med omgivningen har utarbetats och förberetts
-
Utnyttjande av billigare och förmodligen besvärligare bränslen både från jord- och
skogsbruk
-
Minskade emissioner bl a med rökgasrening
samt givetvis en god total driftekonomi för anläggningarna.
På samma sätt som användare av villapannor och lokaleldstäder vill givetvis
gruppcentralägare driva en anläggning som kräver så lite manuella insatser som möjligt och
där tillståndsfrågorna och tekniken är standardiserad och prövad i tidigare identiska
anläggningar. Man kan då göra en driftkalkyl som bjuder på få oväntade överraskningar.
Sådana utvecklingsinsatser har pågått och pågår inom en rad företag, men stöd till
utvecklingen i form av kontanta medel eller i form av experthjälp från högskolor och
forskningsinstitut skulle kunna snabba på och förbättra utvecklingen. Det är dock mycket
viktigt att företagen styr FoU-insatsernas inriktning och att de riktar sig mot specifika
områden identifierade av företagen.
Utnyttjande av sämre bränslen hänger mycket ihop med den teknikutvecklingsmetod som
beskrivit ovan, dvs att man identifierar en bränslekedja som har stora förutsättningar att vara
konkurrenskraftig och att man därefter med industrin som styrande part genomför
målinriktade FoU-insatser för att lösa de specifika problemen och demonstrera tillämpning av
de lösningar som tagits fram.
Att det bör tas fram mer kunskap om hur emissioner framför allt av partiklar kan minskas
antingen med förbränningstekniska åtgärder eller rökgasrening är mer uppenbart när det gäller
fastighets- och närvärmepannor än för villapannor och lokaleldstäderna. Också hantering av
metallhaltiga askor kan behöva studeras.
Rent generellt behövs fler demonstrationsanläggningar med god och öppen dokumentation av
drifterfarenheterna, detta av två skäl, dels för att kunna visa upp tekniken, dels för att kunna
identifiera relevanta kvarvarande utvecklingsbehov. Det finns idag teknik för relevanta
57
bränslen som kan demonstreras. Det bör dock noteras att det är en bättre taktik att
demonstrera kombinationer av bränslen och anläggningar som har bedöms ha förutsättningar
att bli kommersiella och att man inte inledningsvis bör välja att demonstrera de mest
besvärliga bränslena i de minsta anläggningarna.
4.1.6
Småskalig kraftvärme
Det finns idag en outnyttjad värmesänka i form av gruppcentraler, mindre industrier och andra
som skulle kunna utnyttjas för elproduktion. Bäst förutsättningar för lönsam produktion av
småskalig kraftvärme i Sverige torde finnas vid sågverk, vid närvärmeverk kombinerade med
brikett- eller pelletsproduktion och vid jordbruksföretag med gårdsvärmesystem.
Värmeeffekter över 1 MW
För sågverk och närvärmeverk kombinerade med brikett- eller pelletsproduktion är i första
hand träbränslen aktuella och värmeeffekten kan väntas överstiga 2 MW. Det innebär att
ånganläggningar (ev. med skruvexpander), organiska ånganläggningar (ORC) och
gengasmotoranläggningar med olika typer av gasgenerator kan vara aktuella.
För ånganläggningar är utvecklingsinsatser som gör det möjligt att minska
anläggningskostnaden utan stora försämringar av prestanda av intresse. Utnyttjande av
skruvexpander istället för ångturbin skulle kunna öppna sådana möjligheter och
förutsättningarna för detta bör studeras.
ORC-tekniken är tillgänglig på kommersiella villkor från bl a det italienska företaget
Turboden. Svenska utvecklingsinsatser skulle ändå kunna vara aktuella om svensk
utrustningsleverantör identifierar utvecklingsbehov som kan förbättra förutsättningarna för att
utnyttja ORC-processen i Sverige.
I Hortlax uppförs nu en demonstrationsanläggning med gengasmotor som utnyttjar en
förgasningsteknik som inte tidigare tillämpats kommersiellt, nämligen cyklonförgasning. En
utvärdering av den förgasningsteknikens potential bör genomföras och om marknaden för
tekniken bedöms som lovande, kan ytterligare utvecklingsinsatser vara motiverade.
Processens förutsättningar för billigare bränslen bör klarläggas. Cyklonförgasningen kan
erbjuda möjligheter till förgasning vid en väl kontrollerad relativt låg temperatur vilket är
intressant för användning av bränslen med hög askhalt och låg asksmälttemperatur.
Erfarenheterna från pilotanläggningen bör också utnyttjas för att definiera utvecklingsbehov.
Värmeeffekter under 1 MW
Kraftvärmeanläggningar med värmeeffekter från några hundra kW upp mot 1 MW är troligen
främst aktuella i Sverige vid jordbruksföretag med gårdsvärmesystem. De processer som kan
utnyttjas i sådana anläggningar är gengasmotor, stirlingmotor och externeldad gasturbin.
Bränslet är sannolikt i första hand restprodukter från jordbruket.
Bränslets aska innebär problem för alla dessa processer, men i minst utsträckning för
gengasmotorer eftersom gengasens kyls innan den förbränns och alkaliföreningar därför
aldrig når de känsligaste delarna av anläggningen. För gengasmotorer är emellertid tjära i
gasen ett problem som i och för sig kan hanteras genom lämplig utformning av
förgasningsprocessen eller genom gasrening.
De försök med uppströmsförgasning som gjorts inom programmet tyder på att en betydande
separation av alkaliföreningar sker i gasgeneratorn vilket skulle kunna innebära att allvarliga
beläggningsproblem i högtemperaturvärmeväxlaren för en externeldad gasturbin inte uppstår.
Detta måste emellertid verifieras med långtidsförsök.
58
En kartläggningen av potentialen i Sverige för kraftvärmeanläggningar i detta
kapacitetsintervall bör genomföras och målinriktade utvecklingsinsatser övervägas om
förutsättningarna för sådana anläggningar bedöms vara goda.
4.1.7
Miljöpåverkan
Behovet av ökad kunskap när det gäller miljöpåverkan orsakad av småskalig uppvärmning av
biobränslen avser framförallt:
-
Långsiktig hållbarhet framförallt för biobränslen med lång rotationstid
-
Partiklars hälsoeffekter
-
Validering av spridningsmodellen SIMAIR
-
Underlag för bedömning av samlade hälsoeffekter lokalt av omfattande småskalig
uppvärmning med biobränslen
Frågeställningarna kring den långsiktiga hållbarheten av stora uttag av restprodukter från
skogsbruk och jordbruk sammanhänger i första hand med risker för att marken utarmas på
näringsämnen. När det gäller användning av biobränslen med lång omloppstid och då
framförallt utnyttjande av energived och restprodukter från skogsbruk finns också en
diskussion inom EU om sådana bränslen skall betraktas som koldioxidneutrala eftersom tiden
för återhämtning av den CO2 som släpps ut vid förbränning, för svenskt skogsbruk kan uppgå
till långt över 50 år. Dessa frågeställningar ligger utanför det område som programmet har
omfattat, men för den fortsatta utvecklingen av den småskaliga uppvärmningen med
biobränslen är det nödvändigt att frågeställningarna blir utklarade.
Inte heller frågan om partiklars hälsoeffekter omfattas av programmet, men frågeställningen
är av betydelse eftersom den avgör behovet och inriktningen av fortsatt forskning och
utveckling kring förbränningstekniska åtgärder för att begränsa partikelutsläpp och kring
teknik för rökgasrening.
Farhågor för allvarliga lokala hälsoeffekter vid omfattande användning av biobränslen för
småskalig uppvärmning i tätorter kan utgöra ett hinder för att biobränslen istället för eldrivna
värmepumpar föreskrivs i lokala detaljplaner. Spridningsmodellen SIMAIR som tagits fram
inom programmet kan bli ett värdefullt verktyg för att bedöma hur den lokala luftkvaliteten
påverkas. Det finns emellertid skäl att validera modellen med oberoende fältmätningar. Det
finns också betydande osäkerheter när det gäller uppskattning av de hälsoeffekter som kan
orsakas av de beräknade halterna av luftföroreningar. Detta gäller som nämnts framförallt
partiklar men också olika kolväten. Det slag av studier som krävs för att minska osäkerheterna
ingår inte i Energimyndighetens ansvarsområde men det finns anledning för
Energimyndigheten att verka för att ansvarig myndighet ägnar frågan större uppmärksamhet
för att inte osäkerheten skall utgöra ett hinder för en önskvärd utveckling mot ökat
användande av biobränslen för uppvärmning.
59
4.2
4.2.1
Prioriteringar av teknisk utveckling
Förutsättningar
Vilka prioriteringar och vilken teknikutveckling som bör stödjas beror givetvis till stor del på
omvärldsfaktorer såsom potentiell konkurrens om biobränslen från resten av Europa eller
världen, om kärnkraftens byggs ut i stor skala, om biodrivmedel blir en stor exportartikel etc.
etc., dvs. till syvende och sist på vilka prisnivåer el, drivmedel och olika bioråvaror hamnar
och inte minst hur man ser på bioenergins miljö- och klimatbelastning.
I ett framtida scenario är det inte heller orimligt att anta att importen av returflis och
hushållsavfall kommer att sina, beroende på att det kommer att användas lokalt i det egna
landet. Vidare skulle man kunna anta att prisnivån på el kommer att bli ännu högre, att
konkurrensen om vedråvara i form av t.ex. massaved, träpellets och träflis är stor och att den
inhemska strävan då blir att få fram nya biobränslesortiment som inte tål alltför långa
transportavstånd.
Trots det fokus som fortsatt kommer att gälla på förnyelsebara energikällor, kan endast de
bränslekedjor som ger den totalt lägsta kostnaden/kundutbytet väntas få en signifikant volym.
Det finns därför skäl att genom marknadsstudier noga välja var FoU insatserna kommer att
göra störst nytta. Det kan t ex finnas skäl att inte inrikta utvecklingsarbetet på de svåraste
bränslen i de minsta pannorna som har de sämsta förutsättningarna att klara sådana bränslen
på ett ekonomiskt sätt.
Som tidigare påpekats bör framtida FoU i större grad inriktas på att hela bränslekedjor med
bränsleproduktion i skog, industri och jordbruk, vidareförädling, lagring och logistik,
förbränning, och miljöprestanda, inklusive restprodukthantering i form av askhantering och
askåterföring. Socioekonomiska effekter kopplade till användning, betydelsen för regional
utveckling etc.bör också beaktas.
En fråga av avgörande strategisk betydelse för prioriteringar i den fortsatta FoU-verksamheten
är om begränsning eller minskning av elanvändningen för uppvärmning är ett viktigt
energipolitiskt mål. Om minskad elanvändning för uppvärmning inte anses viktigt finns
knappast anledning att ge ytterligare stöd till forskning som syftar till att göra t ex
pelletsvärme för villor till ett mer attraktivt alternativ än värmepumpar.
4.2.2
Bränsle och bränslehanteringsutrustning
Som sagts under 3.1 kommer skogsbränslen att fortsatt att utgöra den stora basen av
biomassa för energiändamål. I olika scenarior kan upp till en fördubbling av dagens nivå bli
aktuell. Detta gör att ytterligare satsningar på att utveckla råvarubas, teknik och hantering av
skogsråvara behövs. Här bör hela kedjan från skogen via behandling, logistik, förbränning,
miljöprestanda och återföring av aska om möjligt hållas samman.
Det handlar om bättre utnyttjande av ”grön” flis, röjningsflis, stubbar etc och att få en kortare
omloppstid från hygge till panna.
Förutom ett nytänkande från både skogens aktörer som energibolag så kan även krävas
utveckling av skogsmaskiner, logistiksystem etc.
Som också sagts så kommer även bränslen från jordbrukssektorn att öka och en motsvarande
utveckling krävs. Här är just förbränning och miljöpåverkan en kritisk del och behöver
utvecklas ytterligare.
60
4.2.3
Kombinerade bio och solvärmesystem
Den tekniska utvecklingen av kombinerade biobränsle och solvärmesystem för villor bör
prioritera en systematisk utveckling av alla huvudkomponenter, panna (storlek,
bränsleanpassning, styrning, rengöring), bränslelager och matning, ackumulatortank
(isolering) och solfångarsystem (storlek, installation), med fokus på en förbättrad
systemfunktion och ekonomi och minskade emissioner.
Det genomförda programmet har att funktionen i ett antal system som marknadsförs idag
dokumenterats. Detta utgör en bra bas för en fortsatt utveckling. Då den genomförda
labbprovningen inte omfattat alla aktörer och ett begränsat antal nyutvecklade system är det
av stor vikt att kunna fortsätta en liknande form av utvecklingsprovning och på sikt skapa en
enhetlig metod att bestämma och presentera systemens prestanda.
4.2.4
Villapannor och lokaleldstäder
Här följer en uppräkning av viktiga teknikutvecklingsområden för att öka bioenergiteknikens
egenskaper och användning på villanivå.
För att kunna optimera den tekniska designen bör det nämnas att är det viktigt att forska kring
vilka typer av partiklar från är eldning som eventuellt är skadliga och om de förekommer
kritiska nivåer i verkligheten. Suboptimering i framtida design av pannor och kaminer är
annars tänkbar. Detta är ju dock inte teknikforskning.
När det gäller teknikutveckling bör det undersökas hur kaminers design kan förbättras med
avseende på utsläpp vid eldning vid ej optimala förhållanden, utan att deras egenskaper vid
mer standardmässiga förhållanden försämras.
Hur en vedpanna med inmatningssystem ska konstrueras och styras i detalj för att ge bästa
möjliga förbränningsegenskaper för knubbved kan ges stöd under förutsättning att trovärdiga
aktörer som är beredda och har förutsättningar att bygga upp bränslekedjor med knubbved kan
identifieras.
För att ytterligare minska utsläppen av partiklar och NOx bör undersökas om pålitliga och för
villasegmentet tillräckligt billiga sensorer för mätning av CO kan utvecklas. I samma syfte
bör undersökas om partikelfilter kan utvecklas för villasegmentet.
Pelletspannor och kaminer
I första hand bör stöd ges för att fullfölja de påbörjade utvecklingsarbetena i samarbete med
företagen Effecta Pannan AB, Janfire AB, SenSic AB, Pitekaminen AB och Svebo Bioenergy
under förutsättning att de berörda företagen är beredda att bidra till verksamheten enligt
gällande regler. Möjligheter bör också ges till andra företag i branschen att få stöd för
väldefinierade realistiska utvecklingsprojekt som kan bidra till att göra pelletseldning till ett
mer attraktivt alternativ.
Utvärdering av metoder för att småskaligt elda med askrik pellets där asksmältpunkten är låg
innebär forskning av mer grundläggande natur. Universitet, högskolor och forskningsinstitut
bör inbjudas till att lämna konkreta förslag till inriktning av sådan forskning, som bör
innefatta korrosionstudier med syfte att ge rekommendationer för materialval i
pelletsbrännare.
61
4.2.5
Fastighets- och närvärmepannor
Inom området fastighets- och närvärmepannor bör följande insatser prioriteras:
-
nyckelfärdiga fjärrövervakade centraler där allt från tillståndsfrågan till
uppförande/drift och kontraktsfrågor med omgivningen har utarbetats och förberetts
-
demonstration av möjligheter att utnyttja besvärligare bränslen med ingående
erfarenhetsuppföljning
-
fortsatta studier av möjligheter att med bränsleberedning, förbränningstekniska
åtgärder eller kostnadseffektiv rökgasrening begränsa emissioner av framförallt
partiklar.
Det kan också finnas anledning att genomföra ytterligare kortare eldningsförsök med olika
bränslen i pannor från olika leverantörer för att ge underlag för bedömning av vilka
utvecklingsbehov som kan finnas.
Ytterligare insatser inriktade på knubbved bör endast genomföras om det finns aktörer som
har ett uttalat intresse för att leverera knubbved och om förutsättningarna för att etablera
lokala nmarknader för detta bränslesortiment bedöms som goda.
Fortsatt utveckling av förbättrad och ”billigare” rökgasreningsteknik för pannor upp till 10
MW bör ske. De genomförda projekten visar lovande resultat och en fortsatt utveckling är
därför intressant.
Rökgaskondensering kombinerad med stoftavskiljning och energiåtervinning är på väg att bli
en produkt tillgänglig på marknaden men en pilotanläggning i full skala bör uppföras.
Rökgasbrunn som avskiljare kan användas i särskilda fall på landsbygden men något
ytterligare utvecklingsarbete är ej nödvändigt.
4.2.6
Småskalig kraftvärme
Inriktningen av Energimyndighetens insatser inom området småskalig kraftvärme bör även
fortsättningsvis vara att följa utvecklingen inom området framförallt i Europa och då med
fokus på erfarenheter från anläggningar i kommersiell drift och demonstrationsanläggningar.
Stöd till forsknings- och utvecklingsverksamhet i Sverige bör inriktas mot processer som kan
finna tillämpning i de typer av anläggningar som bedöms ha störst förutsättningar för
lönsamhet och där svenska företag är beredda att agera som utrustningsleverantörer.
För anläggningar vid jordbruksföretag är möjligheten att utnyttja restprodukter från jordbruket
som bränsle utan alltför kostsam bränsleberedning. Möjligheter till samarbete med
forskningsstödjande myndigheter i andra länder, framförallt i Europa, när det gäller
användning av sådana bränslen för småskalig kraftvärmeproduktion bör utnyttjas.
Kravet på säker obemannad drift är för närvarande det största hindret för kommersialisering
av små kraftvärmeverk. Erfarenheter från demonstrationsanläggningar i flera länder visar att
utformning av styr- och övervakningssystem som medger säker obemannad drift till rimliga
kostnader är ett stort problem för små kraftvärmeverk. Detta måste beaktas vid prioritering av
utvecklingsinsatser inom området.
62
4.2.7
Miljöpåverkan
Bland de behov av ökad kunskap som anges under 4.1.7 är det enbart frågeställningarna kring
den långsiktiga hållbarheten i biobränsleförsörjningen och valideringen av
spridningsmodellen SIMAIR som direkt ingår i Energimyndighetens ansvarsområde.
Bland dessa bör framförallt klarläggande av den långsiktiga hållbarheten för
biobränsleförsörjning baserad på skogsbränslen med lång omloppstid prioriteras.
63
5 Avslutande kommentarer
5.1
5.1.1
Måluppfyllelse
Övergripande mål
Som framgått under 1.1 var programmets övergripande mål formulerat som ”att utveckla en
trygg småskalig värmeförsörjning baserad på bioenergi som vid sidan av övriga alternativ
blir ett uthålligt och miljösäkert val för uppvärmning av nya och befintliga bostäder,
lokalfastigheter och industrier utanför fjärrvärmenät”. Formuleringen innebär en beskrivning
av en vision snarare än ett konkret mål för verksamheten. Det kan dock konstateras att de
projekt som genomförts samtliga kan komma att bidra till realiserande av en sådan vision.
Uppfyllelsen av de delmål som har gällt för programmet kommenteras i det följande.
5.1.2
Informationsspridning
Målet var att kunskap om bioenergi för småskalig värmeförsörjning – från bränsle till värme
skall vara lätt tillgänglig för användare och övriga aktörer vid programmets slut.
Sammanfattande rapportering av resultat från programmet har fortlöpande publicerats i
branschtidningen Bioenergi, där varje nummer innehållit minst en helsida med lättillgänglig
information. Denna syntesrapport samt samtliga projektrapporter kommer att finnas
tillgängliga för nerladdning på Energimyndighetens hemsida.
Målet måste anses vara uppfyllt i och med detta.
5.1.3
Villavärme
Målet var att pannor för pellets och ved i villastorlek, för väldefinierade pellets- och
vedbränslen från träråvara, som möter höga krav även med sikte på framtida skärpta krav ska
finnas vid programmets slut.
Pannor, kaminer och lokaleldstäder som uppfyller nuvarande svenska krav vid eldning med
väldefinierade pellets- och vedbränslen från träråvara fanns på marknaden redan när
programmet inleddes. De projekt som genomförts har inte ännu lett till att nya produkter har
nått marknaden. Detta sammanhänger dels med att få utrustningsleverantörer visade intresse
för att aktivt engagera sig i verksamheten, dels med att de projekt som hade som mål att bidra
till utveckling av kommersiella produkter kom igång sent under programmet.
Målet är ännu inte uppfyllt, men med fortsatta kompletterande insatser bör flera nya
kommersiella produkter kunna komma att introduceras som ett resultat av programmet.
5.1.4
Större pannor
Målet var att pannor i storlek för gruppcentraler, kostnadseffektiv reningsteknik för rökgaser,
mindre värmenät inkl. kulvert och undercentraler som möter motsvarande krav som för
villavärmeutrustning och som inte bara kan nyttja träråvara utan även bränslen med
variationer i askhalt, kväveinnehåll m.m. ska finnas vid programmets slut.
Målet omfattar hela system för värmeförsörjning men verksamheten inom programmet kom
att begränsas till bränsleberedning, förbränning och rökgasrening. Skälet till att
64
värmedistributionssystem inte omfattades är att inga projektförslag avseende utveckling av
sådana kom in.
Liksom för villavärmeutrustning fanns redan när programmet inleddes pannor och
rökgasreningsutrustning på marknaden som uppfyller gällande krav i Sverige om
väldefinierade pellets- och vedbränslen från träråvara används. Verksamheten inriktades
därför mot att ge förutsättningar för användning av svårare bränslen och studier av
möjligheter att åstadkomma kostnadseffektiv rökgasrening om emissionskraven skulle
skärpas.
De projekt som genomförts visar hur bränsleegenskaper kan modifieras och kommersiella
pannor kan anpassas med rimliga åtgärder för att klara svårare bränslen utan allvarliga
driftstörningar. Kunskapen finns hos kommersiella aktörer och bör kunna tillämpas om den
efterfrågas av användare.
När det gäller rökgasreningsutrustning har lovande försök genomförts med flera koncept men
ytterligare utvecklingsarbete krävs för att möjliggöra kommersialisering.
Målet kan anses vara uppfyllt när det gäller pannor och eldningsutrustning, men inte när det
gäller värmedistributionssystem och rökgasrening. För rökgasrening krävs fortsatta
kompletterande insatser baserade på de rön som gjorts inom programmet.
5.1.5
Nyckelfärdiga panncentraler
Målet var att alternativ med nyckelfärdiga panncentraler för definierade effekt- och
energibehov som underlättar upphandling, tillståndsprövning, upphandling av drift/skötsel ska
finnas vid programmets slut.
Inga projekt kring standardiserade nyckelfärdiga panncentraler har genomförts. Skälet är att
inga projektförslag avseende sådana kom in. Målet är inte uppfyllt.
5.1.6
Kombination av solvärme och bioenergi
Målet var att system skall finnas på marknaden som på ett kostnadseffektivt och
funktionssäkert sätt integrerar solvärme med bioenergi, från villastorlek och uppåt.
Verksamheten inom programmet har fokuserats på utveckling av kombination av solvärme
och biobränsle för villauppvärmning. Som resultat av programmet har flera system tagits fram
som är nära marknadsintroduktion, varför målet är nära uppfyllt för villasystem.
När det gäller större system var syftet att utveckla en fältprovningsmetod, medan arbetet fått
begränsas till att omfatta utveckling av rutiner för utökad besiktning.
5.1.7
Underlag för utbildning
Målet var att underlag för utbildningar för berörda kategorier samt för högskoleutbildning
inklusive industridoktorander ska finnas vid programmets slut.
En utbildningsinsats avseende minimering av partikelemissioner har genomförs och
utbildningsmaterial för denna har tagits fram. De handböcker gällande kombination av soloch biovärme samt pelletsteknik som producerats bör kunna användas som
undervisningsmaterial.
Målet kan anses uppfyllt i rimlig utsträckning.
65
5.2 Målformulering
I efterhand kan konstateras att de målformuleringar som fanns i programbeskrivningen och
som skulle vara styrande för inriktningen av verksamheten, skulle kunna ha varit mer
specifika och bättre baserade på tydligt definierade behov av att undanröja hinder mot ökad
användning av biobränslen för småskalig uppvärmning. Delmålen kunde också varit mer
realistiska med hänsyn till möjligheterna att nå fram till kommersiella produkter med det
arbetssätt som valts.
Det finns skäl att beakta detta i den fortsatta verksamheten inom området.
66
67
Bilaga 1 Delprogram
68
69
Delprogram A1: Biobränsle och solvärme
Delprogrammet omfattar ett sammanhållet projekt (ett gemensamt utvecklingsprojekt med
>25 företag och två företagsspecifika utvecklingsprojekt, nr 30688-1 A), som administrerats
av Svensk solenergi, och ytterligare ett företagsspecifikt utvecklingsprojekt som administrerats i egen regi (nr 31418-1).
Programledare:
Total budget (inkl EM)
Lars Andrén, Svensk solenergi
13 120 kSEK
Kontaktuppgifter:
Telefon
E-Mail
Lars Andrén
Jan-Olof Dalenbäck
070 5358580
070 5373153
[email protected]
[email protected]
Bakgrund
Delprogrammet skapades för att ge stöd till utveckling av system där man kombinerar
biobränsle (pellets) och solvärme. Tillämpningen finns redan men marknadsförda system
behöver bli bättre och enklare att installera och sköta.
Mål
Det konkreta huvudsakliga målet(n) med delprogrammet var bättre marknadsförda system och
därmed ökad marknad. Målet(n) skulle uppnås genom stöd till utveckling av system:
-
Marknadsanalys
-
Handbok
-
Fältprovningsmetod
-
Labbprovning av system
Visionen var/är att väl integrerade system med hög verkningsgrad som är enkla att installera
och sköta och som fått ett betydande genomslag på den svenska värmemarknaden.
Projekten
Vi valde ut projekt som avsåg utveckling av system där man kombinerar biobränsle (pellets)
och solvärme.
A. Integrerade system för bio- och solvärme - SP, Chalmers och SERC
Projekt nr 30688-1 A
Samarbete mellan forskare och företag inom branschen för ökad kunskap om hur man
bäst integrerar sol- och biovärme till ett effektivt värmeförsörjningssystem ur såväl ett
ekonomiskt som ett miljömässigt perspektiv. Resultatet ska användas av
branschföretagen i utveckling och marknadsföring av nya och väl fungerande
integrerade biobränsle och solvärmesystem på den svenska värmemarknaden.
B. Komplett integrerat pellet/solvärmesystem - Aquasol AB
Projekt nr 30688-1 B
Utveckling av ett kostnadseffektivt värmesystem där pellets- och solvärme integreras
med styrsystem och värmelager. Systemet ska infria kundens krav på funktion,
ekonomi, miljöprestanda, design, trygghet samt säkerhet. I projektet ingår också
kompetensutveckling för installatörer/återförsäljare, energirådgivare, konsulter och
husfabrikanter.
C. Energisparboden - Örebro VVS AB (Aduro AB)
Projekt nr 30688-1 C
70
Utveckling av en fristående byggnad, Energiboden, med ett integrerat sol/pelletsystem för fastigheter, lokaler, villor etc. som inte har utrymme för ett
biobränslesystem inom befintlig byggnadsarea. Syftet är att förenkla anslutningen till
befintligt vattenburet system, göra monteringsarbetet enklare och billigare samt ge
ökad driftsäkerhet. I projektet ingår en kartläggning av marknaden samt undersökning
vilka kriterier som avgör målgruppernas val av värmesystem.
D. Solkompatibel pelletskamin – Effecta
Projekt nr 31418-1
Anledningen till att projektet genomförts är för att utveckla ett pellets/sol system som
tilltalar villaägaren med direktverkande el. Vilken idag oftast väljer alternativet
värmepump då det (SAKNAS) tilltalande alternativ med låg servicegrad.
Delprogrammets resultat
De generella resultat som har producerats inom delprogrammet har främst besvarat och
kommer att besvara följande frågor (synergier eller enskilda resultat att uppmärksamma inom
delprogrammet).
Marknadsanalysen visar på potentialen och handboken beskriver hur man utformar och
dimensionerar system där man kombinerar biobränsle (pellets) och solvärme.
Fältprovningsmetoden ger möjligheter att kontrollera anläggningars funktion i fält och
labbprovningarna har fungerat som utvecklingsprovning och som underlag för framtida
provningsmetoder.
Marknadsanalysen visade på en förhållandevis stor potential medan de inledande resultaten av
labbprovningarna visar med all tydlighet att det fanns ett behov att prova system där man
kombinerar en pelletpanna eller pelletkamin med en ackumulatortank och solfångare. Flera
system har prestanda som ligger en bra bit ifrån vad som bör vara tekniskt och ekonomiskt
möjligt. Tyvärr tillät inte projektens tidplan att provningen också omfattade det system som
utvecklades inom projektet ”Solkompatibel pelletskamin”. Det är därför en ambition att ha
med det systemet i en fortsatt utvecklingsprovning tillsammans med flera nyutvecklade
system.
Avnämarna för resultaten är främst leverantörer av kombinerade sol- och pelletsystem och
projektet syftar till ökade marknadsandelar. Tillämpningen finns redan men marknadsförda
system behöver bli bättre och enklare att installera och sköta. Projektresultaten kan omsättas
direkt.
Framtida utvecklingsinsatser
Förutom det återstående arbete som är angeläget att genomföra för att uppnå de mål som
ställdes upp i delprogrammet, så kan det konstateras att det fortfarande krävs
utvecklingsinsatser när det gäller systemutformning, provning och marknadsföring, där vi
hoppas det branschöverskridande samarbetet kring 100%-kampanjen ska ge resultat.
71
Delprogram A2: Närvärme
Programledare:
Total budget (inkl EM)
Hans Gulliksson
28 195 kSEK
Kontaktuppgifter:
Telefon
E-Mail
Energikontor Sydost,
Framtidsvägen 10 A
351 96 Växjö
0470-723321
070-6208303
[email protected]
Bakgrund
Delprogrammet Närvärme syftar till att utveckla en ny generation av närvärmeanläggningar
och pannor för större fastigheter, i storleken från ca 50 kW upp till 10 MW. Pannorna ska
klara höga miljökrav och krav på trygg och säker drift samt låga totalkostnader.
Viktiga krav är att tekniken ska:
-
möta höga miljökrav; låga utsläpp av partiklar, kväveoxider, kolväten och andra hälsooch miljöfarliga ämnen.
-
ge trygg och säker drift, vara enkel att använda, kräva litet underhåll samt ge
kostnader för brukaren som är konkurrenskraftiga jämfört med alternativa
uppvärmningssätt
-
vara lätt att installera och integrera i fastighetens energisystem och i system för
mottagning och lagring av bränsle, bränsleinmatning samt askhantering
-
ha en reglering, reningsteknik och askhantering som klarar inte bara dagens
träbränslen – pellets, flis och träpulver – utan även väl definierade bränslen av de nya
råvaror som är aktuella, exempelvis från rörflen, halm och spannmål samt grot och
torv.
En särskild fråga är förutsättningar för att med goda miljöprestanda använda bränslen med
inslag av skogsavfall eller agrara råvaror ofta med högt innehåll av kväve, svavel och
alkalimetaller.
Delområdet Närvärme drivs i två delar, Närvärme bränslen och process samt Närvärme
rening. De olika delprojekten har formats utgående från erhållna idéskisser men bearbetats i
samarbete mellan projektledningen, förslagsställarna samt deltagare från forskning och
näringsliv.
Målet för projektet som helhet är att utveckla en trygg småskalig värmeförsörjning baserad på
bioenergi, för uppvärmning av nya och befintliga bostäder, lokalfastigheter och industrier
utanför fjärrvärmenät. Delmål som ingår är att
-
utveckla ”billigare” reningsteknik för särskilt torra bränslen.
-
utveckla en ny generation av pannor för närvärmeanläggningar från 50 kW till 10 MW
som klarar höga miljökrav och säker drift till låga kostnader.
Delprojekten med kort resultatredovisning
Totalt ingår 14 projekt i delen Närvärme, dessa är:
A. Biobränslen i mindre industrier, nr 30693-1 A Björn Zethraeus, Växjö Universitet.
Projektet förändrat så att enbart en branschanalys med potential och teknik gjorts men
inga praktiska försök. Branschanalysen visar på goda möjligheter att använda
72
biobränslen inom olika processer för smältning och varmhållning i glas,- stål- och
metall-, tegel och gjuteriindustrin. Projektet visar på att det är fullt tekniskt möjligt att
använda bioenergi i industriella processer men att det finns ett motstånd mot detta.
Vidare är ekonomin mindre bra då det ofta krävs förgasning eller pulvereldning. Min
bild är dock att flera branscher inom 4-8 år kommer att använda bioenergi. Det handlar
om dels att använda träpulverteknik samt till viss del också förgasning vid krav på en
ren miljö som för glas samt i vissa enklare fall som för tegel traditionell teknik.
B. Optimalt utnyttjande av svårare bränslen eldade i pannor avsedda för närvärme. Nr
30693-1 B Joakim Lundgren, Luleå tekn. Högskola. Sameldningsförsök mellan
fuktiga traditionella bränslen och rörflen har fungerat väl. Sameldning av träbränsle
och rörflen innebär mindre askmängder men enligt mätningar gjorda inom
programmet en väsentlig sänkning av asksmältpunkten. För en blandning av 20 %
rörflensaska och 80 % träaska sänktes asksmälttemperaturen från 1420o C för ren
rörflensaska till 1190o C för blandningen. Inblandning av 50% kiselrika rörflenspellets
vid eldning av GROT eller flis visade sig vid försök i en 100 kW fastrosterpanna ge
25-30% minskade partikelutsläpp. Askmängden ökade markant, vilket dock inte gav
några driftproblem under försöken."
Några försök med sameldning av stallgödsel med rörflen kunde ej utföras, men vid
eldningsförsök med hästspillning och spån, uppmättes låga halter av CO (ca 50
mg/Nm3 vid 10 vol% O2) och förhöjda halter av NOx (250-300 mg/Nm3 vid 10 vol%
O2).
C. Förbränning av biobränsleblandningar i små rostpannor Eskilstuna Energi & Miljö,
TPS. Projektet startade inte och har avförts. Inga resultat är redovisade.
D. Inverkan av bränslekvalitet på högtemperaturkorrosion, Gunnar Johansson, CTH, nr
30693-1 D. I projektet har konstruerats en välfungerande korrosionsprovningssond
som tillåter jämförelser av olika materials benägenhet att korrodera i en realistisk
pannmiljö. Eftersom de exponerade proverna ännu inte undersökts återstår det att
jämföra materialens tendens att korrodera. Problemen med askuppbyggnad i
brännkammaren under riggförsöket beror inte på korrosionssonden eller på
korrosionsprovningen.
Projektet mål är att öka förståelsen för hur korrosionen beror av samspelet mellan
materialsammansättning, materialtemperatur, asksammansättning och
eldningsförhållandena. På längre sikt är målet att lösa korrosionsproblemen genom en
kombination av materialval, kontroll av asksammansättning och konstruktiv
utformning av pannan. Inom projekt identifieras och undersöks
högtemperaturkorrosionsproblem vid eldning av pellets, särskilt askrika pellets.
Projektet består av fyra delar: Inventering och dokumentation av erfarenheter av
korrosion från fält, design och konstruktion av en kyld korrosionssond, genomförande
av korrosionsförsök med sonden i en kommersiell pelletspanna samt
laboratorieundersökningar av sambandet mellan askans och rökgasens
sammansättning, temperatur och korrosionsangrepp för relevanta material.
Inventeringen har gett värdefulla insikter om när och var korrosionsproblem uppträder
medan laboratorieförsöken gjort det möjligt att undersöka korrosionsangreppet på ett
detaljerat sätt. Projektet har lyckats med sin föresats att ta fram en fungerande
korrosionssond för denna typ av brännare. Korrosionssonden är den första i sitt slag
och gör det möjligt att jämföra korrosionsbeständigheten hos olika material i en viss
73
panna som funktion av materialtemperaturen. Dessutom kan korrosiviteten hos olika
bränslen jämföras och det är möjligt att undersöka hur förändringar i panndesign och i
panndrift påverkar korrosionen.
E. Reningssystem för sura rökgaser för närvärmepannor. ETC. Koncentrationen av SO2 i
rökgaserna reducerades från 100 ppm till 28 ppm och från 400 till 200 ppm när
kalkstenspartiklar tillsattes till rökgaserna. Koncentrationen av stoft i rökgaserna
ökade dock något från ca 20 mg/Nm3 till 30 mg/Nm3 (13 % CO2). Ökningen av stoft
är dock inte speciellt stor om man tar hänsyn till de generella utsläppskraven för stoft
(100 mg/Nm3, 13 % CO2).
I detta arbete har visats att centrifugalavskiljning i labbskala kan kombineras med
kalkstentillsatts (partiklar) för att reducera SO2 i rökgaserna utan att
partikelkoncentrationen i rökgaserna ökar väsentligt trots att partiklar (kalksten)
tillsätts till rökgaserna. Inga andra negativa aspekter som exempelvis igensättning av
lamellerna i separatorn med kalksten kunde noteras under experimenten. Svårt att dra
slutsats om när det kan komma till kommersiell användning
F. Avskiljning av stoft med rökgaskondensering, Marie Rönnbäck, SP. En första
litteraturstudie av olika tekniker och företag är genomförd som visar att teknik
fungerar och det finns leverantörer. För anläggningar < 10 MW med stoftrening till
låga nivåer med konventionell teknik blir dyrare ju mindre anläggningen är. Halten
submicrona partiklar minskar och i vilken omfattning. Hantering av avskilt material?
Ej helt klart.
Att detta minskar halten submicrona partiklar är klart och tekniken används delvis
idag men förfinas ytterligare. Hantering av förorenat kondensat bör studeras
ytterligare.
G. Rökgasbrunn för minimering av stoft och sura rökgaser- vidareutveckling. Johan
Yngvesson, SP. Beskriva två anläggningar med rökgasbrunn och utvärdera dem med
avseende på avskiljning av stoft och sura komponenter i rökgaserna vid förbränning av
åkerbränslen samt föreslå hur kondensatet kan hanteras på bästa sätt. Pågår fortsatt.
Tveksamt om detta kommer att bli en kommersiell användningsmetod men det är ännu
för tidigt att värdera.
H. Utveckling av energieffektiv partikelavskiljning för närvärmepannor” (30693-1 H )
som letts av Roger Hermansson vid LuTH använder den s.k. ADIAK-tekniken för att
öka energiåtervinningen i en rökgasskrubber samtidigt som man uppnår minst lika bra
partikelavskiljning som i en traditionell skrubber. Rökgaserna passerar genom en
absorbator i systemet och avger värme till vätskan som cirkulerar i absorbatorn.
Rökgaskondensering är främst ett medel att återvinna energi och är mest intressant ur
den synpunkten för fuktiga bränslen. Viss partikelavskiljning blir också följden.
Rökgaskondensering baserad på en absorbtionsprocess kopplad till mindre pannor
eldade med råflis med 35 -52% fukt visades kunna ge mellan 33 och 45% minskade
partikelutsläpp,t.ex från 45 till 25mg/Nm3 vid 10% O2 och eldning av grot. Även de
allra minsta partiklarna 100 - 300 nm minskade i samma förhållande.
I jämförelse med konventionell rökgaskondensering gav absorbtionsprocessen en
ökning med 15 -30 kW av det nyttiggjorda värmet från en 100 kW-panna, beroende av
returtemperaturen. Övervägs rökgaskondensation för partikelavskiljning måste man
74
beakta att de avskilda partiklarna hamnar i kondensatet och att detta eventuellt också
måste renas innan det släpps ut till omgivningen.
För fortsatta insatser bör försök med en pilotanläggning i nära kommersiellt utförande
prioriteras.
I. Kostnadseffektiv partikelavskiljning i mindre närvärme anläggningar. Michael Strand,
Växjö Universitet. Syftet med projektet är att undersöka om en ny elfilterteknik
baserad på separerad partikelladdning och partikelavskiljning kan möjliggöra mera
kostnadseffektiv reningsteknik för tillämpning i effektintervallet 0.5-5 MW. Olika
koncept för partikelladdning baserad på teknik med korona jonisering av luft har
undersökts genom teoretiska beräkningar och laboratorieförsök. Utrustning för
partikelladdning i kritiskt munstycke har tillverkats och optimerats. Mätningar har
även gjorts i fält. Projektet löper på bra och samverkan sker med industrin.
Även här väl tidigt att dra slutsats om användning men detta torde vara realistiskt att
detta kommer att användas inom några år. En demonstrationsanläggning är av intresse.
J. Bioenergi i mindre anläggningar i industrin, Olov Arkelöv, KanEnergi AB. Handlar
om att ta fram metoder och modeller både tekniskt och avtalsmässigt för att få SME att
öka sin användning av bioenergi. Testa modellen på 10 företag och sen också
genomför regionala utbildningar i Västra Götaland, Småland och Jämtland. Klart vid
slutet 2010.
Ja, det kommer att ske ökad bioenergianvändning inom industrin successivt när
höjning av CO2 avgift slår igenom. Det finns också ett intresse från många industrier
kring arbete med förnybar energi.
K. Förbränning av stråbränslen i olika bränsleblandningar, Henry Hedman, ETC/
Hushållningssällskapet. Tre olika försök och mätningar har gjorts och med resultat
som pekar mot att om max. 5 % rörflen är inblandning så fungerar bränsleinmatning,
förbränning och askhantering medan vid 20 % så börjar problem uppstå med alla delar
men inmatning är ok. Försök med briketterad rörflen/flis med 20/80 min ska testas.
För tidigt att dra slutsats men rörflen är inte lätt att använda och ytterligare
utvecklingsarbete krävs. Så länge annat bränsle finns att tillgå så dröjer ett stort
genomslag.
L. Förbränning av olika typer av briketter i befintlig värmeanläggning, Susanne Paulrud
SP.
Projektet har dels testat briketter med blandning av rörflen, 20 % och flis, 80 % från
Låttra gård i en anläggning i Sörmland, 500 kW och i en annan panna i Kungälv, 60
kW . Resultaten är goda och även en utveckling av pannkonstruktionen har skett.
Användning av rörflen är ännu i sin linda men har ett intresse. Svårigheter är dels ett
relativt högt pris och den mycket höga askhalten vilket kräver en speciellt anpassad
panna. Ytterligare behov av utveckling i demonstrationsanläggningar kommer att
behövas.
M. Dessutom finns direkta beslut till respektive part för nedanstående två delprojekt.
Dessa samordnas via del Närvärme men ligger beslutsmässigt separat.
i. Bioagro - förbränning av agrara bränslen i småskalig rosterpanna, nr 31414-1,
Magnus Hermansson, Hotab Eldningsteknik AB. Projektet har genomförts vid
75
Skånefrös anläggning i Tommarp. Det handlar i första hand om förbränning av
olika blandningar av pelleterade agrobränslen. Bioagroprojektet har gjort
analyser, testat och sammanställt vilka lämpliga additiv som behövs för att
ändra materialets egenskaper. Normalt avgår svavel och klor i rökgaserna men
additivet binder dessa förutom att de höjer askans sintringstemperatur. För att
få en lugn förbränning, där nu en större volym material passerar och torkning,
förgasning, pyrolys och kolförbränning sker, har inom projektet utvecklats och
konstruerats en rörlig planrost med vattenkylda mothållsjärn och zonindelning
för luften under rostern.
Har gått bra och visar på att restprodukter från jordbruket kan vara av intresse
även för mellanstora anläggningar. Ytterligare utvecklingsbehov finns.
ii. Kompakt och kostnadseffektivt elektrostatiskt filter. Nr 31415-1, SP. Linda
Bäfver. Kompakt och kostnadseffektivt elektrostatiskt filter för rökgasrening –
Anpassning till askrika bränslen. Delmålet att avskilja 85 % av partiklarna
nåddes vid normaldrift av filtret (d v s 60 W effekt
Svårt att dra slutsats om när användning kan ske men det är intressant med
elektrofilter även för mindre anläggning.
iii. Bränsleinmatningssystem för småskalig eldning av halm nr 32737-1 har visat
på att det är möjligt att finna lösningar för detta. Projektet är lett från ÅF,
Malmö, Jakob Thynell och bygger i första hand på kunskaper från Danmark.
iv. Från Umeå Universitet har projektet Strategiska FoU resurser för studier av
partikel- och beläggningsbildande ämnens beteende vid förbränning av askrika
bränslen med fokus på mellanskaliga rosteranläggningar, nr 32745-1,
Christoffer Boman, Umeå Universitet redovisats.
En sammanfattning av resultat och slutsatser som berör projektets utredande
delar som inkluderar genomgången av experimentella forskningsresurser,
kritiska forskningsfrågor kopplade till området samt uppbyggnaden av en
experimentell forskningsresurs vid Umeå universitet finns och är redovisad i
den kortfattade rapporten i bilaga 2. Resultat och utvärdering av inledande
tester i den nya forskningsuppställningen redovisas vid senare tillfälle.
v. Kopplat till FUP för pelletsutveckling inom bränsleprogrammet har samverkan
skett med Närvärmedelen inom småskalig bioenergi. Redovisas sommaren
2011 inom bränsleprogrammet.
Delprogrammets resultat
Delprogrammets resultat har två delar med process respektive rening och bör egentligen dels
sammanfattas som generella och för varje delprojekt. De generella resultat som har
producerats inom delprogrammet har främst besvarat frågan om olika reningstekniker och
förbränning av olika bränslen och bränsleblandningar. Flertalet av projekten har nu slutförts
och allmänt kan resultat ses i projekten som är av stort intresse. Detta med att samverka i
gruppen Närvärme och de fördelar det kan ge har egentligen kommit fram vid de tre
gemensamma möten som hållits del i Stockholm initialt i november 2007, vid seminariet i
76
Umeå 2008 och främst vid seminariet i Växjö 2009. Dessa tillfällen har utnyttjats till att
presentera projekt och resultat på ett bra sätt. Flera synergieffekter har uppnåtts och inte minst
genom en personlig kontakt. Vad som skett däremellan har nog haft mindre betydelse. Den
regelbundna redovisning kort i skriftlig form har mer varit ett sätt för mig som samordnare att
se projektutvecklingen.
Delprojekten resultat är kort redovisade ovan under punkt 3. Flera av dem kan leda till
konkreta satsningar inom något eller några år. Jag gör en bedömning efter varje delprojekt
ovan.
Avnämarna för resultaten angående bränslen och filter är främst dels anläggningsägare för
mellanstora pannor i industrin och närvärme, produkttillverkare, konsulter och
bränsletillverkare både inom jordbruk och skog. Detta kan leda till användning av nya
bränslen, nya reningsteknik, pannor för ”sämre och svåra” bränslen, ny användning för
agrobränslen
Tillämpningen kanske inom ca 2- 8 år. För varje delprojekt finns en kort värdering.
Framtida utvecklingsinsatser
Att ett fortsatt behov av FoU inom området Närvärme/industriapplikationer behövs är helt
klart. Vill ge följande kommentarer mer allmänt som knyter an till detta med att ha ett mer
samlat grepp på utvecklingsbehov. I punktform så är de enligt nedan:
-
Slå samman bränsleprogram och småskalig bioenergi
-
För ut mer FoU till företag och demoanläggningar
-
Industriapplikationer behöver utvecklas mer och särskilt för processer
-
Fortsatt behov kring CHP för anläggningar 1-10 MW värme
-
Bränslekedjan och förbränning, logistik, askhantering är fortsatt viktigt
-
Hur använda ”nya och sämre” bränslen från skogen bör värderas och med kortare
omloppstid
-
Verka för fler samverkansprojekt mellan olika forskningsaktörer
-
Bränslepåverkan och pannutformning på stoft, NOx, metaller så att askåterföring är
möjligt
-
Metallinnehål i bränsle/aska behöver få ökad kunskap kopplat till askåterföring och
FSC skogsbruk.
-
Hur nå ut med vårt koncept Närvärme över världen?
-
Jobba med en helhet av bränslekedjan i ett gemensamt program men gärna i
delområden och syntesgrupp. Kortare omloppstid, ha med barr, löv, småkvistar
-
Förbränningsteknik fortfarande i mellansegmentet 0.1-20 MW som fortsatt kommer
att stå för de stora volymerna med skogsbränsle som bas
-
Bättre mätteknik bränslen
-
Integrera FoU mer samverkan företag och högskola
77
Delprogram A3: Pelletsteknik
Programledare:
Total budget (inkl EM)
Björn Kjellström
19 167 kSEK
Kontaktuppgifter:
Telefon
E-Mail
Exergetics AB
Stockvik
619 91 Trosa
0156-13939
[email protected]
Bakgrund
Användningen av pellets vid småskalig uppvärmningen har under flera år vuxit kraftigt och
2006 nåddes toppnoteringen med ca 34 000 sålda brännare. Detta sammanföll med det statliga
bidraget för konvertering från el och olja till bl.a. biobränsle. Det är sannolikt att de
installationer som gjorts finns i de fastigheter där förutsättningarna varit särskilt gynnsamma
och där fastighetsägarna har varit särskilt motiverade att satsa på pellets som alternativ till
främst oljeeldning. För att i framtiden kunna konkurrera med främst värmepumpar krävs att
pelletseldning skall bli mer attraktivt för användaren. Motivet för att förbättra
pelletseldningens konkurrensförmåga med värmepumpar är att de senare på marginalen ger
upphov till betydande utsläpp av koldioxid7.
Tillverkarna av pelletspannor/kaminer är traditionellt sett små företag utan större resurser för
egen forsknings- och utvecklingsverksamhet. Ett samlat grepp behövs därför för att påskynda
utvecklingen. Utvecklad pelletsteknik bör kunna få stor betydelse för möjligheterna att ersätta
uppvärmning med olja och el inte bara i Sverige utan även i andra länder med omfattande
enskild uppvärmning av bostäder.
Mål
En prioriterad uppgift i programmet är utveckling av en ny generation pelletspannor,
pelletsbrännare och pelletskaminer i storleken under 50 kW. Viktiga krav är att tekniken ska:
1) möta höga miljökrav, d v s ge låga utsläpp av partiklar, kväveoxider, kolväten och
andra miljö- och hälsofarliga ämnen
2) vara driftssäker, kräva litet underhåll och sammantaget ge kostnader för brukaren som
är konkurrenskraftiga med andra uppvärmningssätt
3) vara lätt att installera och integrera i fastighetens energisystem och inkludera system
för mottagning och lagring av bränsle, bränsleinmatning och askhantering
4) fungera för väl definierade pellets från träråvara, men ha styrsystem som klarar
variationer i bränsleegenskaper, pelletskvalitet och sammansättning
5) vara estetiskt tilltalande och inte vara för skrymmande
7
Elforsk 08:30: CO2-utsläpp för marginalel c.a 700 kg/MWh(el) vilket för värmepump med värmefaktor 3 ger
CO2- utsläpp c:a 230 kg/MWh(värme)
78
Projekten
Av de 70-tal projektskisser som programrådet inledningsvis hade att behandla, bedömdes 12
ligga inom delområdet ”Pelletsteknik”. Med avseende på inriktning mot de mål som projekten
avsågs bidra till framgår fördelningen av tabell 1. Tabellen visar också vilka ansökningar som
behandlats samt utfallet för dessa.
Flera av de nio projekt som finansierats inom programmet är av en övergripande karaktär.
Fem av dessa har antingen haft som mål att ta fram hjälpmedel vid beslut om val av
uppvärmningssystem eller precisera vilka utvecklingsbehov som föranleds av strävan att göra
pelletseldning mer attraktiv än värmepumpar. Den förra typen representeras av projekten
”Testanläggning för värmesystem (31675-1)”, ”IEA pellet handbook (31691-1)” och
”Dataprogram för dimensionering av värmesystem i fastigheter (31651-1)”.
Till den senare typen av projekt kan hänföras ”Krav och lösningar för framtidens pelletsteknik
(31416-1)” och ” Upplevda barriärer för fortsatt pelletseldning (30690-1 D)”.
Till de övergripande projekten kan också räknas ”Småskalig pelletanvändning i Chile (313931)” som närmast har karaktären av en marknadsundersökning.
Tre projekt är enbart inriktade på att åstadkomma tekniska förbättringar med syfte att göra
pelletseldning mer attraktiv. Dessa projekt som samtliga drivs av eller i nära samarbete med
utrustningsleverantörer är ”Fjärrstyrning och fjärrövervakning av pelletsenheter (31419-1)”
och ”Integrerad pelletsenhet med ny förbränningsteknik (31103-1)” som genomförs av
Effecta AB samt
”Strömningsteknisk modellering och konstruktion av pellets-brännare och kaminer (314111)” som i första hand är inriktat mot förbättring av konstruktioner använda av Pitekaminen 8
och Svebo Bioenergi AB. Även projektet ”Krav och lösningar för framtidens pelletsteknik
(31416-1)” innehåller i sin andra och tredje etapp konkreta studier av möjligheter till tekniska
förbättringar. Detta arbete sker i samarbete mellan SP i Borås och respektive SenSiC AB,
Janfire AB och Effecta AB. Dessa projekt har mål som i första hand täcker in delmålen 2)-4).
Inget projekt är inriktat mot delmål 5), att ta fram utrustning som är estetiskt tilltalande och
inte utrymmeskrävande, men sådana aspekter studerades i projektet ”Krav och lösningar för
framtidens pelletsteknik (31416-1)” och ingår även i de tre tekniska utvecklingsprojekten.
8
Varumärke ägt av Bioenergi i Piteå (Uno Petzäll) och Lundströms Maskinteknik AB
79
Projektskisser och ansökningar
Målområde
Ursprungliga projektskisser
Låga emissioner
Bränsle- och konstruktionsparametrars inverkan på
emissioner 9
Driftsäkerhet och
användarvänlighet
Åtgärder mot askrelaterad
korrosion i pelletsbrännare
Askkemisk modell för
minimering av driftproblem och
emissioner vid förbränning av
åkerbränslen
Integrerbar
systemlösning
Handledning för byggande av
pelletsförråd
Bränsleflexibilitet
Robust reglering av
pelletsbrännare
Brännare för halmpellets
Förbränningsteknisk utvärdering
av pelletskvalitet 10
Styrning med kiselkarbid-sensor
Ansökningar under perioden
Projekt
Utfall
Fjärrstyrning och
fjärrövervakning av
pelletsenheter
(31419-1)
B
Strömningsteknisk modellering
och kon-struktion av pelletsbrännare och kaminer
(31411-1)
B
Integrerad pelletsenhet med ny
förbränningsteknik
(31103-1)
Bestämning av finfraktion hos
säckad pellets
Utseende och
utrymmesbehov
Övergripande
Finansiering av pelletsnätverk
Dimensioneringsprogram för
energirådgivare
Certifierad utbildning av VVS
installatörer
Småskalig pelletanvändning i
Chile
(31393-1)
B
Krav och lösningar för
framtidens pelletsteknik
(31416-1)
B
Testanläggning för värmesystem
(31675-1)
B
IEA pellet handbook
(31691-1)
Dataprogram för dimensionering
av värmesystem i fastigheter
(31651-1)
Upplevda barriärer för fortsatt
pelletseldning
(30690-1 D)
9
Alla renodlade emissionsprojekt överfördes till ett speciellt projekt ”Emissionsklustret”
Projektet kom att finansieras inom Bränsleprogrammet
10
B
B
B
80
Delprogrammets Resultat
De flesta projekten är inte slutrapporterade. Den sammanfattning av resultaten som följer är
därför preliminär.
Av de studier som gjorts av värderingar hos villaägare som har betydelse för val av
uppvärminingssystem är endast en genomförd (projekt ”Krav och lösningar för framtidens
pelletsteknik (31416-1)”. Där framgår bl a att villaägare i genomsnitt kräver att pelletseldning
skall vara minst 13 000 kr billigare per år än en värmepump om pelletseldning skall väljas.
För serviceavtal och för fjärrövervakning är man i genomsnitt beredd att betala högst 2000
kr/år för vardera tjänsten. Hela 90% av villaägarna anser att en damm- och sotfri innemiljö är
viktig, 46% vill inte ha värmesyestem med förbränning, 73% att det är viktigt att slippa
fysiskt arbete och 60% att uppvärmningssystemet skall vara utrymmessnålt. Inga resultat från
projektet ”Upplevda barriärer för fortsatt pelletseldning (30690-1 D)” finns när detta skrivs.
Projektet ”Dataprogram för dimensionering av värmesystem i fastigheter (31651-1)”
förväntas leda till ett användarvänligt verktyg för energirådgivare som även kan användas av
enskilda villaägare för en bedömning av det ekonomiska utfallet av olika
uppvärmningsalternativ. Projektet ”Testanläggning för värmesystem (31675-1)” har resulterat
i en provanläggning som möjliggör test av kombinationsvärmesystem (solfångare,
pelletspanna, ackumulatortank och värmepump) med max effektbehov 120 kW som bl.a. kan
utnyttjas för validering av datormodeller för kombinationsvärmesystem.
IEA pellet handbook (31691-1) är nu under tryckning och innehåller en sammanställning av
erfarenheter rörande produktion och användning av biopellets som bränsle i Europa och på
den nordamerikanska kontinenten.Den kan bl a få betydelse för marknadsföring av svenskt
pelletskunnande på en internationell marknad. Den studie som gjorts av förutsättningar för
svensk pelletsteknik i Chile tyder på att det finns bra förutsättningar framförallt för
pelletskaminer i Chile men tydliga kostnadssänkningar är nödvändiga om svenska produkter
skall konkurrera med de befintliga systemen i Chile. Mer avancerade system som inkluderar
vattenmantlade pelletskaminer och solvärme skulle också vara lämpliga men måste först
utvecklas med hänsyn till byggnadsutforming och kostnader. Befintliga svenska
pelletskaminer måste testas med den träpellets med relativ höga askhalten som finns i Chile.
Möjligheterna att använda avancerad strömningsmodellering för utformning av
pelletsbrännare för att skapa estetiskt tilltalande flamma, låga emissioner och fungerande
askutmatning har demonstrerats i projektet ”Strömningsteknisk modellering och konstruktion
av pellets-brännare och kaminer (31411-1)”. Därmed borde mycket ”trial-and-error”verksamhet kunna undvikas i framtiden, förutsatt att företagen i branschen är beredda att
tillägna sig metodiken eller betala för att andra med beräkningskompetens medverkar i
utvecklingsarbetet.
Utveckling av fjärrstyrning och fjärrövervakning av pelletsenheter (31419-1) förefaller i stort
sett genomförd. Om tjänsten kan erbjudas till det pris som enligt ovan villaägarna kan
acceptera är ännu oklart. När detta skrivs (SAKNAS) information om resultaten av projektet
”Integrerad pelletsenhet med ny förbränningsteknik (31103-1)”. En prototyp skall emellertid
testas inom ramen för projektet ”Krav och lösningar för framtidens pelletsteknik (31416-1)”
Framtida utvecklingsinsatser
Projekten inom denna del av programmet ”Småskalig uppvärmning med biobränslen” har
endast avsett användning av biopellets för mycket småskalig uppvärming med kaminer och
villapannor. Ett viktigt syfte har som nämnts varit att förbättra pelletseldningens
81
konkurrensförmåga med värmepumpar. Det är mycket oklart om det målet överhuvudtaget är
realistiskt med de el- och bränslepriser som gäller och väntas gälla under överskådlig tid.
Innan ytterligare omfattande insatser görs från Energimyndigheten för att utveckla tekniken
för den mycket småskaliga eldningen av biopellets bör en förutsättningslös analys göras av
biopellets roll i den fortsatta omställningen av det svenska energisystemet. En sådan analys
bör kunna göras inom ramen för programmet och tillgängliga medel för syntesarbetet.
Oavsett detta finns det anledning att försöka överföra erfarenheterna från projektet
”Strömningsteknisk modellering och konstruktion av pellets-brännare och kaminer (314111)” till de företag som idag tillverkar eldningsutrustning för pellets.
82
83
Delprogram A4: Systemaspekter och syntes
Programledare:
Total budget (inkl EM)
Rikard Gebart
Kontaktuppgifter:
24 455 kSEK
Telefon
E-Mail
+46 911 232381
[email protected]
Bakgrund
Delprogrammet skapades för att samordna verksamheten mellan programmets olika projekt,
samt hantera frågor av gemensam karaktär t.ex. system, miljö och informationsfrågor.
Mål
Delprogrammet ska ge svar på viktiga systemfrågor inom fyra huvudområden:
A. Syntes av hela det småskaliga programmet och dess delprojekt.
B. Spridning av emissioner till omgivande natur och samhälle och hälsoeffekter på
befolkningen från detta
C. Standarder på svensk- och Europanivå med bäring på småskalig uppvärmning med
biobränslen
D. Ämnen inom systemområdet som täcks av ”indockade” projekt som beslutas under
programmets löptid.
Dessutom ska delprogrammet sprida information om resultat både inom programmet och till
den breda allmänheten med intresse för de frågor som hanteras av programmet.
Delprogrammet ska också hantera koordineringen av programmets olika delprojekt dels inom
programmet och dels med aktiviteter utanför programmet genom att organisera en
”syntesgrupp” bestående av de olika delprogramledarna.
Projekten
Vid projektstarten ingick följande projekt i delprogrammet:
A. Syntesgruppens arbete (1 projekt)
i.
Ta fram en syntesrapport för programmet
ii.
Sköta info-verksamheten från programmet
iii.
Samordna de olika delområdena med varandra och med andra
forskningsprogram, t.ex. Bränsleprogrammet
iv.
Genomföra förstudier på nya områden som inte täcks av befintliga delprojekt
inom programmet
v.
Hantera ”utvecklingscheckar” till företag som vill ha kvalificerad hjälp med
utveckling av teknik inom programmets ramar
vi.
Vara bollplank för Energimyndigheten gällande planering och prioritering av
planerade satsningar på forskning, utveckling och demonstration inom
programmets ramar
B. Spridningskluster (3 delprojekt)
i.
VEDAIR; utveckla ett beslutsstödssystem där effekten av förändringar av
emissioner i bostadsområden kan analyseras med avseende på
miljökvalitetsnormer, hälsoutfall och externa hälsokostnader. Delprojektledare
är Gunnar Omstedt, SMHI.
84
ii.
Sotdata; Sprida information om Sotdata-verktyget som utvecklats i ett tidigare
projekt. Delprojektledare är Bengt-Erik Löfgren, ÄFAB.
iii.
Epidemiologisk pilotstudie angående vedröksemissionernas långtidseffekter
(lungcancer, hjärtsjukdom och förtida död) med hjälp av VEDAIR-verktyget.
Delprojektledare är Bertil Forsberg, Umeå universitet.
C. Standardiseringsarbete; Delta i och bevaka svenska intressen i det europeiska
standardiseringsarbetet kring småskalig biobränsleförbränning. Delprojektledare är
Lennart Gustavsson, SP.
Efter starten av delprogrammet beslutade Energimyndigheten om ”indockning” av följande
projekt som hanteras som om de tillhörde programmet men där finansieringen kommer från
andra program:
D. 30824-1 Emissionskluster (7 delprojekt som koordineras av Christoffer Boman, UmU)
i.
Påverkan av bränsle och konstruktionsparametrar på partikelemissioner,
Henrik Wiinikka, ETC
ii.
Inverkan av förbränningsteknik och bränsle på hälsofarligheten, Christoffer
Boman, Umeå universitet.
iii.
Partiklar från förbränning av askrika biobränslen, Linda Bäfver, SP
iv.
Aerosolmasspektrometri (AMS) för karakterisering av partiklar, Joakim
Pagels, Lunds Tekniska Högskola
v.
Minimering av dioxinbildning, Marie Rönnbäck, SP
vi.
Endotoxin i rökpartiklar, Lennart Larsson, Lunds universitet
vii.
Utveckling av ny kaskadimpaktor, Michael Strand, Växjö universitet
E. 30411-1 Emissionsprestanda för moderna vedkaminer, Christoffer Boman, Umeå
universitet
F. 30664-1 Konsekvenser av en ökad tillförsel och förädling av nya biobränsleråvaror för
småskalig värmeförsörjning; identifiera och föreslå tekniskt, ekonomiskt och
miljömässigt fördelaktiga bränslekedjor, med fokus på produktion och förädling av
nya biobränslen, i första hand bränslen från jordbruket och i ett lokalt perspektiv.
Susanne Paulrud, IVL
G. 21825-4 Undersökning av några kommuners problemställningar med avseende på
luftkvalitet i samband med småskalig biobränsleeldning - Tillämpningar av VEDAIR.
Gunnar Omstedt, SMHI
H. 21825-5 Förbättring, utvärdering och känslighetsanalys av urbana spridningsmodellen
i SIMAIR. Stefan Andersson, SMHI
I. 31412-1 Framtida behov och system för småskalig värmeproduktion med biobränsle;
studie av hur utbudet av olika biobränsleråvaror och olika uppvärmningsalternativ kan
kombineras på ett ekonomiskt och miljömässigt bra sätt. Åsa Jonsson, IVL
J. 32744-1 Utveckling av framtida konkurrenskraftig närvärme (< 20 MWth) med säkrad
bränslekvalitet samt hög tillgänglighet, effektivitet och miljöprestanda. Marie
Rönnbäck, SP
85
Delprogrammets resultat
De generella resultat som har producerats inom delprogrammet har främst besvarat olika
frågor gällande emissioner, standarder och bränsleförsörjning via projekt B - J.
I delprojekt D har fokus legat nära utsläppskällorna, på utsläpp av partiklar, tungmetaller,
dioxin och endotoxin från olika typer av uppvärmningsanordningar.
I delprojekt B har man istället fokuserat på hur utsläppen sprids till omgivningen och hur
farlig den resulterande exponeringen är för befolkningens hälsa. Delprojekt B har som en del
av projektet tagit fram en databas (Sotdata) med detaljerad information om befintliga
uppvärmningsanordningar och ett simuleringsverktyg (SIMAIR) med vilket man kan
prediktera koncentrationer av rökgaskomponenter i omgivningsluften. Både Sotdata och
SIMAIR är lättanvända och avsedda att användas av beslutsfattare och tillståndsgivare som
behöver underlag för beslut rörande utsläpp från småskalig uppvärmning.
Delprojekt G och H har koppling till arbetet med SIMAIR i delprojekt B och handlar om
vidareutveckling av beräkningsmodellen samt undersökning av några kommuners
problemställningar runt luftkvalitet.
I delprojekt E genomfördes mätningar av utsläppen från ett antal moderna vedkaminer för att
se hur de skiljer sig från äldre konstruktioner och på så sätt skapa underlag för fastställande av
krav på vedkaminer från tillståndsgivande myndigheter samt för fortsatt utveckling av
vedkaminer med låga utsläpp.
I delprojekten F, I och J genomfördes systemanalyser med olika infallsvinklar, både med
bränsleförsörjnings- och utrustningsperspektiv.
Inom ramen för delprojekt A har ett antal förstudier genomförts inom följande områden:
- Behov av forskning på partikelemissioner från småskalig uppvärmning med biobränsle
(UmU, 13 kkr). Denna förstudie var ett villkor för beviljandet av projekt D ovan.
-
Utbildningsinsats inom ”Minimering av partikelutsläpp från småskalig förbränning
med biobränsle” (SP, 200 kkr).
-
Bevakning av kommande EU-krav och standardisering av mindre fastbränsleeldstäder
(SP, 100 kkr).
-
Minikraftverk vid Erikslunds gård eldat med halm (Agrofuel Sweden AB, 150 kkr).
-
Studieresa till Polen för studier av teknik för småskalig brikettering och användning av
stråbränslebriketter (SP, 57 kkr)
-
Bränsleberedning och förbränning av exakthackad rörflen (ETC, 170 kkr)
Delprojekt A har också hanterat s.k. utvecklingscheckar som kan användas av mindre företag
för att finansiera anlitandet av experter för koncentrerade utvecklingsinsatser. En expert
definieras i detta sammanhang som någon som tidigare erhållit stöd av Energimyndigheten för
forskning inom området småskalig förbränning av biobränslen. De förstudier som genomförts
är:
-
Tester av kompakt, pelletseldad varmluftspanna. Beställt av Vänertekno, utfört av
ÄFAB (75 kkr).
-
Miljömätning och verifiering av kombinerad ved- och pelletskamin. Beställt av
Combiheat, utfört av ETC (75 kkr).
86
-
Utveckling och optimering av bandmatare för pulverformiga biobränslen. Beställt av
WTS, utfört av ETC (75 kkr).
-
Separation av finandelar i ett pelletsflöde. Beställt av ÄFAB, utfört av ÄFAB (75 kkr).
Avnämarna för resultaten från delprojekt A är samtliga deltagare i programmet,
Energimyndigheten, företag med intresse av småskalig uppvärmning med biobränsle, berörda
myndigheter och samhällsplanerare. För att kontinuerligt nå ut till dessa med information från
programmet så har de olika delprogrammen turats om att skriva två sidor med
projektinformation i varje nummer av tidskriften Bioenergi. I slutet på varje år har dessa sidor
samlats i en snygg årssammanfattning som har distribuerats till avnämarna via deltagarna i
programmet och Energimyndigheten. För att ytterligare öka interaktionen mellan alla
delprojekt och intresserade företag så har en årlig programkonferens genomförts.
Presentationerna från programkonferenserna har gjorts tillgängliga för intresserade via
Energimyndighetens, Energikontor Sydost och ETCs hemsidor.
Avnämarna för resultaten från delprojekt B - J är främst offentlig sektor med ansvar för miljöoch energifrågor. Resultaten är avsedda att bidra med saklig information om konsekvenserna
av småskalig uppvärmning med biobränslen som i sin tur kan leda till väl underbyggda beslut.
Avnämarna för resultaten från förstudierna är Energimyndigheten, branschen och enskilda
företag med intresse för teknikområdet. Resultaten underlättar Energimyndighetens planering
och berörda företags strategiska beslut och teknikval.
Avnämarna för resultaten från utvecklingscheckarna är berörda företag. Målet med
utvecklingscheckarna är att resultaten omedelbart efter avslutat konsultarbete ska integreras i
den kommersiella verksamheten hos företaget i fråga.
Framtida utvecklingsinsatser
Det nu aktuella programmet och det tidigare programmet Biobränsle-Hälsa-Miljö (BHM) har
lett till en stor kunskapsuppbyggnad vid svenska universitet och forskningsinstitut om
partikelformiga emissioner och den grundläggande förståelsen för de partiklarnas
sammansättning och deras bildningsmekanismer är god. Denna kompetens är viktig men det
verkar inte troligt att ytterligare forskning med denna inriktning skulle leda till snabbare
utbyggnad av småskalig uppvärmning med biobränsle. Däremot kan det finnas anledning att
upprätthålla en viss beredskapsforskning på grundläggande frågor runt utsläpp för att
bibehålla kompetensen.
Kunskapen om metoder för att minska utsläpp genom förbättrade konstruktioner eller ändrade
handhavanderutiner är däremot inte lika utvecklad. Jämförande mätningar har visat att
skillnaden mellan olika konstruktioner och handhavandesätt har stor betydelse. Förmodligen
finns det en stor outnyttjad potential för utsläppsminskningar som skulle kunna realiseras
genom tillämpade forskningsprojekt. Om dessa projekt ska få något praktiskt genomslag är
det utomordentligt viktigt att utrustningstillverkarna deltar i projekten.
Som en del av delområde 6 så har olika typer av verktyg (SIMAIR, SotData, Energikalkyl) för
beslutsstöd till tillståndsgivande myndigheter, brukare och samhällsplanerare utvecklats.
Fortsatt utveckling kommer förmodligen att krävas men den viktigaste insatsen kommer
antagligen att vara att sprida information om att verktygen finns och att utbilda potentiella
användare.
87
Delprogram A5: Teknikbevakning och utredningar
Programledare:
Total budget (inkl EM)
Björn Kjellström
2 619 kSEK
Kontaktuppgifter:
Telefon
E-Mail
Exergetics AB
Stockvik
619 91 Trosa
0156-13939
[email protected]
Bakgrund
Det pågår omfattande forskning och utveckling av småskalig bioenergiteknik i andra länder.
Insatser för att bevaka utvecklingen, bedöma alternativa tekniker och undersöka
konkurrenskraften i ett internationellt och nationellt perspektiv ska genomföras i programmet.
Ett område som utpekats som särskilt intressant är småskalig kraftvärme baserad på fasta
biobränslen. För det effektområde under 10 MW(v) som är aktuellt i programmet har det
hittills inte varit möjligt att nå en tillräckligt låg elproduktionskostnad för den svenska
marknaden. FoU avseende storskalig kraftvärme från bioenergi finansieras i ett annat program
inom Energimyndigheten.
Det finns också behov av en genomlysning av konkurrensfrågor och jämförelse mellan olika
småskaliga uppvärmningssystem som utgör alternativ till olja och el i Sverige, och som kan
ersätta fossilbaserad värme i små anläggningar i Europa. Detta skulle kunna ge värdefull
kunskap om tillgängliga alternativ för svensk värmeförsörjning och att ge svenska
producenter/tillverkare kunskap om förutsättningar för och krav på utrustningar vid export till
andra länder.
Mål
Mål för verksamheten inom delområdet Teknikbevakning och utredningar har varit att:
-
följa den internationella utvecklingen inom småskalig kraftvärme baserad på fasta
biobränslen för att vid programperiodens slut kunna presentera en aktualiserad
lägesrapport med bedömning av förutsättningarna för sådana anläggningar i Sverige
-
ge ökad kunskap om förutsättningarna för att använda flytande biobränslen som
biooljor och alkoholer för ersättning av fossil eldningsolja i oljepannor
-
ge underlag för bedömning av rökgasvärmepumpar som komplement för anläggningar
i den övre delen av effektområdet för ökad effektivitet och minskade emissioner
-
analysera möjligheter att använda rena fraktioner av avfallsbränslen i sameldning med
andra bränslen i glesbygd med långa transportavstånd och med uppfyllande av EU:s
avfallsdirektiv
-
belysa förutsättningar för utnyttjande av värmedrivna värmepumpar i samverkan med
programmet EFF-SYS2
Projekten
Av de 70-tal projektskisser som programrådet inledningsvis hade att behandla, bedömdes 11
ligga inom delområdet ”Teknikbevakning”. Med avseende på inriktning mot de mål som
projekten avsågs bidra till framgår fördelningen av tabell 1. Tabellen visar också vilka
ansökningar som behandlats samt utfallet för dessa.
88
Projektskisser och ansökningar
Målområde
Ursprungliga projektskisser
Ansökningar under perioden
Projekt
Utfall
Småskalig
kraftvärme
Uppskatta svenskt
värmeunderlag
Uppskatta svenskt
värmeunderlag
(30690-1)
B
Följa internationell
utveckling
(30690-1)
B
Förbränningsteknik för
externeldad gasturbin
(31396-1+2)
B
Bioeldad stirlingmotor
Pelletseldad stirlingmotor
Gengasmotorkraftvärme
Småskalig produktion av
el/värme/fordonsbränsle
Småskalig kraftvärme i Pajala
Följa internationell utveckling
Bio-oljor
Glycerol som oljeersättning
Rapsfettsyra och solenergi
Glycerol som oljeersättning
(30690-1)
Rökgasvärmepumpar
Avfallsbränslen i
glesbygd
Värmedrivna
värmepumpar
Bioheatpump med
elgenerering
Programrådet rekommenderade vid möte under våren 2007 att inom området småskalig
kraftvärme i första hand en ansökan avseende uppföljning av internationell utveckling skulle
inhämtas eftersom det föreföll uppenbart att de projektskisser som avsåg
teknikutvecklingsinsatser hade formulerats utan större insikter om det tekniska
utvecklingsläget. Även inhämtande av en ansökan avseende uppskattning av värmeunderlaget
för småskalig kraftvärme i Sverige rekommenderades. Inom målområdet biooljor
rekommenderades inhämtande av en ansökan avseende inventering av potentiella kvantiteter
av biooljor för eldningsoljeersättning i Sverige samt erfarenheter av att använda sådana oljor
som bränsle. Sådana ansökningar lämnades till Energimyndigheten och samtliga bifölls och
sammanfördes under ett projekt: ”Teknikbevakning inom Energimyndighetens program
Småskalig bioenergi” 30690-1. Detta projekt delades upp i fyra delprojekt 30690-1 A-D (se
bilaga 2).
Inga projektskisser hade inkommit till målområdena ”Rökgasvärmepumpar” och
”Avfallsbränslen i glesbygd”. Projektskissen inom ”Värmedrivna värmepumpar” bedömdes
inte kunna leda till ett realistiskt projekt.
Vid en senare utlysning inkom en ansökan avseende studier av förbränningsteknik för
biobränslen till externeldade gasturbiner. Ansökan bifölls eftersom den bedömdes som
innovativ och kunna bidra med viktig kunskap kring användning av biobränslen för
gasturbiner i allmänhet.
89
Delprogrammets Resultat
De generella resultaten som delprogrammmet har levererat eller kommer att leverera, besvarar
eller kommer att besvara följande frågor:
-
Hur stort kan värmeunderlaget för småskalig kraftvärme i olika värmeeffektintervall
uppskattas vara 2010 och 2030?
-
Hur stor är potentialen för ersättning av eldningsoljor med flytande biobränslen som
inte också kan utnyttjas direkt som drivmedel i bilar?
-
Vilka processer för samtidig el och värmeproduktion, anpassade till värmeeffekter
under 10 MW, som uppfyller europeiska krav på miljövänlig och säker drift, finns
kommersiellt tillgängliga och vilka erfarenheter finns när det gäller prestanda och
driftkostnader för anläggningar som utnyttjar dessa processer?
-
Vilka FoU insatser är önskvärda för att ta fram ytterligare processer för småskalig
samproduktion av el och värme till demonstrationsstadiet?
-
Är det möjligt att med anpassad förbränningsteknik producera en het rökgas från
biobränslen som innehåller så låga halter av flyktiga askämnen att beläggningar i
högtemperaturvärmeväxlare eller i gasturbiner som genomströmmas av sådana gaser
begränsas till hanterbar nivå?
Den värmeunderlagsutredning som gjorts tyder på att det i Sverige 2030 finns värmeunderlag
för drygt 1900 små kraftvärmeanläggningar med värmeeffekter mellan 1 – 10 MW. De flesta,
drygt 1000, finns i effektområdet 1 – 3 MW. En mycket ambitiös energibesparingsinsats för
bostads- och lokaluppvärmning påverkar inte antalet tänkbara anläggningar mycket, men
innebär en förskjutning mot minskade värmeunderlag. Det skulle betyda att teknik lämpad för
anläggningar med värmebehov under 1 MW blir allt mer intressant.
Samtliga nu tillgängliga biooljor som lämpligen kan utnyttjas i anläggningar med värmeeffekt
under 10 MW måste betraktas som marginella tillskott till energiförsörjningen. Den totala
tillgången uppskattas till högst 0,5 TWh(br)/år. Även om dessa kan kräva viss anpassning av
eldningsutrustning bedöms potentialen för liten för att motivera FoU-insatser kring dessa
frågeställningar inom programmet. Pyrolysolja, som inte finns tillgänglig i Sverige, beaktades
inte i studien.
I bl.a. Tyskland, Österrike och Italien är samproduktion av el och värme i små
biobränsledrivna anläggningar intressant som ett resultat av de statliga subventioner som finns
för anläggningar som producerar el från förnybara energikällor. I Sverige är det svårt att hitta
tillämpningar där sådana anläggningar blir lönsamma. För värmeeffekter ner mot 8 -10 MW
är ångprocess med mottrycksturbin ett självklart kommersiellt tillgängligt alternativ. Elutbytet
uttryckt i kW(e)/kW(v) är emellertid relativt lågt, ofta under 30 %. För anläggningar med
värmeeffekter ner mot c:a 2 MW är organisk ångcykel (ORC) ett kommersiellt alternativ som
utnyttjas i relativt stor omfattning i bl a Italien. Elutbytet blir omkring 22 %.
Gengasmotoranläggningar kan ge betydligt bättre elutbyte, 45 – 55 %, och är tänkbara även
för anläggningar med värmeeffekter ner mot några 100 kW. För anläggningar med
värmeeffekt kring några MW kan tekniken bedömas vara väl demonstrerad, men det finns
bara enstaka anläggningar i drift. För mindre anläggningar finns flera leverantörer med
ambitioner att ta fram kommersiellt gångbara produkter men tekniken för miljövänlig, säker
och övervakningsfri drift är ännu på prototypstadiet. Anläggningar med tjärskrubber, som
lämnar ett tjärhaltigt avloppsvatten och som kräver i stort sett kontinuerlig tillsyn kan
levereras av indiska företag men den tekniken kräver omfattande kompletteringar för att
90
utnyttjas i Sverige. Riktlinjer för säker och miljövänlig utformning av
gengasmotoranläggningar har tagits fram inom ett EU-finansierat projekt. Även
stirlingmotoranläggningar som erbjuds kommersiellt för värmeeffekter kring 150 kW med
elutbyte kring 25% bedöms befinna sig på prototypstadiet eftersom drifterfarenheterna är
tämligen begränsade. En anläggning med externeldad gasturbin för 100 kW(e)/200 kW(v) har
identifierats i England men uppgifter om drifterfarenheter (SAKNAS) ännu. Även denna
teknik finns på prototypstadiet.
Försöken med ny förbränningsteknik för externeldade gasturbiner baserad på en två-stegs
process med motströmsförgasning i första steget visade att
-
En alkaliuppbindning på 99 % erhölls vid träpelletsförgasning d v s endast 1% av
bränslealkalit återfanns i produktgasen
-
Koncentrationen av alkali i produktgasen (1200 ppb-w) var dock betydligt högre än de
kriterier som angetts för direkteldning av gengas i gasturbin (20 ppb-w)
-
Kalium bands vid träförgasning till största delen upp i bottenaskan i form av
K2Ca(CO3)2 (Fairchildite)
Sammanfattningsvis bedöms riskerna för beläggningsbildning uppkommen p g a
askkomponenter såväl som riskerna för Cl-inducerad korrosion i hetgasvärmeväxlaren torde
vara lägre än vid nyttjande av (många/flesta) andra biomassabaserade förbränningsgaser. En
andra etapp kommer att genomföras där bl a beläggningsbildning i en en-rörsvärmeväxlare
skall studeras.
Resultaten från delprogrammet Teknikbevakning bör i första hand vara till nytta för
Energimyndighetens planering när det gäller inriktning av FoU-verksamheten men kan också
vara till nytta för dem som är engagerad i kommunal energiplanering eller intresserad av att
utnyttja teknik för småskalig kraftvärme som inte demonstrerats i Sverige.
Framtida utvecklingsinsatser
Inga projektförslag har kommit in när det gäller rökgasvärmepumpar i små anläggningar eller
användning av avfallsbränslen i glesbygd. Det förslag som förelåg om värmedrivna
värmepumpar bedömdes inte som värt att finansiera. Om ämnesområdena fortfarande bedöms
intressanta måste aktiva insatser göras för att ta fram förslag till projekt som ger svar på de
frågeställningar som är aktuella.
När det gäller biooljor kan fortsatt teknikbevakning avseende pyrolysoljor vara aktuell.
Informationsutbyte om produktion och användning av pyrolysoljor ingår i IEA:s verksamhet,
men Sverige deltar inte i detta.
Fortsatt uppföljning av internationella erfarenheter från gengasmotoranläggningar,
anläggningar med organisk ångprocess, anläggningar med stirlingmotor och externeldad
gasturbin är också motiverad. Det tycks finnas ett ökande intresse för små biobränsleeldade
kraftvärmeverk i Sverige.
Fortsatt verksamhet när det gäller den utveckling av den process för externeldning av små
gasturbiner som inletts inom programmet måste vara beroende av att det går att engagera en
leverantör av lämpliga gasturbiner i utvecklingsarbetet. Compower (Sverige), Turbec Spa
(Italien), Bowman Power group Ltd (England), Capstone Turbine Corporation (USA) är
inriktade på gasturbiner för små effektbehov.
91
Delprogram A6: Vedeldad teknik och lokaleldstäder
Programledare:
Total budget (inkl EM)
Magnus Davidsson
Kontaktuppgifter:
5 444 kSEK
Telefon
E-Mail
08-782 08 09
[email protected]
Bakgrund
Vedeldade pannor och lokaleldstäder är idag den vanligast använda tekniken i villasegmentet.
Tekniken har utvecklats och för såväl pannor som lokaleldstäder har högre effektivitet och
lägre utsläppsvärden uppnåtts genom de senaste decenniernas teknikutveckling. Trots det är
det en viktig faktor för bioenergins fortsatta expansion i villasegmentet att kunna minska
utsläppen än mer. Utsläppskrav kan komma att bli hårdare både i Sverige och Europa.
Därför är vedeldad teknik ett av delområden i forskningsprogrammet. Inom området vedeldad
teknik tas orsaker till att partikelutsläpp uppstår och vad som kan göras designmässigt upp.
Andra frågeställningar är att undersöka vägar för att minska utsläpp vid start och stopp av
eldningsprocessen, samt att kartlägga vilka tekniker och handhavande som ger utsläpp.
Mål
Det konkreta huvudsakliga målet(n) med de godkända projekten i delprogrammets beslut var
att:
-
sammanställa information om förutsättningarna att kunna direktelda en vedpanna mot
effektbehovet
-
demonstrera modulerande kontinuerligt eldande vid låg effekt
-
försöka fastställa den nedre effektgränsen för modulerande vedförbränning vid utsläpp
som motsvarar pelletseldning enligt Boverkets krav.
samt att:
-
förbättra kunskapsläget vad gäller emissioner från olika typer av lokaleldstäder m a p
typiska emissionsnivåer och variationer under normala och varierande driftbetingelser,
och på så sätt förbättra underlaget för olika tekniska och miljömässiga bedömningar.
-
bestämma emissionsprestanda och utsläppsnivåer vid "normal" rekommenderad
användning för olika moderna och äldre lokaleldstäder, främst vedkaminer men även
kakelugnar
-
bestämma olika typiska anläggningars funktion, prestanda och känslighet vid
varierande driftbetingelser och effektuttag
-
Applicera AMS och en ny stoftprovtagare på vedeldad teknik för att få information om
den kemiska sammansättningen av partiklar i rökgaserna
92
Projekten
Här följer en beskrivning av samtliga delprojekt och deras resultat. Detaljer om projekten
finns i bilagor.
Projekt inom delprogrammets beslut
Energimyndigheten valde att till delprogrammet godkänna tre delprojekt:
A. Konstruktiva förbättringar och begränsningar för miljövänlig direkteldad vedpanna
B. Inverkan av teknik och handhavande på emissionsprestanda för moderna vedeldade
lokaleldstäder
C. Utbildning ”Minimering av partikelutsläpp”
A. Konstruktiva förbättringar och begränsningar för miljövänlig direkteldad vedpanna
Projektet syftar till att undersöka vilka möjligheter och begränsningar som finns att elda en
vedpanna direkt mot husets värmebehov och inte via en ackumulatortank som är brukligt
idag. Förutsättningen var att detta skulle kunna göras med utsläpp motsvarande en
pelletspanna. Fördelarna om detta skulle vara möjligt är att utsläppen i start och stoppfas (som
är de högsta) då skulle kunna undvikas eftersom pannan istället eldas mer kontinuerligt, ofta
med lägre effekt. En annan fördel skulle vara den lägre kostnaden för utrustningen. Projektet
har genomförts under ledarskap av ETC i Piteå.
B. Inverkan av teknik och handhavande på emissionsprestanda för moderna vedeldade
lokaleldstäder
Det andra projektet ”Inverkan av teknik och handhavande på emissionsprestanda för moderna
vedeldade lokaleldstäder” syftar till att ta reda på vilka tekniska aspekter i designen och vilket
manuellt handhavande som påverkar utsläppen av partiklar. Projektet syftar också till att
utveckla kunskap om användandet av en ny teknik (AMS) som kan användas för att betydligt
mer detaljerat än tidigare visa vilka ämnen som släpps ut under eldningscykeln. Projektet har
genomförts under ledarskap av ETC i Piteå.
C. Utbildning ”Minimering av partikelutsläpp”
Projektet syftar till att föra ut kunskap om bästa möjliga teknik till de som arbetar med design
av pannor, kaminer, reningsutrustning och mätteknik. Projektet har genomförts under
ledarskap av SP.
Projekt utanför delprogrammets beslut
Under programmets fortgång har projekt ”dockats på” arbetsområdet vedeldad teknik. Dessa
projekt är:
1) Bevakning av och deltagande i arbetet med produktkrav inom Ecodesigndirektivet
2) Styckeved för småskalig eldning
3) Bestämning av verkningsgrad och förlustposter för biobränslepannor Metodförbättringar
93
1. Bevakning av och deltagande i arbetet med produktkrav inom Ecodesigndirektivet
Projekt 1 syftar till att bevaka utvecklingen av framtagandet av nya EU-regler ”Ecodesign Lot
15” för fastbränsleutrustning. Reglerna ska bland annat omfatta energieffektivitets – och
utsläppskrav på pellets och vedutrustning som får säljas på den Europeiska marknaden. Det
vill säga regler kring några av de mest centrala aspekterna som detta forskningsprogram
handlar om. Projektet har genomförts under ledarskap av SP.
2. Styckeved för småskalig eldning
Projekt 2 syftar till att utvärdera befintlig utrustning för småskalig produktion, torkning,
lagring, hantering, matning och eldning av 50-150 mm lång styckeved (knubbved) och att
identifiera tekniska lösningar som behöver utvecklas. Projektet har genomförts under
ledarskap av SLU.
3. Bestämning av verkningsgrad och förlustposter för biobränslepannor – Metodförbättringar
Projekt 3 syftar till att jämföra olika metoder för att bestämma verkningsgrad och förlustpost
för biobränslepannor. Frågan är särskilt relevant just nu när europeiska krav på detta håller på
att tas fram. Då är det mycket viktigt ur tillverkare och konsumentperspektiv att dessa
metoder är så lika och rättvisande som möjligt. Projektet har genomförts under ledarskap av
SP.
Delprogrammets resultat
Delprogrammets projekt har arbetat inom de områden som beslutades och båda projekten har
besvarat frågor inom dessa områden.
A. ”Konstruktiva förbättringar och begränsningar för miljövänlig direkteldad vedpanna”
besvarar frågan på om det går att elda en panna mot husets momentana värmebehov,
alltså vid lägre effektvärden och med utsläpp motsvarande en pelletspanna. Projektet
konstaterar att detta är svårt, vilket ju är ett negativt men värdefullt svar. Man har
testat att variera luftinflödets ingång i pannan, förbränningsutrymmets storlek samt
tillförda luftflöden. Den tillhörande litteraturstudien visade att det finns lite teknisk
forskning i ämnet, men att teknik för kontinuerlig reglering av luftöverskott och
utbränningsgrad (dvs. luftflöden) är under stark utveckling och visar lovande resultat.
B. ”Inverkan av teknik och handhavande på emissionsprestanda för moderna vedeldade
lokaleldstäder” indikerar att det finns tekniska lösningar som bör studeras vidare och
undersökas om de kan användas för att minska utsläppen då
förbränningsförhållandena inte är enligt eldningsinstruktionen. Med detta avses
vedmängd, fukthalt på ved och hur veden satsat i kaminen. Ett annat resultat av detta
projekt är ökad kunskap om hur en ny teknik (AMS) kan användas för att betydligt
mer detaljerat än tidigare visa vilka ämnen som släpps ut och när under eldningscykeln
dessa släpps ut.
C. ”Utbildning i partikelutsläpp” förde ut kunskap till tillverkare. Utbildningen fick
relativt höga betyg av deltagarna.
Av de ”pådockade” projekten har projekt 1 lett till en ökad kunskap hos tillverkare och
Energimyndigheten om EUs arbete med nya krav. Men inte minst har vi från svensk sida
kunnat ge viktig input till arbetet, bland annat att pelletpspannor ses som en egen produkt.
Detta torde vara väsentligt för när man ska utforma utsläppskrav etc.
Projekt 2 har undersökt tekniska och praktiska möjligheter för en ny en ny bränslefraktion att
introduceras på den svenska marknaden. Bränslet ”Knubbved” har potential att vara ett
billigare och mer praktiskt alternativ hos vissa användare. Man har undersökt hela kedjan från
94
bränsleproduktion till eldning. Kunskapen har ökat markant och en
introduktion/försöksverksamhet har kommit betydligt närmare.
Projekt 3 är ej slutrapporterat vid skrivandet av denna rapport men kommer att leda till att
bättre och mer samstämmiga metoder används.
Avnämarna för resultaten är främst tillverkare och svenska myndigheter vilket kan leda till
bättre designkunskaper och kunskaper om kommande lagstiftning.
Tillämpningen av resultat från projekten kan komma att ske inom de närmaste två åren.
Särskilt när det gäller projekt B samt projekt 1 och 2 av de pådockade projekten.
Framtida utvecklingsinsatser
Inom vedområdet är partikelfrågan central. Till att börja med behövs, även om det är en svår
uppgift, det fortstatt hälsorelaterad forskning kring vilka partiklar det är som eventuellt har
hälsopåverkan. I en nyligen inkommen forskningsrapport från Österrike/Finland indikeras att
det är partiklar från andra källor än biobränsle som leder till hälsofara. Att ta reda på detta
torde vara väsentlig kunskap om tillverkare ska kunna optimera pannor och kaminer så att de
släpper ut så lite som möjligt av de (eventuellt) skadliga typerna av partiklar. Det blir då i
nästa steg relevant att veta vilka tekniker och förbränningstekniska förhållanden som leder till
vilka typer av partikelutsläpp. Delprogrammet har tagit en del steg på vägen i denna forskning
men mer finns att göra.
När det gäller konkret teknikutveckling så finns behov att utveckla partikelfilter av typ HEPA
för villastorlek samt ett behov av att utveckla billiga och robusta sensorer som mäter utifrån
CO istället för O2. Detta skulle ge möjlighet att optimera förbränningen bättre.
För teknikutveckling av kaminer kan forskning bedrivas för att om möjligt ytterligare
förbättra utsläppsprestanda i början/slutet av eldningsfasen samt under ej optimala
förbränningsförhållanden. Dock måste beaktas att denna lösning ej försämrar prestandan
under normala förbränningsförhållanden.
För teknikutveckling för förbränning av styckeved behöver inmatningsutrustning verifieras
ytterligare.
95
Bilaga 2 Projektsammanfattningar
96
97
21825-4
Tillämpning av VedAir
Projekt ID:
Delprojekt-ID
21825-4
Total budget (inkl EM)
1397 kSEK
Projektledare:
Gunnar Omstedt
Projektledande organisation:
SMHI
Övriga deltagande:
Christer Johansson (ITM) och Bengt-Erik Löfgren (ÄFAB)
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
SMHI
60176 Norrköping
011-495 8446
[email protected]
Bakgrund
Energimyndigheten har i samarbete med SMHI, ITM och ÄFAB utvecklat en modell som ska
utgöra ett verktyg för kommunerna för att bestämma luftkvalitet i områden med faktisk eller
planerad småskalig biobränsleeldning. Meningen var att kommunerna ska få tillgång till ett
verktyg som ska ge underlag för planarbete med inriktning på luftkvalitet. Utvecklingsfasen
för modellsystemet blev färdigt och rapporterades 2007. En slutrapport skrevs som finns på
webbadressen:
http://www.smhi.se/polopoly_fs/1.1782!meteorologi_123%5B1%5D.pdf
Därefter övergick VEDAIR i driftfas. I samband med driftfasen ställdes vi inför en rad nya
frågeställningar som har att göra med kommunernas användning av modellsystemet. För att
introducera VEDAIR och undersöka kommunernas nytta av att använda modellsystemet
genomfördes ett fortsättningsprojekt, som var inriktat på att stödja några kommuner med
problem och/eller intresse för den småskaliga biobränsle eldningen. Projektet fick namnet:
Undersökning av några kommuners problemställningar med avseende på luftkvalitet i
samband med småskalig biobränsle-eldning - tillämpningar av VEDAIR VEDAIR döptes
också om till SIMAIRved och på engelska till SIMAIRrwc där rwc står för residential wood
combustion.
Mål
Syftet med detta projekt var att analysera och föreslå åtgärder i samarbete med några
kommuner som hade intressen för och/eller erfar problem med luftkvalitet som påverkas av
småskalig biobränsleeldning. Projektet syftade också till att demonstrera möjligheterna med
att använda VEDAIR för att kartlägga påverkan på luftkvalitet och i åtgärdsarbetet i några
kommuner och därigenom underlätta introduktionen och användning av VEDAIR för andra
kommuner.
Resultat
Projektet genomfördes enligt plan och en slutrapport skrev som finns att ladda ner på
webbadressen:
http://www.smhi.se/polopoly_fs/1.296!Meteorologi_135.pdf
Resultaten från projektet som också sammanfattas i rapporten kan beskrivas på följande sätt:
SIMAIRved har tillämpats i fem kommuner och syftet har varit att i samarbete med några
kommuner tillämpa och vidareutveckla SIMAIRved så att den kan bli ett användbart verktyg
för kommuner i deras arbete med luftkvalitetsfrågor och småskalig biobränsleeldning.
98
Rapporten inleder med en beskrivning av SIMAIRved, dels beskrivning av modellen för
punktkällor (vedeldning) och dels modellen för linjekällor (trafik). Eftersom SIMAIRved
också innehåller en ny lokal trafikmodell, som kompletterar de lokala trafikmodellerna i
SIMAIRväg, görs jämförelser mellan de olika trafikmodellerna och rekommendationer ges för
när den ena eller andra modellen bör tillämpas. Därefter presenteras olika tillämpningar från
de fem kommunerna som medverkat i studien. Rapporten avslutas med diskussion samt
rekommendationer för hantering av utsläpp från vedeldning. Dessa kan sammanfattas på
följande sätt:
-
Vedeledning är främst ett lokalt problem, som involverar ett fåtal anläggningar
och/eller
-
vedeldare.
-
Ligger vedeldningsområdena nära hårt trafikerade vägar finns risker för samverkan
-
mellan emissioner från vedeldning och vägtrafik som kan leda till höga halter.
-
Det är främst partikelhalterna som kan komma att överskrida normerna.
-
Åtgärder kräver kännedom om de enskilda anläggningarna och hur de används, vilket
-
betyder att kontakterna med sotaren är en grundförutsättning.
-
Bästa sättet att identifiera potentiella riskområden i kommunen är att använda
-
modellberäkningar. Detta i sin tur kräver dock att anläggningarna har inventerats,
oftast
-
med hjälp av sotaren. Ju mer detaljerad information som kan uppbringas desto säkrare
blir
-
beräkningarna. Kommunerna har ju möjlighet att då de skriver kontrakt med sotaren
-
infoga något om detta i kontraktet.
-
Om modellberäkningarna indikerar att man riskerar att överskrida
miljökvalitetsnormen
-
kan ytterligare beräkningar göras där man mer i detalj tar hänsyn till t.ex. eventuella
-
värmepumpsinstallationer, pågående fjärrvärmeutbyggnad eller andra planerade
åtgärder
-
för att bedöma beräkningarnas tillförlitlighet.
-
Innan ytterligare åtgärder vidtas kan det vara aktuellt att genomföra mätningar för
säkert
-
avgöra om beräkningarna stämmer. Då kan mätstationens placering väljas utifrån de
-
områden som beräkningarna anger är de mest kritiska.
-
Med SIMAIRved har ett kraftfullt verktyg utvecklats för att identifiera och synliggöra
-
känsliga områden där man bör vara extra observant så att inte gränsvärden överskrids.
Avnämare
Kommuner och konsulter
99
21825-5 C Urbana spridningsmodellen i SIMAIR
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
21825-5
C
256 kSEK
Telefon:
E-Mail:
Projektledare:
Stefan Andersson
Projektledande organisation:
SMHI
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Folkborgsvägen 1
60176 Norrköping
[email protected]
Bakgrund
Tidigare validering av SIMAIR mot mätdata har visat att modellen återger representativa
halter där signalen är stark, till exempel i gaturum och i bostadsområden med omfattande
vedeldning, men i urban bakgrund underskattas halterna, i synnerhet i norra Sverige för
kväveoxider under vinterhalvåret. Huvudorsaken till detta är att stabila atmosfäriska
förhållanden inte beskrivs tillräckligt väl i grundversionen av den urbana modellen och att den
därigenom överskattar utspädningen under starka markinversioner.
Mål
Syftet med projektet är att vidareutveckla den urbana spridningsmodellen i SIMAIR för att
förbättra precisionen i beräkning av urbana bakgrundshalter under stabila atmosfäriska
tillstånd, samt att anpassa meteorologin så att beräkningarna motsvarar urbana förhållanden.
Resultat
Inom ramen för detta projekt har följande utförts:
-
En känslighetsanalys av SIMAIRs urbana spridningsmodell BUM har genomförts i
syfte att undersöka vilka parametrar som påverkar halterna mest.
-
Beskrivningen av dessa parametrar har förbättrats för att bättre ta hänsyn till stabil
atmosfärisk skiktning.
-
Meteorologin har korrigerats för att bättre representera urbana förhållanden rådande i
en stad.
Detta har lett till att kvaliteten på modellens beräknade halter markant har förbättrats, vilket
har bekräftats genom en ny validering mot mätningar. Valideringen visar att
överensstämmelsen med uppmätta halter har ökat. Slutrapporten finns att ladda ner på
följande länk:
http://www.smhi.se/polopoly_fs/1.12918!Meteorologi_142.pdf
Resultatet av projektet, dvs. förbättringarna som har implementerats i SIMAIRs urbana
spridningsmodell, uppfyller projektets syfte och mål väl (se nedan).
100
Avnämare
SIMAIR-ved används av kommuner, myndigheter och regionala aktörer för att undersöka
luftkvaliteten i relation till MKN och miljömålet Frisk Luft för bostadsområden med
småskalig vedeldning. Den urbana spridningsmodellen BUM är central för beräkning av
bakgrundshalter i SIMAIR-ved.
Förbättringarna kommer att leda till säkrare modellberäkningar av dagens och framtidens
luftmiljö i Sverige. Möjligheterna kommer därigenom att förbättras för att analysera
konsekvenser av åtgärder och utsläppsscenarier för småskalig biobränsleeldning, bland annat
vad gäller luftkvalitet, exponering, hälsoeffekter och kostnader.
101
30411-1
Emissionsprestanda för moderna vedkaminer - utsläppsnivåer,
känslighet och rekommendationer
Projekt ID:
Delprojekt-ID
30411-1
Total budget (inkl EM)
506 kSEK
Projektledare:
Christoffer Boman
Projektledande organisation:
Umeå universitet
Övriga deltagande:
ETC i Piteå
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
090-786 67556
[email protected]
Bakgrund
Intresset för att installera moderna vedkaminer har ökat de senaste åren och parallellt med
detta pågår en debatt kring den småskaliga vedeldningens påverkan på luftkvaliteten i tätorter.
För lokaleldstäder finns fortfarande osäkerheter vad gäller skillnader mellan olika
anläggningstyper, funktion vid verklig användning och relativ luftföroreningsbelastning. Idag
finns en allmän uppfattning att dessa anläggningar ofta eldas under ineffektiva förhållanden
vilket genererar relativt höga emissioner av hälsoskadliga luftföroreningar, främst kolväten
och partiklar. Sedan en tid tillbaks har det på marknaden funnits en typ av vedkaminer där en
utveckling skett vad gäller förbränningsteknik. Flera modeller som saluförs i Norden idag
utnyttjar denna teknik, i vissa sammanhang kallat för "clean-burning" system, vilket skall
minska betydelsen av användarens potentiella påverkan (försämring) av prestandan.
Mål
Det övergripande syftet var att undersöka emissionsprestanda hos moderna vedkaminer i
relation till traditionell vedkaminteknik (10-15 år) med avseende på typiska emissioner av
gaser och partiklar under såväl "normala" som varierande driftbetingelser. Specifika
målsättningar var att; i) studera emissionsprestanda och bestämma utsläppsnivåer vid
"normal" rekommenderad användning för moderna kaminer (2001-) i relation till traditionella
vedkaminer och ii) studera olika typiska kaminers funktion, prestanda och känslighet vid
varierande driftbetingelser m a p effektuttag.
Resultat
Resultaten från projektet visade bl a på att det finns en viss generell skillnad i emissionsprofil
för moderna och traditionella kaminer som innebär att moderna kaminer brinner mer effektivt
(varmare och med lägre luftöverskott) med lägre emissioner av kolväten och partiklar då de
eldas vid lägre effekter. Denna skillnad kan dock vara större än vad som här uppmättes då
eldningstesterna inte genomfördes vid lägre effekter än ca 5-6 kW, vilket sannolikt beror på
utformningen av mätuppställningen. För vissa kaminer var det dock svårt att minska effekten
genom att bara ändra spjällets läge utan att de slocknade. Minskad känslighet för hur spjället
ställs samt för varierande undertryck i skorstenen rekommenderas. Betydelsen av vedfukten
samt eventuella skillnader mellan standardiserade fukthalter som används i olika
provningsmetoder och de verkliga fukthalter som veden har i hushållen, bör även klargöras.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning mer eller mindre omedelbart.
102
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är miljö- och /eller
tillståndsgivare, tillverkande bransch och forskare.
103
30646-1
Förbränningskaraktärisering och förbränningsteknisk
utvärdering av olika pelletbränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID
30646-1
Total budget (inkl EM)
8320 kSEK
Projektledare:
Claes Tullin/Marie Rönnbäck
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
I projektgruppen finns:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Luleå Tekniska Universitet (LTU),
Avd för Energiteknik, Umeå Universitet (UmU) - Energiteknik och termisk
processkemi ETPC.
Medverkande industri är:
Sonnys Maskiner AB, Skellefteå Kraft AB, Luleå Energi AB, Telge Nät AB,
Sala-Heby Energi AB, Neova, Torvforsk, SP Sveriges Tekniska
Forskningsinstitut. Dessutom bidrar Pelletplattformen
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 05
[email protected]
Bakgrund
Funktionen hos en pelleteldad anläggning är beroende av förbränningsutrustning, installation,
drift och underhåll samt inte minst egenskaperna, eller kvaliteten, hos bränslet. För att
säkerställa att kunden vid varje leverans får ett bränsle som är lämpligt för den aktuella
anläggningen krävs att man vet vilka egenskaper som gör bränslet lämpligt resp. olämpligt
och hur man kan styra dessa. I större anläggningar på rost och i pulverbrännare kommer också
ökade krav beträffande kvalitetssäkring, inte minst genom introduktionen av nya råvaror.
Pelletstillverkarna och tillverkarna av förbränningsutrustning har ett gemensamt intresse av att
kunderna är så nöjda som möjligt. Med ett kvalitetssäkringssystem säkerställs att varje
levererat ton av produkten är tillräckligt väl specificerat i fråga om de egenskaper som har
förbränningsteknisk betydelse för de olika avnämargrupperna. Ett sådant system möjliggör för
förbrännings- och utrustningstillverkare att bättre möta kunderna krav i framtiden, inte minst
då ett allt bredare spektrum av råvaror för pelletstillverkning kan förväntas.
Mål
Projektets övergripande mål är att sammanföra bränsleteknisk FoU kring pellets med relevant
förbränningsteknisk forskning och utveckling. Detta i syfte att långsiktigt åstadkomma en
optimal användning och förbränning av pellets, med avseende på användarkategorier, resurs-/
energieffektivitet samt driftsäkerhet och med minsta möjliga miljöbelastning.
Resultat och återstående arbetet
Projektet genomförs i delprojekt. Projektet i sin helhet kommer att genomföras till juni 2011.
De viktigaste momenten är:
Pelletkvalitet- definition och identifiering av kritiska parametrar. Dagens pellets är
träbaserade medan morgondagens förväntas tillverkas från en bredare råvarubas. Erfarenheter
från tidigare experimentella förbränningstekniska studier är sammanställda. Erfarenheter från
de försök som genomförs inom projektet kommer att sammanställas när försöken är klara,
varvid en kritisk granskning görs för hela kedjan produktion till användning. Projektet
104
fokuserar på parametrar relevanta för förbränningsutrustning, -egenskaper och – resultat som
ett mycket viktigt komplement till kvalitetsaspekter relaterade till produktion, lagring och
distribution av pellets.
Experimentell utvärdering/validering av pelletkvalitet i olika användargrupper (1)
villautrustning och brännare upp till några 100 kW, (2) mindre närvärmecentraler rostpannor och (3) pulverbrännare/pannor. Upp till nio olika pelletkvalitéer eldas. Bränslets
egenskaper i anläggningarna utvärderas avseende bränslematning och förbränning samt
askrelaterade problem som igensättningar och sintring. Bränslerelaterade utsläpp som NOx
och stoft bredvid förbränningsparametrar som CO, CO2, OGC och O2 studeras. Mängden
oförbränt i askan dokumenteras. Syftet är att bestämma förbränningsegenskaperna för att
bestämma om dagens teknik kan möta dagens och morgondagens miljökrav samt ge en trygg
och säker drift även med kommande pelletskvaliteter, och att ge förslag på förbättrande
åtgärder för att öka drifttillgänglighet och minska emissionsbelastningen vid introduktion av
nya pelletskvalitéer. Utifrån dessa förbränningsstudier och tidigare arbeten tas enklare
semiempiriska modeller fram som beskriver viktiga bränsleomvandlingsprocesser (slaggning,
gas- och partikelemissioner).
Kvalitetssäkring av pelletkvalitet. Målet är att ta fram principer och underlag för ett
kostnadseffektivt och tillförlitligt kvalitetssäkringssystem för pellets. Förutom att bygga på
resultaten i delprojekt 1 och 2 identifieras de kritiska processerna från råvara till brännare och
hur dessa kan kontrolleras i ett QA-system.
Utveckling och applicering av en askkemisk modell för minimering av drift- och miljömässiga
problem vid förbränning av fosforrika åkerbränslen. Målet är att utifrån kännedom om
bränslets innehåll av askbildande ämnen kunna ge rekommendationer vid eldning av
fosforrika åkergrödor för att minimera (undvika) driftproblem med aska/slagg, beläggningar,
korrosion och oönskade partikel- och gasutsläpp. rekommendationerna inbegriper
anläggningarnas driftsparametrar, användning av additiv och/eller sameldning med andra
bränslen. Rekommendationerna ska göras utifrån en modell som beskriver ask/slaggkemin,
avgång av volatila ämnen och kondensationen av vissa av de senare i rökgaskanalen.
Reduktion av partikelutsläpp vid småskalig sameldning av pelleterad biomassa och torv.
Målsättningen är att demonstrera lämpliga val av torvslag och inblandningsgrader i
pelleterade bränsleblandningar med olika biobränslen för nyttjande i
närvärme(roster)anläggningar med syfte att reducera mängden emitterade fina rökgaspartiklar.
Tidsperspektiv
Resultaten kommer att vara användbara för industri och användare så snart de är rapporterade.
Avnämare
Avnämare är industri som tillverkar pellets, tillverkare och användare av
förbränningsutrustning för pellet i villa, närvärme och pulvereldning. Avnämare är även
tillverkare och användare av förbränningsutrustning för fosforrika bränslen och för bränslen
som sameldas med torv.
105
30664-1
Förutsättningar för nya biobränsleråvaror - system för småskalig
brikettering och pelletering
Projekt ID:
Delprojekt-ID
30664-1
Total budget (inkl EM)
600 kSEK
Projektledare:
Susanne Paulrud
Projektledande organisation:
IVL Svenska Miljöinstitutet
Övriga deltagande:
Lunds Tekniska Högskola
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Susanne Paulrud
SP
Box 857
501 15 Borås
010-516 59 05
[email protected]
Bakgrund
Hittills har en ökad efterfrågan på biobränslen lett till att tillvaratagandet av de mest
lättillgängliga och billiga biobränsleresurserna, som t ex sågverksavfall och hyggesrester,
successivt har utvecklats. För att i framtiden kunna tillgodose olika användares behov av
biobränslen behövs nu ökad kunskap kring tillvaratagande och produktion av nya potentiella
biobränsleresurser som idag inte (eller endast marginellt) utnyttjas för energiändamål.
Mål
Målet med projektet var att analysera vilka ”nya” biobränsleråvaror som har bäst
förutsättningar för vidareförädling till briketter och pellets i mindre produktionsanläggningar
(1 000-10 000 årston producerat bränsle) i nära anslutning till råvaran. I studien gjordes dels
övergripande analyser kring olika råvarors förutsättningar, dels en fallstudie där en
kostnadskalkyl för hela produktionskedjan för brikettering av rörflen på en specifik gård
(Låttra gård) har tagits fram.
Resultat
Studien visar att förutsättningarna att vidareförädla dessa råvaror till briketter och pellets i
mindre produktionsanläggningar är relativt goda ur flera aspekter (teknik, ekonomi, marknad),
men begränsas av till vilken typ av användare som bränslet i huvudsak kan levereras. Viktiga
slutsatser om några råvaror är att halm har låg produktionskostnad och goda förutsättningar
som råvara i småskaliga förädlingsanläggningar för produktion av bränslebriketter,
bränslepellets samt ströpellets. Användningen begränsas dock av råvarans
förbränningstekniska egenskaper. Rörflen ha bäst potential att användas som råvara i
småskaliga förädlingsanläggningar sett över hela landet. Brikettering av rörflen är en
förädlingsform att föredra då småskalig pelletering är en dyrare och mer avancerad process än
brikettering och ofta kräver en småskalig privat villamarknad för att löna sig. Resultaten visar
att vid en prisskillnad mellan rörflen i balar och rörflensbriketter på ca 90 kr per MWh kan
brikettering av rörflen vara ett mer intressant alternativ än att leverera balar till större
värmeverk. Förädling av gallrings- och röjningsvirke till pellets i mindre lokala anläggningar
kan på sikt bli intressant om brist på traditionella råvaror (t ex restprodukter från sågverk mm)
gör det svårt att försörja stora pelleteringsanläggningar med billig råvara. Detta kräver dock
att teknik och metoder blir mer kostnadseffektiva och att efterfrågan på förädlade biobränslen
fortsätter att öka. Ett alternativ är att utnyttja kraftvärmeverk till bioenergikombinat där också
106
pellets från skogsråvara produceras. Ett intressant koncept kan inledningsvis vara att utnyttja
existerande teknik i form av mobila pelletsanläggningar.
Återstående arbete
Fortsatt forskning och demonstrationsverksamhet kring nya råvaror är viktigt för att
säkerställa en fortsatt utveckling och för att nå en kommersiell marknad. Framförallt är det
viktigt att utveckla effektiva system som kräver låga arbetsinsatser och kostnader. Andra
frågeställningar som bör analyseras vidare är bl a avsättningspotentialen för nya förädlade
biobränslen i olika specifika typanläggningar och inom för vilka anläggningstyper/tekniker
det finns störst potential för fortsatt forskning och teknikutveckling. Tidigare studier indikerar
att det finns en potential att öka pellets- och brikettanvändningen i närvärmeanläggningar men
även inom industrin.
Tidsperspektiv
Studien är en kunskapsstudie och resultaten direkt tillämpbara.
Avnämare
Bränsleproducenter, användare, lantbrukare, myndigheter och forskare.
107
30681-1 A Syntesgruppens arbete
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30681-1
A
5400 kSEK
Projektledare:
Rikard Gebart
Projektledande organisation:
ETC
Övriga deltagande:
Björn Kjellström (Exergetics), Hans Gulliksson (Energikontor Sydost),
Magnus Davidsson (SBBA), Lars Andrén (Solenergimyndigheten)
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
ETC
Box 726
S-941 28 Piteå
070 – 668 2381
[email protected]
Bakgrund
Syntesgruppens arbete beskrivs under delprogramsammanfattningen i bilaga 1.
108
109
30681-1 B Nationellt verktyg för systemanalys av emissionsscenarier
(SIMAIRved)
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30681-1
B
1390 kSEK
Projektledare:
Gunnar Omstedt
Projektledande organisation:
SMHI
Övriga deltagande:
Lars Gidhagen (SMHI), Bertil Forsberg (Umeå Universitet),
Lena Nerhagen (VTI)
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
SMHI
60176 Norrköping
011-495 8446
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är att skapa ett beslutstödssystem där förändringar
av emissioner kan analyseras och utvärderas systematiskt med avseende på
miljökvalitetsnormer, hälsoutfall och externa kostnader. Ett sådant övergripande
scenarioverktyg (SAKNAS) för närvarande i Sverige inte bara för energisektorn och
trafiksektorn utan också för övriga samhällssektorer som har en påverkan på luftmiljön.
Projektet kan ses som en vidareutveckling av SIMAIRväg och SIMAIRved systemen som
finansierat av Vägverket, Energimyndigheten och Naturvårdsverket. Mer information om
dessa verktyg finns på hemsidan www.luftkvalitet.se. I det aktuella projektet har ett nytt
verktyg tagits fram, SIMAIRscenario som är webb baserat. I Figur 2 visar inloggningen och i
Fel! Hittar inte referenskälla.scenarioverktygets olika delar.
Figur 2: Inloggningen till SIMAIRscenario, det webb baserade verktyg som utvecklats med finansiering från
Energimyndigheten och Vägverket.
110
Figur 3: Scenarioverktygets olika delar
Mål
Syftet med projektet har varit att skapa ett beslutstödssystem där förändringar av emissioner
kan analyseras och utvärderas systematiskt med avseende på miljökvalitetsnormer, hälsoutfall
och externa hälsokostnader.
Resultat
Ett nytt web-baserat verktyg har tagits fram som möjliggör analys av halter och emissioner i
termer av hälsoutfall och kostnader. En rapport finns som beskriver de ingående delarna och
ge exempel på tillämpningar. Projektet är avslutat. Verktyget finns tillgängligt för
Energimyndigheten, Vägverket och Naturvårdsverket. Slutrapporten kan laddas ner via
webbadressen:
http://www.smhi.se/polopoly_fs/1.296!Meteorologi_135.pdf
Återstående arbete
Verktyget behöver tillämpas på några aktuella frågeställningar, som kommer tas fram i
samarbete med Energimyndigheten och Vägverket. Detta för bl.a. att demonstrera verktygets
nytta.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att verktyget kommer att vara tillgänglig för Energimyndigheten, Vägverket
och Naturvårdsverket till 2010-12-01 då projektet avslutas (förlängt till detta datum).
Avnämare
Energimyndigheten, Vägverket, Naturvårdsverket, kommuner, Universitet
111
30681-1 D Standardiseringsarbete
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30681-1
D
kSEK
Projektledare:
Lennart Gustavsson
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
SIS TK 169, ”Småskalig utrustning för värmeproduktion”
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 23
[email protected]
Bakgrund
Den europeiska standardiseringsverksamheten har stor betydelse för tillverkare av småskalig
förbränningsutrustning för biobränslen. Inom CEN finns två tekniska kommittéer, TC 57
(Central Heating Boilers) och TC 295 (Residential Solid Fuel Burning Appliances) där nya
och reviderade standarder arbetas fram. Standarderna omfattar normalt både krav och
provningsmetoder på konstruktion, material, energieffektivitet, utsläpp och säkerhet. De
kravnivåer och metoder för verifiering som utarbetas har central betydelse för både
tillverkare, konsumenter och myndigheter. Eftersom användningssätt, klimat, teknisk
tradition, ekonomiska förhållanden m.m. varierar kraftigt inom Europa är det viktigt att
bevaka och aktivt verka för svenska intressen i det löpande standardiseringsarbetet.
Mål
Projektets målsättning är att delta i och aktivt verka för svenska intressen i det europeiska
standardiseringsarbetet kring småskalig biobränsleförbränning.
Resultat
CEN/TC 57/WG 1, ”Central heating boilers, Solid fuel boilers”: Gruppens uppgift har varit att
ta fram en reviderad standard för fastbränsleeldade pannor. SP har deltagit i samtliga möten
och tillsammans med tillverkare mycket aktivt drivit svenska synpunkter. Arbetet har
bedrivits bedrivs i högt tempo och ett standardförslag överlämnades till TC 57 för CEN
Enquiry i slutet av april 2010. Flera möten inom den svenska spegelkommittén SIS TK 169
har hållits för att granska förslag från WG 1 och driva synpunkter på dessa.
CEN/TC 295 WG 5, ”Test methods” har återstartat med uppgiften att utarbeta en ”short term”
europeisk metod för mätning av partikelutsläpp. Ett förmöte samt ett arbetsmöte har hållits
under våren 2010, och ett bra arbetsmaterial har tagits fram. Inför nästa möte i september
bedöms möjligheterna att på sikt kunna enas om en gemensam metod ha ökat avsevärt jämfört
med tidigare.
Återstående arbete
Verksamheten under resten av 2010 koncentreras till aktivt svenskt deltagande i CEN TC 295
och dess arbetsgrupper WG5 och 6 samt förberedelser för detta. Utöver detta planeras
deltagande i TC 295:s plenarmöte i november 2010. Vidare planeras deltagande i gruppen för
anmälda organ NB-CPD/SG03-WG ” ”Space Heating Appliances” under hösten 2010. I
denna hanteras bl.a. frågor om tolkning av standarder, tekniska frågor som uppstår löpande
samt utformning av certifieringsunderlag. Dessa frågor är av centralt intresse för svenska
tillverkare.
112
Tidsperspektiv
Se ovan.
Avnämare
Tillverkare av pannor, brännare och lokaleldstäder för biobränsle. Myndigheter och
märkningsorgan som fastställer produktkrav. Konsumenter som skall välja produkt.
Laboratorier som arbetar med produktutveckling och produktverifiering
113
30688-1 A Biobränsle och solvärme
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30688-1
A
5900 kSEK
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Jan-Olof Dalenbäck
031-7721153
[email protected]
Projektledare:
Jan-Olof Dalenbäck
Projektledande organisation:
Svensk Solenergi
Övriga deltagande:
SP och SERC + 25 företag
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är det (SAKNAS) tillräckligt spridd kunskap om hur
man integrerar bio- och solvärmesystem*), dimensionering, komponentval, styrning,
installation, mm.
*) Ett system som är lätt att installera, enkelt att sköta, har hög verkningsgrad (liten pelletåtgång, minimala
utsläpp, osv.), attraktivt pris, osv.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med projektet är att öka kunskapen om
systemutformning genom att prova och utveckla systemfunktionen.
Resultat
Vi har uppnått (tror oss om att uppnå) följande konkreta resultat. En potentialstudie och en
handbok. Vi har dessutom genomfört provning av ett antal system som grund för en
systemprovning. Vi kommer också att presentera ett förslag till en fältprovning.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet är att berörda aktörer
tillämpar de resultat som vi tagit fram.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man direkt.
Handboken finns tillgänglig sedan 2008, de som provat system har redan fått ta ställning till
resultaten och de övriga kommer att få ta del av provningsresultaten så snart de är
sammanställda.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är de som utvecklar
integrerade system för bio- och solvärme
114
115
30688-1 B Komplett integrerat pellet/solvärmesystem
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30688-1
B
2550 kSEK
Projektledare:
Susanne Andersson, Aquasol
Projektledande organisation:
Aquasol/Svensk solenergi
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Susanne Andersson
019-165690
[email protected]
Bakgrund
Bioenergi och solvärme har en central uppgift i den svenska och europeiska energi- och
klimatpolitiken. Två prioriterade områden i Sverige är att minska användningen av olja och el
för uppvärmning i småhus och andra fastigheter. För att klara uppsatta mål
måste oljeanvändningen minska radikalt i Sverige. Vad avser konvertering av oljepannor är
pelleteldning ett utmärkt alternativ. För att systemoptimera och undvika låglasteldningens
låga verkningsgrad och onödiga miljöutsläpp är en kombination med solvärme att föredra.
Leverantörer av sol- och pelletsystem finns men systemtekniken behöver utvecklas.
Mål
Projektmålet är att ta fram ett kostnadseffektivt värmesystem där pellets- och solvärme
integreras med styrsystem och värmelager som i samspel ger hög effektivitet, låga
installations- och driftkostnader, med enkel, bekväm och så underhållsfri drift för
konsumenten som möjligt samtidigt som det möter högt ställda miljökrav. I möjligaste mån
ska också en EU-anpassning av systemet göras.
Resultat
Vi har uppnått (tror oss om att uppnå) följande konkreta resultat.
-
En kompakt pelletpanna på 12 kW med liten vattenvolym har tagits fram av Ariterm.
Pannans reglersystem ansluts via en kommunikationskabel till sol och
värmesystemstyrningen.
-
Tekniktankar har tagits fram av Borö-pannan i samarbete med Ariterm och Aquasol.
-
Reglerautomatik har tagits fram av Kimsafe i samarbete med Ariterm och Aquasol.
-
Infästningar för olika tak samt isolerat rörkoppel med flexslang har tagits fram av
Aquasol.
-
Solfångare med strukturerat effektivare glas har tagits fram av Aquasol.
-
Detta tillsammans har gett oss ett komplett integrerat pellet/solvärmesystem.
116
Återstående arbete
Utbildning och förvisning av systemen har skett vid ett flertal tillfällen i Arvika, Kalmar,
Linköping, Göteborg och Örebro. Utbildning har också skett löpande på plats hos
ÅF/Installatörer och även vid specifika demoanläggningar. Systemskisser för olika varianter
av systemen har tagits fram och sprids till installatörer och konsulter samt även slutkunder.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man. Vi säljer och
installerar dessa system fortlöpande.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är systembyggare
117
30688-1 C Energisparboden
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30688-1
C
1510 kSEK
Projektledare:
Ronny Olsson
Projektledande organisation:
Örebro VVS/Svensk solenergi
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Thomas Almkvist
070-5666377
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är att vi saknar en fristående, lätt anpassningsbar
pellets/sol ”panncentral”.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med projektet är att ta fram en färdig
transportabel ”energibod” samt att göra anslutning till byggnad så enkel som möjligt.
Resultat
Vi har uppnått (tror oss om att uppnå) följande konkreta resultat, en fungerande prototyp med
solfångare integrerat i takkonstruktionen. Färdig att anslutas till byggnad.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet är att hitta tillverkare
som kan ”prefabrisera” boden.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom 2 år
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är systembyggare.
118
119
30689-1 A Konstruktiva förbättringar och begränsningar för miljövänlig
direkteldad vedpanna
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30689-1
A
607 kSEK
Projektledare:
Hassan Salman
Projektledande organisation:
Energitekniskt centrum i Piteå
Övriga deltagande:
SP
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0911-232380
[email protected]
Bakgrund
De vedpannor som idag finns tillgängliga är avsedda för eldning på maximal effekt, ofta 2540 kW, vilket förutsätter användning av en ackumulatortank. En panna som inte kräver detta,
utan kan regleras direkt mot husets momentana värmebehov, innebär en väsentlig kostnadsoch utrymmesbesparing.
Mål
Målsättningen med detta projekt är därför att både teoretiskt (litteraturstudie) och praktiskt
(experiment) undersöka om det går att elda en vedpanna vid mycket låg effekt (några få kW).
Resultat
Den litteratursökning som genomförts visar att mycket lite arbete finns publicerat med bäring
på denna frågeställning. Arbeten som behandlar experimentella studier och modellering av
förbränning av enstaka bränslepartiklar och i en bränslebädd finns rapporterade. Det är dock
svårt att tillämpa bäddmodeller bl.a. på grund av storleken hos bränslet i förhållande till
förbränningskammarens storlek. Likaså finns exempel på försök till CFD-beräkningar av
strömning och gasförbränning i små pannor. Den ofta komplexa geometrin liksom
randeffekter från omgivande väggar, roster etc. gör dock relevansen hos sådana beräkningar
osäker. Studiens resultat kan kort sammanfattas enligt följande:
-
Modeller för bäddförbränning av biobränsle finns men är svåra (omöjliga?) att
tillämpa på styckeved i småpannor.
-
Problematiken rosteryta – effektavgivning – stora randeffekter i små pannor är ej
systematiskt undersökt.
-
Teknik för kontinuerlig reglering av luftöverskott och utbränningsgrad (dvs.
luftflöden) är under stark utveckling och visar lovande resultat.
För det påföljande experimentella arbetet föreslås att man utgår från den ”minsta möjliga”
kommersiellt tillgängliga panna som kan köras på relativt låg last utnyttjas. I denna söker man
utforma roster och förbränningsluftillförsel så att minsta möjliga mängd ved brinner samtidigt
men på ett kontrollerat sätt. Viktigt är också att utforma roster och slutförbränningszon så att
bästa möjliga omblandning av luft och bränsle erhålls även vid låga flöden.
Det bör vidare undersökas är om det är lättare att minska lasten om veden som eldas har
mindre dimensioner, t.ex. i form av s.k. knubbved. Tester bör även göras med vanlig
120
styckeved stående i pannan för att se om det på så sätt går att få veden att brinna långsammare
men fortfarande stabilt och med hög temperatur.
I den experimentella delen undersökte vi om det är möjligt att justera en befintlig vedpanna
för att möjliggöra eldning vid några få kW. För att åstadkomma detta justerades primärluftens
ingång i pannan, primärkammarsvolym och lufttillförseln.
Försöken skedde genom att elda två olika bränslen i en modern vedpanna och under tiden
analysera rökgaserna och stoftmängden. Eldningarna skedde med björkved antingen som
vedträn eller i form av knubb (grövre flis) dessa bränslen hade en fukthalt på ca 15%. Först
undersöktes det vilka utsläpp som pannan släppte ut vid sitt oförändrade tillstånd. Sedan
modifierades pannan för att försöka nå målet att kunna eldas som en pelletspanna med utsläpp
liknande en oförändrad panna eller bättre.
Resultaten från försöken visade tyvärr att förändringar i lufttillförseln,
primärkammarvolymen, och primärluften placering inte signifikant påverkade pannans
termiska effekt. Generellt sett så påverkade inte heller vedklabbarnas läge eller storlek
(knubbved) pannans termiska effekt.
Återstående arbete
Det återstår fortfarande att lista ut hur man praktiskt skall kunna elda en panna vid några få
kW.
Tidsperspektiv
Om resultaten någonsin skall få praktisk användning så måste man först visa att det går att
elda en panna vid låg effekt.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten pannanläggningstillverkare.
121
30689-1 B Inverkan på teknik och handhavande på emissionsprestanda för
moderna vedeldade lokaleldstäder
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30689-1
B
550 kSEK
Projektledare:
Henrik Wiinikka
Projektledande organisation:
Energitekniskt centrum i Piteå
Övriga deltagande:
Lunds Tekniska Högskola
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0911-232384
[email protected]
Bakgrund
Intresset för att installera olika typer av vedeldade eldstäder har ökat på senare som en följd
av ett nyvaknat intresse för att installera slutna eldstäder som ett modernt inredningsalternativ
till öppna eldstäder för ökad trevnad och ”mysfaktor”. Parallellt med detta pågår en debatt
kring den småskaliga vedeldningens påverkan på luftkvaliten eftersom dessa anläggningar
(specielt gamla vedpannor) ofta eldas under ineffektiva förhållanden (bristfällig teknik
och/eller handhavande) vilket genererar relativt höga emissioner av hälsofarliga
luftföroreningar (främst kolväten och partiklar). Detta har lett till en viss skepticism hos
myndigheter både lokalt och central nivå kring användandet av vedeldningsteknik i större
skala. Trots de ökade intresset både marknads- och miljömässigt samt den teniska
utvecklingen som skett på området, finns fortfarande stora osäkerheter kring tex
nyttjandegrad, handhavande och emissionsprestanda vad gällande olika anläggningstyper,
känslighet och teknikläge.
Mål
Målsättningen med detta projekt är därför att förbättra kunskapsläget vad gällande emissioner
från olika typer av lokaleldstäder map typiska emissionsnivåer och variationer under normala
och varierande driftbetingelser och på så sätt förbättra underlaget för olika tekniska och
miljömässiga bedömningar.
De specifika delsyfterna med projektet är att; (i) bestämma emissionsprestanda och
utsläppsnivåer vid ”normal” rekommenderad användning för olika moderna och äldre
vedkaminer, (ii) bestämma olika vedkaminers funktion, prestanda och känslighet vid
varierande driftbetingelser och effektuttag och (iii) applicera en AMS (Aerosol Mass
Spektrometer) på vedeldad teknik för att få information om den kemiska sammansättningen
av partiklarna
Resultat
Experimenten i detta projekt visade att både äldre, moderna och utländska spetskaminer
brinner mycket bra vilket resulterar i låga utsläpp vid ”normal” rekommenderad eldning. När
effekten på kaminerna sänktes så ökade dock utsläppen signifikant för äldre och moderna
vedkaminer. Speciellt intressant är att moderna vedkaminer under rådande förhållanden inte
är speciellt mycket bättre än gamla kaminer trots att de har en isolerad förbränningskammare.
Den utländska spetskaminen brann dock fortfarande bra med låga utsläpp vid lägre last
jämfört med de andra kaminerna.
122
Tidsupplösta AMS mätningarna visade att de organiska partikelemissionerna var mycket
tidsberoende. De högsta emissionerna erhölls i samband med uppstart och vedinläggningar.
AMS metoden gav också en möjlighet att kvantifiera PAH emissioner med hög
tidsupplösning. Detta är unikt och av stor vikt eftersom PAH:er är nyckelkomponenter för att
förstå partiklarnas påverkan på hälsan.
Återstående arbete
För kamintillverkare återstår det att tillverka kaminer som fortfarande brinner relativt bra vid
varierande driftsbetingelser.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom 10 år.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är miljö- och /eller
tillståndsgivare och pannanläggningstillverkare.
123
30690-1 A Uppskattning av framtida underlag för småskalig kraftvärme i
Sverige
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30690-1
A
200 kSEK
Projektledare:
Thomas Sandberg
Projektledande organisation:
Institution Industriell ekonomi, KTH
Övriga deltagande:
Knut Bernotat
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
08-7907608
[email protected]
Bakgrund
Sverige kommer också i framtiden ha ett stort antal byggnader av olika slag som av uppenbara
skäl inte kan anslutas till de befintliga (utbyggda) fjärrvärmenäten. Samtidigt talar många
argument starkt för en gemensam värmeförsörjning för så många fastigheter som möjligt.
Större pannor ger högre verkningsgrad, bättre förbränningsegenskaper och rökgasrening och
kan använda sämre bränslen. Den centraliserade värmeproduktionen blir i sin tur grunden för
en decentraliserad kraftproduktion; kraftvärme har inte bara en överlägsen energieffektivitet
utan bidrar också till en tryggare elförsörjning.
Mål
Mot denna bakgrund blir projektets övergripande fråga: Vilken är potentialen för småskalig
(kraft)värmeförsörjning med biobränsle?
Projektet har två mål. För det första att (vidare)utveckla en metod som kan besvara denna
fråga både i stort för Sverige, en region, en kommun eller en del av en kommun, och i det
enskilda fallet för ett mindre samhälle, en del av ett större samhälle, en by, en samling av mer
eller mindre utspridda byggnader.
Det andra målet är att använda den nya metoden för att besvara frågan om potentialen om
småskalig (kraft)värmeförsörjning.
Resultat
Projektet har utvecklat två olika metoder för att beräkna potentialen för att bygga ut
(småskalig) fjärrvärme och kraftvärme, invånar- respektive byggnadsareaansatsen. I båda
fallen utgår man från statistik över de svenska tätorterna, dvs orter med minst 200 invånare. I
byggnadsareaansatsen använder man dessutom statistik över arean för olika byggnadstyper
inom varje tätort.
De två metoderna har sedan använts för att få fram mycket detaljerade beräkningar för tolv
effektklasser (varav fem kan sägas vara småskaliga) där värme- och eleffekt är kopplade till
varandra. För varje effektklass har beräknats potentialen för att bygga ny (kraft)värme dels
2010 (naturligtvis med dagens värmeanvändning) och dels 2030 där vi varierar antagandena
om hur invånarantal, byggnadsarea och värmeanvändning per m2 och år utvecklas.
Med tanke på att Sverige har 1940 tätorter, varav endast 309 har någon form av fjärrvärme
och inte fler än 50 kraftvärme, är potentialen för att öka värme- och elproduktionen stor. Den
utredning som gjorts visar att det i Sverige i dag finns värmeunderlag för drygt 1300 små
124
kraftvärmeanläggningar med värmeeffekter mellan 1 – 10 MW. De flesta, drygt 700, finns i
effektområdet 1 – 3 MW. Mot de 1 – 10 MW värmeeffekt svarar i studien 0,3 – 3 MW
eleffekt.
Utifrån prognoser för hur invånarantal och byggnadsarea kan utvecklas till 2030 och med
dagens värmeanvändning per m2 och år sker nästan inga förändringar alls i de nämnda
siffrorna (även om enskilda orter förskjuts mellan klasserna). Inte heller en minskning från
dagens ca 150 till 100 kWh per m2 ger någon förändring av antalet möjliga nya små
kraftvärmeanläggningar. Först när värmeförbrukningen antas minska till 50 kWh per m2 och
år sker en minskning till knappt 1100 anläggningar.
Samtidigt sker en förskjutning mot minskade värmeunderlag så att antalet orter med
värmeunderlag för mindre än 1 MW värmeeffekt ökar kraftigt. I dag finns värmeunderlag för
ca 150 små kraftvärmeanläggningar med en värmeeffekt under 1 MW. Med en minskning av
värmeanvändningen till 100 kWh per m2 och år ökar antalet till ca 250, med 50 kWh per m2
och år till ca 650. Teknik för anläggningar med värmebehov under 1 MW blir alltså allt mer
intressant.
Återstående arbete
Projektrapporten kommer att färdigställas under första halvåret 2011. Det blir sedan en fråga
för olika avnämare att bedöma möjligheterna att realisera den stora potential vi redovisar.
Tidsperspektiv
Det är svårt att bedöma på vilken sikt den småskaliga (kraft)värmen få ett verkligt
genombrott, det beror inte bara utvecklingen på elmarknaden och de stödsystem som finns
utan också på särskilda insatser från myndigheter och företag.
Avnämare
De som främst kommer att kunna implementera/nyttiggöra resultaten är dels olika
myndigheter som kan initiera program för att utveckla småskalig (kraft)värme, dels forskare
som kan svara för den teknikutveckling som måste till i de lägre effektklasserna, dels
utrustningstillverkare som kan satsa på de lägre effektklasserna.
125
30690-1 B Eldningsoljeersättning med flytande biobränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID:
Total budget (inkl EM)
30690-1
B
88 kSEK
Projektledare:
Hans Gulliksson
Projektledande organisation:
Energikontor SO
Övriga deltagande:
Olof Berglin, Högskolan i Kalmar
Kontaktuppgifter:
Telefon:
E-Mail
Energikontor SO
P G Vejdes väg 15
351 96 Växjö
0470-723320
[email protected]
Bakgrund
De fossila oljereserverna är ändliga och blir på grund av detta allt dyrare och knappare.
Dessutom ger användningen av fossila bränslen upphov till koldioxidutsläpp. En möjlighet är
att ersätta delar av den fossila oljan med biooljor av olika slag. Traditionellt har biooljor
använts framför allt i livsmedelsindustrin, men även inom kemisk industri samt
foderindustrin.
Åker och nedlagd, ej beskogad åkermark skulle kunna odlas med energigrödor (bland annat
oljeväxter) och energilövträd i en omfattning av 300 000-500 000 hektar, något som inte
äventyrar landets livsmedelsförsörjning. I ett svenskt perspektiv skulle det behövas att ersätta
130 TWh med bioråvaror från skog- och jordbruk.11 Enligt statistik från
SCB/Energimyndigheten förbrukades 2005 som bränsle och drivmedel i el- och värmeverk
motsvarande 1,07 TWh biooljor, och 2006 preliminärt motsvarande 1,92 TWh, varav
övervägande delen gäller värmeproduktion.
Mål
Avsikten med att göra den här förstudien om biooljor är att se om det är möjligt att ersätta en
del eldningsolja med flytande förnyelsebara bränslen samt behov av FoU inom området.
Frågor som skall besvaras är:
-
Vilken roll kan flytande biobränslen av olika slag komma att få i Sverige som
oljeersättning för uppvärmning?
-
Vilka behov finns för utveckling av förbränningstekniken för biooljor?
Biooljor omfattar i den här rapporten flytande biobränsle baserade på vegetabiliskt och
animaliskt material.
För att kunna ge intressanta bidrag till Sveriges bränsleförsörjning bör ett flytande
förnyelsebart bränsle kunna generera bidra med minst 0,2 TWh/år (cirka 20 000 m3/år).
Svartlut, som traditionellt eldas i pappersbrukens sodapannor och framöver i första hand ska
nyttjas som drivmedel, ingår ej i denna studie.
11
Bioenergi – till vad och hur mycket? Formas, 2007
126
Resultat
En sammanställning av uppskattade potentialer för inhemska biooljor finns i tabellen nedan.
Värmevärdet för biooljor varierar mellan 34 och 38 MJ/kg.
Bioolja/flytande bränsle
Rapsfettsyra/
Glycerol
Tallbeckolja
Importerad bioolja
Återvunnen olja/matolja
Rapsolja för energi
Pyrolysolja
Olja från djurfett
Bedömd mängd t/år
Energi TWh/år
2-3000
>0,21
20 000
> 300 000
>3,2
Beroende på användarsidans
intresse
cirka 15 000 om ökad
>0,15
återvinning
10 000 – 20 000
0,11-0,21
I Sverige tillverkas i dagsläget ingen pyrolysolja, om så ska
ske är storskalig produktion aktuell
oklart
-
Eldningsteknik för storskalig användning finns kommersiellt tillgänglig.
Återstående arbete
Kriterier för att värdera behov av framtida FoU kring biooljor i programmet småskalig
uppvärmning med biobränslen är
-
Dels användning inom småskalig bioenergiområdet
-
Dels att volymerna inom detta område beräknas vara mer än 20 000 ton per år
Ingen av oljorna klarar dessa båda kriterier. För att kunna utnyttja bioolja/flytande biobränsle
potentialen på bästa möjliga sätt behövs i första hand teknikutveckling inom bland annat
följande områden:
-
Standardisering och kvalitetssäkring,
-
Hanteringssäkerheten av biooljan/flytande biobränsle
Tidsperspektiv
Resultaten av studien utnyttjas för planering av fortsatta insatser inom programmet Småskalig
användning av biobränslen och har utnyttjats under programperioden.
Avnämare
Resultaten skall i första hand användas av Energimyndigheten och programrådet inom
Småskalig uppvärmning med biobränslen.
127
30690-1 C Utvecklingsläge för småskalig kraftvärme
Projekt ID:
Delprojekt-ID:
Total budget (inkl EM)
30690-1
C
155 kSEK
Projektledare:
Björn Kjellström
Projektledande organisation:
Exergetics AB
Övriga deltagande:
Hassan Salman, ETC Piteå
Kontaktuppgifter:
Telefon:
E-Mail:
Exergetics AB
Stockvik
619 91 Trosa
0156- 13939
[email protected]
Bakgrund
Ökande elpriser har medfört ett ökande intresse för utnyttjande av små värmeunderlag (under
10 MW) för kraftvärmeproduktion. En kartläggning av utvecklingsläget för småskalig
kraftvärme genomfördes 2007 av TPS med finansiering från Energimyndigheten.
Slutsatsen var att flera olika processer utvecklas och demonstreras i europeiska länder med
högre elpriser än i Sverige och att några av dessa skulle kunna ge marginella
elproduktionskostnader under 600 kr/MWh vid utnyttjningstider i intervallet 4000 – 6000
timmar per år. Underlaget för ekonomiska kalkyler bedömdes emellertid som osäkert
eftersom väl dokumenterade drifterfarenheter föreföll saknas. Det bedömdes att bättre
underlag skulle kunna erhållas genom kontakter med anläggningsinnehavare och eventuellt
besök vid utvalda anläggningar för närmare diskussion av drifterfarenheterna.
Mål
Målet för projektet är att ge svar på följande frågor:
-
Vilka småskaliga kraftvärmeprocesser kan väntas bli lönsamma i Sverige
-
Vilken teknikutveckling bör göras i Sverige för att underlätta introduktionen och/eller
öka svensk industris exportmöjligheter?
Resultat
Projekttiden är förlängd till 2011-06-01 och de resultat som nu kan presenteras är preliminära.
Det kan konstateras att anläggningar med mottrycks ångturbin med värmeeffekter ner mot 6
MW finns i drift och att elproduktionskostnad ner mot 600 kr/MWh förutsätter
utnyttjningstider över 6000 timmar/år eller förhållandevis låg bränslekostnad.
Över 150 anläggningar med organisk ångcykel (ORC) har levererats med värmeeffekter 2 – 5
MW. Marginell elproduktionskostnad ner mot 600 kr/MWh förutsätter förutsätter
utnyttjningstider över 6000 timmar/år eller förhållandevis låg bränslekostnad.
När det gäller gengasmotorkraftverk har Babcock&Wilcox Völund levererat tre anläggningar
till Japan. Demonstrationsanläggningen i Harboöre för 1,5 MWe/2,6 MWv är i kommersiell
drift sedan 1994. Aktuella uppgifter om specifik investering saknas. En
demonstrationsanläggning baserad på två-stegsförgasning enligt Viking-processen (med
pyrolysskruv) 0,5 MWe/1 MWv är under uppförande i Hilleröd, Danmark. En
demonstrationsanläggning för 1,2 MWe/2,2 MWv baserad på cyklonförgasning uppförs i
Hortlax. Drifterfarenheter från dessa anläggningar saknas. Erfarenheter från anläggningar med
värmeeffekter ner mot några 100 kW från bl.a. Finland och Tyskland tyder på att framförallt
128
utformningen av styr- och övervakningssystem som medger säker, oövervakad drift, är ett
stort problem.
Indisk gengaskraftverksteknik saknar sådana system och medför problem med hantering av
tjärhaltigt kondensat.
Minst tio anläggningar med Stirlingmotorer som ger 35 kWe/150 kWv har byggts varav fem
med biopanna och fem med uppströmsförgasare och gasbrännare. Uppskattad
elproduktionskostnad c:a 2700 kr/MWh vid utnyttjningstid 7000 timmar/år och bränslepris
200 kr/MWh.
Uppgifter om drifterfarenheter från den externeldade gasturbin 100 kWe/200 kWv som
installerats i England har inte gått att få fram.
Återstående arbete
Fortsatta kontakter med leverantörer och anläggningsinnehavare kommer att ske under
perioden fram till projektets slutdatum 2011-06-01.
Tidsperspektiv
Resultaten kan inom det närmaste året utnyttjas som beslutsunderlag beträffande
utvecklingsinsatser av Energimyndigheten och som beslutsunderlag vid planering av
nyinvesteringar i närvärmeanläggningar av energiföretag och konsulter.
Avnämare
De som främst kommer att utnyttja resultaten är Energimyndigheten samt energiföretag och
konsulter med intresse för kraftvärmeproduktion i närvärmeanläggningar.
129
30690-1 D Upplevda barriärer för fortsatt pelletseldning
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30690-1
D
100 kSEK
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
ÄFAB
Lotsgatan 6
531 30 LIDKÖPING
0510- 262 35
[email protected]
Projektledare:
Bengt-Erik Löfgren
Projektledande organisation:
ÄFAB
Övriga deltagande:
Irene Weiner PellSam
Bakgrund
Det positiva resultatet av konsumentundersökningen "Att elda med pellets" som genomförts
av Testlab är ifrågasatt. Enligt uppgift genomfördes undersökningen som en telefonintervju
bland 431 hushåll som eldar med pellets. Totalt var det 557 pelletskunder som kontaktades
från början, men av dessa uppgav 126 st att de av en eller annan anledning "hade slutat elda
med pellets".
Av någon outgrundlig anledning blev dessa konsumenter aldrig tillfrågade om anledningen till
varför man slutat elda pellets. Detta trots att det troligen är just dessa kunders inställning till
pelletseldning, som är den mest intressanta, om man vill hitta de svaga punkter som behöver
förbättras för att pellets som energikälla skall vara attraktiv också i framtiden.
Mål
Eftersom företaget som ringde runt bland kunderna ändå sparat en notering om vilka kunder
som slutat elda med pellets fanns ett intressant antal kunder att intervjua med avsikt att ta reda
på varför man slutade med pelletseldning.
Målet har därför varit kontakta dessa kunder som slutat elda med pellets och ta reda på
orsaken till varför man slutat.
Resultat
När vi utgick från vårt frågeschema så fann vi snart att den tidigare undersökningen missat en
ganska stor grupp. Hela 20/107 st (19 %) visade sig trots allt elda pellets trots att man blivit
avbockade som att man slutat elda. Vi har inte försökt att ta reda på varför, men en trolig
orsak kan vara att man ringt olämpligt, eller att man inte fått tag på rätt person i hushållet etc.
Annars var den viktigaste anledningen till att man slutat att man har bytt värmesystem. Hela
51/107 eller 47 % hade investerat i någon annan värmekälla. Intressant är då att ta redan på
vad man väljer istället. Det är här ingen som helst tvekan om att det är värmepumpen som är
det hetaste alternativet när man byter värmesystem. Hela 69 % har valt någon form av
värmepump och 23 % har konverterat till fjärrvärme.
Relativt många 35/107 eller 33 % hade slutat elda pellets helt enkelt därför att de sålt huset
och flyttat. När vi sedan går lite djupare in på de 35 som sålt huset och flyttat så frågade vi om
de hade en aning om huruvida de nya ägarna fortsatt att elda med pellets. 5 st visste inte hur
det låg till, medan 29/35 visste med säkerhet att nya ägaren fortsatte att elda pellets. Det var
bara en enda som svarade att den nya ägaren hade slutat med pelletseldningen.
130
Slutsats: Enligt undersökningen ”Att elda med pellets” antogs 126 st av totalt 547 st (22,6 %)
befintliga pelletskunder ha slutat elda med pellets under det senaste året. Riktigt ”så illa” var
det nu inte.
Om vi sedan räknar de 20 som trots allt eldar med pellets och de 29 nya ägarna till de sålda
husen, är det 58/533 eller ”bara” är omkring 11 % som slutat elda. Dryga 10 % är illa nog.
Om branschen inte kan behålla ens de som redan är kunder är det illavarslande när det gäller
att hitta nya kunder.
Återstående arbete
Projektet av avslutat och resultatet presenterat på Energimyndighetens Programkonferens i
Piteå, i tidningen Bioenergi. Resultaten kommer även att presenteras vid SVEBIO:s
Pelletsdagar i Falkenberg 2011.
Återstår för branschorganisationer och myndigheter att hitta nya argument eller
prisindikationer om vi vill behålla en villamarknad för pelletsteknik.
Tidsperspektiv
För närvarande finns c:a 125 000 pelletseldade villor i landet. Under 2010 har det totala
antalet minskat med 6- 8 000 anläggningar. Risken är uppenbar att villamarknaden för pellets
är borta inom något år om vi inte kan vända denna trend.
Positivt är dock att pelletskaminen ökar försäljningsvolymerna. De senaste årens kalla vintrar
har gett ett uppsving för pelletskaminen som komplement till luftvärmepumpar.
Avnämare
De som främst kommer att kunna implementera/nyttiggöra resultaten är politiker och
beslutsfattare som kan påverka energiskatter och avgifter.
131
30691-1 H Utveckling av energieffektiv partikelavskiljning i
närvärmepannor,
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
H
1988 kSEK
Projektledare:
Roger Hermansson
Projektledande organisation:
Luleå tekniska universitet
Övriga deltagande:
Swebo Bioenergy, ETPC Umeå
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Roger Hermansson
Avd Energiteknik, Ltu
491 87 Luleå
0920-491116
[email protected]
Bakgrund
Partikelutsläpp från biobränsleeldade pannor är normalt förhållandevis höga och det kan
förutses att skärpta krav kommer att ställas för att minska dessa utsläpp. För pannor i
villastorlek och för mindre fjärrvärmeanläggningar har reningstekniken hittills varit för dyr
och därför inte tillämpats i nämnvärd utsträckning. Den teknik som används (ADIAK) har
tidigare demonstrerats med goda resultat vid torkning av luft som cirkulerats i virkestorkar.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med projektet är att visa och testa en teknik som
ger ökad energiåtervinning från rökgaser från närvärmepannor eldade med fuktiga bränslen
och samtidigt minskar partikelutsläppen från anläggningen.
Resultat
Den inledande utvärderingen av hittills gjorda experiment antyder att förväntade resultat
kommer att uppnås, nämligen:
-
Avgiven effekt från anläggningen ökas med uppemot 40 procent vid rimliga
returtemperaturer i fjärrvärmenätet. Detta jämfört med en anläggning utan
energiåtervinning.
-
Partikelutsläppen reduceras med minst 30 procent jämfört med utsläpp från en
anläggning försedd med enkel cyklon för partikelavskiljning.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet är att
-
klarlägga långtidsstabiliteten hos den absorptionslösning som används
-
vidareutveckla styrningen av systemet för optimerad och säker drift
-
dimensionera och kostnadsoptimera systemet för pannor av olika storlekar
-
ytterligare verifiera grad av energiåtervinning och partikelavskiljning
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom 3-5 år
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är vår samarbetspartner som
är leverantör av färdiga närvärmeanläggningar avsedda för fuktiga biobränslen. Även andra
132
tillverkare av sådana anläggningar liksom företag som enbart tillverkar utrustning för
rökgasrening och värmeåtervinning kan nyttiggöra resultaten.
133
30693-1 A Biobränslen i mindre industrier
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
A
300 kSEK
Projektledare:
Björn Zethræus
Projektledande organisation:
Linnéuniversitetet (Växö Universitet)
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0470 708738
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är att det finns en stor men i huvudsak obeaktad
potential att använda biobränslen i processindustri. Huvudintresset vad gäller biobränslen –
både nationellt och internationellt – riktas dels mot tillämpningar vid låg temperatur (el- och
värmeproduktion) och dels mot termokemisk konvertering av fast biomassa till flytande eller
gasformiga bränslen för transportsektorn. Det finns dock en stor sektor utanför dessa, en
sektor där uppgraderingen av bränslet kan begränsas till torkning/malning eller där enklare
förgasningsteknik utan stora krav på hetgasrening kan användas, och det är användning av
biobränslen direkt i processugnar för tegel, cement, glas eller värmning av stål inför valsning.
Nationellt sett är denna typ av tillämpningar av begränsad omfattning men både inom
Europeiska federationen och internationellt finns en enorm marknad för denna typ av
tillämpningar, förutsatt att tekniken utvecklas från dagens nivå.
I Sverige används redan idag pulverbrännare för träpulver på flera värmeverk och även i
mesaugnar och förgasning används integrerat i en industriell produktionsprocess vid
åtminstone ett pappersbruk. Vi har alltså en teknikbas inom Sverige, en bas som
förhållandevis enkelt skulle kunna utvecklas till robust, billig och pålitlig teknik avsedd för en
internationell exportmarknad.
Mål
Projektets mål är dels att indikera hur stor marknaden för direkteldning i processugnar faktiskt
är, dels att indikera vilka branscher som skulle vara de mest näraliggande för svensk teknik
och dels att indikera vilken typ av teknikutveckling som behövs för att dagens teknik skulle
kunna anpassas till dessa nya tillämpningar.
Resultat
Flera internationella studier visar att cementindustrin globalt sett är en av de stora källorna till
utsläpp av fossil koldioxid. I rapporten påpekas att cementugnar och mesaugnar har stora
likheter, att mesaugnarna i Sverige till stor del eldas med barkpulver samt att – om fukthalten
i barken eller träbränslet är över 10 % – en syrgasberikning till 24 volym % kan vara
tillräcklig för att uppnå tillräckligt hög temperatur för cementproduktion.
För att ersätta 30 % av den olja som används i stålverk i Kina och som huvudsakligen
förbrukas i ämnesvärmningsugnar skulle det behövas ungefär 2 500 000 träpulverbrännare i
storlek omkring 50 – 200 kW, vilket är typiska effekter för de oljebrännare som används i
värmugnar. Detta är en storlek av brännare som finns och tillverkas i Sverige – men
134
konstruktionen behöver modifieras för att tåla de höga flöden av värmestrålning de skulle
utsättas för vid ämnesvärmning.
Flera av de hittills uppnådda resultaten pekar i samma riktning: Teknik som idag finns
tillgänglig på kommersiell basis i Sverige skulle med måttliga utvecklingsinsatser kunna finna
en stor internationell marknad.
Vi har även haft kontakt med ett antal företag i Sverige för att pejla intresset för att delta i
eventuella framtida utvecklingsprojekt.
Återstående arbete
Det som återstår att göra är att ytterligare komplettera rapporten med en beskrivning av vad
som skulle behövas för att svensk förbränningsteknik skulle kunna få ett genombrott även
inom planglas- och förpackningsglasindustrin.
Tidsperspektiv
Avsikten med projektet är i första hand att tydliggöra en potentiell marknad för svensk
bioenergi- och förbränningsteknik men för vissa sektorer, i första hand kanske
cementindustrin, skulle kommersiellt tillgänglig brännarteknik för träpulver kunna
marknadsföras redan inom tre till fem år – förutsatt att utvecklingsprojekt initieras.
Avnämare
Tillverkare av brännare, bränslehanteringsutrustning och processtyrsystem.
135
30693-1 B Optimalt nyttjande av svårare bränslen eldade i pannor avsedda
för närvärme
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
B
1853 kSEK
Telefon:
E-Mail:
0920-491307
[email protected]
Projektledare:
Joakim Lundgren
Projektledande organisation:
Luleå tekniska universitet
Övriga deltagande:
Swebo Bioenergy
Kontaktuppgifter
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är att de närvärmeanläggningar som enligt vår
mening bör byggas borde baseras på lokalt tillgängliga bränslen, t.ex. grot, åkergrödor,
rörflen, hästgödsel eller andra svårare biobränslen. Detta för att undvika att konkurrera om
samma råvara som behövs i pappers och massabruk, pelletsfabriker och i framtida
bioraffinaderier. Tidigare arbeten har dock visat att förbränning av svårare biobränslen som
skogs- och jordbruksrester kan ge upphov till högre NOx och partikelutsläpp samt minskad
tillgänglighet orsakade av askrelaterade driftsproblem.
Mål
Det huvudsakliga målet med projektet är att undersöka möjligheten att reducera utsläppen av
partiklar vid förbränning av skogs och jordbruksrester via sameldning med rörflen. I projektet
kommer även en brännkammare, tidigare utvecklad av Ltu och Swebo Bioenergy AB, och
primärt avsedd för eldning av oförädlade biobränslen, att anpassas och modifieras för eldning
av torrare biobränslen som exempelvis rörflensbriketter.
Resultat
Eldningsexperiment med grot, hästspillning och råflis med och utan tillsats av rörflenspellets
har utförts. Vid sameldning har ca 50 vikt% rörflenspellets tillsatts. Preliminära analyser visar
att partikelutsläppen minskar i storleksordningen 25-30% vid sameldning av rörflen. Däremot
ökar askmängden markant, även om det under försöken inte bidrog till några större
driftproblem. Under kontinuerlig drift måste dock askutmatningssystemet vara betydligt
effektivare än det som används idag.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning är just att anpassa
förbränningssystemen så att de kan hantera en större mängd aska som dessutom i vissa fall
delvis har sintrat (smält ihop). En annan viktig praktisk fråga är också hur bränslet på ett
smidigt sätt ska blandas utan att det kräver betungande merjobb av brukaren.
136
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos gemene man inom två-fem år,
bland annat beroende på biobränslepriser och eventuella kommande skärpta krav på utsläpp
av partiklar vid biobränsleeldning.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är ägare av
biobränslebaserade fjärr- och närvärmesystem, men också lantbruk med som producerar/vill
producera värme/kraftvärme från jordbruksrester och åkergrödor i pannor i storleksklassen ca
100 kW och uppåt.
137
30693-1 D Högtemperaturkorrosion
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
D
1200 kSEK
Projektledare:
Lars-Gunnar Johansson
Projektledande organisation:
Kompetenscentrum Högtemperaturkorrosion (HTC)
Övriga deltagande:
SP Sveriges Provnings & Forskningsinstitut, Janfire AB,
Sonnys Maskiner AB, TräEnergi Teknik AB
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Chalmers
41296 Göteborg
031 7722872
[email protected]
Bakgrund
Anläggningar för småskalig eldning av pellets drabbas ofta av korrosion vid höga
temperaturer. I synnerhet drabbas brännarna vilket medför en påtaglig risk för driftstörningar
och haverier . Företrädesvis används i dessa tillämpningar olika typer av värmehärdiga stål,
mest FeCrNi-legeringar. Dessa ”rostfria” stål kan användas för materialtemperaturer upp till
ungefär 800oC på grund av att de bildar en skyddande kromhaltig oxid på ytan. HTC har visat
att bränslen med högt alkaliinnehåll och låga halter svavel ger askor som tenderar att bryta
ned den kromhaltiga skyddande oxid som normalt bildas på rostfria stål. Orsaken är att alkalit,
tillsammans med syrgas från rökgasen reagerar med kromet i den skyddande oxiden under
bildning av alkalikromat(VI) och järnoxid. När den skyddande oxiden förbrukats på detta sätt
accelererar korrosionen kraftigt. Denna typ av angrepp medför en snabb materialförlust och
medför dessutom att askan kontamineras med krom. Den ökade användningen av alternativa
(askrika) bränslen (pellets) kan förväntas påverka korrosionsförhållandena.
Mål
Projektet mål är att öka förståelsen för hur korrosionen beror av samspelet mellan
materialsammansättning, materialtemperatur, asksammansättning och eldningsförhållandena.
På längre sikt är målet att lösa korrosionsproblemen genom en kombination av materialval,
kontroll av asksammansättning och konstruktiv utformning av pannan. Inom projekt
identifieras och undersöks högtemperaturkorrosionsproblem vid eldning av pellets, särskilt
askrika pellets. Projektet består av fyra delar: Inventering och dokumentation av erfarenheter
av korrosion från fält, design och konstruktion av en kyld korrosionssond, genomförande av
korrosionsförsök med sonden i en kommersiell pelletspanna samt laboratorieundersökningar
av sambandet mellan askans och rökgasens sammansättning, temperatur och
korrosionsangrepp för relevanta material.
Resultat
Inventeringen har gett värdefulla insikter om när och var korrosionsproblem uppträder medan
laboratorieförsöken gjort det möjligt att undersöka korrosionsangreppet på ett detaljerat sätt.
Projektet har lyckats med sin föresats att ta fram en fungerande korrosionssond för denna typ
av brännare. Korrosionssonden är den första i sitt slag och gör det möjligt att jämföra
korrosionsbeständigheten hos olika material i en viss panna som funktion av
materialtemperaturen. Dessutom kan korrosiviteten hos olika bränslen jämföras och det är
möjligt att undersöka hur förändringar i panndesign och i panndrift påverkar korrosionen.
138
Återstående arbete
Korrosionssonden som tagits fram inom projektet gör det möjligt att på ett rationellt sätt
arbeta för att lösa förekommande korrosionsproblem genom optimering av materialval,
brännardesign eller panndrift. Det vore därför naturligt om föreliggande projekt följs upp med
ett nytt projekt som använder sig av korrosionssonden för att jämföra korrosionsegenskaperna
hos olika material i brännare av olika typ. En sådan studie skulle bland annat kunna ge
brännartillverkarna viktig hjälp när det gäller att välja mer lämpliga konstruktionsmaterial och
för att lösa korrosionsproblem.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten från projektet kommer att få en tillämpning för brännardesign
inom 3-5 år
Avnämare
Resultaten kommer främst att implementeras/nyttiggöras av tillverkare av brännare och
pannor.
139
30693-1 E Reningssystem för sura rökgaser för närvärmepannor
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
E
269 kSEK
Projektledare:
Henrik Wiinikka
Projektledande organisation:
Energitekniskt centrum i Piteå
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0911-232384
[email protected]
Bakgrund
Vid ökad konkurrens om biobränslena kommer andra bränslen än enbart ren stamved att
behöva eldas i småskaliga biobränsleanläggningar som tex torv, som ofta innehåller höga
svavelhalter, som vid förbränning bildar svaveldioxid (och svavelsyra). Andra exempel på
bränslen som kan vara aktuella för småskalig eldning är halmbaserade biobränslen, som oftast
innehåller höga klorhalter som kan bilda saltsyra vid förbränningen.
3nine AB:s centrifugalseparering för partikelavskiljning i rökgaser är en metod som kan vara
ekonomiskt fördelaktig för småskalig biobränsleeldning då den kan avskilja partiklar ner till
ca 0.5 µm [1]. För att öka avskiljningen av mindre partiklar samt för att kyla rökgaserna
fuktas rökgaserna upp. Stoft från god förbränning innehåller hygroskopiska salter som redan
vid 60 % relativ fuktighet suger åt sig vatten. Det är dock ännu inte helt klarlagt hur stor del
av partiklarna mindre än 0.5 µm som kan avskiljas från rökgaserna.
Utsläppen av sura rökgaser kan reduceras signifikant om man tillsätter kalk till rökgaserna
eftersom svaveldioxiden reagerar med kalkpartiklarna. Beroende på vilken kalk som används.
Eftersom vatten redan tillsätts till rökgaserna i 3nine tekniken lämpar sig den troligen bra att
kombinera med kalktillsatts för att reducera svaveldioxiden i rökgaserna eftersom kalk kan
blandas in i vattnet (kalkslurry). Det kombinerade systemet fungerar därmed som en skrubber
(spraytornet) och en partikel och dropp avskiljare (centrifugalseparatorn).
Fördelen med den kombinerade metoden är att den blir mindre kostnadskrävande och har
bättre driftssäkerhet än traditionella metoder för avskiljning av partiklar och sura ämnen.
Detta system skulle också kunna fungera vid rening av rökgaser från avfallsförbränning.
Målsättningen med detta arbete är därför att undersöka om 3nine AB:s rökgasreningsteknik
går att kombinera ihop med kalkinsprutning för att reducera svaveldioxid från rökgaser utan
att samtidigt öka utsläppen av stoft.
Mål
Målsättningen med detta arbete är därför att undersöka om 3nine AB:s rökgasreningsteknik
går att kombinera ihop med kalkinsprutning för att reducera svaveldioxid från rökgaser utan
att samtidigt öka utsläppen av stoft.
Resultat
Koncentrationen av SO2 i rökgaserna reducerades från 100 ppm till 28 ppm och från 400 till
200 ppm när kalkstenspartiklar tillsattes till rökgaserna. Koncentrationen av stoft i rökgaserna
ökade dock något från ca 20 mg/Nm3 till 30 mg/Nm3 (13 % CO2). Ökningen av stoft är dock
140
inte speciellt stor om man tar hänsyn till de generella utsläppskraven för stoft (100 mg/Nm3,
13 % CO2).
I detta arbete har vi därmed visat att centrifugalavskiljning i labbskala kan kombineras med
kalkstentillsatts (partiklar) för att reducera SO2 i rökgaserna utan att partikelkoncentrationen i
rökgaserna ökar väsentligt trots att partiklar (kalksten) tillsätts till rökgaserna. Inga andra
negativa aspekter som exempelvis igensättning av lamellerna i separatorn med kalksten kunde
noteras under experimenten.
Återstående arbete
Det naturliga steget efter detta arbete är att testa konceptet i fullskala för att se hur ett
kombinerat system fungerar under mer verkliga förhållanden under lång tid.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom 5 år.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är systembyggare.
141
30693-1 F Avskiljning av stoft med rökgaskondensering
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
F
200 kSEK
Projektledare:
Marie Rönnbäck
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 05
[email protected]
Bakgrund
För mindre anläggningar innebär stoftrening till låga nivåer med konventionell
stoftreningsteknik en relativt hög investering. Större anläggningar har däremot idag normalt
hårda krav på stoftemissioner och har stoftrening i form av el- eller textilfilter. Vid fuktiga
bränslen är även rökgaskondensering vanlig för energiåtervinning. Rökgaskondensorn är då
placerad efter stoftreningen i rökgasflödet och är en väl etablerad teknik.
SP Energiteknik har i en nyligen avslutad studie åt Värmeforsk visat att det med en
rökgaskondensor är teoretiskt möjligt att avskilja stoft med god verkningsgrad, inklusive
submikrona partiklar, förutsatt att tekniken optimeras för partikelavskiljning. I skrubbrar har
vattendropparnas storlek, fallhastighet och förhållande i hastighet mellan vätske- och gasflöde
avgörande betydelse. Bäst avskiljning ger venturi-skrubbern, som är en kommersiell teknik
inom exempelvis stål-, pappers och kemiindustri. Med det bakgrundsmaterial som finns
framtaget är nästa steg att demonstrera och utvärdera tekniken vid biobränsleeldning.
I takt med att användningen av askrika bränslen ökar, kommer behovet av kostnadseffektiv
stoftrening att öka. Askrika bränslen har höga stofthalter i rågasen, och andelen submikrona
partiklar är ofta hög. Andelen submikrona partiklar härstammar till stor del från oorganiskt
material i askan och kan påverkas marginellt genom effektiv förbränning.
Rökgaskondensering, modifierad för optimal stoftreduktion, erbjuder en robust och
bränsleflexibel lösning. Vid fuktiga bränslen blir även energivinsten av betydelse.
Småskalig biobränsleförbränning är en av de största källorna till partiklar i luften i Sverige
och i Europa. På senaste år har speciellt de submikrona partiklarna i stoftutsläpp
uppmärksammats som en orsak till ökad dödlighet hos människor. Intresset för minimering av
stoft, inte minst de submikrona partiklarna, är stort i Europa, och en demonstation och
utvärdering av lämplig teknik ger svensk industri konkurrensfördel, och banar även vägen för
europeiskt samarbete inom området.
Mål
Målet med projektet är att skapa förutsättningar för demonstration av rökgaskondensering
lämplig för reduktion av stoft vid hög stoftbelastning och stor andel submikrona partiklar vid
eldning av biobränslen i anläggningar mindre än 10 MW. I takt med att både användning av
askrika bränslen och kraven på låga stoftutsläpp ökar, ökar också behovet av teknik anpassad
(tekniskt och ekonomiskt) i detta effektområde.
142
Resultat
En litteraturstudie genomförts och en lista på möjliga tillverkare av rökgaskondensatorer och
andra stoftavskiljningsmetoder är påbörjad. Rapport för projektet är påbörjad och nästa steg är
kontakt med tillverkare och kartläggning av aktiva forskargrupper inom området.
Återstående arbete
Det som återstår fram till praktisk tillämpning av stoftavskiljning med rökgaskondensor vid
mindre anläggningar är dels att det sätts krav på tillåtet stoftutsläpp så att rening blir
tvingande, dels att frågor kring rening av kondensatet löses.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kan få en tillämpning för gemene man omedelbart på längre sikt,
eftersom hårdare krav på stoftutsläpp inte diskuteras idag.
Avnämare
Den som i första han kan nyttiggöra resultaten är användare av förbränningsutrustning.
143
30693-1 G Rökgasbrunn för minimering av utsläpp vid förbränning av
åkerbränslen, vidareutveckling
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
G
658 kSEK
Projektledare:
Johan Yngvesson
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Olof Arkelöv, KanEnergi Sweden AB
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 26
[email protected]
Bakgrund
Det finns en stor potential av ”nya” biobränslen, såsom halm, perenna gräs, mm. Nya
snabbväxande bränslen har generellt högre askhalt och högre innehåll av surgörande
komponenter som klor och svavel än rent stamträ, varvid utsläpp av stoft, svaveldioxid och
väteklorid blir högre. Rökgasens fukt kan bli mycket sur och aggressiv om halterna av svavel
och klor är höga. Vid spannmålseldning har korrosionsskador uppstått snabbt då fukt
kondenserat, även på rostfritt material. Korrosionsskador i närmiljön (plåttak, hängrännor osv)
har rapporterats, och dessa ämnen bidrar även till försurning av miljön. Genom att leda
rökgaserna genom en rökgasledning i mark till en rökgasbrunn, har det i den föregående
studien konstaterats att det går att minska stoftutsläppen och att kondensera ut stora delar av
de sura ämnena.
Idag används rökgasbrunnar i första hand för oljebrännare vid spannmålstorkar, men på de
senaste åren har minst ett 10-tal rökgasbrunnar installerats för mindre spannmålspannor. Ett
askrikt bränsle med högt innehåll av sura ämnen ställer andra krav på val av fläkt,
säkerhetssystem, omhändertagande av kondensat mm. Tekniken finns beskriven och
utvärderad i det föregående projektet, där förslag tas fram till förbättringar och man pekar på
problemet med stora kondensatmängder vid större anläggningar. Vid mindre anläggningar
(<50 kW) kan brunnen göras tät, kondensatet pH-stabiliseras enkelt med kalkstensmjöl, och
mängden minskas i tillräcklig mån genom avdunstning. Vid större anläggningar måste
kondensatet dräneras ut i marken eller omhändertas på annat sätt. Det finns också frågetecken
kring hur uppvärmning av mark påverkar funktionen om anläggningens effekt ökar.
Mål
Det övergripande målet är att öka kunskapen kring hur en rökgasbrunn kan se ut och verifiera
dess förmåga att avskilja stoft och sura komponenter i rökgaserna samt redogöra för hur
rökgaskondensatet bör hanteras.
I projektet ingår att beskriva två värmeanläggningar mellan 50 kW och 5 MW som använder
jordbruksbränslen och som har en rökgasbrunn installerad och vilka komponenter som ingår i
dessa konstruktioner. Det ingår även att visa på avskiljningen av stoft och sura komponenter i
rökgaserna för två olika konstruktionskoncept av rökgasbrunnen, med och utan
vatteninsprutning i rökgaserna, på de beskrivna anläggningarna. Vidare skall projektet leda till
att klargöra vilka regelverk som omgärdar rökgaskondensatet och ge exempel på hur det kan
144
hanteras för att uppfylla eventuella krav samt på vilket sätt uppvärmningen av marken kan
påverka funktionen på lång sikt.
Resultat
Två anläggningar är identifierade, en 60 kW biobränslepanna som eldas med spannmål (och
även provades med rörflen) på Gullbringa Säteri i Hålta utanför Kungälv och en satseldad
panna på 1 MW som eldas med halm, på ett lantbruk i Värsås utanför Skövde. Avgaserna kyls
ner efter pannan, genom utspädning med luft med en ejektorfläkt, och leds därefter via ett
plaströr till brunnen. Konstruktionen utrustades även med ett vattenmunstycke i rökröret för
besprutning av rökgaserna. Vid mätningarna mättes halterna av stoft samt svaveldioxid och
klorid i rökgaserna, efter pannan och efter brunnen. Samtidigt mättes halterna av koldioxid,
kolmonoxid och syre samt rökgastemperatur. De båda anläggningarna provades med
respektive utan vatteninsprutning i rökgaserna. Analyser av rökgaskondensat, bränsle och
aska har också avklarats.
Konstruktionen av rökgasbrunnen, med en ejektorfläkt på rökröret för kylning av rökgaserna,
fungerar bra och gör att kostnaderna kan hållas nere med plaströr i marken istället för syrafast
stål. Kyleffekten från den inblandade luften gör att rökgastemperaturen efter ejektorfläkten är
omkring 40 °C. Vid brunnen är temperaturen omkring 30 °C och markuppvärmningen kan
därför avskrivas som icke relevant för konstruktionen.
Utsläppen av stoft efter rökgasbrunnen var som lägst mellan 20 respektive 80 mg/(Nm3 torr
gas vid 13 % O₂) på 60 kW respektive 1 MW anläggningen. Detta kan jämföras med
Naturvårdsverkets krav på 100 mg/Nm3 för förbränningsanläggningar mellan 0,5 – 10 MW
inom tätbebyggt område. Bäst avskiljning, >80 %, uppnådde rökgasbrunnen när
spannmålspannan eldades med rörflen. Vid förbränning av havre på samma anläggning
avskiljde rökgasbrunnen dock bara ≤ 6 %. Vatteninsprutningen kunde inte visa på någon
förbättrande effekt.
Svavelhalterna i rökgaserna mättes som svaveldioxid och var omkring 300 mg/(Nm3 torr gas
vid 10 % O2) för havre och 70 mg/Nm3 för halm. På halmpannan avskiljde rökgasbrunnen
18 % av svaveldioxid i rökgaserna, vatteninsprutningen gjorde ingen skillnad. På
spannmålspannan ökade istället halterna, mellan 6 - 24 %, från pannan till rökgasbrunnen.
Klorhalterna i rökgaserna mättes som klorid och var mellan 55 och 77 mg/Nm3. Klor
avskiljdes med 6 - 71 % på 60 kW anläggningen. Vatteninsprutning i rökgaserna gav det bästa
resultatet. På 1 MW anläggningen avskiljdes mellan 8 - 18 % av kloret i rökgaserna. Här
visade vatteninsprutningen ingen förbättrande effekt.
Återstående arbete
Resultaten från stoftmätningarna visar att rökgasbrunn kan vara möjlig teknik för
gårdsanläggningar och närvärmecentraler, även i tätbebyggt område. Det finns redan
entreprenörer som konstruerar och säljer rökgasbrunnar för mindre gårdsbaserade
biobränslepannor.
Omhändertagandet av kondensatet återstår att utreda färdigt i projektet.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten omedelbart kan få en tillämpning för konstruktörer av
rökgasbrunnar samt för ägare av gårds och närvärmeanläggningar. Det kräver dock att
hanteringen av kondensatet kan utformas på ett ekonomiskt sätt.
145
Avnämare
Den som i första han kan nyttiggöra resultaten är ägare av gårds- och närvärmeanläggningar,
samt konstruktörer och försäljare av rökgasbrunnar.
146
147
30693-1 I Kostnadseffektiv partikelavskiljning i mindre
närvärmeanläggningar,
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
I
1800 kSEK
Projektledare:
Michael Strand
Projektledande organisation:
Linnéuniversitetet (Växö Universitet)
Övriga deltagande:
Bioenergigruppen AB
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0470 708981
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är att mindre närvärmeanläggningar som eldar ved
och andra biobränslen alltid släpper ut relativt stora mängder små hälsovådliga partiklar till
atmosfären. Den vanligaste reningstekniken baseras på elektrostatisk avskiljning
(elektrofilter) och sådana filter kan mycket effektivt rena rökgasen från partiklar. De system
som finns på marknaden är emellertid relativt dyra i inköp och inte anpassade för mindre
anläggningar. Därför förses dessa anläggningar sällan med filter, samtidigt som de ofta är
lokaliserade nära bostadsbebyggelse.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med projektet är att ge underlag för tekniska
lösningar som gör det möjligt att tillverka effektiva partikelfilter för mindre anläggningar, till
en betydligt lägre kostnad.
Resultat
Vi har uppnått (tror oss om att uppnå) följande konkreta resultat. Med traditionell teknik kan
elektrofilter tillverkas till en betydligt lägre kostnad än vad som är fallet idag. Med hjälp av en
ny teknik som bl.a. baseras på laddning och filtrering i två separata steg bör
tillverkningskostnaden kunna reduceras ytterligare eftersom ström och spänning då kan
minskas till områden som inte är farliga ur elsäkerhetssynpunkt.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet är undersöka hur
enkla filterlösningar med traditionell teknik fungerar över tiden i en anläggning, d.v.s. hur
mycket underhåll som krävs och vilka driftsproblem som kan uppstå. För den nya tekniken
som undersökts i projektet behövs mer grundläggande utvecklingsarbete innan den kan provas
i en anläggning.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom 3-5 år
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är
pannanläggningstillverkare.
148
149
30693-1 K Bioenergi i mindre industrianläggningar
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
K
1646 kSEK
Projektledare:
Ronnie Hollsten
Projektledande organisation:
KanEnergi Sweden AB
Övriga deltagande:
Jämtlands Energikontor, Energikontor Sydost och LRF Jämtland
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Ronnie Hollsten
0768-83 33 74
[email protected]
Bakgrund
Bioenergi för uppvärmning och elproduktion har länge varit ett både miljövänligt och
ekonomiskt alternativ för de som behöver betala koldioxidskatt. Detta har gjort att vi idag har
en mogen marknad där det finns både väl fungerande produkter och en kunskap och acceptens
för bioenergilösningar bland dessa kunder/användare.
I takt med att oljepriserna ökar, att företag blir mer medvetna om deras ansvar om
klimatfrågan (och de affärsmöjligheter detta också innebär) så har vi under de senaste åren
sett en ökad efterfrågan för bioenergilösningar även inom industrin. Problemet är att de
lösningar och strukturer som etablerats för fastighetsmarknaden och fjärr- och
närvärmelösningar inte fullt är applicerbara för industrin. Exempel på detta är att en industris
användningsmönster den s.k. varaktighetskurvan sällan liknar en vanlig fastighets som till stor
del är enbart väderberoende (samt varmvatten). En industri har helt andra krav på leveranser
och effektuttag. Ett annat exempel är det affärsjuridiska området där en industri sällan skriver
långa avtal och heller inte vill belasta sin balansräkning med ägandet av en
biobränsleanläggning samt personal för drift av denna.
Till detta kommer att kunskapsnivån om bioenergi som alternativ till olja, el och gas inte är
lika hög som inom fastighetssektorn
Mål
I detta uppdrag vill vi stärka kunskapen om bioenergilösningar inom industriella applikationer
samt ta fram verktyg, mallar och goda exempel.
Genom att visa på olika lösningar, informera och ge individuell rådgivning i tre regioner vill
vi ge detta marknadssegment för bioenergi en skjuts framåt och möjligheter att växa vidare i
dessa regioner samt överföring till övriga regioner i Sverige.
Målgruppen är små- och medelstora industrier som idag främst använder olja som bränsle och
som ligger utanför existerande/planerade fjärrvärmeområden med ett effektbehov om
maximalt 10MW.
Resultat
Vid nio industrier kommer vi inom projektet ha genomfört energikartläggningar och gett ett
förslag på bioenergilösning. Vi kommer att ha tagit fram ett dimensionerings- och
kalkylverktyg för de kommunala energi- och klimatrådgivarna som de kommer att kunna
använda i samband med att de besöker industrier. Det kommer också att finnas mallar för hur
olika former av värmeavtal kan skrivas.
150
Återstående arbete
-
Färdigställa de nio kartläggningarna som kommer att fungera som
referensanläggningar.
-
Färdigställa dimensionerings- och kalkylverktyget så att det blir användarvänligt.
-
Färdigställa avtalsmallarna så att de blir lättillgängliga och direkt användbara för
industrin.
-
Kunskapsspridning i samband med nio seminarier samt telefonkonsultering.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos industrin inom 3 månader och
är väl sprida hos energi- och klimatrådgivarna till årsskiftet 2010/2011.
Avnämare
Projektet har två delar en del som riktar sig direkt till industrin, de nio energikartläggningarna
samt nio seminarier. Den andra delen är det dimensionerings- och kalkylverktyg som kommer
att tas fram som riktar sig till de kommunala energi- och klimatrådgivarna. Tanken med
verktyget är att det ska användas i energi- och klimatrådgivarnas första kontakt med
företagarna och vara en vägledning för hur företaget/industrin bör arbeta vidare med sina
uppvärmningsfrågor.
151
30693-1 L Förutsättningar för användning av rörflensbriketter i mindre
värmecentraler
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30693-1
L
890 kSEK
Projektledare:
Susanne Paulrud
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Låttra Gård Bioprodukter, Teem combustion Group AB
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 59 05
[email protected]
Bakgrund
Rörflen är en energigröda som bedöms ha bra förutsättningar att odlas i både norra och södra
Sverige för användning i närvärmeanläggningar och mindre fjärrvärmeanläggningar. Tidigare
studier har också visat att brikettering av rörflen är en intressant framtida produktionskedja
och ett exempel på en produktionskedja som har potential att bli lönsam för framförallt
småskaliga producenter (<10 000 årston producerat bränsle).
Tidigare studier kring förbränning av rörflensbriketter har dels varit av mer grundläggande
karaktär och där pannor speciellt designade för svårare askrika bränslen har använts Vid
introduktion av ett nytt bränsle som rörflen på värmemarknaden är det viktigt att även
klargöra bränslets förutsättningar att utnyttjas i befintliga mindre och mellanstora
värmeanläggningar (50 kW-5 MW).
Mål
Målet med projektet är att öka kunskapen hur briketter av rörflen kan öka i användning i
befintliga värmecentraler.
Resultat
I denna studie analyseras förutsättningarna att använda bränslemixar av rörflensbriketter i två
befintliga värmecentraler. I studien analyseras också förutsättningarna att använda rörflen i en
briketteringspress av typ skruvpress. I en 500 kW trapprosterpanna (äldre modell Osby Parca)
vid Ökna Naturbruksgymnasium utfördes tester med blandningar av rörflensbriketter och
träbriketter. Det andra testet utfördes i en 60 kW undermatad rosterpanna (model Catfire) för
spannmål vid Gullberg lantbruk utanför Kungälv. Vid detta försök användes 100 %
rörflensbriketter från den polska skruvpressen.
Våra resultat i denna studie visar att rörflen fungerar som råvara i den polska skruvpress,
model BS 210 utvecklad av Asket för brikettering av halm. Justering och tester krävs dock för
att få en något högre volymvikt.
Vid försöken vid Ökna skolan krävdes viss ombyggnad av asksystemet för att kunna hantera
den ökade askmängden som en inblandning av 20 % rörflen innebar då askhalten ökade från
ca 0,3 % till 2 %.
Efter ombyggnad av asksystem fungerade förbränningen relativt bra. Resultaten visar dock
ostabila förhållanden, framförallt för träbriketter under fullast. Trapprostrets slag resulterar i
bl.a. höga CO-toppar, en effekt som minska under dellast samt vid inblandning av rörflen.
152
Medelvärdet för NOx ökar däremot vid inblandning av rörflen då halten kväve i bränslet ökar.
Analys av askan visar innehåll av sintrade bitar men låga oförbränthalter. Analys av askans
asksmälttemperatur visar att den initiala asksmälttemperaturen för en mixad aska av trä och
rörflen har en lägre initial smälttemperatur än vad ren rörflensaska har. 1190 oC respektive
1420 oC.
Resultaten från Gullberga lantbruk med 100 % rörflensbriketter fungerade utan problem med
relativt stabila förbränningsförhållanden och låga CO och stofthalter men ökade NOx-halter.
Till skillnad mot anläggningen vid Ökna skolan är tekniken anpassad för askrika bränslen och
eldas normalt med spannmål. Justering av askskrapan krävdes dock för att kunna hantera den
ökade askvolymen. Detta resulterade i höga oförbränthalter i askan vilket tyder på att
justering och långtidstester krävs för att hitta optimala förhållanden.
Återstående arbete
Större enskilda pannor exempelvis installerade i lantbruk eller i närvärmeanläggningar kan
med logistiska fördelar baseras på lokalt tillgängliga bränslen såsom rörflen i en betydligt
större omfattning än idag. Utsläpp av CO och kolväten på grund av ofullständig förbränning
borde inte utgöra några problem med dagens teknik. Däremot blir styrning för bränsle och
lufttillförsel allt viktigare om bränslen med varierande askhalt, partikelstorlek och fukthalt
mm matas in. Däremot ökar utsläpp av framförallt NOx. Anläggningar med kapaciteter 500
kW har idag inte ekonomiska möjlighet att installera sekundära NOx reduktionsåtgärder utan
får förlita sig till primära åtgärder. Det betyder att sensorstyrning kan komma att bli viktigt
även för att minska NOx då kväverika bränslen används. Pannorna måste dessutom ha ett
effektivt och driftsäkert system för askutmatning även då delar av askan kan ha sintrat.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kan få en tillämpning för gemene man omedelbart
Avnämare
Projektet grupperas på följande sätt:
-
Primär användare: Bränsle- och eller bränslehanteringsleverantör
-
Teknikområde: Bränslekedjan
-
Användningsområde: Kunskapsuppbyggnad (generell)
-
Energibärare: Bio
153
30824-1
Emissioner från småskalig värmeförsörjning med biobränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30824-1
samtliga
2678 kSEK
Projektledare:
Christoffer Boman
Projektledande organisation:
Umeå universitet
Övriga deltagande:
Energitekniskt centrum i Piteå, SP Sveriges tekniska forskningsinstitut, Lunds
universitet, Växjö universitet
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Christoffer Boman
Energiteknik och
termisk processkemi
Umeå universitet
901 87 Umeå
090-786 6756
072-201 0054
[email protected]
Bakgrund
För att Sverige, parallellt med en ökad introduktion av bioenergi, skall kunna uppfylla
miljömålen vad gäller t ex "Frisk luft" och "En giftfri miljö" samt gå i takt med skärpta
miljöregleringar inom EU, krävs vetenskapliga underlag kring olika teknikers och bränslens
potential och begränsningar vad gäller luftföroreningar, idag med fokus på partikelutsläpp.
Detta kan bidra till utveckling av konkurrenskraftig "spetsteknik" och alternativa
bränslelösningar med låg miljöpåverkan.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med projektet är att visa hur förbränningsteknik
och bränsle påverkar och emissioner av främst partiklar, men även tungmetaller, PAH,
dioxiner och endotoxiner samt hur toxiciteteten påverkas och möjligheter till reduktion. Ny
mätteknik appliceras och utvärderas.
Resultat
Vi har uppnått (tror oss om att uppnå) följande konkreta resultat inom följande två områden;
Del 1: Bildning, emission, toxicitet och reducering av hälsopåverkande partikel- och
tungmetallutsläpp (3 st delprojekt; A, B, C) och
Del 2: Identifiering av förhöjda emissioner och tillämpning av avancerad mätteknik (4 st
delprojekt; D, E, F, G).
Projekt A: Studien visade att bark och åkergrödor släppte ut mer tungmetaller än ren
stamved. Utsläppen av tungmetaller från förbränning av torv och kol (fossila bränslen) var
liknande som vid förbränning av bark och åkergrödor. Utsläppen för alla bränslen understeg
dock EUs utsläppsvärden för sopförbränning.
Projekt B: Resultaten avser illustrera hur karakteristik och potentiell hälsofarlighet av
partikelemissioner varierar för ett antal olika tekniker, bränslen och eldningsförhållanden med
relevans för dagens och framtida småskaliga värmesystem.
Projekt C:
-
Förbränning av rörflen gav mycket låg emission av partiklar. I huvudsak fina partiklar
(< 1µm) främst av alkalisulfater, samt inslag av klor, zink och fosfor.
154
-
Förbränning av halm gav betydligt högre utsläpp av partiklar än rörflen. Partiklarna
från halmförbränningen var fina och bestod främst av kaliumklorid.
-
Det finns en potential att minska utsläpp av partiklar genom att tillsätta kaolin.
Projekt D: AMS-metoden kan ge unik information om tidsvariationer för emissioner av
organiska ämnen i partikelfasen, som visade upp ett mycket kraftigt tidsberoende med de
högsta emissionerna i samband med uppstart och efterföljande vedinläggningar. AMSmetoden gav vidare, mer specifikt, en möjlighet att kvantifiera PAH emissioner med hög
tidsupplösning.
Projekt E: Uppmätta dioxinhalter var med de två testade bränslena (pellets av rörflen resp.
vetehalm) och i två driftlägena under eller, i ett fall, strax över vad EU-direktivet för
avfallsförbränning maximalt tillåter.
Projekt F: Syftar till att bestämma förekomst av mikrobiella ämnen i aerosoler vid
hantering/förbränning av biobränslen.
Projekt G: Deponering på substrat i den specialdesignade enkla impaktorn fungerar men
svårt att undvika avblåsning.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet är att sammanställa
nuvarande kunskap, komplettera denna och omvandla denna till underlag som kan
användas/implementeras av myndigheter och industrin. Det behövs såväl mer grundläggande
kunskap som syntes och nyttiggörande.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom 3-10 år.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är myndigheter som ansvarar
för samhällsplanering, energi- och miljöfrågor och tillståndsgivning
155
30824-1 A Påverkan av bränsle och konstruktionsparametrar på partikel
och tungmetallemissioner vid småskalig förbränning av
biobränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30824-1
A
1200 kSEK
Projektledare:
Henrik Wiinikka
Projektledande organisation:
Energitekniskt centrum i Piteå
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0911-232384
[email protected]
Bakgrund
Det finns få undersökningar tillgängligt som på ett systematiskt sätt kartlägger emissionerna
av tungmetaller vid förbränning av biobränslen. Denna information är viktig eftersom man i
framtiden kan förvänta sig att EU inför direktiv som reglerar utsläppen av bl a tungmetaller
från småskalig av biobränslen på samma sätt som man redan har infört vid sopförbränning.
Denna kunskap är särskilt viktig för de minsta förbränningsanläggningarna
(pelletsbrännare/kaminer och närvärmeanläggningar) eftersom avancerad rökgasrening sällan
tillämpas på dessa anläggningar p g a höga investeringskostnader. För småskaliga
anläggningar är det därför viktigt att emissionerna av tungmetaller minimeras redan i
förbränningen t ex genom val av bränslen/bränsleblandningar eller driftstrategi för pannan.
Mål
Målsättningen med detta projekt är att undersöka utsläppen av partiklar och tungmetaller (Sb,
As, Cd, Co, Cr, Cu, Pb, Mn, Ni, Tl, V, Hg, och Zn) från småskalig förbränning av
biobränslen.
Resultat
Utsläppen av tungmetaller och partiklar från förbränning 8 olika bränslen (stamved från björk
och tall/gran, bark från björk och tall/gran, vetekorn, salix, torv och kol) undersöktes
experimentellt i ETC labboratorium. Den experimentella studien visade att bark och
åkergrödor släppte ut tungmetaller än rena stamved. Utsläppen av tungmetaller från
förbränning av torv och kol (fossila bränslen) var liknande som vid förbränning av bark och
åkergrödor. Utsläppen för alla bränslen understeg dock EUs utsläppsvärden för
sopförbränning.
Återstående arbete
Kvar att undersöka är hur toxiciteten förändras för partikelemissioner från optimerad
förbränning av biobränslen med olika innehåll av tungmetaller.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man mer eller
mindre omedelbart.
156
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är miljö- och/eller
tillståndsgivare.
157
30824-1 B Inverkan av förbränningsteknik och bränsle på hälsofarligheten
av partikelemissioner från småskalig biobränsleeldning
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30824-1
B
1900 kSEK
Projektledare:
Bertil Forsberg
Projektledande organisation:
Umeå universitet
Övriga deltagande:
Lennart Jonsson, Lars Modig, Helen Bertilsson m fl
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
090 7852751
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är kunskaperna om belastningen på luften och
vedeldningens effekter i samhällen med många pannor och kaminer är dåliga. Det (SAKNAS)
därmed underlag att beräkna vilka hälsokonsekvenserna väntas bli vid utbyte av gammal
teknik eller tillkomst av fler anläggningar. Kunskapsbristen beror främst på att inga studier av
långtidsexponeringens effekter har utförts i Sverige eller våra grannläder.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med projektet är att skapa förutsättningar för att
studera långtidseffekterna på hälsan av utsläpp från småskalig vedeldning i befintliga
anläggningar. Konkret ska projektet skapa en plattform för en stor studie angående
vedröksemissionernas långtidseffekter med lungcancer, hjärtsjukdom och förtida död i fokus.
Projektets pilotstudie ska användas för att kunna finansiera en stor studie med
forskningsanslag från Sverige, Norden eller EU. Denna stora studie skall sedan kunna
möjliggöra riskbedömningar och konsekvensanalyser som inte ifrågasätts mot bakgrund av
kunskapsluckor kring de allvarliga hälsoriskerna.
Resultat
Vi har uppnått syftet att skapa en tillräckligt stor exponeringsdatabas som täcker i stort sett
hela Västerbottens län, där det samtidigt finns en stor befolkningskohort med kliniska data,
vilket ger goda möjligheter för de önskvärda studierna. Databasen bygger på information från
sotningsföretagen som har geokodats.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning är att marknadsföra resursen och finna
forskningsmedel för att genomföra fullskalestudier av hälsoeffekter.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom ett par
år.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är miljöansvariga och
tillståndsgivare.
158
159
30824-1 C Partiklar från askrika biobränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30824-1
C
1000 kSEK
Projektledare:
Linda Bäfver
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Sonnys Maskiner
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 01
[email protected]
Bakgrund
Bakgrund till att projektet genomförts är att Sverige har miljömål som sätter gräns för hur
mycket partiklar det får finnas i uteluften och på många platser är det redan idag är det svårt
att nå detta miljömål. Småskalig förbränning är en av de största källorna till partiklar i luften.
Partikelhalterna i luften riskerar att förvärras vid ökad användning av nya biobränslen med
högre askhalt. Projekt ”Partiklar från förbränning av askrika bränslen” är en del av ett större
arbete kring emissioner från småskalig förbränning och bidrar särskilt med kunskap kring hur
partiklar bildas vid förbränning av askrika bränslen och hur man kan påverka utsläppet m.h.a.
additiv.
Mål
Målet med projektet är att bidra till är att klarlägga mekanismer för aerosolbildning vid
förbränning av askrika bränslen. Särskilt fokus ligger på att undersöka möjligheten att minska
partikelemissionen med hjälp av att tillsätta additiv och därmed minimera problem med
partikelemissioner såväl som bildning av beläggningar med påföljande problem
Resultat
Både rörflen och halm har höga askhalter, men det undersökta rörflenet gav ej höga
partikelutsläpp, medan halm ledde till höga utsläpp. Partikelutsläppet från halm gick att
reducera genom att tillsätta kaolin till bränslet, men för hög tillsats gav istället ett ökat
partikelutsläpp p.g.a additivet i sig. Vidare kommer projektrapporten innehålla noggrannare
studie av partiklar med avseende på massa, antal, storleksfördelningar och kemiskt innehåll.
Återstående arbete
Slutrapportering.
Tidsperspektiv
Resultatet att det är möjligt att reducera partikelutsläpp m.h.a. tillförsel av kaolin går att bygga
vidare på redan idag.
Avnämare
De som bedöms ha mest nytta av resultaten är pannanläggningstillverkare och
anläggningsägare som vill elda askrika bränslen med lägre partikelutsläpp, samt producenter
av pellets eller briketter.
160
161
30824-1 D Aerosolmasspektrometri (AMS) för karakterisering av partiklar
i rökgaser från småskalig eldning av träbränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30824-1
D
700 kSEK
Projektledare:
Joakim Pagels
Projektledande organisation:
Ergonomi & Aerosolteknologi, Lunds Tekniska Högskola
Övriga deltagande:
Christoffer Boman och Robin Nyström Umeå Universitet, Esbjörn Pettersson
Luleå Tekniska Universitet, Henrik Wiinikka ETC-Piteå
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Box 118
22100 Lund
0705-114217
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är att kunskapen om egenskaperna hos nanopartiklar
i vedröksemissioner idag är bristfällig. Detta gäller i extra hög grad för variationer i halter och
kemisk sammansättning under transienta förbränningsprocesser såsom vedeldning. Det finns
ett ökat intresse av partikelemissioner från förbränningskällor i samband med hälso- och
klimateffekter från luftföroreningar. Det har under de senaste åren visat sig allt tydligare att
partiklarnas kemiska sammansättning och storlek är kontrollerande egenskaper för effekter på
både hälsa och klimat. Organiska ämnen i partiklarna (t ex tjära) anses vara av stor vikt för
negativa hälsoeffekter från förbränningspartiklar. En grupp av ämnen med stor hälsorelevans
är polycykliska aromatiska kolväten (PAH).
Det har under de senaste åren utvecklats nya direktvisande kraftfulla tekniker för
karakterisering av partiklar. Ett exempel på ett sådant instrument som idag motsvarar ”stateof-the-art” inom partikelforskningen är aerosol masspektrometern (AMS) som möjliggör
kvantitativ direktvisande analys av partiklars sammansättning och storlek med hög
tidsupplösning.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med detta begränsade projekt var att undersöka
tillämpbarheten för AMS-instrumentet för studier av emissioner från en vedkamin, en
pelletspanna och en pelletsreaktor. Det visade sig att AMS-metoden kan ge unik, högt
tidsupplöst information om hur koncentration och sammansättning av den organiska aerosolen
och PAH:er varierar som funktion av eldningsförhållanden och förbränningscykel.
Resultat
Vi har uppnått följande konkreta resultat: De organiska partikelemissionerna visar upp ett
mycket kraftigt tidsberoende. Detta är fullständigt ny information som missas med
konventionell filterprovtagning. De högsta emissionerna av organiska ämnen erhölls i
samband med uppstart (d v s kallstart med tändbrasa) och efterföljande vedinläggningar.
AMS-metoden möjliggjorde också tidsupplöst bestämning av PAH emissioner i partikelfasen.
Förvånansvärt höga PAH-emissioner identifierades vid eldning med stora vedsatser med torr
(14%) ved. Detta ledde till en ”intensiv” förbränning där hela vedmagasinet antänds, så kallad
”övertändning”, med en hög effekt på kaminen som följd. Förbränningen skedde vid relativt
hög temperatur men med ett luftunderskott, d v s syrebrist i slutförbränningssteget. Detta
162
illustrerar att uppfattningen om att ”torr” ved alltid är det bästa ur förbränningssynpunkt inte
nödvändigtvis är korrekt i alla lägen. Det är möjligt att en betydande andel av PAHemissionerna till utomhusluften sker genom bildning vid förbränning under sådana
förhållanden. Mätningar på en modern pelletspanna visade att de organiska emissionerna
(inklusive PAH) i partikelfasen var mkt låga.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet är studier i
vedpannor samt i vedkaminer av annan typ för att kunna generalisera kunskapen från detta
pilotprojekt. Under hösten 2010 uppgraderas vårt AMS instrument för att möjliggöra liknande
tidsupplösta studier av sot och metaller. Applicering av sådan teknik i småskalig vedeldning
samt en bättre förståelse av vilka kemiska komponenter som är associerade med hälsoeffekter
från partiklar bör kunna ge effektiva styrmedel för en minimering av miljö och hälsopåverkan
från emissioner från småskalig vedeldning.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning för gemene man inom 3 år om
möjlighet ges för kompletterande studier enl. ovan.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är miljö- och tillståndsgivare.
En förbättrad kunskap om vilka förbränningsmoment och förbränningsförhållanden som ger
upphov till förhöjda halter av organiska partiklar och PAH:er kan även främja
pannanläggningstillverkare i Sverige. Ämnet är av stor vikt eftersom PAH:er är en av
nyckelkomponenterna för att förstå partiklars påverkan på hälsan.
163
30824-1 E Minimering av dioxinbildning
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30824-1
E
975 kSEK
Projektledare:
Marie Rönnbäck
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Sonnys Maskiner AB
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 05
[email protected]
Bakgrund
Dioxiner är ett samlingsnamn för en grupp ämnen som bildas oavsiktligt vid mer eller mindre
alla högtemperaturprocesser där klor finns närvarande. Den bildade mängden är oftast liten,
men eftersom vissa dioxiner är mycket giftiga måste utsläpp av dioxiner i miljön begränsas.
Förutom närvaro av klor påverkas dioxinbildningen bl.a. av halten av oförbrända ämnen i
rökgasen, vissa metaller och svavel.
Modern eldning av träpellets anses inte utgöra någon fara för hälsa eller miljö. Om bränslen
med högre askhalt än rent trä eldas småskaligt finns en risk att förbränningen försämras om
utrustningen inte anpassas för bränslet. Detta medför högre halter av oförbrända ämnen som
kolväten och kolmonoxid i rökgaserna. Finns det dessutom klor närvarande finns en ökad risk
för bildning och utsläpp av dioxiner. Småskalig utrustning eldas dessutom inte kontinuerligt
utan har längre eller kortare perioder av låglast och/eller stillestånd vilket, beroende på teknik,
kan ge höga halter av oförbrända ämnen.
Mål
Målet med detta projekt var att förbättra kunskapen om dixoinutsläpp vid småskalig
förbränning av ask- och klorrika pellets.
Resultat
Som bränslen valdes rörflen och halm därför att de har en potential som råvara för pelletering;
rörflen som odlat energigräs och halm som restprodukt från spannmålsodling. Mätningarna
genomfördes i en 65 kW stokermatad panna vid nominell drift respektive vid underhållsfyr.
Vid mätningarna mättes emissionen av dioxiner och förbränningsparametrar – halterna av
koldioxid, kolmonoxid, kolväten and syre samt effekt och rökgastemperatur.
Uppmätta dioxinhalter är med båda bränslena och i båda driftlägena relativt låga. För båda
bränslena var vid driftsläget dioxinhalten 0,039 I-PCDD/F-TEQ12, ng/Nm3 vid 10 % O2. Vid
underhållsfyr var dioxinhalten för halm 0,107 och för rörflen 0,008 I-PCDD/F-TEQ, ng/Nm3
vid 10 % O2. Dessa värden kan jämföras med EU-direktivet för avfallsförbränning där
rökgaskoncentrationen maximalt får vara 0,1 ng/Nm3 vid 10 % O2.
12
Dioxiner är summan av polyklorerade dibenso-para-dioxiner (PCDD) och polyklorerade dibensofuraner
(PCDF), uttryckt i toxinekvivalenter enligt Världshälsoorganisationen (WHO) med användning av de av WHO
fastställda TEF (toxic equivalency factors, 1997)
164
Återstående arbete
Mätningar från två bränslen vid två driftsfall ger dock inte ett tillräckligt underlag för att helt
friskriva småskalig förbränning av ask- och klorrika bränslen från dioxinutsläpp. Erfarenheten
av dioxinbildning vid småskalig eldning är liten. Tidigare mätningar vid förbränning av
träpellets och havre visade låga halter då förbränningsförhållandena var goda och högre halter
vid sämre förbränningsförhållandena. Detta samband bekräftades delvis i detta projekt.
Resultaten indikerar tillsammans att vissa bränslen och förbränningsförhållanden kan leda till
dixoinutsläpp som inte är försumbara. Det indikerar också att utsläppen av dioxiner kan bli
mycket låga förutsatt att tekniken är rätt utformad och rätt driftstrategi tillämpas. Det är därför
av fortsatt intresse att öka kunskapen om dioxinbildning vid småskalig förbränning.
För att minimera framtida dioxinutsläpp vid småskalig eldning av ask- och klorrika bränslen
föreslås:
-
en litteraturgenomgång där internationella erfarenheter sammanfattas och där de
viktigaste mekanismerna och parametrarna för bildning av dioxiner vid småskalig
eldning med ask- och klorrika bränslen sammanställs,
-
en kartläggning beträffande förväntad sammansättning av möjliga framtida bränslen,
-
en sammanställning avseende viktiga parametrar (uppehållstid, temperatur etc) för
tillgänglig förbränningsteknik,
-
förslag till riktlinjer för design och drift av anläggningar som skall eldas med askrika
och klorinnehållande bränslen.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kan få en tillämpning för gemene man omedelbart, på så vis att
den som vill minimera typer av dioxinutsläpp undviker att elda klorrika bränslen småskaligt.
Avnämare
Den som i första han kan nyttiggöra resultaten är tillverkare av förbränningsutrustning.
165
30824-1 F Endotoxin i rökpartiklar från förbränning av biobränslen
Projekt ID: P30824-1
Delprojekt-ID
F
Projektledare: Lennart Larsson
Projektledande organisation: Lunds universitet
Övriga deltagande: Umeå Universitet
Kontaktuppgifter:
Telefon: 046177298
Total budget 250.000 kr
E-Mail:
[email protected]
Bakgrund
Naturligt förekommande mikroorganismer i miljön koloniserar råvaror till biobränslen som
därigenom kommer att innehålla olika mikrobiella ämnen. Huruvida dylika ämnen kan
återfinnas även i rökpartiklar från eldning med sådana bränslen är en relevant frågeställning i
ljuset av kunskapen att cigarettrök visats innehålla mikrobiella substanser såsom
lipopolysackarid (LPS, endotoxin) från Gramnegativa bakterier samt ergosterol från
mögelsvamp. Det är sedan tidigare känt att förhöjda koncentrationer av dessa ämnen i
inomhusmiljöer sammanfaller med en ökning av astmatikers hälsobesvär.
Mål
Målet var att under kontrollerade förhållanden undersöka eventuell förekomst av LPS och
ergosterol i ved samt i vedrök samt att söka relatera mängderna av dessa substanser i röken
med mängderna i oeldad ved. Avsikten var att få en indikation på i vilka
förbränningssituationer dessa substanser bryts ned termiskt och när emissioner till inomhusoch utomhusluft riskeras. Ved samt vedrökspartiklar, uppsamlade på filter, analyserades med
en masspektrometribaserad metod som tidigare utvecklats vid Lunds Universitet. I denna
metod utnyttjas ergosterol som en markör för svampbiomassa samt 3-hydroxylerade fettsyror
av 10-18 kolatomer såsom markörer för LPS. Analysmetoderna har beskrivits i detalj i ett
stort antal separata publikationer.
Resultat
Mängderna ergosterol i nyhuggen eller lagrad ved utan synbarligt mikrobiellt angrepp var
219-296 pg/mg medan ved med synbarligen kraftigt mögelangrepp innehöll 4881-8638
pg/mg. Mängden LPS skiljde sig däremot inte mycket åt mellan de olika proven (2.1-3.9
pmol/mg).
Mängderna av såväl LPS som ergosterol i rökpartiklarna var i de flesta fall mycket låga, i
många fall kring detektionsgränsen. Emissionerna då möglig ved eldat vid låg effekt innehöll
dock betydligt högre halter av ergosterol och LPS än vid övriga förhållanden tex då ved utan
synligt mögel eldats vid hög effekt (3720 v. 290 pg ergosterol/mg samt 14,0 v. 1,9 pmol
LPS/mg).
Tidsperspektiv
Ytterligare studier behövs innan resultaten kan komma att få praktisk tillämpning.
Avnämare
Miljö- och /eller tillståndsgivare, branschen, forskare.
166
167
30824-1 G Kaskadimpaktor för storleksfraktionerad karakterisering av
partiklar i rökgaser
Projekt ID: P30824-1
Delprojekt-ID
G
Projektledare: Michael Strand
Projektledande organisation: Linnéuniversitetet
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter:
Telefon: 0470708981
Total budget (inkl EM)
0.1 MSEK
E-Mail:
[email protected]
Bakgrund
Totalfilter med isokinetisk provtagning används rutinmässigt för massbestämning av PM i
samband med t.ex. prestandaprov. För att åstadkomma en storleksfraktionerad provtagning
används vanligen någon form av kaskadimpaktor, där partiklar av olika storlek avskiljs av
genom sin tröghet (impaktion) i flera steg. De instrument som finns tillgängliga kommersiellt
är inte väl anpassade för de provtagningsbehov som finns vid fältmätningar i
förbränningsanläggningar. Brister är bl.a. att de inte kan föras in genom standarduttag och
alltså måste förvärmas externt och att endast mycket små provmängder på respektive
impaktorsteg kan åstadkommas vilket medför att utvägning av prover kräver särskilt känsliga
vågar.
Mål
Syftet med projektet har varit att undersöka möjligheterna att realisera en ny utrustning för
förenklad partikelstorleksfraktionerad stoftprovtagning i närvärmeanläggningar. Utrustningen
skall möjliggöra provtagning och karakterisering av partiklar med olika storlek på ett
betydligt enklare, snabbare och mera tillförlitligt sätt än vad som är möjligt med de instrument
som finns tillgängliga idag. Utrustningen förväntas bli ett värdefullt hjälpmedel för
rutinmässiga stoftmätningar och vid utveckling av nya pannor och reningstekniker.
Resultat
Två impaktorkoncept har realiserat och undersökts genom provtagning av KCl-partiklar
genererade genom atomisering av KCl-lösning. Det första konceptet baserar sig på ett
impaktorsteg med spaltformat munstycke och roterande trumma. Besiktning under
provtagning visade att en tunn och relativt stabil kam av material deponerades under
spaltmunstycket. Då trumman roterades blåstes emellertid materialet bort. Det andra
konceptet baseras på ett impaktorsteg som tillåter att stora mängder deponerat material samlas
i en behållare där det inte kan ryckas med av gasströmmen. Impaktorsteget kombinerades med
en förcyklon och ett stoftfilter. Systemet har provats med lovande resultat. Optimering av det
senare impaktorkoncept pågår och kommer att fullföljas utanför ramarna för föreliggande
projekt.
Tidsperspektiv
Ett färdigutvecklat prototyp av instrument bör finnas tillgängligt inom något år.
Avnämare
Alla som önskar en enkel metod för storleksfraktionerad stoftprovtagning i rökgaser.
168
169
30887-1 BC Styckeved för småskalig eldning
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
30887-1
BC
1450 kSEK
Projektledare:
Jan Erik Mattsson
Projektledande organisation:
Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU)
Övriga deltagande:
Högskolan Dalarna, ETC, SP, Ved & Sol, Baxi
Kontaktuppgifter:
Telefon:
E-Mail:
040-415139
[email protected]
Bakgrund
Styckeved, även benämnt Knubbved, är en intressant bränslestorlek med flera potentiella
fördelar. Exempel på sådana skulle kunna vara:
-
Sönderdelning av knubbved kräver mindre energi än sönderdelning av flis
-
Knubbved kan hanteras ungefär som flis
-
Knubbved självtorkar snabbare än flis vilket ger mindre risk för mögel
-
Knubbved är billigare än pellets
Att knubbved ej slagit igenom redan beror förmodligen på att det (SAKNAS) utrustning för
automatisk eldning i liten skala samt att priset på pellets varit relativt lågt fram tills nyligen.
Det har saknats resultat för emissioner vid småskalig eldning av knubbved. Hela
systemkedjan, från sönderdelning till eldning med automatisk inmatning behöver utvärderas
och utvecklas.
Mål
Syftet är att utvärdera befintlig utrustning för småskalig produktion, torkning, lagring,
hantering, matning och eldning av 50-150 mm lång styckeved (knubbved) och att identifiera
tekniska lösningar som behöver utvecklas.
Ett delmål var att studera om styckeved/knubbved kan eldas satsvis i konventionell vedpanna
eller genom automatisk inmatning. Ett annat delmål har varit att analysera ett helt system för
produktion, lagring, torkning, distribution och eldning av knubbved i liten skala.
Resultat
Sammanfattningsvis så vet vi nu att knubbved torkar bra under lagring utomhus, men kan
återfuktas om den inte får någon form av regnskydd, att det går att elda knubbved, dels i
konventionella vedpannor, dels i panna avsedd för automatisk eldning av biobränsle med
mindre bitstorlek än knubbved.
För att resultaten ska få genomslag krävs dels att entreprenörer satsar på tillverkning och
leverans av knubbved, t ex i storsäck, dels att eldningsinstruktioner eller styrprogram för
konventionella vedpannor anpassas till knubbved. För en automatisk matning och eldning av
knubbved i pannor under 50 kW kan det dessutom krävas vissa modifieringar av matarskruv
och eldstadsutrymme, särskilt för eldning vid låg effekt.
170
Återstående arbete
I själva projektet återstår färdigställandet av slutrapporten. Angelägen fortsatt FoU är dels att i
demoprojekt producera, leverera och använda knubbved i panncentraler eller närvärmeverk i
storlek 0,3 - 5 MW som nu eldar (eller kan elda) briketter, dels att utreda de frågetecken som
finns kring hantering av knubbved i villaskala från det att den har levererats hos kund till dess
att den har fyllts eller matats in i pannan. Även om knubbveden levereras och lagras hos kund
i storsäck eller nätbehållare, så återstår det att förflytta veden till och in i pannan eller
bränslebehållaren som är ansluten till en automatiskt matad panna. För panncentraler som nu
eldas med briketter kan man vid leverans tömma knubbveden direkt i bränslefickan. På
mindre gårdar kan t ex en frontmonterad skopa användas, men det är inget alternativ för
villor. Där finns inga självklara alternativ till att använda skyffel, grep eller hink. Detta
moment är det som det återstår att finna en bekvämare lösning för än hantering för hand.
Tidsperspektiv
Vidare FoU behövs kring hanteringen av knubbved hos villaägaren. När denna FoU är
genomförd och konkreta lösningar finns på plats kan projekt, antingen på kommersiell eller
halvkommersiell basis starta inom några år. Det förutsätter intresse och involvering av
intressenter från hela kedjan (bränsleleverantörer, leverantörer av transportörer, kunder,
tillverkare av pannor, inmatningsutrustning och bulkhanteringsutrustning).
Avnämare
Anvämare för detta projekt är aktörer i alla led i kedjan dvs bränsleleverantörer, tillverkare av
sönderdelningsutrustning, panntillverkare och tillverkare av övrig utrustning.
171
31103-1
Integrerad pelletsenhet
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31103-1
Total budget (inkl EM)
4764 kSEK
Projektledare:
Erik Andersson
Projektledande organisation:
Effecta Energy Solutions
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter:
Telefon:
E-Mail:
0300-22320
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är för att utveckla ett integrerat pelletssystem som
kan monteras i en mer steril miljö som t.ex. en tvättstuga. Detta möjliggörs genom att
utveckling av en förbränning som klarar ojämn pelletskvalitet, samtidigt som underhåll och
påfyllning sker automatiskt.
Mål
Det konkreta och huvudsakliga målet med projektet är att utveckla integrerat pelletssystem.
Målet är att göra detta så nära skötselfritt som möjligt och bli ett mer tilltalande alternativ än
eldrivna värmepumpar som dominerar marknaden idag.
-
Pelletspanna med minimal skötsel.
-
Förbränning som är självrengörande och unik.
-
Förbränning som är mindre/okänslig för sämre pellets.
-
Styrsystem med möjlig lambdastyrning, och enkel övervakning med fjärrdisplay.
-
Utveckla ett system så att man slipper manuell påfyllning av pellets.
-
Reducerade utsläpp under de ställda krav som finns på den Svenska och Europa
marknaden.
Resultat
Vi har uppnått följande:
-
Pelletspannan kräver manuell tömning 1-3 gånger per år. Beroende på hushållets
energibehov.
-
Pelletspannans rengöring sker genom en roterande axel genom förbränningszonen.
Samtidigt som förbränningszonen rengörs lyfts även turbulatorer i konvektionspaketet
och rengörs samtidigt.
-
Förbränningen klarar att förbränna pellets som är långt sämre än satta standarder.
-
Elektroniken kommer att styra hela husets energisystem.
-
Ett system med vakuumtransport finns kopplat till pannan så att pellets inte behöver
fyllas manuellt. Systemet kan kopplas till ett förråd max 30 meter från pannan.
-
Miljövärden håller under dagens kravnivå. Förändringar sker dock hela tiden på
kraven.
172
Återstående arbete
Vad återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet. Det krävs långtidstester i
verkliga i tvättstugor/pannrum.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för man inom 12-18 månader.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten.
-
Villaägare med vattenburen värme som skall investera i en ny värmepanna eller
värmepump.
-
Hustillverkare som vill ha ett mer flexibelt och miljövänligt alternativ till dagens
frånluftsvärmepumpar.
-
Exportmarknaden i Europa där efterfrågan har blivit långt större än den Svenska
marknaden.
173
31393-1
Småskalig pelletanvändning i Chile
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31393-1
Total budget (inkl EM)
89 kSEK
Projektledare:
Frank Fiedler
Projektledande organisation:
Högskolan i Dalarna
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Högskolan i Dalarna
Selma Lagerlöfsplatsen
791 88 Falun:
023-778000
[email protected]
Bakgrund
Energisituationen i Chile är idag sådan att man är starkt beroende av energiimporter från
Argentina. Det finns ett ökat intresse för att konvertera värmesystem till pelletseldning i
Chile. Forskare vid Universitet San Sebastian har blivit mycket intresserade i sol- och
pelletsuppvärmningsystem som har utvecklats vid Centrum för Solenergiforkning SERC på
Högskolan Dalarna. Chile har mycket skog och riklig tillgång till sol, vilket gör att
kombinationen sol och pelletsuppvärmning bedöms kunna vara lämplig för Chile. Än så länge
finns i Chile bara några få tillverkare av pelleteldningsutrustning. Tekniken och tillverkare
finns i Sverige och ett utökat samarbete mellan chilenska och svenska aktörer skulle vara en
chans för svenska företag att komma in i en ny marknad, i första hand i Chile, men på sikt i
hela Latinamerika.
Mål
I denna förstudie undersökas vilka förutsättningar finns för pelletvärmesystem och
solvärmesystem och om marknaden kan vara intressant för svenska företag som tillverkar
värmesystem. Studien har tre huvudfrågeställningar;
1) Vilken kvalitet och storlek har lokal producerat träpellets i Chile och är de lämpliga
för svenska pelletpannor och -kaminer?
2) Vilka typer och antal bostäder finns i Chile som kan konverteras till kombinerade soloch pelletvärmesystem eller enbart pelletvärmesystem?
3) Vilka kostnadsnivåer finns för småskaliga uppvärmningssystem och kan svenska
pelletvärmesystem vara ekonomisk konkurrenskraftig i Chile.
Förstudien ska ge svar på frågan om svenska pelletvärmesystem och/eller komponenter passar
i det större sammanarbetsprojektet som planeras, eller om Chile ska satsa på en egen
utveckling av solvärme och pelletsystem.
Resultat
I Chile identifierades tre företag som producerar träpellets. Sammanlagd produktionskapacitet
är c:a 100 000 ton/år. Testrapporter för tre typer av pellets tillverkade av två företag fanns
tillgängliga. En av produkterna användes främst i industriella anläggningar. Av de övriga från
företaget Ecopellets hade kvalitet ”premium” en askhalt som är något högre (0,87 %) än för
SS187120 klass 1 pellets. Askhalten i kvalitet ”normal” är c.a fyra gånger högre.
Finfraktionen i kvalitet ”premium” är c:a 5% vilket högre än för pellets som används
småskaligt i Sverige. Diametern är 6,4 – 7,9 mm vilket är något mindre än de flesta pellets i
174
Sverige, där diametern är 8 mm. För att bedöma hur pellets producerade i Chile fungerar med
svensk utrustning måste eldningsförsök utföras.
Bristfällig statistik gör det omöjligt att uppskatta potentialen för småskaliga värmesystem i
villor i Chile. De flesta bostadshusen uppges sakna vattenburet uppvärmningssystem och
många hus saknar helt uppvärmningssystem. De flesta uppvärmda bostadshusen utnyttjar ved
som bränsle. Enligt uppgift används årligen c.a 5,8 miljoner ton torr ved varav 2/3 i
vedkamin, kakelugn, öppen spis eller köksspis. I storstadsområden används ibland gas eller el
för uppvärmning. Vedeldning i storstadsområden har förbjudits av miljöskäl. Regeringen
stöder enligt uppgift övergång till pelletseldning.
Kombinerad pellets- och soluppvärmning som förutsätter vattenburet värmesystem bedöms
inte vara intressant i Chile. Enkla kompakta solvärmesystem för tappvarmvatten med
integrerad tank som man tillverkar i China och i flera sydeuropeiska länder skulle dock kunna
vara lämpliga för Chile.
I Chile finns en tillverkare av pelletkaminer, företaget BOSCA. Uppgifter om priser gick inte
att få fram. Inte heller priser för importerade pelletskaminer var tillgängliga. Enkla
vedkaminer som är mycket vanligt kan man köpa för 150-200 USD. Pelletspriset motsvarar
drygt 200 kr/MWh. Pelletseldning bedöms som intressant om kaminen kostar högst 15000 –
18000 kr.
Återstående arbete
Prov med Chilensk pellets i svensk utrustning krävs för att bedöma om det finns risk för
driftproblem. Kostnadsnivån för svenska pelletskaminer måste antagligen sänkas om
produkterna skall kunna säljas i Chile.
Tidsperspektiv
Projektet var en förstudie och resultaten kan användas direkt för en preliminär bedömning av
om Chile utgör en intressant marknad för svenska pelletspannor och kaminer.
Avnämare
Primära användare av resultaten av studien är svenska leverantörer av pelletspannor och
kaminer.
175
31396-1 B Utveckling av förbränningsteknik för biobränslen vid
externeldning av gasturbin för småskalig kraftvärme
Etapp 1: Överföring av alkaliföreningar till produktgasen vid motströmsförgasning
Etapp 2: Överföring av alkaliföreningar till rökgaserna vid direktförbränning av biomassa i
rosteranläggning (< 300 kW) och beläggnings-/korrosionsstudier i efterföljande
enrörsvärmeväxlare
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
31396-1
B
1593 kSEK
Projektledare:
Marcus Öhman
Projektledande organisation:
Avd för Energiteknik, Luleå Tekniska Universitet
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0920-491977
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är strävan att öka andelen förnybar primärenergi för
elgenerering vilket innebär att även utnyttjande av biobränslebaserad kraftvärme med
värmeunderlag på närvärmenivå (300 kWv – 2 MWv) kan komma att bli intressant. I detta
kapacitetsområde är den konventionella ångprocessen dyr och ger tämligen lågt elutbyte.
Ångprocess med organiskt arbetsmedium (ORC) är ett kommersiellt tillgängligt alternativ
men även denna process är dyr. Några anläggningar med förgasning och förbränningsmotor är
i drift men för dessa anläggningar är kostnaderna för att åstadkomma en gas med tillräckligt
låg tjärhalt för att undvika driftstörningar, ett stort problem.
Den relativt höga halten av kalium i biobränsleaskan innebär svårigheter med användning av
fasta biobränslen för gasturbindrift. De större pilotanläggningar som byggts (Värnamo och
Arbre) var därför försedda med omfattande system för gasrening, som knappast kan försvaras
ekonomiskt för mindre anläggningar. Ett alternativ som studeras med gasbränslen, bl a av
företaget Compower i Lund, är att utnyttja en process med extern förbränning, där
arbetsmediet i gasturbinen är hetluft som erhålles från en högtemperaturvärmeväxlare. Även i
denna process kan alkaliföreningarna vid nyttjande av biobränslen väntas orsaka
beläggningsproblem då värmeväxlarytorna måste vara väldigt varma ca 1000 C (för att erhålla
ett högt elutbyte), men bedömningen är att dessa lättare kan hanteras i en lämpligt utformad
värmeväxlare än om de uppträder i turbinen.
Mål
Den pågående etappen (etapp 2) och den avslutande etappen (etapp 1) inom det pågående
programmet bör betraktas som delstudier i ett omfattande projekt (se punkt 2-5 under rubriken
”Återstående arbete” nedan) som syftar till utveckling och demonstration av teknik för en
biomassabaserad kraftvärmeprocess med externeldad gasturbin i kapacitetsområdet upp till 2
MW(v).
176
Resultat
Vi har uppnått (tror oss om att uppnå) följande konkreta resultat: Utifrån de resultat som vi
hittills erhållit gör vi den kvalificerade bedömningen att produktgasen från en optimerad
anläggning/process innehåller alkaliföreningar i sådan form att de går att hantera i en
efterföljande högtemperatur-värmeväxlare.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet är:
-
långtidsförsök där beläggnings-/korrosionsstudier i efterföljande enrörs-värmeväxlare
studeras. Detta utförs i höst/förvinter och kommer att rapporteras i det pågående
delprojektet.
-
Processoptimering för kraftvärmeanläggningar med externeldad gasturbin
-
Konstruktionsstudie för en större pilotanläggning
-
Uppförande av pilotanläggning
-
Drift av pilotanläggning med utvärdering av drifterfarenheter (demonstration)
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom 5-7 år.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är anläggningstillverkare.
177
31403-1
Bestämning av verkningsgrad och förlustposter för
biobränslepannor – metodförbättringar
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31403-1
Total budget (inkl EM)
824 kSEK
Projektledare:
Lennart Gustavsson
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Enertech AB, Värmebaronen AB
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 23
[email protected]
Bakgrund
Allt högre krav ställs på verkningsgraden hos biobränslepannor i vissa länders lagstiftning
och/eller incitamentsprogram. Dagens metoder för bestämning av verkningsgrad och framför
allt vissa förlustposter är då otillfredsställande i fråga om onoggrannhet och reproducerbarhet.
För att kunna optimera pannorna är det därför viktigt för tillverkare, konsumenter och
myndigheter att utveckla bättre metoder för att bestämma delförluster och verkningsgrad för
biobränslepannor och studera hur olika optimeringsåtgärder påverkar de olika förlusterna.
Mål
Projektets målsättning är:
-
Att jämföra olika metoder för att bestämma verkningsgraden och för att beräkna
rökgasförlusterna och värdera dessa
-
Att ta fram relevanta värden på strålnings- och genomströmningsförluster för två ”typprodukter”
-
Att studera inverkan på verkningsgraden av några möjliga åtgärder för optimering,
t.ex. ökning av värmeöverföringen i konvektionsdelen resp. ökning av
isoleringsgraden för heta ytor
-
Att få en bättre uppfattning om vilken mätnoggrannhet som kan uppnås vid
bestämning av verkningsgrad.
Resultat
I slutet av augusti 2010 har följande arbete gjorts: En delrapport över befintliga metoder för
bestämning av verkningsgrader där styrkor och svagheter har analyserats är under
färdigställande. Uppbyggnad och kalibrering av utrustning (klimatkammare med mätsystem)
för experimentell jämförelse av metoder är klar. Samverkan av två tillverkare inledd.
Mätningar på pelletpanna i originalutförande slutförd under vecka 33; utvärdering pågår.
Denna innefattar bl.a. jämförelse av två metoder för bestämning av strålnings- och
konvektionsförluster (klimatkammare och yttemperatur-mätning) samt beräkning av d:o i
form av restpost i värmebalans. Preliminär bekräftelse har erhållits på att metoden för
bestämning i klimatkammare av strålnings- och konvektionsförluster fungerar i praktiken.
178
Återstående arbete
Motsvarande mätningar inkl. utvärdering på vedpanna med rökgasfläkt genomförs.
Utvärdering av huvudorsaker till strålnings- och konvektionsförluster för resp. panna görs,
och förslag till konstruktiva åtgärder för att minska dessa tas fram. Åtgärderna genomförs på
resp. provobjekt och motsvarande mätningar genomförs på de modifierade pannorna.
Resultaten utvärderas dels avseende mätmetodens användbarhet, dels avseende de
konstruktiva åtgärdernas effekt. En slutrapport sammanställs.
Tidsperspektiv
Projektet kommer att slutföras före 2010-12-31.
Avnämare
Tillverkare av biobränslepannor. Laboratorier som arbetar med produktutveckling och
produktverifiering. Myndigheter och märkningsorgan som fastställer produktkrav.
179
31411-1
Strömningsteknisk modellering och konstruktion av
pelletsbrännare och kaminer
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31411-1
Total budget (inkl EM)
4020 kSEK
Projektledare:
Henrik Wiinikka
Projektledande organisation:
Energitekniskt centrum i Piteå
Övriga deltagande:
Luleå tekniska universitet
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0911-232384
[email protected]
Bakgrund
På samma sätt På samma sätt som småskalig pelletsteknik har ökat markant under det senaste
årtiondet har användandet av CFD ökat markant och spridit sig från universiteten och ut till
industrin. Idag används CFD-beräkningar till att designoptimera exempelvis gas- och
vattenkraftsturbiner, destruktionsugnar och värmekraftpannor i MW skala. CFD har dock inte
haft något större genomslag som designverktyg för konstruktionsoptimering av
pelletsbrännare och pelletskaminer. En orsak till detta är att det finns flera olika
valmöjligheter (olika matematiska modeller) när en CFD modell skall implementeras och utan
att ha kunskap om hur bra dessa modeller fungerar vid småskalig pelletsförbränning så kan
simuleringsresultaten bli missvisande och det blir svårt att bedöma den praktiska relevansen
för simuleringsresultaten. För att komma till rätta med detta problem är det av största vikt att
den implementerade CFD modellen valideras mot noggrant uppmätta data (rumsupplösta
mätningar av gaskoncentrationen och temperaturen) som är representiva för småskalig
förbränning. Om dessa förutsättningar finns kan säkerheten i simuleringsresultaten höjas
avsevärt och det blir möjligt att använda den validerade CFD modellen för
konstruktionsoptimeringar av småskaliga pelletsbrännare och kaminer.
Mål
Målsättningen med detta projekt är att: (i) demonstrera CFD (Computational Fluid Dynamics)
som praktiskt verktyg för förbränningsoptimering av småskalig pelletsteknik (brännare och
kaminer) och (ii) demonstrera generella konstruktionslösningar för småskalig pelletsteknik
(brännare och kaminer) som möjliggör minimal skötsel och estetiskt tilltalande flamma som
fortfarande ger låga emissioner.
Med hjälp av detta angreppsätt (CFD starkt kopplat till praktisk konstruktion) kan nya
pelletsbrännare/kaminer konstrueras som möjliggör: (i) nyttjande av mer askrika
pelletskvaliteer; (ii) kraftigt utdraget förbränningsförlopp (kraftig stegvis förbränning) och
därmed möjligheter till design av flamprofil, längd (estetiskt tilltalande flamma) och (iii) låga
emissioner (gas och partiklar).
Resultat
CFD simuleringar av förbränningen både i en pelletsbrännare och pelletskamin visade att
dagens matematiska modeller väl kan prediktera förbränningsprocessen och aerodynamiken.
Vi har även visat att automatisk askutmatning för en pelletskamin kan simuleras kvalitativt
180
med CFD. Vidare har CFD använts för att optimera lufttilförseln i primär och sekundärzonen i
en pelletsbrännare.
Återstående arbete
Övertyga pelletsindustrin vilken potential som finns i verktyget CFD så att de börjar att
nvändas även vid tillverkning av pelletsbrännare och kaminer.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom 3 år.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är
pannanläggningstillverkare.
181
31412-1
Framtida behov och system för småskalig värmeproduktion med
biobränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31412-1
Total budget (inkl EM)
1000 kSEK
Projektledare:
Åsa Jonsson
Projektledande organisation:
IVL Svenska Miljöinstitutet
Övriga deltagande:
Susanne Paulrud SP och Joakim Lundgren LTH
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
031-725 62 65
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är att efterfrågan på biobränslen för uppvärmning
förväntas öka som ett led i minskat olje- och elberoende. För den fortsatta planeringen av
satsningar på forskning och teknikutveckling inom småskalig värmeproduktion med
biobränslen finns det således ett behov av att uppskatta framtida värmebehovet, nuvarande
användning av olika biobränslesortiment samt möjliga utvecklingar kring användning av nya
biobränsleråvaror. Det finns även ett behov av att klargöra om det framtida småskaliga
värmebehovet teknoekonomiskt och miljömässigt kan tillgodoses med utbudet av framtida
biobränslen och olika uppvärmningsalternativ.
Mål
Det övergripande målet med projektet är att bidra till kunskapen om hur den framtida ökande
efterfrågan på biobränslen inom småskalig värmeproduktion skall mötas av kostnadseffektiva
försörjningssystem, med en acceptabel miljöpåverkan.
Resultat
Vi har uppnått (tror oss om att uppnå) följande konkreta resultat
-
En sammanställning av den nuvarande användningen av olika biobränslesortiment i
villapannor och mindre värmecentraler (<10 MW).
-
Identifiering och sammanställning av nya råvaror som på sikt kommer att komplettera
nuvarande biobränslesortiment.
-
Summering och sammanställning av potentialen att öka biobränsleuttaget till år 2020
-
Redovisning av dagens eldningsteknik och miljökrav
-
Sammanfattning över prestandastatus för dagens biobränslepannor i olika
storleksklasser och en diskussion om eventuella utvecklingsbehov av framtida
småskaliga biobränslebaserade värmesystem under olika antagna förutsättningar. Där
bl.a. följande redovisas
Småhus, flerbostadshus och lokaler:
Bränslen med lägre kvalitet bör undvikas i småskaliga pannor eftersom förbränningsprocessen
är svårare att optimera än i större pannor. Större biobränslepannor har dessutom i dagsläget
182
lättare att ekonomiskt motivera investeringar i sekundära reningstekniker än små pannor,
vilket kan få ökad betydelse då dessa bränslen eventuellt börjar användas.
Värmecentraler (<500 kW):
I detta storlekssegment finns det anledning att tro att biobränslen med lägre kvalitet kan
komma att användas i större omfattning i framtiden än idag utan att några större höjningar av
el- och bränslepriser inträffar. Anledningen är att dessa pannor ofta är installerade i lantbruk
eller i mindre närvärmeanläggningar på landsbygden där åkergrödor eller rester från skog och
jordbruk finns lokalt tillgängligt. Dessa bränslen tål inga längre transporter och bör därför
användas i närheten av resursen.
Dessa anläggningar har inte heller ekonomiska möjligheter att installera sekundära NOxreduktionsåtgärder utan måste förlita sig till primära åtgärder. Det betyder att en lamdasond
eller CO-sensor för styrning av lufttillförseln blir extra viktigt då kväverika bränslen används.
Värmecentraler (500 kW-10 MW):
I anläggningar av denna storleksklass kan de nya biobränsleresurserna potentiellt nyttjas
betydligt bättre och effektivare än i de mindre anläggningarna.
Större värmeverk lämpar sig bland annat för förbränning av grot och stubbar, men
storleksfraktionen på bränslet är dock viktigt även för dessa anläggningar.
Utvecklingsmässigt blir det även för större pannor viktigt att ta fram effektiva system för att
mata ut aska. Anläggningarna får med fördel vara bränsleflexibla, vilket ställer krav på god
styrning av luft- och bränsletillförsel. Ju större pannorna är desto större är chansen att
befintliga system för NOx-reduktion kan appliceras, men en framtida utveckling mot
kostnadseffektivare system är önskvärt.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene man inom en snar
framtid.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är andra forskare,
Energimyndigheten och Miljömyndigheter (inkl tillståndsgivande myndigheter).
183
31414-1
Bioagroförbränning av agrara bränslen i småskalig rostpanna
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31414-1
Total budget (inkl EM)
3200 kSEK
Projektledare:
Gert Tarstad
Projektledande organisation:
Hotab
Övriga deltagande:
Många
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
035-135540
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är att skapa kontrollerad och miljömässig
förbränning av agrara bränslen i småskalig rosterpanna.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med projektet är projektet ska genomföras efter
målen.
Resultat
Vi har uppnått följande konkreta resultat se konsekvenserna av att skapa långsiktig energi ur
en rosterpanna genom förbränningen av dessa ”svåra” bränslen.
Återstående arbete
Det som återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet är Marknadsföra och
masstillverka denna utrustningen.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för gemene lantbrukare inom 510 år
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är Lantbrukare
184
185
31415-1
Kompakt och kostnadseffektivt elektrostatiskt filter för
rökgasrening –Anpassning till askrika bränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31415-1
Total budget (inkl EM)
390 kSEK
Projektledare:
Linda Bäfver
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Applied Plasma Physics
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 01
[email protected]
Bakgrund
För att kunna elda biobränslen med hög askhalt i små anläggningar (50 kW – 4 MW) finns det
ett behov av nya billigare rökgasreningsutrustningar. Detta är viktigt för att ökningen av
förnyelsebar energi ska ske i samklang med miljömål Frisk luft, vilket begränsar halten av
partiklar i uteluften. Målet säger att partikelhalten i utomhusluft ska vara under 35
mikrogram/m³ som dygnsmedelvärde och 20 mikrogram/m³ som årsmedelvärde för partiklar
(PM10) från år 2010.
Idag är erfarenheten från att utnyttja elfilter i liten skala för begränsning av partikelutsläpp
mycket begränsad och för askrika bränslen har tekniken inte tidigare studerats. Förutom
partiklarnas egenskaper och ökad gashastighet jämfört med tidigare kan
rökgassammansättningen vara av betydelse, t ex. skiljer sig fukthalten avsevärt mellan
vedeldning och förbränning av torra bränslen som pellets.
Anledningen till att rubricerade projektet genomförts är att undersöka avskiljning av partiklar
m.h.a. elektrostatiskt filter vid småskalig förbränning av askrika bränslen.
Mål
Målet med projektet är att bidra till ökad kunskap om elfilter för rökgasrening vid småskalig
förbränning. Ett delmål är att det elektrostatiska filtret R_ESP (Residential Electrostatic
Precipitator, tillverkare: Applied Plasma Physics) skall avskilja minst 85 % av partiklarna i
rökgasen från förbränning av askrika bränslen.
Resultat
Resultaten visar att tekniken som det elektrostatiska filtret R_ESP är uppbyggd kring fungerar
väl för rening av partiklar från effektiv förbränning av de askrika bränslena rörflen och bark.
Förbränningsanläggningen kördes vid 20 kW vilket är ett effektområde som till exempel kan
förekomma på en gård eller en skola och för en sådan applikation finns prototyper av R_ESP
framtagna och skulle kunna testas i fält. För större anläggningar skulle det aktuella elfiltret
behöva utvecklas för att rent praktiskt passa på större skorstenar. Det elektrostatiska filtret
hade hög stoftavskiljning både med avseende på massa och antal stoftpartiklar. Det avskiljer
ultrafina partiklar (< 0,1 μm) särskilt väl och har minimum i avskiljningen i området 0,15 –
0,40 μm. Resultaten avser i huvudsak antal partiklar, men i det fall stoftavskiljning m a p
massa testades var avskiljningen ungefär densamma som för antal partiklar. Ett delmål var att
avskilja 85 % av partiklarna. Detta nåddes vid normaldrift av filtret (60 W). När man går ned i
effekt för filtret bibehålls en stor del av stoftavskiljningen och var vid 20 W kring 80 %. Till
186
och med vid filtrets lägsta effekt på 4 W uppmättes stoftavskiljning på 60-65 %.
Stoftavskiljning vid dessa låga effekter är positivt för driftsekonomin, vilket är särskilt viktigt
vid småskalig förbränning.
Det skall till sist noteras att R_ESP inte har den höga stoftavskiljning som kommersiella
elektrostatiska filter på stora fjärr- och kraftvärmeanläggningar har, men det är inte heller
ändamålet för ett elektrostatiskt filter för småskaliga tillämpningar. I Sverige finns inga krav
på stoftutsläpp för anläggningar med effekt upp till 300 kW, medan större anläggningar får
tillstånd för varierande stoftutsläpp, bl. a. beroende på placering. Det finns dock krav också på
de minsta anläggningarna i andra länder i Europa, t.ex. i Tyskland.
Återstående arbete
Det elektrostatiska filtret R_ESP är ej kommersiellt tillgängligt idag. För att säkerställa den
långsiktiga funktionen skulle fler tester behövas göras och sannolikt också viss förfining av
filtret. Om filtret skall användas på närvärmeanläggningar behöver det dessutom skalas upp.
Tidsperspektiv
Redan idag finns ett behov av kunskap kring elektrostatiska filter för avskiljning av partiklar
vid småskalig förbränning, 50 kW upp till några MW, och det utförda projektet bidrar med
öppna testresultat för småskalig förbränning av askrika bränslen. När det gäller
kommersialisering av det undersökta elektrostatiska filtret R_ESP så borde det ske inom
några år, mot bakgrund av stränga krav på partikelutsläpp i flera europeiska länder,
välfungerande prototyp och att Applied Plasma Physics har andra produkter på marknaden.
Avnämare
De som främst har nytta av projektrapporten är tillverkare och återförsäljare av småskaliga
förbränningsutrustningar, 50 kW upp till några MW.
187
31416-1
Krav och lösningar för framtidens pelletsteknik
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31416-1
Total budget (inkl EM)
1540 kSEK
Projektledare:
Susanne Paulrud
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 59 05
[email protected]
Bakgrund
Användningen av pellets vid småskalig uppvärmningen har under flera år vuxit och 2006
nåddes toppnoteringen med ca 34 000 sålda brännare. Detta sammanföll med det statliga
bidraget för konvertering från el och olja till bl.a. biobränsle. Marknaden sjönk emellertid
kraftigt 2007 då endast ca 8000 pelletsbrännare såldes. En siffra som ytterligare sjönk för
2008. Förutom avsaknaden av konverteringsstödet så finns det två huvudsakliga orsaker för
denna kraftiga minskning; de lätta konverteringarna (från olja) är till stor del genomförda,
samt svårighet att konkurrera med alternativ som t.ex. värmepumpar. För att pellets ska kunna
vara ett konkurrenskraftigt alternativ i framtiden krävs att användningen av pellets blir
attraktivt för konsumenten. Lyckas branschen nå detta finns en stor potential för svensk
pelletteknik, inte minst i Europa.
Mål
Det övergripande målet med projektet är att öka den småskaliga användningen av pellet i
småhus genom att öka kunskapen hur svensk pelletsteknik kan bli ett mer attraktivt och
användarvänligt uppvärmningsalternativ för konsumenter
Resultat
Projektet har klarlagt husägares användning av olika uppvärmningssystem, attityder till olika
värmesystem och dess olika egenskaper. Information om t ex vilka egenskaper som är viktiga
för husägares val av uppvärmningssystem, samt vad husägare är beredd att betala för
exempelvis minskad skötselinsats eller ett bra serviceavtal. Information som kan prioriteras
vid utveckling och marknadsföring av nya produkter. Projektet har även kartlagt marknaden i
olika europeiska länder och förutsättningar för att exportera svensk pelletsteknik. Detta arbete
har sedan stämts av med svensk industri i en gemensam workshop(2009-10-27-28).
Resultaten har sedan använts för att studera till början teoretiska koncept som på olikas sätt
kan förbättra pelletstekniken utifrån både konsumenters krav och framtida miljökrav.
Av studien framgår att marknaden för pellets i småhus i Sverige har stannat av och
försäljningen av pelletsteknik kraftigt minskat de senaste 3 åren tillskillnad mot många
europeiska länder där försäljning av pelletsteknik har fortsatt att öka. I Sverige har i stället
användningen av värmepumpar fått stor genomslagskraft. 2009 hade ca hälften av landets
småhus någon form av värmepump. Det finns dock en marknad i Sverige för pellets, inte
minst återinstallation av pelletsteknik som är viktig att bevaka. Ca 31 % av de drygt 100 000
småhusägare som har en pelletsbrännare/panna idag avser att investera i ett nytt system inom
fem år. Det fanns 2009 fortfarande 80 000 småhusägare med en oljepanna varav 40 % avser
188
att investera i ett nytt värmesystem inom fem år. Av landets 200 000 småhusägare som har en
vedpanna avser 35 % att investera i ett nytt system och det är vedeldarna som framförallt
framstår som en grupp som är positiva till pellets.
De egenskaper som minst 90 % av småhusägarna tycker är viktiga eller mycket viktiga vid val
av ett uppvärmningssystem är driftsäkerhet (liten risk för driftavbrott och fel), ekonomi
(investeringen ska ge en besparing), att systemet är lättskött (få timmar per år i arbetsinsats)
samt en ren inomhusmiljö (ingen bildning av damm och sot). D.v.s. den genomsnittlige
småhusägaren är inte villig att bära småsäck för att fylla på exempelvis en pelletskamin i
vardagsrummet, speciellt när ett pelletssystem inte är ett avsevärt billigare alternativ än en
värmepump.
Exempel på några koncept i studien som har lyfts fram som viktiga för branschen att jobba
vidare med är: serviceavtal och fjärrövervakning, nya bulksystem, kombinerade system
pellets-sol (ex hälften av installerade pelletssystem i Tyskland 2007, var i kombination med
solvärme) samt bättre styr och reglerteknik som sensorer som är stabila, snabba och har lång
livslängd och samtidigt billiga.
Återstående arbete
För att svensk pelletsteknik ska bli mer konkurrenskraftig gentemot andra
uppvärmningsformer (exempelvis värmepumpar) bör fler branschföretag satsa på att göra
systemen mer driftsäkra tillförlitliga och lättskötta. Bättre serviceavtal måste kunna erbjudas
konsumenterna, något branschen gemensamt kan jobba för. Bulksystemen måste utvecklas för
att minska skötselinsatsen. I dag är det bara ca 30 % av pelletsanvändarna som har ett
bulksystem. Bättre marknadsföring för att nå ut till fler konsumenter. Marknadsföring behövs
på övergripande nivå. Marknadsföring ger mer effekt när alla annonserar samtidigt.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kan få en tillämpning för gemene man inom 1- 3 år.
Avnämare
Projektet grupperas på följande sätt:
-
Primär användare: Pannanläggningstillverkare
-
Teknikområde: Fastighetspannor
-
Användningsområde: Teknikutvecklingsunderlag
-
Energibärare: pellets
189
31418-1
Solkompatibel pelletskamin
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31414-1
Total budget (inkl EM)
3937 kkr
Projektledare:
Erik Andersson
Projektledande organisation:
Effecta Energy Solutions
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0300-22320
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är för att utveckla ett pellets/sol system som tilltalar
villaägaren med direktverkande el. Vilken idag oftast väljer alternativet värmepump då det
(SAKNAS) tilltalande alternativ med låg servicegrad.
Mål
Det konkreta och huvudsakliga målet med projektet är att utveckla ett pellets/sol system som
kan installeras i en villa med t.ex. direktverkande elradiatorer. Målet är att göra detta så nära
skötselfritt som möjligt och bli ett mer tilltalande alternativ än eldriven värmepump.
-
Pelletskamin med minimal skötsel.
-
Effektiv värmespridning i huset.
-
Att Bioenergi och sol skall förse hela husets behov av värme och varmvatten.
-
Förbränning som är självrengörande och unik.
-
Utveckla ett styrsystem som är centralt för hus, kamin och ackumulator med sol.
-
Utveckla ett system så att man slipper manuell påfyllning av pellets.
-
Utveckla en ackumulatortank med förlängd säsong med solenergi.
-
Stor energibesparing.
Resultat
Vi har uppnått de flesta ställda mål.
-
Pelletskaminen kräver minimalt med skötsel. Rengöring sker genom en roterande axel
genom förbränningszonen. Samtidigt som förbränningszonen rengörs lyfts även
turbulatorer i konvektionspaketet och rengörs samtidigt.
-
Effektiv värmespridning sker vid en konvertering från elvärme med 1-3 konvektorer
vilka styrs från kaminen.
-
Hela värmebehovet kommer att förses med pellets/solsystemet.
-
Elektroniken kommer att styra hela husets energisystem från ett enda kretskort sånär
som på ett kompletterande kort på ackumulatorn.
-
Ett system med ett nedgrävt pelletsförråd som innehåller ca 10000 kWh har utvecklats.
Systemet är kopplat till en vakuumtransport som fyller kaminen vid behov.
190
-
Ackumulatortanken har försetts med en invändig spridningstub för snabb tillförsel av
varmvatten vilket är ett måste vår och höst där solinstrålningen är lägre men ingen
energi till värmesystemet behövs.
-
Energibesparingen kommer att vara stor om pelletspriset håller sig på en låg nivå.
Tyvärr har inte prisutvecklingen varit lika snabb på elvärme som på pellets vilket
försämrar kalkylen mot värmepump.
Återstående arbete
Vad återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet. Det krävs långtidstester i
verkliga vardagsrum. Tester av ackumulatortank kommer att ske under hösten där vissa
förbättringar kan behöva göras av stigarröret t.ex. isolering invändigt för att få snabbare
spridning. Designarbete för den kommersiella produkten kommer att vara tidskrävande.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning hos/för man inom 18-24 månader.
Användare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten.
-
Villaägare med elradiatorer är idag ca 450 000 st. De som om vill konvertera bort
elvärme men inte har möjlighet till att installera vattenburna element kan konvertera
bort all elenergi förutom hushållselen.
-
Hustillverkare som vill ha ett mer flexibelt och miljövänligt alternativ till dagens
frånluftsvärmepumpar.
191
31419-1
Fjärrövervakning och fjärrstyrning av pelletsenheter
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31414-1
Total budget (inkl EM)
369 kSEK
Projektledare:
Erik Andersson
Projektledande organisation:
Effecta Energy Solutions
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0300-22320
[email protected]
Bakgrund
Anledningen till att projektet genomförts är för att utveckla ett koncept för energimätning och
övervakning av energisystem i villor/fastigheter. Övervakning av energisystemet ger en ökad
servicegrad i t.ex. ett biobränslebaserat system då driftstörningar undviks genom att löpande
kommunikation ges till användare, installatör och tillverkare. Genom att energimäta
värmesystemet kommer även användaren att kunna ändra sitt beteende vad det gäller
energianvändning i hushållet.
Mål
Det konkreta första och huvudsakliga målet med projektet är att modernisera och förbättra de
biobränslebaserade system som säljs och finns på marknaden genom övervakning och
kommunikation. Våra huvudmål i projektet har varit
-
Kommunikation med värmepanna.
-
Energimätning genom flödesmätning.
-
Automatisk beställning av bränsle till pelletssystem.
-
Trådlös kommunikation mellan enheter i huset.
-
Möjlighet till kommunikation genom internet.
-
Automatiska felrapporter till serviceman.
Resultat
Vi har uppnått alla uppställda mål i projektet. Ur projektet har även kommit en egen produkt
som endast är för beställning av pellets. Produkten kommer att användas av minst en av de
största pellets leverantörerna för att kunna erbjuda sina kunder snabbare billigare transporter.
Även en vidareutveckling av avläsning för elmätning har skett. I produkten kan man avläsa
sin elmätning momentant vilket har upplevts väldigt positivt på pilotenheterna.
Återstående arbete
Vad återstår att göra fram till praktisk tillämpning i det dagliga livet. De första systemen är
beställda för att bli en så nära kommersiell produkt som möjligt. Det kan tänkas att vissa små
justeringar kan behövas men ingen större produktutveckling återstår.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning inom 6 månader.
192
Användare
-
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten.
-
Användare av Effectas biopannor och solsystem.
-
Användare av befintliga biorelaterade system. Dock kommer inte all funktion med
kommunikation kunna användas pga. att plattformen för elektronik är olika på de
flesta produkter som finns. Energimätning, pellets beställning mm. Kommer dock att
finnas.
-
Hustillverkare har visat stort intresse för produkten eftersom dagens tillverkare av
småhus anser att övervakning av husets energisystem har ett högt nyhetsvärde. Uttalat
har man svårt att klara ställda energikrav och detta anses vara en produkt som förbättra
förutsättningarna.
-
Tillverkare av bränsle. Den största pelletstillverkaren i Sverige kommer att använda
sig av konceptet för att underlätta och förbättra sina leveranser av pellets.
Fraktkostnader är en stor del av pelletskostnaden vilken man kommer kunna reducera
då logistiken förbättras. Man kan även fylla förråden innan beställning skett och
undvika stora överlager som ligger länge på sommaren. Samma intresse borde även
finnas hos övriga leverantörer.
193
31487-1
Bevakning av och deltagande i Lot 15-arbetet inom EcoDesigndirektivet,
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31487-1
Total budget (inkl EM)
305 kSEK
Projektledare:
Lennart Gustavsson
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
SBBA (Swedish Heating Boilers and Burners Association),
Brasvärmeföreningen
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 23
[email protected]
Bakgrund
Det finns ett stort behov hos svenska tillverkare av pannor, brännare och lokaleldstäder att
hålla sig uppdaterade om och påverka de kommande kraven för småskalig biobränsleeldad
utrustning inom EU. En förstudie av området har genomförts på kommissionens uppdrag, och
detta kommer att utmynna i förslag om åtgärder för implementering av EU:s EcoDesigndirektiv för denna produktgrupp. Det är av största vikt för industri och myndigheter att
svenska erfarenheter tas tillvara och att specifikt svenska förhållanden beaktas i arbetet.
Projektet möjliggör ett aktivt svenskt deltagande i förstudien och i följande
implementeringsarbete.
Mål
Projektet skall se till att svenska tillverkare och myndigheter tidigt informeras om och ges
tillfälle att aktivt påverka arbetet med implementering av EcoDesign-direktivet för ”Solid
Fuel Small Combustion Installations”.
Resultat
Arbetet har hittills (aug. 2010) omfattat följande insatser:
-
Granskning av preliminära och reviderade delrapporter.
-
Möten med SBBA och Brasvärmeföreningen som förberedelse för Stakeholder´s
Meeting och skriftliga synpunkter.
-
Utformning av skriftliga synpunkter till konsultgruppen från svensk industri.
Konsultationer för Energimyndigheten.
-
Deltagande i Stakeholder´s meeting (fyra st).
-
Presentationer av vad som händer inom förstudien vid flera konferenser, branschmöten
etc.
Återstående arbete
På grund av att den preliminära rapport som lämnats till kommissionen av konsultgruppen
inte har offentliggjorts, och fortfarande är under behandling där, har inga väsentliga aktiviteter
pågått sedan februari 2010. Lägesavstämning med konsultgruppen har gjorts vid två tillfällen
och kommunicerats med branschen. Då arbetet återupptas förutses följande insatser:
194
Granskning av slutrapport samt förslag till implementeringsåtgärder. Möten med SBBA,
Brasvärmeföreningen och Energimyndigheten samt sammanställning och utarbetande av
förslag till yttranden från Sverige. Underhandskontakter med konsultgruppen. Eftersom
arbetet inom kommissionen är försenat så kommer projektet med all sannolikhet att behöva
löpa in på 2011.
Tidsperspektiv
Se ovan.
Avnämare
Tillverkare av pannor, brännare och lokaleldstäder för biobränsle. Myndigheter och
märkningsorgan som fastställer produktkrav. Konsumenter som skall välja produkt.
Laboratorier som arbetar med produktutveckling och produktverifiering.
195
31651-1
Dataprogram för dimensionering av värmesystem i fastigheter
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31651-1
Total budget (inkl EM)
1580 kSEK
Projektledare:
Bengt-Erik Löfgren
Projektledande organisation:
ÄFAB
Övriga deltagande:
PellSam ek. för. Länsförsäkringar, R&P Antonsson AB
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
ÄFAB
Lotsgatan 6
531 30 LIDKÖPING
0510- 262 35
[email protected]
Bakgrund
Projektet bygger på att vidareutveckla ett redan utvecklat dataprogram, Värmekalkyl, i vilket
fastighetens nettoenergibehov kan beräknas. Programmet knyter direkt an till SMHI:s projekt
SIMAIR ved och Äfab:s SotData genom att integrera beräkningen av utsläpp
Önskemål från branschen var att utveckla Värmekalkyl så att man får ett kraftfullt verktyg för
dimensionering av värmesystem i en fastighet, som använder ved- och pelletseldning i
kombination med ackumulatortank och solvärme, med avseende på utsläpp och kostnader.
Vidare finns ett behov från landets energirådgivare att få ett objektivt hjälpmedel för att
använda vid kontakter med såväl konsument som kommunala förvaltningar.
Mål
Målsättningen med projektet har varit att utveckla ett användarvänligt dataprogram som kan
beräkna prestandan för ved-, pellets-, flis- och solvärme. För vedeldning även beräkna lämplig
storlek på ackumulatortank utifrån pannans prestanda, och för solvärme hur stor andel av
uppvärmningen som kan täckas med solfångare och vad som detta betyder för driftkostnad
och utsläpp utsläppen från en fastighet.
Vidare ska programmet kunna beräkna- och synliggöra miljöresultat av en åtgärd och även
varna för om valda kombinationer innebär risk för sak eller personskada.
Resultat
Programmet ENERGIKALK 1.0 är nu färdigställt och kan laddas ned från Pell-Sams
hemsida. Energirådgivare och PellSams medlemmar får under 2010 och 2011 använda
programmet utan kostnad. Programmet ansluter till ÄFAB:s panndatabas som innehåller
uppgifter från mer än 1 100 fabrikat och modeller av eldningsutrustning och SP:s lista över pmärkta solfångare.
Den inledande sidan är en värdering av nettoenergibehovet hos aktuell fastighet i förhållande
till ett motsvarande ”typhus” som ligger i samma region. Beräkningen baseras bl a på husets
ålder, typ av byggnad, antal personer i hushållet, standard på fönster etc och ger en
fingervisning om de ingångsvärden vi fått är rimliga. Naturligtvis är det många faktorer som
spelar in, och det är omöjligt att ge en exakt bild av verkligheten. Men denna scanning har
ändå erfarenhetsmässigt visat sig vara en bra metod då man kanske blir uppmärksam på att
man har en högre – eller lägre - energiförbrukning än normalt och kan då söka en förklaring
till detta innan man går vidare.
196
Programmet kan sedan därefter beräkna vedpannor och ackumulatortankar, pellets och
fliseldning och dessutom i kombination med solvärme. Nyttan av solvärmen redovisas
månadsvis och emissionerna redovisas per vald produkt som kg/år.
Förutom att beräkna energibehov, kostnader, lämplig storkel på utrustning och utsläpp av
OGC, CO och stoft finns en funktion där man varnar för olika riskfaktorer som kan uppstå vid
valda utrustningskombinationer.
Alla beräkningar sparas och kan skrivas ut i rapportform. EnergiKalk 1.0. kommer underhand
att byggas ut med moduler för service, ekonomi, offerthantering samt mer djupgående
miljödata.
Återstående arbete
Marknadsföring, marknadsföring och åter marknadsföring. Det hjälper inte att detta
hjälpmedel finns och har presenterats i fackpress och på programkonferens. Det behövs en
kraftfull marknadsföringsinsats för att få programmet känt.
Tidsperspektiv
Projektet är avslutat och ENERGIKALK 1.0 finns för omedelbar nedladdning via
www.pellsam.se. Tiden fram till en allmän tillämpning av programmet är beroende på
marknadsföringsinsatser.
Avnämare
Programmet skall kunna användas av alla oberoende förkunskaper. Målsättningen är att det
skall vara ett populärt hjälpmedel för fackfolk såsom installatörer, energirådgivare,
miljöförvaltningar etc. Men det skall även kunna användas direkt av en konsument som vill
jämföra olika alternativ lösningar.
197
31675-1
Testanläggning och utveckling av verktyg för design av
värmesystem med solfångare, biobränslepannor och
värmepumpar i kombination
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31675-1
Total budget (inkl EM)
4000 kSEK
Projektledare:
Bo Carlsson
Projektledande organisation:
Institutionen för Naturvetenskap, Linnéuniversitetet
Övriga deltagande:
Euronom AB, Gila Control System AB, Kalmar Energi, KIFAB,
Sustainable Sweden South East, DTU, Högskolan i Gävle
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Bo Carlsson
0480-446125
[email protected]
Bakgrund
Industrier verksamma inom ny energiteknik har genom åren ofta haft möjlighet att bygga upp
stor erfarenhet när det gäller att förstå och kunna dimensionera och styra enskilda
komponenter i ett värmesystem men anser sig dock sakna tillräcklig systemkunskap för att på
bästa sätt kunna dimensionera, optimera och styra de nyare typerna av
kombinationsvärmesystem. Vad man saknar är enklare verktyg för att inte bara kunna designa
och styra denna typ av system utan också för att kunna beräkna energiprestanda hos dessa och
därmed även de ekonomiska förutsättningarna för en presumtiv kund.
Mål
Projektets mål innefattade därför följande punkter:
-
Fullskalig testanläggning för olika kombinationsvärmesystem avsedda för
uppvärmning av en industrifastighet med ett energibehov av 240 MWh/år och ett
maximalt effektbehov av 120 kW. Anläggningen skall möjliggöra test av
kombinationsvärmesystem med solfångare, pelletspannor, värmepumpar och
ackumulatortankar. Anläggningen skall också kunna användas i demonstrations- och
undervisningssyfte.
-
Mätdata för utvärdering av energiprestanda och samhörande kostnader samt
besparingspotential för några systemkoncept med varierande styrstrategier .
-
Datasimuleringsprogram baserat på TRNSYS för avancerad beräkning av
energiprestanda hos testade kombinationsvärmesystem.
-
Förenklad och mer användarvänlig programvara TRNSED för beräkning av
energiprestanda hos aktuella kombinationsvärmesystem.
Resultat
Anläggningen är nu färdigbyggd och används förutom för forskningsändamål också för
uppvärmning av den industribyggnad där testanläggningen finns. Värmelasten består av sex
olika delsystem vilka genom användning av biva-lenta shuntar kan justeras individuellt för att
möta kraven på värmebehov för de olika dellasterna. Den termiska prestandan för varje
värmekälla/ komponent kan löpande utvärderas genom värmeflödes- och
temperaturmätningar. Testanlägg-ningen är utrustad med ett webbaserat styr- och
198
övervakningssystem som samlar in mätdata från värmesystemen och de olika värmekällorna.
Genom detta webbaserade system ges möjlighet att på distans kunna följa och styra hur inte
bara hela systemet fungerar utan också alla dess komponenter i stor detalj. Det webbaserade
systemet öppnar därmed helt nya möjligheter att utnyttja testanläggningen också för
demonstration och även i samband med distansundervisning.
Olika TRNSYS modeller harstuderats och deras lämplighet att beskriva komponenter och hela
testsystemet i sin helhet har undersökts. Utgående för detta har sedan mest lämpliga modeller
valts ut för fortsatta undersökningar innefattande även modifieringar av valda modeller.
Relevanta värden på de parametrar som ingår i de olika modellerna bestäms för närvarande
genom mätningar på testanläggningens olika komponenter.
Återstående arbete
Resultaten från hittills genomförda beräkningar kommer att användas för validering av
utvecklade modeller genom att jämföra predikterade och uppmätta prestanda. För att slutligen
komma fram till ett användarvänligt simuleringsprogram kommer utvecklade TRNSYS
program att omformas till en TRNSED version. Projektet kommer att avslutas genom att
guidelines for design av kombinationsvärmesystem utarbetas.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kommer att få en tillämpning för gemene man inom kanske 1 till
2 år efter projektets avslutning, vilket beräknas till september 2011
Avnämare
De som främst kommer att kunna implementera/nyttiggöra resultaten är:
-
Företag inom ny energiteknik intresserade att utnyttja användarvänliga
simuleringsverktyg vid design/ dimensionering av kombinationsvärmesystem
-
Företag inom ny energiteknik som kommer att kunna utnyttja aktuell testanläggning
för demonstration och utvärdering av sina komponenter i olika systemsammanhang,
speciellt Euronom AB och Gila Control System AB men på sikt även andra;
-
Kunder till ovannämnd målgruppskategori;
-
Forskare inom ny energiteknik som behöver resurser för utveckling, verifiering och
validering av nya systemkoncept inom aktuellt område;
-
Lärosäten, som LnU, HiG, DTU etc och andra utbildningsinstitutioner med intresse att
kunna utnyttja utvecklade programvara och aktuell testanläggning för undervisning
inom ny energiteknik.
199
31691-1
IEA Pellet Handbok - Produktion och användning av pellets
Projekt ID:
Delprojekt-ID
31691-1
Total budget (inkl EM)
1400 kSEK (exkl naturabidrag)
Projektledare:
Claes Tullin
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Tomas Isaksson och Jonas Höglund, Pelletsindustrins Riksförbund
Jan Burvall, Skellefteå Kraft
Göran Blommé, Fortum Hässelby Plant
Bengt-Erik Löfgren, Pellsam
Mehrdad Arshadi, Torbjorn A. Lestander och Michael Finell, Sveriges
Lantbruksuniversitet, SLU
Anders Nordin, Dan Boström och Christoffer Boman, Umeå Universitet
Marcus Öhman, Luleå Tekniska Universitet
Jan-Olof Dalenbäck, Chalmers Tekniska Högskola
Henry Persson, Lennart Gustavsson, Marie Rönnbäck, Per Blomqvist,
Susanne Paulrud, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 50 00
[email protected]
Bakgrund
Sverige deltar i en rad arbetsgrupper (s k Tasks) inom IEA (International Energy Agency)
Bioenergy Agreement. Inom arbetsgruppen för ”Biomass Combustion and Co-firing, task 32,
initierades ett projekt för att ta fram en internationell handbok för tillverkning och användning
av pellets. Boken kommer att få stor internationellt spridning och kan förväntas fungera som
ett viktigt referensdokument inom pelletområdet.
Syftet med detta projekt har varit att kordinera och sammanställa underlag från svensk
industri och FoU-aktörer till handboken och därmed bidra till att den svenska kompetensen på
området lyfts fram och speglas på ett korrekt sätt.
Mål
Målet har varit att koordinera, samla in och sammanställa underlag från svensk industri och
FoU-aktörer till en internationell handbok för tillverkning och användning av pellets (IEA
Pellet Handbook)
Resultat
Det svenska delprojektet initierades under februari 2009. En presentation av projektet och
erbjudande att delta i referensgruppen gick ut till intressenter inom pellettillverkning,
utrustningstillverkare, standardisering och forskningsaktörer. De huvudsakliga insatserna
gjordes av PIR (Pelletsindustrins Riksförbund), SLU Sveriges Lantbruksuniversitet och SP
Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Vidare har ett flertal enskilda industrirepresentanter och
forskare bidragit med ytterligare indata.
Handboken gicks igenom vid en workshop på SP den 1 december 2009 där de svenska
kommentarerna sammanfattades och förmedlades till Österrike. Därefter har en tämligen
omfattande emailkorrespondens ägt rum där vi kunnat bidra med en hel del
kompletteringar/revideringar.
200
Från svenskt håll har vi sålunda kunnat bidra med att höja kvaliteten på handboken,
kompletterat med en rad fallstudier bl a ersättning av oljebrännare med pelletbrännare samt
kompletterat den industriella och vetenskapliga basen med data och referenser. Större insatser
har också gjorts avseende det centrala kapitlet om säkerhets- och hälsoaspekter vid lagring,
hantering och transport.
Återstående arbete
Manuskriptet ligger i skrivande stund hos förläggaren. Boken förväntas tryckas under
sommaren/tidig höst 2010.
Tidsperspektiv
Handboken kan givetvis tillämpas direkt efter publicering.
Avnämare
Tillverkare, distributörer och användare av pellets i hela kedjan från råmaterial och
tillverkning till förbränning och askåterföring.
201
32737-1
Bränslehanteringssystem för småskalig eldning av halm
Projekt ID:
Delprojekt-ID
32737-1
Total budget (inkl EM)
200 kSEK
Projektledare:
Jakob Thynell
Projektledande organisation:
ÅF Industry AB
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
0702-061879
[email protected]
Bakgrund
Halm beskrivs ofta som ett outnyttjat biobränsle och trots den stora tillgången i Sverige har
det aldrig blivit någon storskalig framgång. Bevisligen så har våra grannar i Danmark lyckats
bättre och det kan tyckas underligt att det inte kunnat få samma genomslag i vårt
jordbruksintensiva land.
Det huvudsakliga problemet beskrivs ofta vara den komplexa bränslehanteringen, speciellt om
det rör sig om småskaliga anläggningar då en investering i god automatiseringsgrad och
tillgänglighet ofta inte går att räkna hem. Andra alternativ baserade på skogsavfall som flis,
bark och grot samt träpellets ses ofta som mer lättillgängligt och lätthanterligt bränsle.
Mål
Målet med studien har varit att kartlägga och analyser det stora antal danska halmeldade
värmeverk och få en bild över hur bränslehanteringssystemen fungerar samt att försöka visa
på att hantering och eldning med halm inte behöver vara så problematiskt. Resultatet är en
sammanställning av tekniska lösningar och deras för- och nackdelar och des lämplighet för
olika storlekar. En del tid har även riktas mot att studera alternativ till halmbalar, då främst
pellets och briketter.
Med antagandet att bränslehanteringen av halm är ett av de största hindrena för småskallig
halmeldning har målet varit att analysera verklighetens lösningar.
Resultat
Arbetet med att studera faktiska lösningar av transportsystem på anläggningarna för småskalig
eldning av halm är genomfört på ett tillfredställande sätt. Resultatet baseras på beskrivning
utav befintliga typsystem med utgångspunkt från danska erfarenheter.
Efter att ha besökt och kontaktat ett flertal danska värmeverk och leverantörer pressenteras
information om vad för typer av bränsleinmatningssystem de använder för olika situationer
och volymer samt en kartläggning av hur övriga parametrar påverkar investeringskostnaderna
samt de som påverkar de rörliga kostnaderna/intäktsförlusterna. Frågeställningar och analyser
av nedanstående information pressenteras för olika halmtransportsystem på befintliga
anläggningar:
-
Investeringskostnader
-
Tillgänglighet
-
Underhållskostnader
202
-
Automatiseringsgrad
-
Bemanning
Utifrån dessa parametrar ges en bild över vilka typsystem som är tillämpningsbara på olika
storlekar av halmeldade energianläggningar. Tillgänglighet och möjlig automatiseringsgrad är
väldigt säsongsbetonat då det hög utsträckning är beroende av halmkvalité, dessa och övriga
aspekter på halm som bränsle samt hur det påverkar hanteringen är beskrivit i rapporten.
Exempel på manuell hantering, semi- automatiska och helautomatiska system, samt dess föroch nackdelar pressenteras. Olika moment vid anläggningen så som brovåg, fuktmätning och
registrering i PC, bortagning av snören, avlastning pålastning till process, inmatning till
process och kassation har analyserats och beskrivs för de olika typsystemen.
Återstående arbete
Teknologi för nya projekt finns tillgänglig kommersiellt och finns installerat på flertalet
halmrika platser i Sverige. Det som återstår för att nyttja resurserna fullt ut är till viss del att
visa på en bättre ekonomisk lönsamhet för halm då vi i Sverige har stor tillgång på
skogsbränslen (flis, bark och grot etc.) som ställer krav på låga halmpriser.
Tidsperspektiv
Projektet har studerat befintliga lösningar så tekniken finns redan för väl fungerande
halmförbränningssystem och effektiva transportsystem på energianläggningar. Resultatet av
projektet klargör de hinder som finns, vissa nyckeltal samt olika typsystems för- och
nackdelar. Förhoppningsvis gör det att fler blir intresserade och överväger halm som bränsle
för energiproduktion även i Sverige.
Avnämare
Den som främst kommer att implementera/nyttiggöra resultaten är framtida anläggningsägare
som funderar på frågeställningar rörande hanteringen av halm vid anläggningen och vilka för
och nackdelar som finns för olika typsystem.
203
32744-1
Utveckling av framtida konkurrenskraftig närvärme (<20 MWt)
med säkrad bränslekvalitet samt hög tillgänglighet, effektivitet
och miljöprestanda.
Projekt ID:
Delprojekt-ID
32744-1
Total budget (inkl EM)
462 kSEK
Projektledare:
Marie Rönnbäck
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
Bakgrund
Energimyndigheten arbetar under 2010 med att utforma kommande program på området
småskalig förbränning av biobränslen samt uthållig bränsleförsörjning med biobränslen.
Uppdraget i detta projekt är att beskriva utformning och innehåll i framtida FoU-aktiviteter på
området förbränning av nya bränslekvaliteter vid anläggningar < 20 MW. Med en breddad
råvarubas för bränslen till området kommer behov att finnas för att anpassa anläggningarna
för att säkra hög tillgänglighet vid drift, hög effektivitet och god miljöprestanda.
Projektgruppen har bestått av deltagare från Energiteknik vid SP Sveriges Tekniska
Forskningsinstitut (projektledare), Energiteknik vid Luleå Tekniska Universitet, Energiteknik
och termisk processkemi (ETPC) vid Umeå Universitet och Enheten för biomassateknologi
och kemi (BTK) vid Sveriges Lantbruksuniversitet.
Mål
Syftet med projektet är att föreslå ett samordnat FoU-paket inom området förbränning av nya
bränslekvaliteter vid anläggningar < 20 MW.
Resultat
Projektet genomförs i följande steg:
1) En inventering genomfördes av viktiga aktörer i Sverige. Aktörerna från både
branschen (utrustningstillverkare, utrustningsanvändare och bränsleproducenter) och
forskningen (universitet, högskolor, institut och relevanta program).
2) En serie av intervjuer genomfördes med ett urval av aktörer från branschen (som
identifierades under Steg 1).
3) Syntes av resultaten och diskussion kring dessa.
4) Utformning av ett förslag på FoU paket.
Återstående arbete
I slutet av oktober 2010 är steg 1 (inventeringar) slutförda och steg 2 (intervjuer) till största
del klara. Steg 3 och steg 4 slutförs under november-december 2010.
204
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten ska bli användbara för energimyndigheten omedelbart och för
aktörer på området under nästa programperiod.
Avnämare
Energimyndigheten, tillverkare av bränslen (främst förädlade), tillverkare av
förbränningsutrustning i närvärmeområdet, användare i närvärmeområdet samt forskare på
närvärmeområdet.
205
32745-1 B Strategiska FoU-resurser för studier av partikel- och
beläggningsbildande ämnens beteende vid förbränning av
askrika bränslen
Projekt ID:
Delprojekt-ID
Total budget (inkl EM)
32745-1
B
196 kSEK
Projektledare:
Christoffer Boman
Projektledande organisation:
Umeå universitet, Energiteknik och termisk processkemi
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
901 87 Umeå
090-786 6756
[email protected]
Bakgrund
I Energimyndighetens Temarapport om det ”bränslebaserade energisystemet” slås fast att om
Sverige ska klara åtagandet om förnybar energi till 2020 kommer användningen av fasta
biobränslen och avfall att behöva öka med 25-30 TWh. Skogen kommer att bidra mest men
även jordbruket måste bidra. För att klara detta mål krävs bl a att närvärmeanläggningar
anpassade till svåra bränslekvaliteter utvecklas med hög drifttillgänglighet och uppfyllande av
EU´s framtida miljökrav. Utvecklingen av förbränningssystem för biobränslen och förädling
av råvaror har varit stark i Sverige och andra länder inom Europa under de senaste 15 åren.
Dock, finns ett stort och tydligt behov av fortsatt utveckling för att öka effektiviteten och
tillgängligheten i olika system samt att minska emissionerna av oönskade luftföroreningar.
Förutsättningarna vad gäller förbränningsoptimering, bränsleval, reningsmetoder m m skiljer
dock avsevärt för olika effektintervall och typer av anläggningar, och emissionsprestandan är
därför mycket varierande med avseende på gaser och partiklar.
Skogsbiomassa är sedan länge väletablerad som bränsle och omfattande forskning har utförts
för att få förståelse för askrelaterade förbränningsproblem och emissioner. Introduktion av
nya fraktioner från skogen, såsom energived, grot och stubbar, gör dock att frågeställningarna
aktualiseras för framtida skogbaserade biobränslen. Vad det gäller "nya" bränslen,
företrädesvis från åkermark, är situationen än mer bekymmersam. Dessa biobränslen är
generellt sett askrikare än “rena” skogsbränslen och har ofta höga halter av t ex kalium och
fosfor vars inverkan på askkemin har visat sig vara stor men till stora delar är okänd.
Omfattande dedikerade forskningsinsatser syftande till att bestämma
askomvandlingsmekanismer och förbränningsegenskaper med avseende på askrelaterade
problem (slaggning, beläggningar m m) och partikulära emissioner är därför nödvändiga för
att ett effektivt och miljömässigt acceptabelt utnyttjande av dessa biobränslen snabbt ska
utvecklas och implementeras.
Mål
Den övergripande målsättningen med denna förstudie är att strategiskt komplettera och stärka
befintliga FoU resurser vid en väl etablerad forskningsmiljö inom området ”asktransformation
och relaterade drift- och emissionsproblem vid förbränning av dagens och framtida
biobränslen för värme och elproduktion”.
Specifika delsyften var att:
206
-
Sammanställa information kring liknande FoU satsningar och resurser hos viktiga
forskningsaktörer inom EU (del 1)
-
Designa och konstruera en experimentell lab-reaktor för detaljerade studier av
asktransformation- och bränsleomvandlings-processer vid rostereldning av askrika
biobränslen (del 2)
-
Utvärdera de experimentella testerna och pilotförsöken med den aktuella
rosterreaktorn (del 2)
-
I samarbete med olika samverkanspartners nationellt och internationellt, formulera
kritiska forskningsfrågor där denna typ av experimentell forskningsresurs kan bidra i
kunskapsuppbyggnaden (del 1)
Resultat
En sammanfattning av resultat och slutsatser i del 1 (direkt hämtat från slutrapport) som berör
projektets utredande delar som inkluderar genomgången av experimentella forskningsresurser,
kritiska forskningsfrågor kopplade till området samt uppbyggnaden av en experimentell
forskningsresurs vid Umeå universitet, görs här. Resultat och utvärdering av inledande tester i
den nya forskningsuppställningen redovisas vid senare tillfälle.
Branschen har under 15 år, tillsammans med forskningen till viss del, jobbat med
luftfördelning i pannor för att sänka CO- och NOx-emissioner. Inställningar som fungerar vid
fullast har identifierats i vissa fall, åtminstone har möjligheten och potentialen redovisats i
diverse rapporter. Det som fortfarande återstår i denna fråga är – förutom
kompetensöverföring till berörda parter – mer systematisk grundforskning. Det behövs
statistik under väldefinierade förutsättningar där varje parameter utvärderas och dess roll sätts
i relation till de andra. Avgångsformen för respektive emission bör även studeras för att veta
hur de olika parametrarna påverkar emissionerna.
För att kunna jobba systematisk med frågorna ovan krävs smidig, flexibel och välkontrollerad
förbränningsutrustning. Små anläggningar underlättar infrastruktur kring bränslen,
reparationer av utrustning, kylning av överskottsvärme, utbyggnad. Anläggningen får dock bli
för liten, den måste kunna simulera en panna i dess uppbyggnad och utformning.
Utifrån genomgången av befintliga FoU resurser i några av de mest aktiva länderna i dessa
frågor kan följande slutsatser dras:
-
Runt om i Europa finns ett antal forskningsuppställningar i bänkskala där specifika
studier av främst bränsleomvandling och avgång av askbildande element har studerats.
Som verktyg i ett tidigt forskningsskede är dessa uppställningar värdefulla då man
under väl kontrollerade förhållande kan erhålla mer grundläggande information och
det möjliggör utförandet av smidiga och mer omfattande kartläggningar av t ex
bränsleparametrars påverkan. Dessa uppställningar kan förstås inte simulera
förhållanden i en riktig panna och resultaten kräver därmed vidare utvärdering i större
skala.
-
Det finns även ett antal rosterpannor i pilotskala (<500 kW) där väl definierad
geometri och god möjlighet till processtyrning och processmätning möjliggör
noggranna driftsinställningar. Dessa anläggningar används med fördel i
utvecklingsarbete och demonstrationssyfte för närvärmeanläggningar då specifika
driftsinställningar, bränsleblandningar eller andra koncept ska utvärderas. Som direkt
forskningsuppställning är de inte optimala eftersom det fort blir dyrt (bränsle, tekniker,
lokalhyra) och komplicerat att förändra och anpassa anläggningen. Dessutom finns
207
begränsningar i vilken utrustning som kan finnas på plats och som kan användas i
forskningen samt kring logistiken med materiel, instrument och personal.
-
Inom industrin (fokus närvärme) finns dessutom ett antal aktörer som på olika platser i
landet utför mer eller mindre omfattande utvecklingsarbete och tester kopplat till såväl
olika bränslen som tekniklösningar i förbrännings- och rökgassystem.
-
Utifrån drivkrafterna bakom introduktion av nya råvaror, ökad tillgänglighet,
effektivisering och miljökrav, har frågor som syftar till ”optimeringar” inom
närvärmesektorn ökat t ex genom fokusering på ”air-staging”, bränsleadditiv och nya
reningsteknik. Detta samtidigt som frågan kring utsläpp av fina partiklar och dess
negativa hälsoeffekter blir alltmer aktuell globalt. Detta fokus syns tydligt hos
forskningsaktörerna, t ex genom den satsning som nu görs vid östra Finlands
universitet (i Kuopio) där en likande försöksuppställning (som vid Umeå universitet) i
lab-skala nyligen har byggts. Med ett undantag (vid Kuopio universitet) kan man
således konstatera att såväl inom Sverige som på EU nivå saknas ändamålsenliga
forskningsuppställningar i lab-skala med relevans för rostereldade system i
närvärmesektorn.
Återstående arbete
Uppdraget inom föreliggande projekt var även att konstruera en experimentell
försöksuppställning i lab-skala för kontrollerade och systematiska och studier av förbränning
av biobränslen i en flexibel rosteranläggning med relevans för närvärmeområdet (del 2 enligt
syfte ovan). Uppställningen är för närvarande under konstruktion och resultat från inledande
tester kommer redovisas senare.
Forskningsanläggningen är unik, inte bara i Sverige utan även i Europa. Bristen på dedikerade
forskningsanläggningar för närvärmesektorn är uppenbar och byggandet av denna reaktor
kommer att möjliggöra industriellt relevant forskning och ett försprång gentemot
forskningsaktörer runt om i Europa. Denna nya forskningsreaktor är konstruerad för att vara
flexibel och anpassningsbar utifrån aktuella frågeställningar som kan förändras över tiden.
Variationer i såväl bränslekvalitet som förbränningsparametrar och rökgasförhållanden kan
hanteras, styras och studeras. Den kommer således utgöra en resurs på lab-nivå för den
behovsmotiverade mer grundläggande forskningen kring nya askrika bränslen och därmed
bidra till viktig kunskapsuppbyggnad
Satsningen är således strategisk med en bred applicerbarhet som kommer möjliggöra
kommande FoU satsningar (kring; askproblem, beläggningar, tungmetaller,
partikelemissioner och hälsoeffekter) med relevans för svensk industri vad gäller småskaliga
värme- och kraftvärmesystem.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten från projektet kommer att få en tillämpning inom forskningen
relativt omgående under de närmaste 1-2 åren, och i utvecklingen av framtida pannor och
förbränningssystem inom den kommande 5-årsperioden.
Avnämare
-
Energimyndigheten i planering av framtida forskningssatsningar.
-
Universitet, högskolor och institut inom forskningen.
-
Industrin, främst tillverkande industri i utvecklingsarbete av framtida
närvärmeanläggningar, men även industri som driver befintliga anläggningar.
208
209
P802288
Utbildningsinsatsen ”Minimering av partikelutsläpp från
småskalig förbränning av biobränsle”
Projekt ID:
Delprojekt-ID
P802288
Total budget (inkl EM)
kSEK
Projektledare:
Marie Rönnbäck
Projektledande organisation:
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Övriga deltagande:
Kontaktuppgifter
Telefon:
E-Mail:
010-516 55 05
[email protected]
Bakgrund
Småskalig biobränsleförbränning är en av de största källorna till partiklar i luften i Sverige
och i Europa. För att en framtida småskalig eldning skall vara möjlig krävs en utveckling av
eldningsutrustningar så att de emitterar lägre halter av partiklar än vad dagens utrustningar
gör. På senare år har forskningen kring bildning och emissioner av partiklar vid
biobränslebildning varit omfattande både i Sverige och i andra delar av världen. Genom att
överföra forskningsresultat till industrin och implementera dessa vid konstruktion och drift
kan partikelemissionerna minskas.
Mål
Insatsen syftar till att utbilda konstruktörer, tekniker och övriga som har påverkan på
utrustningstillverkarnas design av nya modeller och av strategier för att styra och reglera
förbränningen. Med utrustning menas här pannor, brännare, lokaleldstäder, skorstenar,
rökgasrening, styr- och reglerutrustning etc som direkt eller indirekt påverkar
förbränningsresultatet. Genom att överföra information från aktuell forskning om bildning och
emission av partiklar till industrin och genom att höja kunskapsnivån hos industrin kring
bildningsmekanismer och mätteknik kan produktutveckling och teknik för minimering av
emissioner stimuleras.
Målet är nå en ökad kunskap hos nyckelaktörer inom industrin genom
utbildning/kunskapsöverföring och genom att skapa aktiva nätverk industri - forskarutförare
vilket ska leda till designlösningar som minimerar partikelutsläpp vid småskalig eldning av
biobränsle.
Resultat
Tre utbildningstillfällen har hållits, den 5/3, 19/3 0ch 26/3. Sammanlagt 43 personer
närvarade. Sex lektionspass genomfördes.
Demonstration av stoft- och partikelmätning skedde i Energitekniks laboratorium. ELPIinstrumentet och annan gasanalys var kopplad till en pelletspanna och mätning vid goda
respektive dåliga förhållanden visades on-line. Utrustning för gravimetrisk mätning av stoft
visades.
Gästföreläsare var 19/3 Maria Ullerstam från Naturvårdsverket som berättade om
”Miljökvalitetsmål och miljökvalitetsnormer för utomhusluft”, och 26/3 Anders Flyckt från
SP Förbrännings- och Aerosolteknik som berättade om ”Filtrering av partiklar”
210
En pärm med material delades ut till varje deltagare. Kursmaterialet var väl avvägt och
lektionspassen kunde genomföras utan stress. Det fanns tid för frågor och diskussion med
deltagarna. Deltagarna var mycket intresserade och aktiva. Stämningen var god och det
övergripande intrycket var att de var nöjda med kursen och ser positivt på liknande aktiviteter
i framtiden.
Resultat från utvärderingsenkäten var mycket positivt, med 3,8 i medel för innehåll (skala 1-5
där 1 var dåligt och 5 jättebra) och 2,0 för svårighetsgrad (skala 1-3 där 1 var för lätt och 3 för
svårt). Gästföreläsningarna hade medel 3,5. Även demonstrationen i lab var uppskattad.
Medelvärdet för det praktiska (lokal, bemötande, material etc) var 4,2.
Inbjudan till utbildningsinsatsen spreds bla. på följande sätt:
-
Programkonferens för ”Småskalig upp värmning etc, Umeå oktober 2008
-
SBBA (Swedish Burner and Boiler Association), möte hösten 2008
-
SBCA (Swedish Bioenergy Combustion Association), möte hösten 2008
-
Svenska Brasvärmeföreningen, möte hösten 2008
-
Pellsams möte, hösten 2008
-
Tidningen Bioenergi
-
SPs hemsida
-
Riktat utskick till 39 företag (SPs kundkontakter
-
Inbjudan utdelad vid möte i projektet Biobränsle-Sol (inom småskaliga programmet)
-
Inbjudan utdelad vid Pellets 2009 i Karlstad januari 2009
-
Inbjudan utdelad till kunder och besökare vid energilabbet
Återstående arbete
Det som återstår är att de deltagande tillverkarna tillämpar sina kunskaper i form av produkter
med lägre partikelemissioner.
Tidsperspektiv
Vi räknar med att resultaten kan få en tillämpning för gemene man inom ½-1 år i form av
produkter med lägre partikelemissioner.
Avnämare
Den som i första han kan nyttiggöra resultaten är tillverkare av förbränningsutrustning.
211
Bilaga 3 Projektlista
212
213
214
215
216