sou · GPB377d2 · 2002-01-01 00:00:00 — I figur 20 anges skuggpriser (priser på marginal- produktionen) som MARKAL ger för respektive fall. Det är de skuggpriserna som legat till grund för beräkningen av de korrige- rade elpriserna i figur 19. Figur 20 Skuggpriset på elproduktionen (transmissionsförluster ingår) (pel,cert) I figur 20 kan vi alltså se att certifikathandeln påverkar skuggpriset på el, om än i relativt liten utsträckning. Generellt kan man dock säga att referensfallet uppvisar högst skuggpris medan det fall som har det tuffaste certifikatprogrammet (endast vind och bio- kondens med certifikatvikten ett vardera) ger det lägsta skugg- priset på el. Som konstaterats tidigare uppvisar merkostnaden för systemet och skuggpriset på certifikat precis det motsatta sambandet. Anledningen till att elpriset är lägre då certifikat- systemet är i drift är att delar av kostnaden för elproduktions- utbyggnaden därmed bärs av certifikatsystemet. Elproduktion i industrins mottrycksanläggningar , Box 8133, 104 20 . Certifierat av DNV enligt SS-EN ISO 9001 och ISO 14001 Bilaga 6 SOU 2001:77 På uppdrag av har studerat vilka potentialer som finns för elproduktion med olika former av biobränslen som returlut, bark, pellets och bränsleflis i industriellt mottryck. Baserat på dessa bedömningar har en beräkning av produktionskostnaderna för olika elproduktions- nivåer och bränslealternativ genomförts. Den verkliga elproduktionen inom massa och pappersindustrin uppgick till . Vid en produktionsvolym på 15 Mton (avsalumassa och papper) har den tekniskt möjliga el- produktionen med dagens utrustning och med olja som marginal- bränsle beräknats till . Den tekniska potentialen med hänsyn till tillgängligt värmeunderlag har beräknats till . Med antagandet om en produktionsvolym av avsalumassa och papper på 17 Mton beräknas elproduktionen uppgå till förutsatt att dagens prisrelationer mellan bränslen består. Med oförändrade förutsättningar bedöms om- och till- byggnader ändå leda till en viss ökning av tekniskt möjlig elproduktion fram och då vara , med olja som marginalbränsle. Den tekniska potentialen med det värme- underlag som bedöms föreligga 2010 har beräknats till . För att skapa förutsättningar för ökad mottrycksproduktion utan att det medför orimligt höga investeringar har förutsatts att förädlat biobränsle används som komplement till de interna bränslena. För att utnyttja hela det befintliga värmeunderlaget krävs totala investeringar i elproduktions relaterade anläggningar på . Elproduktionskostnaden i ett scenario där olja ersätts med pellets stiger från en marginalkostnader på 200–/MWh vid dagens elproduktionsnivåer /MWh vid fullt utnyttja- nde av mottrycksunderlaget. Tekniskt sett bedöms en konvertering och utökad elproduktion med pellets som komplement till övriga biobränslen vara möjlig att genomföra men det finns flera andra frågetecken, som tillgång på SOU 2001:77 Bilaga 6 förädlat biobränsle, prisutveckling för bränslet och elprisut- vecklingen. Det krävs säkra och stabila förhållanden för att industrin skall göra erforderliga investeringar och etablera inköp av en ny bränsletyp i verksamhet som ligger utanför kärnverksamheten. Mål och syfte ........................................................... Energiprisrelationen – en bakgrund ..................................... Prognos oljepris och elpris.................................................... Biobränsle och dess användning................................. Trädbränsle – bränsleegenskaper ...................................... Användning av biobränslen............................................... Beskrivning av anläggningar och Potentialen för ökad elproduktion....................................... Teknik och kostnader för ökat mottryck............................. Produktionskostnader 2000 och 2010 ....................... Olja som kompletterande bränsle......................................... Förädlat biobränsle som komplement.................................. Hinder för utökad mottrycksproduktion ............................ har på uppdrag av genomfört föreliggande studie. Uppdraget omfattar en studie över vilka potentialer som finns för elproduktion med biobränslen och olika former av bio- och restbränslen som lut, bark, pellets och bränsleflis i industriellt mottryck samt en beräkning av produkt- ionskostnaderna för olika bränslealternativ. 2 Mål och syfte Utredningen syftar till att kartlägga och analysera de förhållanden som ligger bakom dagens situation och den tänkbara framtida utbyggnaden av industriellt mottryck. Studien skall ge en bild av produktionskostnaderna som ett underlag för fastställande av framtida certifikatvärden. I vilken utsträckning den tekniska potentialen tas tillvara beror främst på tekniska och ekonomiska förutsättningar samt tillgången på bränsle. Studien avgränsas till att behandla det industriella mottrycket. Det innebär att den potential som bedöms föreligga baseras på värme- energibehovet inom respektive industri. Massa- och pappersindustrin är den klart dominerande produ- centen av mottryckskraft . Det är också där som potentialen för ökad biobränslebaserad produktion av industriellt mottryck främst föreligger enligt tidigare studier. Mot denna bakgrund studeras främst förutsättningarna inom just massa- och pappers- industrin. Mottryckskraft är elproduktion i samproduktion med ångvärme för industriprocess eller fjärrvärme. Vid mottryckskraft tas energi ur ånga av högt tryck/temperatur efter ångpanna för omvandling till elektrisk kraft i turbinen vartefter resterande energi i ångan vid lägre tryck efter turbinen nyttiggörs för värmeändamål. Ju lägre tryck efter turbinen desto mer energi tas ur ångan i turbinen och desto mer elkraft kan produceras. Vid enbart elproduktion hålls ångtrycket efter turbinen så lågt som möjligt, för att maximera kraftproduktionen, med hjälp av kondensering av ångan med kallt kylvatten. Det senare kallas kondenskraft och kännetecknande är att värmeenergin efter turbinen inte nyttiggörs. Vid kondenskraft belastas därför elproduktionen med hela bränsleenergin. Till skillnad från kondenskraft nyttiggörs däremot all energi i ångan vid mottryckskraftanläggningar; dels för elkraftproduk- tionen och dels för värmebehovet efter turbinen. Verkningsgraden för omvandling från bränsle till elkraft blir därför mycket hög, . För mottryckskraft är värmeförbrukningen efter turbinen därför en förutsättning, som också bestämmer hur mycket el som kan produceras. Förhållandet mellan elproduktion och värmeförbrukning efter turbinen (alfa-värdet) ligger mellan 0,15–0,25 vid industriell mottrycksproduktion på grund av de för processerna använda relativt höga ångtrycken. Vid kraftproduktion i fjärrvärme- anläggningar, där lägre mottryck kan användas, ligger motsvarande värden på 0,4–0,6. Inom ramen för arbete undersökte ÅF- Energikonsult (1999) förutsättningarna att reducera koldioxid- utsläppen bland annat genom att utnyttja en större andel biobränsle för mottrycksproduktion inom industrin. Den kartläggning som gjordes visade att av den installerade effekten i mottrycksanläggningar finns inom massa- och pappersindustrin. Vad gäller produktionen är andelen Övriga anläggningar finns främst inom järn- och stålindustrin, vid oljeraffinaderier samt inom kemisk industri. I bilaga 1 redovisas de större industriella mottrycks- anläggningarna i . Många av anläggningarna är gamla och antalet anläggningar som byggts har varit få. Av sammanställningen som gjordes i ovan nämnda studie (1999), bilaga 1, framgår att de större anläggningarna inom övrig industri främst finns inom järn- och metallindustri samt inom raffinaderi- industrin. 4.3Energiprisrelationen - en bakgrund Mottrycksproduktionen påverkas av en rad faktorer, av vilka de viktigaste är produktionen av massa och papper, rådande elpris och rådande oljepris. Ett högt elpris i kombination med låga oljepriser gynnar, medan motsatsen missgynnar, mottrycksproduktion. I diagrammet, Figur 4.1, nedan visas el- och oljeprisutvecklingen för industrin i relation till mottrycks- produktionen. Löpande priser, exklusive skatt redovisas. Ser man enbart till relationen mottrycksproduktion – oljepris så har mot- trycksproduktionen, vid en förenklad betraktelse, legat på en oförändrad nivå i de perioder oljepriset har varit stigande, medan mottrycksproduktionen har ökat när oljepriset har fallit. Figur 4.1 Elpris och oljepris för industrin, löpande värden exklusive skatt, öre/kWh samt mottrycksproduktion, TWh, 1980– Prisskillnad el - olja, öre/kWh Mottryck, TWh el/år Källa: Energiläget i siffror 2000, . Ser man i stället till prisdifferensen mellan el och olja har mot- trycksproduktionen ökat i takt med att prisdifferensen har ökat. Se diagrammet i Figur 4.2 nedan. Figur 4.2 Differensen mellan elpris och oljepris för industrin, löpande värden exklusive skatt, öre/kWh samt mottrycks- produktion, TWh, 1980–1999. öre/kW h Prisskillnad el - olja, öre/kW h M ottryck, TW h el/år Källa: Energiläget i siffror 2000, . I Figur 4.3 och Figur 4.4 görs motsvarande analys 2000, månad för månad. Även här uppvisas samma samband. med kraftigt ökade oljepriser och låga elpriser, sjönk mottrycksproduktionen. Figur 4.3 Relation mellan mottrycksproduktion och oljepris, eo 4 exkl. skatt och spotmarknadspriset på el, öre/kWh, , GWh respektive öre per kWh. Oljepris, exkl skatt, öre/kWh Spotpris el, öre/kWh Källa: SCB, Oil Bulletin European Commission, . Figur 4.4 Differens mellan elpris (spotmarknad öre/kWh) och oljepris, Eo 4 exkl. skatt i relation till mottrycksproduktionen, , öre per kWh respektive GWh el. -2,0 -4,0 -6,0 -8,0 -10,0 -12,0 Prisskillnad el - olja, öre/kWj -14,0 Mottryck, GWh el/mån -16,0 Källa: SCB, Oil Bulletin European Commission, . 4.4Prognos oljepris och elpris Elpriserna förväntas stiga och oljepriserna sjunka , vilket, om resonemangen ovan håller, gynnar mot- trycksproduktionen. Prognosen för oljepriset är sjunkande, ned mot per fat år 20021 jämfört med dagens per fat. låg genomsnittspriset på Brentolja per fat, vilket är rekordhöga nivåer. Fundamentala faktorer som produktionskostnader, produktionskapacitet och efterfrågan talar för att priset bör gå ned, enligt Energi- myndigheten. Osäkerheten är emellertid stor. låg terminspriserna för de kommande två åren betydligt lägre än dags- 1 Energiförsörjningen i , Kortsiktsprognos , . priset vilket emellertid visar att marknaden förväntar sig lägre priser . har kännetecknats som våtår, och riklig tillgång på vattenkraft ger lägre elpriser. uppnåddes, till följd av den kraftiga nederbörden, de lägsta elpriserna sedan elmarknaden avreglerades 1995. Ett typiskt systempris var /kWh. , , ligger systempriset på /kWh. Sannolikt är därför att elpriserna under ett normalår i genomsnitt kommer att stiga. Minskade effekt- marginaler i systemet och ökad efterfrågan har också en pris- drivande effekt. Trenden i terminshandeln visar på stigande priser. Dagens skattesystem styr i stor utsträckning vilka bränslen som redovisas för mottrycksproduktion. Elproduktion är obeskattad, oavsett om det är fossila bränslen eller biobränslen som används. Industrin är befriad från energiskatt men betalar av den generella nivån på koldioxidskatten för övrig energianvändning. Det gör att industrin i så stor utsträckning som möjligt redovisar en oljebaserad elproduktion och hänför biobränslena till övrig energiproduktion. Hur mycket biobränslen som i praktiken används för elproduktion är därför svårt att uppskatta. 5 Biobränsle och dess användning Syftet med att öka elproduktion genom utökat industriellt mottryck är att få in en större andel biobränslebaserad elproduk- tion. Biobränslen är emellertid inte ett entydigt begrepp. I biobränslesammanhang förekommer en mängd begrepp och ut- tryck. Nedan följer en kort förklaring av några vanliga begrepp. Biobränsle är bränsle som härstammar från biologiskt material och indelas i olika grupper beroende på ursprung, tillverknings- metod, fraktionsstorlek etc. Återvinningen i en sulfatmassafabrik omfattar omhän- dertagning av Returluten från massatvättningen, indunstning av luten till hög torrhalt före förbränning i sodapannan, värmeutvin- ning från utlöst vedsubstans och kemikalieåtervinning i soda- pannan, samt beredning av nya kokkemikalier i vitlutberedningen. Indunstning av luten skedde till torrhalt, vilket gör den brännbar. är det vanligt med indunstning till 70–torrhalt, vilket höjer värmeutbytet från returluten. Luten, även kallad tjocklut, förbränns i sodapannan, varvid utlöst vedsubstans omvandlas till värmeenergi för ång- produktion. I pannan återvinns och omvandlas kemikalierna, vilka rinner ut från botten som en smälta bestående av huvudsakligen av natriumsulfid och natriumkarbonat. Smältan löses upp med vätska för beredning av kemikalierna för återanvändning i kokprocessen. Skogsbränsle är trädbränsle som inte haft någon tidigare använd- ning. Hit räknas bränsle producerat av stammar, grenar och toppar (GROT), barr och stubbar, liksom bränsle från skogsindustrins avfall och biprodukter, som till exempel bark, flis och sågspån. Den del av skogsbränslet som kommer direkt från skogen kallas ibland primärt skogsbränsle. Till trädbränsle räknas alla biobränslen där träd eller delar av träd är utgångsmaterial och där ingen kemisk omvandling har skett. Bränsleråvaran kan ha använts till annat, som till exempel rivnings- och emballagevirke. Till återvunnet trädbränsle räknas trädbränsle som tidigare an- vänts till annat. Råvaran kan till exempel utgöras av emballagevirke, formvirke eller spillvirke från byggnadsverksamhet. Energiskogsbränsle är trädbränsle från snabbväxande trädarter, som har odlats för energiändamål. Produktion av trädbränsle sker i huvudsak genom flisning av av- verkningsrester eller virke utan industriell användning till bränsle- flis med mobila flisaggregat, flisning eller krossning av vedspill och bark vid skogsindustrin, uttag av både industrived och skogsbränsle i form av okvistade träddelar som flisas vid terminal eller renseri och produktion av förädlade trädbränslen, som till exempel briketter, pelletar och träpulver. Dessutom sker en liten produktion av återvunnet trädbränsle i form av till exempel rivnings- och emballagevirke. Import av åter- vunnet trädbränsle för användning inom fjärrvärmesektorn är rela- tivt vanlig. Bränsleflis och kross är de största produkterna med av produktionen. Metoderna för uttag av avverknings- rester har i hög grad förändrats jämfört med . Då sönderdelades av avverkningsresterna ute på hyggena. är motsvarande siffra 20–. I stället strävar man efter att sönderdela i kedjan för att få billigast möjliga sönderdelning och bättre kontroll över lagring, kvalitet och flöde. De förädlade bränslena tillverkas framför allt av biprodukter från trävaruindustrin och kan delas upp i briketter, träpelletar och träpulver. De utgör av den totala trädbränsle- produktionen och möjliggör en mer rationell och billig hantering och vid förbränning har man tillgång till ett bränsle med större energiinnehåll per volymenhet än andra former av trädbränsle. genomför en undersök- ning av trädbränsleproduktionen på uppdrag av Energi- myndigheten. Den genomförs som en totalundersökning och man räknar med att av total trädbränsleproduktion täcks in. Tabell 5.1 Produktion av trädbränslen fördelad på bränsleslag, 1991–1998. 1) Värdena är inte direkt jämförbara , eftersom det då ingick vissa internleveranser av framför allt spån och bark i de skogsindustriella företagen. Den totala användningen av biobränslen uppgår till och fördelar sig på olika användare enligt Figur 5.1. Figur 5.1 Totala biobränsleanvändningens fördelning på olika kategorier av användare. Avfall, torv mm Totalt ca 93 MWh Skogsindustrin står genom eldning av egna biprodukter, returlutar och råvarurester m.m. för huvuddelen av biobränsleanvändningen. I tabell 5.2 redovisas hur användning utvecklats –1999. Tabell 5.2 Användning av biobränslen m.m. för energiändamål inom industrin, TWh. Källa: , Energiläget i siffror 2000. 6Beskrivning av anläggningar och konverteringsmöjligheter Större delen, eller i storleksordningen av den industri- ella mottryckskraftproduktionen sker inom massa- och pappers- industrin. Mottryckskraftproduktionen sker framför allt i fabriker med kemisk massatillverkning, i avsalumassabruk och i integrerade massa- och pappersbruk. I avsalumassafabrikerna baseras elpro- duktionen till övervägande del på interna bränslen, returlutar och bark. I integrerade bruk baseras elproduktionen huvudsakligen på externa bränslen, såsom olja, naturgas och kol men även på bio- bränslen som inköpt bark och skogsbränsle. De interna bränslena svarar endast för en bråkdel av använda bränslen. I Figur 6.1 redovisas hur elproduktionen har varierat med massaproduktionen . Figur 6.1 Mottrycks produktion av el i jämförelse med massa- produktion över . Källa: Skogsindustrierna, . Mottryck TWh el/år Avsalu- och pappermassa prod kton/år Till en betydande del styrs möjlig elproduktion av värmebehovet i processerna. Av diagrammet framgår att elproduktion och massa- produktion följer samma mönster. Att mottrycksproduktionen proportionellt sett var låg –1994 kan förklaras av den goda tillgången på elkraft kombinerat med en reglerad marknad. I samband med avregleringen medförde prisförhållandena mellan bränslen och el att det var lönsamt att öka elproduktionen. uppgick den verk- liga produktionen av mottryckskraft till . I Figur 6.2 redovisas en bedömning av använda bränslen för el- produktion. Bedömningen grundar sig på en genomgång av el- produktionsförutsättningarna vid ett 40-tal massa- och pappers- industrier. Av figuren framgår att den interna bränsleandelen i form av lutar är störst följt av olja och inköpt bränsle. Utformningen av nuvarande skattelagstiftning gör att anläggningsägaren har rätt att hänföra det beskattade bränslet till elproduktion och därmed undvika skatt på den del som används I anläggningar som använder både fossila bränslen och biobränslen är det därför inte möjligt att ta fram en entydig statistik över den verkliga användningen av bränslen för el- respektive värmeproduktion. Figur 6.2 Bränsleanvändningen 2000. Källa: ÅF. 6.2Potentialen för ökad elproduktion Som framgått uppgick den verkliga produktionen av mottrycks- kraft till . I befintliga anläggningar bedöms den tekniskt möjliga elproduktionen uppgå till /år med olja som marginalbränsle. Den totala produktionsvolymen av av- salumassa och papper var då drygt 15 Mton. Bedömningen av den tekniskt möjliga elproduktionen vid produktionsvolymen baserar sig på statistik från industrierna, intervjuer med bransch- företrädare och företrädare för industrier. Ovanstående kan sammanfattas enligt följande för produktions- volymen 15 Mton (avsalumassa och papper): med hänsyn till tillgängligt värmeunderlag 1) olja som marginalbränsle Baserat på dagens produktion av massa och papper och det behov av värme som denna produktion kräver bedöms den totala poten- tialen för elproduktion vara /år. I tabell 6.1 redovisas verklig och potentiell elproduktion för olika delprocesser. Till grund för de bedömningar som gjorts vad avser bedömd el- produktion 2010 har antagits att prisförhållandet mellan el och olja motsvarar dagens. Uppgifter har samlats in från ett 40-tal indu- strier. SOU 2001:77 Bilaga 6 Tabell 6.1 Verklig och potentiell mottryckskraftproduktion. Tekniskt möjligt, med olja som marginalbränsle. Ökning elproduktion, utan Källa: ÅF. , med en antagen produktion av avsalumassa och papper på 17 Mton, beräknas elproduktionen uppgå till vid samma prisrelation mellan el och bränsle som . Att den speci- fika produktionen ökar relativt mindre än produktionen beror på antagandet att en omfördelning av produktionen sker så att bland annat relativt mera mekanisk massa kommer att tillverkas. bedöms den tekniskt möjliga elproduktionen vara . Potentialen , med utnyttjande av hela det värmeunderlag som då bedöms föreligga, bedöms till . kan bedömningarna sammanfattas enligt följande vid en produktionsvolym av 17 Mton (avsalumassa och papper): Prisrelation el/bränsle som 2000 år 2010viss ny utrustning Med hänsyn till bedömt tillgängligt 1) olja som marginalbränsle Antagandet som uttrycks som oförändrad prisrelation el/bränsle är ett försök att vad som bedöms hända om dagens förutsättningar består Business as usual. Med viss ny utrustning avses de kapacitetsökningar som för- väntas ske i samband med ombyggnader, även om inte några speci- ella incitament skapas för ökad mottrycksproduktion. För att den tekniska potentialen skall utnyttjas krävs förändrad prisrelation mellan el/bränsle eller andra incitament. För att utnyttja den potential som finns krävs att samtliga ång- pannor kan leverera högtrycksånga på 60 bar samt att tillräcklig turbineffekt finns installerad. Dessa förutsättningar är inte upp- fyllda , vilket medför att investeringar måste göras för att hela potentialen skall kunna utnyttjas. Installerad turbineffekt är 825 MW. För att teoretiskt nå potentialen krävs en ökning av den installerade effekten till minst 1075 MW, det vill säga en ökning med 250 MW från dagens nivå. För att i praktiken nå potentialen bedöms dessutom att äldre ineffektiva turbiner behöver bytas ut. Till följd av att dessa äldre turbiner försvinner måste även detta bortfall av effekt kom- penseras, vilket medför att behovet av ny effekt kan komma att uppgå till i storleksordningen 480 MW. För den ökade mottryckskraftproduktionen krävs ökad tillförsel av bränsle. En viss del av det ökade bränslebehovet utgörs av fri- ställda interna bränslen genom värmebesparing. Här är det dock viktigt att påpeka att reducerad värmeanvändning i processen minskar värmeunderlaget, vilket i sin tur reducerar möjlig produk- tion av mottryckskraft. Sker inga stora förändringar av prisrelationen mellan el och bränsle kommer sannolikt inte några nya turbiner att installeras möjligen med undantag för installationer i samband med större ut- byggnader i fristående massabruk. I den typen av bruk blir oftast energibalansen sådan att utökad kraftproduktion kan baseras på interna bränslen vilket ger låga bränslekostnader. I Figur 6.3 redovisas gjorda potentialbedömningar grafiskt. Figur 6.3 Mottrycksproduktion och potential med antagen pro- duktionsutveckling. pappersprod,Mton per 6.4Teknik och kostnader för ökat mottryck En ökad användning av bark eller oförädlade biobränslen är i princip inte möjlig i befintliga pannor. Att bygga ut ytterligare pannkapacitet för dessa typer av bränslen kräver höga investeringar och bränslena måste vid en utbyggnad till stor del köpas externt. För att minska oljeanvändningen och ersätta den med biobränsle har här antagits att oljan ersätts med förädlat biobränsle, pellets. Pellets har betydligt bättre bränsleegenskaper, vilket möjliggör minskad oljeanvändning och ökad verkningsgrad etcetera. En sådan lösning möjliggör utnyttjande av befintliga pannor i vilka oljan ersätts med pellets dels för att klara dagens elproduktionsnivå, men även för att utnyttja den installerade turbineffekten som inte utnyttjas. Investeringen för att öka effekten med 480 MW har beräknats till . Kapitalkostnaden för investeringen kan uttryckas i kronor per ytterligare producerad MWh mottryckskraft. Genom en annuitetsberäkning kan denna kapitalkostnad fastställas (, ). Det ger en specifik kapitalkostnad på /MWhel. Investeringarna för att konvertera befintlig utrustning från olja till pellets redovisas som funktion av utökad elenergiproduktions- kapacitet upp till cirka 1 500 GWhe i figur 6.4. I samma figur redo- visas även investeringskostnaden för att öka elproduktionen med nya turbiner och tillhörande marginell pannkapacitet, så att hela det tillgängliga värmeunderlaget utnyttjas. Potentialen i ökad elproduktion inom massa- och pappers- industrin beräknas kräva en investering på totalt cirka 2,8miljarder kronor, se Figur 6.4. Figur 6.4 Marginell investering för ökad mottryckskraft inom massa- och pappersindustrin. Ökad mottryckskraft, GWh e